数值仿真与matlab课后习题及答案.pdf

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1、第一章习题3.请指出以K的变量名(函数名、M 文件名)中，Abe2004x lil-1 wuA2004 a&b解:合法的变i:名有：Abe wu_20044.指令窗操作(1)求|12+2x(7-4)卜32的运灯结*解：12+2*(7-4)/3 A 2ans=2(2)输入矩阵人=1,2,3:4,5,6:7,8,9|,解：A=l,2,3；4,5,6;7,8,9A=I 2 34 5 67 8 9(3)输入以下指令，观察运算结果；哪些是合法的？qst.u _xyz观察输出。clear;x=-8:0.5:8;y=x,；X=ones(size(y)*x;Y=y*oncs(sizc(x);R=sqrt(X.

2、A2+Y.A2)+eps;Z=sin(R)./R;mesh(X,Y,Z);colormap(hot)xlabel(Y),ylabel(y),zlabelCz I)解：7.指令行编辑 _(1)依次键入以下字符并运行：yl=2*s in(0.3*p O/(l+s q rt(5)M ：y 1 =2*s in(0 3*p i)/(1 +s q rt(5)yl0.5 0 0 0 通过反复按键盘的箭头键，y2=2*cos(0.3*pi)/(l+sqrt(5)B ：y2=2*cos(0.3*p i)/(l+s q rt(5)y2 =0.3 6 3 311.编S 题4 中(3)的M 脚本文件,解：8-col

3、onnap(h(HU U C ll D ofe u gD c aAa 灰 昼M亢 金 白3 2 yx，:4-Y-ytOnos(sazU:5-R；s q ri(X.H 2”味6-ZAsm(R)./R:7-Oi9sh(X,Y,V:1 0.5 0 5 Xr y9-xlabl(*.ylabel().zlab9l()10实现指令回调和编辑，进行新的计算；并运行之。H U p,畀 XJISF tiii s u ck 田 m 曰 ffr-c lAar 5:8.:g10.10X第二章八 题1./I:指令衔中键入x=l：0.2:2和 y=2:0.2:L观察所生成的数纽。解:x=l:0.2:21.000()1.2

4、000 1.4000 1.6000 1.8000 2.0000 y=2:0.2:ly=Empty matrix:l-by-02.要求存：I 0,2;r I I.产I 50个等距采样数据的维数姐，试用M 种+M 的指令实现。解：yl=0:2*pi/49:2*piy2=Iinspace(0,2*pi,50)3计算,sint,W 中t 为I 0,2w I:化成的10个等距采样的数组。解 t=linspace(0,2*pi,10);x=exp(-2*t).*sin(t)x=0 0.1591 0.0603 0.0131 0.0013-0.0003 0.0002 0.0001-0.0000-0.00004

5、己如A=3 4 B=，计算矩阵A、B乘积和点乘.|_7解：A=l,2;3,41；B=5,6:7,8;x=A*B x=19 2243 50 x=A.*Bx 二5 1221 32r5.己知A二7 4 o一 八 B 3 50,L I 筒,AIB,A=B,AB3 0 1解:A=0,2,3,4:L 3,5,0J;B=l,0,5,3:1,5,0,5J:al=A&Ba2=AIBa3=Aa4=(A=B)a5=(AB)al=0 0 11 1 0a2=1 1 11 1 110111 00 0a4=0 01 0a5=0 10 00 00 10 00 00 11 07.将题5 中的A 阵用中转换函数转换为中B,冉 s

6、ize指令有#A、B 的结构，介何不M?解:A=0,2,3,4：l,3,5,0B=num2str(A)sizc(A)sizc(B)A=0 2 3 413 5 0B=02 34 13 5 02 10第三章习题1.匕知系统的响成函数为）（/尸 卜|人 力 口（/人+妁，芳中yJ-2,0=arctanvWl,耍 求 川+何线型或颜色，在可一张图上绘制c取/位分别为0.2、0.4、0.6、0.8时,系统在田0,1 8 I区叫内的响成I I I|线，并要求川口0.2和=0.8对他们相应的两条曲线进行文字标忐。解：clcclose allclear allt=0:0.02:18;xi=0.2,0.4,0.

