系统仿真实验报告Word文档格式.docx
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b=A/B
c=inv（A）*B
d=B*inv（A）
a=
-3-4
45
b=
3.0000-2.0000
2.0000-1.0000
c=
-3.0000-4.0000
4.00005.0000
d=
-1.00002.0000
-2.00003.0000
7．roots（p）
symsx;
a=3*x.^3+2*x+1;
p=[3,0,2,1];
roots（p）
0.2012+0.8877i
0.2012-0.8877i
-0.4023
8．poly
poly（A）
1.0000-5.0000-2.0000
9．conv、deconv
A=[12];
B=[56];
a=conv（A,B）
b=deconv（A,B）
51612
0.2000
10．A*B与A.*B的区别
B=[56]'
;
a=A*B
b=A.*B
17
512
11．who与whos的使用
who
whos
Yourvariablesare:
A
NameSizeBytesClassAttributes
A2x232double
12．disp、size（a）、length（a）的使用
a='
ABCDEF'
disp（a）
a=[1234];
B=size（a）
C=length（a）
ABCDEF
B=
14
C=
4
三、实验要求
根据实验内容和相关命令进行实验，自拟输入元素，将上述各命令的输入和输出结果写成实验报告一（全部实验完成后交实验报告）。
实验二MATLAB绘图命令
熟悉MATLAB基本绘图命令，掌握如下绘图方法：
1．坐标系的选择、图形的绘制；
2．图形注解（题目、标号、说明、分格线）的加入；
3．图形线型、符号、颜色的选取。
1．plot2．loglog3．semilogx4．semilogy
5．polar6．title7．xlabel8．ylabel
9．text10．grid11．bar12．stairs
13．contour
三、实验举例
1．t=[0:
pi/360:
2*pi*22/3];
x=93*cos（t）+36*cos（t*4.15）;
y=93*sin（t）+36*sin（t*4.15）;
plot（y,x）,grid;
%绘制二维坐标网格图
2．t=0:
0.05:
100;
x=t;
y=2*t;
z=sin（2*t）;
plot3（x,y,z,'
r-.'
）%绘制三维坐标图
3．t=0:
pi/20:
2*pi;
y=sin（x）;
stairs（x,y）%绘制阶梯图
4．th=[pi/200:
pi/200:
2*pi]'
r=cos（2*th）;
polar（th,r）,grid%在网格里画极坐标图
5．th=[0:
pi/10:
2*pi];
x=exp（j*th）;
%x为复数
plot（real（x）,imag（x）,'
r*'
）;
%以实部为横轴，虚部为纵轴画图
grid;
四、实验要求
在两种或两种以上坐标系绘制3~5个图形，要有颜色、图形种类、注解的不同
实验结果写成实验报告二（全部实验完成后交实验报告）。
实验三MATLAB程序设计
1．熟悉MATLAB程序设计的方法和思路；
2．掌握循环、分支语句的编写，学会使用lookfor、help命令。
二、程序举例
1．计算1~1000之内的斐波那契亚数列
f=[1,1];
i=1;
whilef（i）+f（i+1）<
1000
f（i+2）=f（i）+f（i+1）;
i=i+1;
end
f,i
f=
Columns1through14
1123581321345589144233377
Columns15through16
610987
i=
15
2．m=3;
n=4;
fori=1:
m
forj=1:
n
a（i,j）=1/（i+j-1）;
end
formatrat
a
11/21/31/4
1/21/31/41/5
1/31/41/51/6
3．m=3;
1/31/41/51/6
请比较程序2与程序3的区别
4．x=input（'
请输入x的值:
'
ifx==10
y=cos（x+1）+sqrt（x*x+1）;
else
y=x*sqrt（x+sqrt（x））;
y
请输入x的值:
2
y=
2391/647
5．去掉多项式或数列开头的零项
p=[0001302009];
length（p）,ifp
（1）==0,p=p（2:
length（p））;
end;
end;
p
p=
Columns1through5
13020
Columns6through7
09
6．建立MATLAB的函数文件，程序代码如下，以文件名ex2_4.m存盘
functionf=ffibno（n）
%ffibno计算斐波那契亚数列的函数文件
%n可取任意自然数
%程序如下
f=[1,1];
>
edit
ex2_4（200）
Columns1through5
11235
Columns6through10
813213455
Columns11through12
89144
lookforffibno
ex2_4-ffibno计算斐波那契亚数列的函数文件
helpex2_4
ffibno计算斐波那契亚数列的函数文件
n可取任意自然数
程序如下
输入完毕后在MATLAB的命令窗口输入ex2_4（200），得到运行结果。
在MATLAB的命令窗口输入lookforffibno，得到结果：
ex2_4.m:
%ffibno计算斐波那契亚数列的函数文件
在MATLAB的命令窗口输入helpex2_4，得到结果：
ffibno计算斐波那契亚数列的函数文件
n可取任意自然数
