1、(1)数据的输入打开MATLAB后进入的是MATLAB的命令窗,命令窗是用户与MATLAB做人机对话的主要环境。其操作提示符为“”。在此提示下可输入各种命令并显示出相应的结果,如键入:x1=sqrt(5),x2=1.35,y=3/x2显示结果为:x1=2.2361x2=1.3500y=2.2222上命令行中两式之间用逗号表示显示结果,若用分号,则只运行而不用显示运行结果。如键入A=1,2,3;4,5,6;7,8,9,则显示为说明: 直接输入矩阵时,矩阵元素用空格或逗号分隔,矩阵行用分号相隔,整个矩阵放在方括号中。注意:标点符号一定要在英文状态下输入。 在MATLAB中,不必事先对矩阵维数做任何
2、说明,存储时自动配置。 指令执行后,A被保存在工作空间中,以备后用。除非用户用clear指令清除它,或对它重新赋值。 MATLAB对大小写敏感。(2)数据的显示在MATLAB工作空间中显示数值结果时,遵循一定的规则,在缺省的情况下,当结果是整数,MATLAB将它作为整数显示;当结果是实数,MATLAB以小数点后4位的精度近似显示。如果结果中的有效数字超出了这一范围,MATLAB以类似于计算器的计算方法来显示结果。也可通过键入适当的MATLAB命令来选择数值格式来取代缺省格式。如键入format bank命令(数据格式显示命令,数据小数部分以两个十进制小数表示),若在前面键入的三个表达式前键入上
3、述格式命令,则显示结果为:x1=2.24x2=1.35y=2.22前面显示的结果为默认显示结果,它的小数部分为四位数,还有format compact 它以紧凑格式显示结果,默认显示方式为稀疏格式。其它数据格式显示命令分别为:format short 缺省格式format long 16位format short e 5位加指数format long e 16为加指数format hex 十六进制format rat 有理数近似format + 正、负或零(3)参数命令调用若在命令窗口输入help,则在屏幕上显示系统中已装入的函数库的名称,显示结果为:若输入help+子目录名(如elfun),
4、则显示其对应子目录的各函数名;若输入help+函数名,则得到具体函数的意义和用法。部分命令调用如下:who: 显示当前工作空间所有变量的一个简单列表whos: 列出变量的大小,数据格式等详细信息clear: 清除工作空间中所有的变量clear+ 变量名:清除指定的变量exist: 查询当前工作空间的变量 i=exist(A) 返回的值i表示A存在的形式 i=1 表示在当前工作空间中存在一个变量名为A的矩阵; i=2 表示存在一个名为A.m文件; i=3 表示在MATLAB工作路径下存在一个名为A.mex的文件; i=4 表示存在一个编译好的名为A.mdl的SIMULINK文件; i=5 表示存
5、在一个内部的MATLAB函数A( ); i=0 表示不存在和A相关的变量和文件。2 图形窗一般情况下,只要执行了任一种命令(如plot命令),就会自动产生图形窗,以后绘出的图形都在此图形窗中进行。如t=0:0.5:4*pi;y=exp(-0.1*t).*sin(t);y1=exp(-0.1*t).*sin(t+1);plot(t,y)plot(t,y1)如想再建一个或几个图形窗,则可输入figure,MATLAB会建一个图形窗,并启动给它依次排序,若要认为规定新图3,则可键入figure(3);若要调看已经存在的图形窗n,也应键入figure(n)。在命令窗输入figure,得出空白图形窗;如
6、键入logo,则可生成MATLAB的标志图形。3 文本编辑单击MATLAB中命令窗中新建按钮,即可打开文本编辑器的窗口。该窗口特别之处:(1) 它用不同颜色显示MATLAB规定的保留字(蓝)、非法字符(鲜红)、注释字符(绿)和引用字符(深红)等。(2) 能对程序自动缩进排版,便于阅读和调试。(3) 它自带程序调试及运行功能,使用方便。在文本编辑器中输入脚本文件,进行调试及运行。四 思考题熟悉MATLAB工作环境之后,可自行编制简单的程序并生成图形。1 编写程序,计算的值(用input语句输入n值)。2 编写分段函数的函数文件,存放于文件ff.m中,计算出的值。实验二 图形绘制与修饰通过实验使学
7、生掌握图形绘制的方法及图形中轴的设置,文字标志,网络控制和图例标注等相关内容。三维曲线的绘制,图形坐标轴的调整,文字标注,网格控制,图例标注等。1 二维曲线的绘制使用plot命令plot命令调用格式:plot(x1,y1,参数1,x2,y2,参数2.)(1)x,y数据值x,y可以是向量或矩阵 当x,y均为微量时,要求向量x,y的长度一致,则plot(x,y)可绘制出以x为横坐标,y为纵坐标的二维图形。 当x为向量,y为矩阵时,plot(x,y)用不同的颜色的图线绘制出y行或y列对应于x的图形,y矩阵的行或列的选择取决于x,y的维数。若y为方阵或y矩阵的列向量长度与x向量的长度一致,则绘制出y矩