7、6,0.8*;sxi=sqrt(l-xi.A2);sita=aian(sxi./xi);y=1 -exp(-xi*t).*sin(sxi*t+sita*ones(1,901)./(sxi*ones(1,901)plot(t,y(l),V,t,y(2),b*,t,y(3),.gV,t,y(4),k.,)text(4.2,1.4；xi=0.2*)text(3.8。9Axi=08)1.61.4八二0.22 JI J plot3 mesh surf 指令绘制:维图（x,y范记）%解：clc;close all;clear all;x=-5:0.1:5;y=-5:0.1:5;X,Y=meshgria(x

8、,y);a=sqrt(1-X).A2+Y.A2);b=sqrt(1-fX).A2+V.A2);Z=1./(a+b);al=sqrt(1-x),A2+y.A2);bl=sart(1+x),A2+y.A2);z=1./(al+bl)；subplot(lA3fl),plot3(x,yfZ),xlabel(x-)A ylabel(1y1)A zlabel(Tz 1);boxon;subplot(1,3,2),surf(X,Y,Z),xlabel(fx:),ylabel(fyi),zlabel z);boxon;subplot(1,3,3),mesh(X,Y,Z),xlabel(x:,y label(f

9、y),zlabel(z)；boxon;3.对|乂 S t进 行 以K运算可以构成个坐标的似P J量:x=s in(t),y=cos(t,z=t利用指令p lOt3,并选川绿色的实线绘制相W的维|I|I线.解：t=(O：0.()1：2)*p i;x=s in(t);y=cos(t);z=t;plot3(x,y,z,，b-);boxon8642 J10.50.z,9 050.5、_L,一七.51第四章题.请分别用for和 while循环语句计算K=i；7 的程序，柯叼出一种避免循环的11 算程序。(提示:n”J 考虑利用MATLAB的snm(X,n)函数，实现沿数组X 的第维求和。)解：1)K=0

10、;for i=0:63;K=K+2Ai;endKK=1.8447C+O192)i=0;K=0;whilei RcspOTO1.2:1.八I 080.604 0 2；O0 20 40Hmo(sec)dstep(num,den)S!C Response1.6 11 41.2 h|.-1 f 080.60.402060 0 50 100 150 200T ig(s e c)第七章习题1 绘制下列各单位反馈系统开环传递函数的Bode图和Nyquist图，并根据K 稳定裕度判断系统的稳定性。(1)G(1)=-10-(1+s).(+2,v).(+3A)解：clcxlear all;close all;%(

11、DGk=zpk(,O,-O.5,-1/3,5/3);subplot(L 2,1)margin(Gk)grid onsubplot(l,2,2)nyquist(Gk)Grr=0dB al I Aa 0 cfcg Nyad。R altra.l qutt?feec)$：Ffoquflncy(radsocj山上阕的稳定裕度知系统临界稳定。c-,、10(2)Gk(s)、八上 _5.(+S),(+Os)解：clc;clear all;close all;%(2)Gk=zpk(,0,-1,-0.1,1);subplot(U2J)margin(Gk)grid onsubplot(l,2,2)nyquist(G

12、k)_ 06 10Real A.DsflcamCirn-i9 2dBiai0 3f6rddoc|P n-34 3 dog lai 0 M6 fddfcoc Nycuu:t03 2CCO一eapmrecnSJKY.cacon由上图的稳记裕度知系统+稳泣。仰1）二1 0s2.(+0.Js).O+O-2s)解：clc;clear all;close all;%(3)Gk=zpk(JO A-10,-5,500);subplot(U2J)margin(Gk)grid onsubplot(L 2,2)Bode OaQtaniGm-W.Hr-46.oc9(al 2 88 raoscc)FuyQjefKy(A

