MATLAB及应用技术》实验书.docx
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MATLAB及应用技术》实验书
《MATLAB及应用》实验指导书
班级：
姓名：
学号：
总评成绩：
汽车工程系
电测与汽车数字应用中心
实验04051001熟悉MATLAB语言1
实验04051002熟悉GUI/SIMULINK/Simulink7
实验04051003MATLAB实例编程16
实验04051001熟悉MATLAB语言
操作成绩
报告成绩
【实验目的】
1.1掌握MATLAB的运行环境
1.2掌握MATLAB的矩阵和数组的运算
1.3掌握MATLAB符号表达式的创建
1.4熟悉符号方程的求解
【实验要求】
从下面所列14题中任选6题，能正确使用函数得到正确结果，并列写语句代码。
【实验内容】
3.1利用rand等函数产生下列矩阵：
产生一均匀分布在（-5，5）之间的随机阵（50×2）,要求精度到小数点后一位（精度控制指令为format）。
3.2有一测量矩阵a（100×100）矩阵中，删除整行全为0的行，删除整列内容全为0的整列（判断某列元素是否为0方法：
看a（,i）.*（a（,j）’）是否为0）。
3.3假设汽车系在下列各年度的人口统计如表所示
类别
大一新生
学士毕业生
年份
2004
98
94
2005
105
97
2006
121
110
试用一个二维矩阵A表示上述数据。
由上题矩阵A来算出下列各数值：
（1）汽车系在2004、2005、2006年之间的每年平均新生、毕业生人数。
（2）3年来汽车系共有多少毕业生？
（3）在哪几年，新生数目比毕业生多？
（4）三年来每年的毕业生对新生的比例平均值为何？
3.4使用randn产生一个10X10的矩阵A
（1）计算B=（A+A’）/2。
请注意，B一定是一个对称矩阵
（2）计算矩阵B的特征向量e1e2…e10（使用函数eig）
（3）验证在i不等于j的情况下，ei和ej的内积必定为0
3.5求f（x）=4x6-x+x3-95在（0，100）上最大值、最小值，根。
（使用函数fminbnd、roots）
3.6求解常微分方程x’’=-x’+x+1，x’（0）=1，x（0）=0（使用函数dsolve）
3.7已知t=an2+bn，测得对应数据如下：
（多项式插值interp1）
t=[0,20,40,60,80,100,120,140,160,183.5]。
n=[0,1153,2045,2800,3466,4068,4621,5135,5619,6152]。
试求a和b的值。
3.8请用梯形法、辛普森法分别计算积分值
（trapz、quad）
3.9计算二重积分
（使用函数dblquad）
3.10矩阵M=[1,2,6。
4,2,7。
8,9,3]，求M的LU分解，QR分解，对角阵，特征值分解。
（使用函数lu、qr、shol、eig）
3.11a=3,A=4,b=a2,B=b2-1,c=a+A-2B,C=a+B+2c，求C。
（使用函数solve）
3.12用两种方法求解Ax=b的解。
（A为四阶随机矩阵，b为四阶向量，自己创建）。
3.13建立一5×5矩阵，分别用polyval函数和polyvalm函数将矩阵代入
f（x）=1.35+0.0668x+0436x2+0.695x3计算结果并比较。
3.14
，用两种方法求函数的根，并求其极值与零点。
【实验仪器、设备及材料】
4.1高性能的计算机
4.2Matlab7.0
【实验步骤】
打开Matlab运行环境
在它的功能菜单中共有File,Edit,View,Web,Windows,Help六个主菜单，每一个之下又各有下一级子菜单。
1为当前路径选择窗口，可点击
打开文件夹选择框选择当前工作路径。
2中内容可通过点击3和4分别显示分类帮助文件夹和工作空间，工作空间窗口显示当前已经定义的变量值。
5中内容可通过点击6和7分别显示指令历史记录与当前目录下文件。
8为指令窗口，在符号“>>”后键入指令，执行相关动作，本次实验内容便在指令窗口内输入并运行，每输完一条指令，回车即执行。
在指令窗操作时应特别注意以下几点：
1）所有输入的指令、公式或数值必须按下回车键以后才能执行。
例如：
>>（10*19+2/4-34）/2*3（回车）
ans=
234.7500
2）所有的指令、变量名称都要区分字母的大小写。
3）%作为MATLAB注释的开始标志，以后的文字不影响计算的过程。
4）应该指定输出变量名称，否则MATLAB会将运算结果直接存入默认的输出变量名ans。
5）MATLAB可以将计算结果以不同的精确度的数字格式显示，可以在直接在指令视窗键入不同的数字显示格式指令。
例如：
>>formatshort（这是默认的）
6）MATLAB利用了↑↓二个游标键可以将所下过的指令叫回来重覆使用。
按下↑则前一次指令重新出现，之后再按Enter键，即再执行前一次的指令。
而↓键的功用则是往后执行指令。
其它在键盘上的几个键如→,←,Delete,Insert，其功能则显而易见，无须多加说明。
当要暂时执行作业系统（例如Dos）的指令而还要执行MATLAB，可以利用!