程序如下
三、程序设计题
用一个MATLAB语言编写一个程序：
输入一个自然数，判断它是否是素数，如果是，输出“Itisoneprime”，如果不是，输出“Itisnotoneprime.”。
要求通过调用子函数实现。
最好能具有如下功能：
①设计较好的人机对话界面，程序中含有提示性的输入输出语句。
②能实现循环操作，由操作者输入相关命令来控制是否继续进行素数的判断。
如果操作者希望停止这种判断，则可以退出程序。
③如果所输入的自然数是一个合数，除了给出其不是素数的结论外，还应给出至少一种其因数分解形式。
例：
输入6，因为6不是素数。
则程序中除了有“Itisnotoneprime”的结论外，还应有：
“6=2*3”的说明。
closeall;
c=1;
c=input（'
是否进行素数运算1为是0为否:
'
whilec==1
a=input（'
请输入一个自然数：
iffactor（a）==a
disp（'
Itisoneprime'
）
else
Itisnotoneprime'
b=factor（a）;
fprintf（'
%3d='
a）
forj=1:
（length（b）-1）
%3d*'
b（j））
end
%3d\n'
b（length（b）））
20
Itisnotoneprime
20=2*2*5
Itisoneprime
1．参照已知程序，改动程序中的参数和输入量，验证输出结果。
2．使用lookfor、help命令，验证输出结果
3．实验结果写成实验报告三（全部实验完成后交实验报告）。
实验四MATLAB的符号计算与SIMULINK的使用
1．掌握MATLAB符号计算的特点和常用基本命令；
2．掌握SIMULINK的使用。
1．求矩阵对应的行列式和特征根
a=sym（'
[a11a12;
a21a22]'
da=det（a）
ea=eig（a）
da=
a11*a22-a12*a21
ea=
1/2*a11+1/2*a22+1/2*（a11^2-2*a11*a22+a22^2+4*a12*a21）^（1/2）
1/2*a11+1/2*a22-1/2*（a11^2-2*a11*a22+a22^2+4*a12*a21）^（1/2）
2.求方程的解（包括精确解和一定精度的解）
r1=solve（'
x^2-x-1'
rv=vpa（r1）
rv4=vpa（r1,4）
rv20=vpa（r1,20）
r1=
1/2*5^（1/2）+1/2
-1/2*5^（1/2）+1/2
rv=
1.6180339887498948482045868343656
-.61803398874989484820458683436560
rv4=
1.618
-.6180
rv20=
1.6180339887498948482
-.61803398874989484820
3．a=sym（'
a'
b=sym（'
b'
c=sym（'
c'
d=sym（'
d'
%定义4个符号变量
w=10;
x=5;
y=-8;
z=11;
%定义4个数值变量
A=[a,b;
c,d]%建立符号矩阵A
B=[w,x;
y,z]%建立数值矩阵B
det（A）%计算符号矩阵A的行列式
det（B）%计算数值矩阵B的行列式
A=
[a,b]
[c,d]
105
-811
a*d-b*c
150
4．symsxy;
s=（-7*x^2-8*y^2）*（-x^2+3*y^2）;
expand（s）%对s展开
collect（s,x）%对s按变量x合并同类项（无同类项）
factor（ans）%对ans分解因式
7*x^4-13*x^2*y^2-24*y^4
（8*y^2+7*x^2）*（x^2-3*y^2）
5．对方程AX=b求解
A=[34,8,4;
3,34,3;
3,6,8];
b=[4;
6;
2];
X=linsolve（A,b）%调用linsolve函数求解
A\b%用另一种方法求解
X=
0.0675
0.1614
0.1037
ans=
6．对方程组求解
a11*x1+a12*x2+a13*x3=b1
a21*x1+a22*x2+a23*x3=b2
a31*x1+a32*x2+a33*x3=b3
symsa11a12a13a21a22a23a31a32a33b1b2b3;
A=[a11,a12,a13;
a21,a22,a23;
a31,a32,a33];
b=[b1;
b2;
b3];
XX=A\b%用左除运算求解
XX=
（a12*a23*b3-a12*b2*a33+a13*a32*b2-a13*a22*b3+b1*a22*a33-b1*a32*a23）/（a11*a22*a33-a11*a32*a23-a21*a12*a33+a32*a21*a13-a22*a31*a13+a31*a12*a23）
-（a11*a23*b3-a11*b2*a33-a21*a13*b3-a23*a31*b1+b2*a31*a13+a21*b1*a33）/（a11*a22*a33-a11*a32*a23-a21*a12*a33+a32*a21*a13-a22*a31*a13+a31*a12*a23）
（a32*a21*b1-a11*a32*b2+a11*a22*b3-a22*a31*b1-a21*a12*b3+a31*a12*b2）/（a11*a22*a33-a11*a32*a23-a21*a12*a33+a32*a21*a13-a22*a31*a13+a31*a12*a23）
7．symsabtxyz;
f=sqrt（1+exp（x））;
diff（f）%未指定求导变量和阶数，按缺省规则处理
f=x*cos（x）;
diff（f,x,2）%求f对x的二阶导数
diff（f,x,3）%求f对x的三阶导数
f1=a*cos（t）;