13、acisecinyquist(Gk)由I:阁的稳定裕度知系统+稳定。(4)GHA.d+O.bO.d+lCh)解：clc;clcar all;closc all;%(4)Gk=zpk(,10,0,-10,-0J,2);subplot(1,2,1)margin(Gk)grid onsubplot(l,2,2)nyquist(Gk)2.设单位5溃 的)一环传递微为W9)=7AA7A7A,凡中无阻尼I占【心，BO5O DagramOn.W.Pw.O3 6d?gA由上阁的稳定裕度知系统不稳记。Av-r 十-十 U ,频率wv=90rad/s,阻尼比，=0.2,试确定使系统稳走的久的范M。解：方法1g=t

14、f(|,/90A20.4/90 1 0 彩引阿模瘦w=logspace(0,3,1 ()0();成频 4 口 *J 虽bode(g,w)mag,phase,w=bode(gfw);%产生幅值(非分 W)和相位mag 1 =reshape(mag,1000,1);%重构幅值向量(1000*1)phasel=reshape(phase,1000,1);%常构相频向 I?I：(1000*1)wc=interp 1 (phase 1,w,-180)%插卜(求-180 度所对应的频率 wcgk=interp 1 (wjnag 1 ,wc)%插值求 wc 所对/、V:的增益gkk=l/gk%该增益的例数即

15、为 I 增加的磁人增益wc=90.0004gk=0.0278gkk=36.0033方法2wc=0;wg=0.01;k=l;while wc;sys=scrics(sysl,sys2);lGm,Pm,Wcg,WcpJ=margin(sys);k=Gm k=363.设系统结构如W 7-22所示，试用LTI Viewer分析系统的稳定性，并求出系统的稳定裕度及中位阶跃响应峰似。clcxlose ail;clear all;G11=0.5;G12=zpk(0,-0.5,1);G1=G11-G12;G2=tf(l,LI 2 0J);Gk=Gl*G2;Gb=feedback(Gk,I,1);Gni,Pir

16、uWcg,Wq)=margin(Gb)step(Gb)y,t=step(Gb);yp,kl=niax(y)ypGm=0.6667Pm=-21.6345yp=1.49944设闭环离散系统结构如图7-23所示，K 中 G(s)=10/(s.(s+l,H(s)=L绘制T=0.01s、Is时 离 散 系 统 开坏传递闲数的Bode图和S yquist图，以及系统的中位阶跃响I、Y 曲线。解：clc;close all;clear all;ts=0.01,tsl=1;Gk=zpk(MO,-l)JO)；Gz 1 AAcKOkAts/zolV);Gz2=c2d(Gk,ts 1 /zoh);num 1 ,de

17、n 1 Xs=tfdata(Gz 1,v)；num2,den2,ts 1 J=t1it i 9Aj!，/E n a P l e P l DE E|V);figure(l)subplot(1,3,1)dbode(num 1,den 1,ts);gridsubplot(l,3,2)dnyquist(num 1,den 1,ts):subplot(l,3,3)dstcp(numl,dcnl)figure(2)subplot(l,3,1)dbode(num2,den2,tsi):gridsubplot(l,3,2)dnyquist(nuni2,den2,ts 1);subplot。,3,3)OM0 A

18、Tr=lsTn|kc)RCMTy i r aVM a A c T i m g l7=0.0 Isdstep(num2,den2)第九章习题3.构建阁9-63所承的仿m交彻。IW IM%PID校块为阁9-39所&的积分h I分离式PID子系统，取kp=5,kd=0.1,ki=5,分别取delta为0.2、1.0时比较系统的单位阶跃响应性能。解:Eil EditSinulftlionFArflhatloolsMAlp1001odX57ilo Edit VJWV FomatJoolsgdlpD Q 3 0 寸oT o-iRady 100%ode HI-r4ZH-*HGMIh仿真结果略3、建 立F图所示微分方程所对应的simulink模型(u为输入、y为输出，u为 单位斜坡输入作)lj下 系 统 响I、V.的输!h y接至小波器，并给出仿真结果，仿真时间 为lOsoy(t)+6y(t)+3y2=3u 解:仿真结袋略