系统仿真实验报告.docx
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系统仿真实验报告
系统仿真实验报告
实验一和实验二
班级：
自动化1404
学号：
0901140403
姓名：
庄广大
指导老师：
刘芳
实验1MATLAB操作基础
1.1实验目的
1.熟悉MATLAB语言环境，识别MATLAB桌面和命令窗口，命令历史窗口，工作空间窗口等；
2.练习设置变量精度或变量显示方式；
3.练习通过MATLAB编程解决一些实际问题；
4.通过作图总结自变量增量设置对作图结果的影响；
5.学会求解方程、方程组的基本方法；
6.练习M文件的建立与执行；
1.2实验内容
1.根据表1-2中要求，先使用命令format改变变量的精度或显示方式，然后键入表达式，并将运行结果填入表1-2中，并练习使用clc清除命令窗口中内容。
表1-2命令行变量精度设置记录表
命令行键入表达式
formatbank
formatshort
formatshorte
formatrat
备注
pi
3.14
3.1416
3.1416e+000
355/113
exp
（1）
2.72
2.7183
2.7183e+000
1457/536
exp（-0.5）
0.61
0.6065
6.0653e-001
743/1225
sqrt
（2）
1.41
1.4142
1.4142e+000
1393/985
8^2
64
64.0000
6.4000e+001
64
3^4
81
81.0000
8.1000e+001
81
2.编写MATLAB程序计算，根据程序运算结果填空（要求保留两位小数）
（1）
=（4.29）；
（2）已知两个圆的半径分别为
，
，则两个圆的周长分别为
（21.99）cm,
（37.70）cm;面积分别为
（38.48）
，
（113.10）
程序：
（3）已知一大球半径为
，现从大球的中心挖去一个半径
的小球后得到一个空心球，则
空心球的体积
=（87763.53）
；
小球的表面积
（1256.64）
；
3.增量与绘图，通过仿真结果回答问题
（1）程序1
t1=0:
4*pi;
y1=sin（2*t1）;
plot（t1,y1）;
程序1可得到图形正弦曲线A（增量为默认值1）。
（2）程序2
t2=0:
0.2:
4*pi;
y2=sin（2*t2）;
plot（t2,y2）;
程序2可得到图形正弦曲线B（增量为0.2）。
（3）程序3
t3=0:
0.01:
4*pi;
y3=sin（2*t3）;
plot（t3,y3）;
程序3可得到图形正弦曲线C（增量为0.01）。
（4）程序4
t4=0:
0.00001:
4*pi;
y4=sin（2*t4）;
plot（t4,y4）;
程序4可得到图形正弦曲线D（增量为0.00001）：
回答问题：
1通过MATLAB仿真得到的正弦曲线A、B、C有何区别？
答：
随着增量取值的减小得到的仿真结果更加接近实际图形。
2通过MATLAB仿真得到的正弦曲线C、D有何区别？
答：
C与D区别不大。
3你得到的结论是通常情况下增量（步长）取多少为宜？
答：
0.01
4.解方程、方程组（要求保留4位小数）
（1）
X=solve（‘x^5-21*x^4+3.69*x^3-10.57*x^2+56.12*x-3125=0’,’x’）
X=
-2.4035-2.4168*i
-2.4035+2.4168*i
2.4747-2.6023*i
2.4747+2.6023*i
20.8577
（2）
S=solve（‘s^6+12*s^4-258*s^2+8.2*s^2-52*s-19852=0’.’s’）
S=
-3.7928
-3.1684-6.3436*i
-3.1684+6.3436*i
1.8801-3.5790*i
1.8801+3.5790*i
6.3693
（3）解方程组
A=[12-3.6;2-50.25;510.687.7]B=[11.9;-25.3;300.8]
X=A\B
X=18.5795
12.9441
9.0466
5.编程计算解决并回答问题
（1）在打谷场上，有一个近似于圆锥形的大米堆，测得底面直径是6米，高是15米。
每立方米大米约重735千克，这堆大米大约重多少千克？
X=1/3*pi*6^2*15*735
x=1.0391e+005
（提示：
圆锥体体积=
，
为底面积，
为圆锥体高度）
（2）一圆柱形金属构件，直径为20cm,长为110cm,质量为362kg,求此金属的密度（
）
X=362*1000/pi/10/10/110
x=10.4753
（3）编写程序求取
S=0;fori=21:
2:
199,s=s+I;end,s
s=9900
6.工具箱的交互演示
通过Start按钮进入MATLAB控制系统（ControlSystem）工具箱的RLC电路响应演示系统，可参考以下路径。
Start（开始）→Toolboxes（工具箱）→ControlSystem（控制系统工具箱）→Demos（演示）→InteractiveDemos（交互演示）→RLCCircuitResponse（电阻R电感L电容C组成的电路响应）→RunthisDemo（运行此演示）
按表中数据设置电阻
、电感
、电容
，观察并记录图形。
System
Topology
电阻
电感
电容
记录图形
Low-pass（低通）
Parallel（并联）
1
2
3
Low-pass（低通）
Series（串联）
1
2
3
High-pass（高通）
Parallel（并联）
1
2
3
High-pass（高通）
Series（串联）
1
2
3
Band-pass（带通）
Parallel（并联）
1
2
3
Band-pass（带通）
Series（串联）
1
2
3
实验二MATLAB数值运算
一、 实验目的
1. 熟悉MATLAB软件的基本操作；
2.学会用MATLAB做基本数学计算
3.学会矩阵的创建。
4．熟悉利用MATLAB计算矩阵。
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；
2．在命令窗口输入矩阵A=[715；256；315]，B=[111;222;333]
3.矩阵运算
（1）矩阵的乘法
已知A=[12;34];B=[55;78];
求A^2*B
