实验指导书 MATLAB语言及其用实验指导书

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1、MATLAB 语言及其用实验指导书目录实验一 Matlab 使用方法和程序设计. 实验二 控制系统的模型及其转换. 实验三 控制系统的时域、频域和根轨迹分析. 实验四 动态仿真集成环境-Simulink. 实验一 Matlab使用方法和程序设计一、 实验目的1、掌握Matlab软件使用的基本方法；2、熟悉Matlab的数据表示、基本运算和程序控制语句3、熟悉Matlab绘图命令及基本绘图控制4、熟悉Matlab程序设计的基本方法二、 实验内容：1、帮助命令使用help命令，查找 sqrt（开方）函数的使用方法；在 CommandWindowL里输入help，接在在search里输入sqr即可。

2、sqrtSquare rootSyntaxB = sqrt(X)DescriptionB = sqrt(X) returns the square root of each element of the array X. For the elements of X that are negative or complex, sqrt(X) produces complex results.TipsSee sqrtm for the matrix square root.Examplessqrt(-2:2)ans = 0 + 1.4142i 0 + 1.0000i 0 1.0000 1.4142

3、See Alsonthroot | realsqrt | sqrtm2、矩阵运算（1） 矩阵的乘法已知A=1 2;3 4; B=5 5;7 8;求A2*BA=1 2;3 4;B=5 5;7 8;C=A2*B format compactC = 105 115 229 251（2） 矩阵除法已知 A=1 2 3;4 5 6;7 8 9;B=1 0 0;0 2 0;0 0 3;AB,A/BA=1 2 3;4 5 6;7 8 9;B=1 0 0;0 2 0;0 0 3;C=AB,D=A/BC = 1.0e+016 * 0.3152 -1.2609 0.9457 -0.6304 2.5218 -1.8

4、913 0.3152 -1.2609 0.9457D = 1.0000 1.0000 1.0000 4.0000 2.5000 2.00007.0000 4.0000 3.0000（3） 矩阵的转置及共轭转置已知A=5+i,2-i,1;6*i,4,9-i;求A., AA=5+i,2-i,1;6*i,4,9-i;B=A., C=AB = 5.0000 + 1.0000i 0 + 6.0000i 2.0000 - 1.0000i 4.0000 1.0000 9.0000 - 1.0000iC = 5.0000 - 1.0000i 0 - 6.0000i 2.0000 + 1.0000i 4.000

5、0 1.0000 9.0000 + 1.0000i（4） 使用冒号表达式选出指定元素已知： A=1 2 3;4 5 6;7 8 9;求A中第3列前2个元素；A中所有列第2，3行的元素；A=1 2 3;4 5 6;7 8 9;B1=A(1,2,3)B2=A(2,3,:)B1 = 3 6B2 = 4 5 6 7 8 9方括号用magic函数生成一个4阶魔术矩阵，删除该矩阵的第四列A=magic(4)B=A(:,1,2,3)或A=magic(4)A(:,4)=A = 16 2 3 13 5 11 10 8 9 7 6 12 4 14 15 1B = 16 2 3 5 11 10 9 7 6 4 14

6、 153、多项式（1）求多项式 的根Y=1 0 -2 -4;S=roots(Y)S = 2.0000 -1.0000 + 1.0000i -1.0000 - 1.0000i（2）已知A=1.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4 ，求矩阵A的特征多项式;把矩阵A作为未知数代入到多项式中；A=1.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4 P=poly(A)polyval(P,A)A = 1.2000 3.0000 5.0000 0.9000 5.0000 1.7000 5.0000 6.0000 3.0000 9.0000 0 1.0

7、000 1.0000 2.0000 3.0000 4.0000P = 1.0000 -6.9000 -77.2600 -86.1300 604.5500ans = 1.0e+003 * 0.3801 -0.4545 -1.9951 0.4601 -1.9951 0.2093 -1.9951 -2.8880 -0.4545 -4.8978 0.6046 0.4353 0.4353 0.0840 -0.4545 -1.16174、基本绘图命令（1）绘制余弦曲线 y=cos(t)，t0，2（2）在同一坐标系中绘制余弦曲线y=cos(t-0.25)和正弦曲线y=sin(t-0.5)，t0，2（1）t=

8、0:0.05:2*pi;y=cos(t);plot(t,y)（2）t=0:0.05:2*pi;y1=cos(t-0.25);y2=sin(t-0.5);plot(t,y1)hold onplot(t,y2)5、基本绘图控制绘制0，4区间上的x1=10sint曲线，并要求：（1）线形为点划线、颜色为红色、数据点标记为加号；（2）坐标轴控制：显示范围、刻度线、比例、网络线（3）标注控制：坐标轴名称、标题、相应文本；t=0:0.1:4*pi;x1=10*sin(t);plot(t,x1,r-.+); %画图，显示红色、点划线、标记加号；axis(0,15,-10,10); %定义显示范围，横轴为0,