8、阵的各个列向量相对于x一组二维图形;若y矩阵的行向量长度与x向量长度一致,则绘制出y矩阵的各个行向量相对于x的一组二维图形。 若x为矩阵,y为向量,按类似于上一规则执行 若x,y为同维的矩阵,则plot(x,y)绘制出y列向量相对于x列向量之间的一组二维图形。 若x为向量,则plot(x)绘制出一个x元素和x元素排列序号之间关系的线性坐标图。 若x为矩阵,则plot(x)绘制出x的列向量相对于行号的二维图形。(2)参数参数选项为一个字符串,决定了二维图形的颜色,线型以及数据点的图标。如plot(x,y,r:o)命令,字符串r:o,”r”表示曲线颜色为红色,第二个字符“:”表示曲线线型采用点连线
9、,“o”表示曲线上每一个数据点用圆圈标出。当参数只指定数据点标记时,只按照标记符画出孤立的数据点,不将数据点连接成线。如键入命令 t=0:7;x=sin(t);plot(t,x,k:o) 则生成以下图形2 坐标轴的调整MATLAB用axis命令对绘制的图形的坐标轴进行调整。axis命令的功能非常丰富,可用它控制轴的比例和特性。(1)坐标轴比例控制命令axis(xmin xmax ymin ymax)将图形的x轴限定在xmin,xmax之间,y轴的范围限定在ymin,ymax之间,matlab绘制图形时,按照给定的数据值确定坐标参数范围。对坐标轴范围参数的修改,也就相对于对图形进行放大或缩小处理
10、。如在绘出上图之后,加一条命令:axis(0 3*pi -2 2)则上图变为(2)坐标轴特性控制命令axis(控制字符串),它根据控制字符串的含义控制图形,常用的控制字符串有auto(默认值)、square、equal和normal等等。(3)坐标刻度标示命令set(gac,xtick,标志向量)Set(gca,ytick,标志向量)按照标示向量设置x,y轴的刻度标示。如输入命令o)set(gca,xtick,0 1.4 3.14 6.28)3 文字标示有关图形的标题,轴线标注等指令有title(字符串)图形标题xlabel(字符串)x轴标注ylabel(字符串)y轴标注text(x,y,字符
11、串)在坐标(x,y)处标注说明文字gtext(字符串)用鼠标在特定处标注说明文字注:当输入特定的文字需要用反斜杠()开头4 网格控制设置或取消网格需要使用网格控制命令,网格是在坐标刻度标示上画出的格线,画出风格,便于对曲线进行观察和分析命令grid on在所画的图形中添加网格线grid off在所画的图形中去掉格线也可以只输入命令grid添加网格线,再一次输入命令grid,取消网格线。下图为加网格后的图形。5 图例注解当在一个坐标系上面画多幅图形时,为区分各个图形,MATLAB提供了图例的注解说明命令,其格式如下:legend(字符串1,字符串2,,参数)此命令在图形中开启一个注解视窗,依据绘
12、图的先后顺序,依次输出字符串对各个图形进行注解说明。如字符串1标示第一个出现的线条,字符串2标示第二条出现的线条,参数字符串确定注解视窗在图形中的位置,如字符串为“0”时,表示尽量不与数据冲突,自动放置在最佳位置,“1”表示字符串放置在图形的右上角(默认)。1 如何在一副图形中绘制不同的图形?2 如何区分不同的图形?有哪些方法?3 选择合适的步距绘制出下面的图形(1)sin(1/t), 其中(2)其中实验三 系统的时间响应分析通过实验使学生掌握利用MATLAB进行控制系统的时间响应分析1、时域分析法是根据系统的微分方程(或传递函数),利用拉普拉斯变换直接解出动态方程,并根据过程曲线及表达式分析
13、系统的性能,时域响应指标如图1所示图1 典型的系统时域响应指标表示延迟时间td,指响应曲线第一次达到其终值一半所需要的时间。上升时间tr,指响应曲线从终值10%上升到终值90%所需要的时间;对于有振荡的系统,也可定义为响应从零第一次上升到终值所需要的时间。上升时间是系统响应速度的一种度量。峰值时间tp,指响应超过终值达到第一个峰值所需要的时间。调节时间ts,指响应达到并保持在终值5%(或2%)内所需要的时间。超调量%,指响应的最大偏离量h(tp)与终值h()之差的百分比,即:稳态误差,描述系统稳态性能的一种性能指标。2、二阶系统不同阻尼比时的阶跃响应二阶系统的传递函数为,其阶跃响应可用下程序做出其单位阶跃和冲击响应的曲线(为简单起见,令)。closehold onnum=1;0.01:12for zeta=0.1 0.2 0.4 0.7 1.0; den=1 2*zeta 1; printsys(num,den,s); y,x=step(num,den,t);plot(t,y);endfigure;for num=0.1 0.2 0.4 0.7 1.0;
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