ans=105115
229251
（2）矩阵除法
已知A=[123;456;789];
B=[100;020;003];
A\B,A/B
ans=1.0e+016*[-0.45041.8014-1.3511
0.9007-3.60292.7022
-0.45041.8014-1.3511]
ans=[1.00001.00001.0000
4.00002.50002.0000
7.00004.00003.0000]
（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.',A'
ans=[5.0000+1.0000i0+6.0000i
2.0000-1.0000i4.0000
1.00009.0000-1.0000i]
ans=[5.0000-1.0000i0-6.0000i
2.0000+1.0000i4.0000
1.00009.0000+1.0000i]
（4）使用冒号选出指定元素
已知：
A=[323;246;6810];
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）
ans=3
6
A（2:
3,:
）
ans=246
6810
（5）自编程序并完成上机编辑，调试，运行，存盘：
用MATLAB命令完成矩阵的各种运算，例如：
求出下列运算结果，并上机验证。
A（:
1）
ans=11
21
31
41
A（2,:
）
ans=
21222324
A（1:
2,2:
3）
ans=1213
2223
A（2:
3,2:
3）
ans=2223
3233
A（:
1:
2）
ans=1112
2122
3132
4142
A（2:
3）
ans=2131
A（:
）
ans=11
21
31
41
12
22
32
42
13
23
33
43
14
24
34
44
A（:
:
）
ans=11121314
21222324
31323334
41424344
ones（2,2）
ans=11
11
eye
（2）
ans=10
01
（6）基本矩阵运算
（a）创建数值矩阵
①在命令窗口按照表2-5中从左到右顺序依次执行相关命令，将结果记录在表2-1中。
表2-1
指令
a=[123;456;789]
a（3,2）
a（:
1）
a（1:
2,2:
3）
结果
123
456
789
8
1
4
7
23
56
②在命令窗口按照表2-2中从左到右顺序依次执行相关命令，将结果记录在表2-2中。
表2-6
指令
t=0:
5
u=0:
0.5:
4
b=[11+2i;3+4i3]
结果
t=012345
u=00.50001.00001.50002.00002.50003.00003.50004.0000
b=1.00001.0000+2.0000i
3.0000+4.0000i3.0000
（b）按表2-3要求创建并观察记录特殊矩阵，将结果记于表2-3中。
表2-7
备注
全1矩阵
全0矩阵
单位矩阵
魔术矩阵
均匀分布随机矩阵
指令
a1=ones（3,4）
a2=zeros（2,3）
a3=eye（4）
a4=magic（4）
a5=rand（3）
结果
a1=
1111
1111
1111
a2=
000
000
a3=
1000
0100
0010
0001
a4=
162313
511108
97612
414151
a5=
0.95010.48600.4565
0.23110.89130.0185
0.60680.76210.8214
备注
正态分布随机矩阵
范得蒙矩阵
希尔伯特矩阵
托普利兹矩阵
帕斯卡矩阵
指令
a6=randn（4）
a7=vander（[1562]）
a8=hilb（4）
a9=toeplitz（1:
6）
pascal（5）
结果
a6=
-0.4326-1.14650.3273-0.5883
-1.66561.19090.17462.1832
0.12531.1892-0.1867-0.1364
0.2877-0.03760.72580.1139
a7=
1111
1252551
2163661
8421
a8=
1.00000.50000.33330.2500
0.50000.33330.25000.2000
0.33330.25000.20000.1667
0.25000.20000.16670.1429
a9=
123456
212345
321234
432123
543212
654321
ans=
11111
12345
1361015
14102035
15153570
4.练习MATLAB命令的基本操作
（1）常数矩阵输入
a1=[123]行向量
a2=[1;2;3]列向量
记录结果，比较显示结果有何不同。
b=[125]行向量
b=[125];列向量
记录结果，比较显示结果有何不同。
a3=[sqrt（3）,5/4,exp（-0.2）;1:
3]
a4=a3'
记录结果，比较变量加“'”后的区别。
a4=1.73211.0000
1.25002.0000
0.81873.0000
共轭转置矩阵
（2）作循环指令程序
通过建立M文件求取表达式
的值。
S=200;fori=1:
99,s=s+I;end,s
5150
5.方程与方程组的求解
（1）方程的求解
编写程序求解下面的方程并记录结果
x=-13.1834
-1.5062-1.7156i
-1.5062+1.7156i
1.1835-2.2645i
1.1835+2.2645i
2.8288
（2）方程组的求解
编写程序求解下面的方程组并记录结果
1
A=[12-2.611;2-336-5;113.3-6;34-70]
B=[70;-31;62;103]
ans=-49.6171
77.2426
8.1599
-1.2411
②
A=[21-1-1;1020;1-200;0204]
B=[0;18;0;6]
ans=3.2308
1.6154
7.3846
0.6923
三、实验步骤
1.熟悉MATLAB的工作环境，包括各菜单项、工具栏以及指令窗口、工作空间窗口、启动平台窗口、命令历史窗口、图形文件窗口和M文件窗口。
2．在指令窗口中完成实验内容中规定操作并记录相关实验结果，并撰写实验报告。
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