f2=b*sin（t）;
diff（f2）/diff（f1）%按参数方程求导公式求y对x的导数
1/2/（1+exp（x））^（1/2）*exp（x）
ans=
-2*sin（x）-x*cos（x）
-3*cos（x）+x*sin（x）
-b*cos（t）/a/sin（t）
三、SIMULINK的使用
1．在命令窗口中输入：
simulink（回车）得到如下simulink模块：
2．双击打开各模块，选择合适子模块构造控制系统，例如：
3．双击各子模块可修改其参数，选择Simulation菜单下的start命令运行仿真，在示波器（Scope）中观察结果。
1．符号计算部分：
参照所给示例，自拟输入量，验证求矩阵的特征根、行列式及
方程求解命令
2．Simulink部分：
逐一熟悉各模块的使用，对下面的随动系统模型进行仿真，
实验报告中包含：
连好的系统模型及用Scope观测的结果
其中：
R（s）为阶跃输入，C（s）为输出
3．实验结果写成实验报告四
备注：
全部实验完成后，在实验报告的封面注明：
课程、班级、姓名、学号等信息。
按时交实验报告。
实验五MATLAB在控制系统分析中的应用
1.求下面系统的单位阶跃响应
%程序如下：
num=[4];
den=[1,1,4];
step（num,den）
[y,x,t]=step（num,den）;
tp=spline（y,t,max（y））%计算峰值时间
max（y）%计算峰值
tp=
1.6062
1.4441
2.求如下系统的单位阶跃响应
a=[0,1;
-6,-5];
b=[0;
1];
c=[1,0];
d=0;
[y,x]=step（a,b,c,d）;
plot（y）;
grid;
3.求下面系统的单位脉冲响应：
den=[1,1,4];
impulse（num,den）
4.已知二阶系统的状态方程为：
求系统的零输入响应和脉冲响应。
%程序如下：
a=[0,1;
-10,-2];
b=[0;
1];
c=[1,0];
d=[0];
x0=[1,0];
subplot（1,2,1）;
initial（a,b,c,d,x0）;
subplot（1,2,2）;
impulse（a,b,c,d）;
5：
系统传递函数为：
输入正弦信号时，观察输出信号的相位差。
num=[1];
den=[1,1];
t=0:
0.01:
10;
u=sin（2*t）;
holdon
plot（t,u,'
r'
lsim（num,den,u,t）
6.有一二阶系统，求出周期为4秒的方波的输出响应
num=[251];
den=[123];
t=（0:
0.1:
10）;
period=4;
u=（rem（t,period）>
=period./2）;
%看rem函数功能
lsim（num,den,u,t）;
7.已知开环系统传递函数，绘制系统的根轨迹，并分析其稳定性
num=[12];
den1=[143];
den=conv（den1,den1）;
figure
（1）
rlocus（num,den）;
[k,p]=rlocfind（num,den）
figure
（2）
k=55;
num1=k*[12];
den=[143];
den1=conv（den,den）;
[num,den]=cloop（num1,den1,-1）;
impulse（num,den）;
title（'
impulseresponse（k=55）'
figure（3）
k=56;
impulseresponse（k=56）'
Selectapointinthegraphicswindow
selected_point=
2.0142-8.1739i
k=
766.4105
p=
-11.2238
2.6126+7.8623i
2.6126-7.8623i
-2.0013
8.作如下系统的bode图：
n=[1,1];
d=[1,4,11,7];
bode（n,d）;
9.系统传函如下
求有理传函的频率响应，然后在同一张图上绘出以四阶伯德近似表示的系统频率响应
num=[1];
den=conv（[12],conv（[12],[12]））;
w=logspace（-1,2）;
t=0.5;
[m1,p1]=bode（num,den,2）;
p1=p1-t*w'
*180/pi;
[n2,d2]=pade（t,4）;
numt=conv（n2,num）;
dent=（conv（den,d2））;
[m2,p2]=bode（numt,dent,w）;
subplot（2,1,1）;
semilogx（w,20*log10（m1）,w,20*log10（m2）,'
g--'
gridon;
title（'
bodeplot'
xlabel（'
frequency'
ylabel（'
gain'
subplot（2,1,2）;
semilogx（w,p1,w,p2,'
gridon;
phase'
10.已知系统模型为
求它的幅值裕度和相角裕度
n=[3.5];
d=[1232];
[Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin（n,d）
Gm=
1.1433
Pm=
7.1688
Wcg=
1.7323
Wcp=
1.6541
11.二阶系统为：
令wn=1,分别作出ξ=2,1,0.707,0.5时的nyquist曲线。
n=[1];
d1=[1,4,1];
d2=[1,2,1];
d3=[1,1.414,1];
d4=[1,1,1];
nyquist（n,d1）;
nyquist（n,d2）;
nyq
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