加上原作业系统的指令，例如!
dir,!
formata:
。
注意：
有三种方法可以结束MATLAB：
1）点击操作桌面窗口右上角的号；
2）在指令窗键入quit后回车；
3）点击File菜单下的ExitMATLAB菜单项。
如果你是个初学者，可在指令窗键入demo，将会出现下图所示的界面，这可是学习的好帮手。
一旦发现指令不知如何使用时，help命令将告诉你使用。
在指令窗中键入（help+指令名称）就可使用MATLAB的帮助系统，这是最快捷的取得帮助的途径。
例如：
>>helpsin
SINSine.
SIN（X）isthesineoftheelementsofX.
Overloadedmethods
helpsym/sin.m
【思考题】
6.1数组与矩阵在MATLAB表示与应用上有哪些区别。
6.2MATLAB求多项式的根是用什么方法，与传统方法相比有何优点?
实验04051002熟悉GUI与SIMULINK
操作成绩
报告成绩
【实验目的】
1.1掌握各种图形的绘制
1.2掌握GUI的使用
1.3掌握Simulink模型的创建
1.4掌握连续系统和离散系统的模型分析
【实验要求】
完成全部3题，得到正确图形结果，适当添加标注，列写程序代码。
【实验内容】
3.1假设汽车系在2004、2005、2006年的人员组成如表所示：
类别
大一
大二
大三
大四
年份
2004
10
21
23
14
2005
21
32
33
24
206
15
23
23
44
a）请用bar3命令来画出上述数据的立体长条图
b）请用各种你可以想到的方法，在上述图形中加入各种解释和说明的文字。
3.2北京内燃机总厂生产的492Q发动机，由实验测得的转矩特性为：
发动机转速n
（r·min-1）
1000
1500
2000
2500
3000
3500
3800
4000
发动机转矩T
（N·m）
135.33
147.10
152.98
156.91
147.10
138.27
133.37
125.53
试求出转矩特性的多项式表示，并作出发动机的外特性图（要有适当的标注）。
3.3建立二自由度汽车SIMULINK模型。
更改参数，观察不同参数下前轮角阶跃输入下的汽车稳态响应。
【实验仪器、设备及材料】
4.1.高性能的计算机
4.2Matlab7.0
【实验步骤】
5.1文件编辑调试器的使用
点击MATLAB操作界面的Newm-File图标
，就可打开下图所示的文件编辑调试器。
其窗口名为untitled，用户即可在空白窗口中编写程序。
说明：
在运行某文件之前，应先使该文件处于MATLAB的搜索路径上。
选择菜单Debug>>Run运行程序
本次实验内容3.1、3.2在文件编辑调试器编写程序。
5.2Simulink的使用
点击MATLAB操作界面的Simulink图标
，将会进入Simulink模块库浏览器，如下所示：
从Simulink模块库浏览器中，双击Simulink可将Simulink库浏览树展开，如下所示：
由上可知，Simulink提供了8类基本模块：
Continuous（连续系统）、Discrete（离散系统）、Function&Tables（函数与表）、Math（数学运算）、Nonlinear（非线性系统）、Signal&System（信号与系统）、Sinks（输出）和Sources（输入源）等标准模块库。
点击Simulink模块库浏览器中的图标
，即可进入模型窗口，如下所示：
在Simulink中，系统模型的构建就是绘制系统方框图，方框图的绘制几乎完全依赖于鼠标的操作，鼠标指针的不同形状表示不同的操作。
5.2.1标准模块的选取
单击某一标准模块库，在Simulink模块库浏览器中将出现该模块库的所有模块，例单击Continuous模块库会出现下图：
在右边的模块中，用鼠标单击选取某一模块，一直按下鼠标左键将该模块拖放至模型窗口中再松开鼠标左键，即完成模块的复制。
5.2.2模块的编辑
模块的编辑包括模块的移动、拷贝、剪切、粘贴和删除。