9、15，纵轴为-10,10；title(曲线x1=10sint); %显示标题；xlabel(T轴);ylabel(X1轴); %显示坐标轴名称；set(gca,xminortick,on);set(gca,yminortick,on); %显示刻度线；grid on %显示网络线6、基本程序设计（1）编写命令文件：计算1+2+n2000 时的最大n值；（2）编写函数文件：分别用for和while循环结构编写程序，求2的0到n次幂的和。（3）如果想对一个变量x自动赋值。当从键盘输入y或Y时（表示是），x自动赋为1；当从键盘输入n或N时（表示否），x自动赋为0；输入其他字符时终止程序。(1) s=

10、0;i=0;while(s2000) i=i+1; s=s+i;endi=i-1, s=s-is = 1954i = 62(2)sum1=0;for i=0:15sum1=sum1+2i;enddisp(用for循环所求的值为 num2str(sum1) );sum2=0;i=0;while i4、典型系统的生成：4 典型二阶系统 试建立 时的系统传递函数模型。s=tf(s);H=36/(s2+2.4*s+36)结果Transfer function: 36-s2 + 2.4 s + 365、连续系统的离散化：对连续系统 在采样周期 T=0.1 时进行离散化。s=tf(s);G=6*(s+3)

11、/(s+1)*(s+2)*(s+5);G1=c2d(G,0.1)结果:Transfer function:0.02552 z2 + 0.002704 z - 0.01601-z3 - 2.33 z2 + 1.786 z - 0.4493 Sampling time: 0.1实验三 控制系统的时域、频域和根轨迹分析一、 实验目的1、掌握如何使用Matlab进行系统的时域分析2、掌握如何使用Matlab进行系统的频域分析3、掌握如何使用Matlab进行系统的根轨迹分析二、 实验内容：1、时域分析1.1、某系统的开环传递函数为 试编程求系统在单位负反馈下的阶跃响应曲线，并求最大超调量 den=20d

12、en = 20 num=1 8 36 40 0num = 1 8 36 40 0 G=tf(den,num) Transfer function: 20-s4 + 8 s3 + 36 s2 + 40 s Gc=feedback(G,1) Transfer function: 20-s4 + 8 s3 + 36 s2 + 40 s + 20 step(Gc)1.2、典型二阶系统 编程求：当 分别取值为0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.5、2.0时的单位阶跃响应曲线。 s=tf(s);G=62/(s2+2*0.2*6*s+62);G1=62/(s2+2*0.4*6*s+62);G2=62

13、/(s2+2*0.6*6*s+62);G3=62/(s2+2*0.8*6*s+62);G4=62/(s2+2*1.0*6*s+62);G5=62/(s2+2*1.5*6*s+62);G6=62/(s2+2*2.0*6*s+62);step(G,G1,G2,G3,G4,G5,G6);绘制出的曲线如下：1.3、典型二阶系统传递函数为： 绘制当：分别取2、4、6、8、10、12时的单位阶跃响应曲线。s=tf(s); G=22/(s2+2*0.7*2*s+22); G1=42/(s2+2*0.7*4*s+42); G2=62/(s2+2*0.7*6*s+62); G3=82/(s2+2*0.7*8*s

14、+82); G4=102/(s2+2*0.7*10*s+102); G5=122/(s2+2*0.7*12*s+122); step(G,G1,G2,G3,G4,G5)绘制出的曲线如下：2、根轨迹分析根据下面负反馈系统的开环传递函数，绘制系统根轨迹，并分析使系统稳定的K值范围。 s=tf(s); G=1/s*(s+1)*(s+3); rlocus(G)绘制出的图形如下：使得K值稳定的范围是0K s=tf(s);G=22/(s2+2*0.7*2*s+22); G1=42/(s2+2*0.7*4*s+42); G2=62/(s2+2*0.7*6*s+62); G3=82/(s2+2*0.7*8*s

15、+82); G4=102/(s2+2*0.7*10*s+102); G5=122/(s2+2*0.7*12*s+122); bode(G,G1,G2,G3,G4,G5)绘制出的图形如下：32 绘制当：分别取0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.5、2.0时的伯德图。 s=tf(s);G=62/(s2+2*0.2*6*s+62); G1=62/(s2+2*0.4*6*s+62); G2=62/(s2+2*0.6*6*s+62); G3=62/(s2+2*0.8*6*s+62); G4=62/(s2+2*1.0*6*s+62); G5=62/(s2+2*1.5*6*s+62); G6=62/

16、(s2+2*2.0*6*s+62); bode(G,G1,G2,G3,G4,G5,G6)实验四 动态仿真集成环境Simulink一、 实验目的1、熟悉Simulink模块库中常用标准模块的功能及其应用；2、掌握利用Simulink在用户窗口中建立控制系统仿真模型的方法；3、掌握模块参数和仿真参数的设置以及建立子系统的方法。二、 实验内容1. 用Simulink对以下系统进行仿真 其中u(t)为系统输入，y(t)为系统输出，仿真当输入为正弦信号时，输出的信号的波形，仿真时间 0 t 30)+8*sin(u)*abs(u plot(tout,yout)即可得到下图：3 输入教材中 P198 中例题5-2 并作仿真。在CommandWindow里输入以下命令： plot(tout,yout) comet3(yout(:,1),yout(:,2),yout(:,3)就可得到下图：