所有的这些操作都与Windows环境下的操作一样。
5.2.3模块的连接
将鼠标指针移到模块端口附近，鼠标指针变为“+”，按下左键，拖动鼠标到另一连接点，松开左键即可。
若要划分支线，则将鼠标指针移到要分支的线上，按下右键，拖动鼠标到另一连接点，松开右键即可。
5.2.4模块与连接线的命名
将鼠标指针移到模块下面字符处，单击左键，当出现一方框后，即可更改模块名。
双击连接线即可对连接线进行改名操作。
5.3simulink仿真步骤
假设系统中某变量p满足
，其中a，b为常数。
1）通过化简得到
2）利用微分模块
得到p，
3）利用simulink提供的功能模块表示
，并接在dp上
4）运行simulink，观看结果。
5.4本次实验3.3步骤如下：
1）Matlab指令窗口下输入指令’simulink’打开simulink编辑器并新建一个mdl。
2）分别将2个
拉入编辑窗口，分别命名为dv，dw，即可得到
，这里红色虚线表示现还没有与其他模块连接好。
3）将1个
拉入编辑窗口，并命名为u，代表控制车速，双击，在弹出的属性对话框中“constantvalue”一项改为100，表示速度为100。
4）将
拉入编辑窗口，如图接线，图中B代表实际车速与给定车速比值
。
5）分别将2个
拉入编辑窗口，并命名为k1、k2。
6）将
拉入编辑窗口并双击打开属性窗口，将“Listofsigns”改为“++”，命名为k1+k2，再将k1、k2与之相连。
7）将
拉入编辑窗口，再将k1+k2、B与之相连。
8）分别将
、
、
、
、
拉入编辑窗口，更改相应属性并连线
其中线“1”做法为在线“2”上按下右键，拖动鼠标到另一连接点，松开右键即可
9）如步骤3）创建a、b，将
拉入2个编辑窗口并双击打开属性窗口，分别将“Expression”项改为“u*u”，“u*u”。
10）如图接线，得到
的模型表示。
11）如图接线，得到最终框图。
12）点击
运行仿真，结束后双击“Scope”与“Scope1”观察曲线
13）更改k1、k2等参数，运行仿真，不同参数下前轮角阶跃输入下的汽车稳态响应曲线。
【思考题】
6.1请思考网络线有什么作用，为什么要对图形进行标注。
6.2画出横坐标在（-15，15）上的y=sinx函数的曲线，应该使用什么命令。
实验04051003MATLAB实例编程
操作成绩
报告成绩
【实验目的】
1.1掌握MATLAB程序设计的方法
1.2学会用户参数交互输入设计技术
1.3能将MATLAB应用到所学专业
【实验要求】
从下面4题中任选一题，写出设计思路、程序流程框图、详细程序使用说明，并打印出主要曲线图与程序代码。
【实验内容】
结合汽车理论知识，针对汽车某项性能设计一仿真软件，要求可根据输入参数绘制相应曲线。
3.1动力性计算，参数见《汽车理论》习题1.3
设计完成以下工作：
A、可进行整车参数输入
B、计算最高车速、加速时间（2档起步0~70km/h），最大爬坡度
C、绘制驱动力阻力平衡图、汽车加速时间曲线、汽车爬坡度图
3.2经济性计算，参数见《汽车理论》习题1.3，2.7
设计完成以下工作：
A、可进行整车参数输入
B、计算显示JB3352-83规定的六工况循环行驶的百公里油耗
C、绘制汽车功率平衡图、最高档及次高档等速百公里油耗曲线
3.3制动性计算，参数见《汽车理论》习题4.3
设计完成以下工作：
A、可进行整车与制动系统参数输入
B、计算同步附着系数、空载制动距离、满载制动距离
C、计算前部管路损坏时的空载制动距离、满载制动距离
D、计算后部管路损坏时的空载制动距离、满载制动距离
E、绘制空、满载的理想制动力分配曲线，利用附着系数曲线、制动效率曲线
3.4操作稳定性计算，参数见《汽车理论》习题5.11
设计完成以下工作：
A、可进行整车参数输入
B、计算显示稳定形因数K、特征车速、静态储备系数ay=1.4
C、绘制稳态横摆角速度曲线
D、绘制时瞬态响应曲线
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