MATLAB实验报告 2.docx
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MATLAB实验报告 2.docx
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MATLAB实验报告2
广西大学实验报告纸
姓名:
徐律1002100405
电气工程学院自动化102班
2012年12月27日
【实验名称】MATLAB的图形绘制
【实验要求】
1、学习MATLAB图形绘制的基本方法;
2、熟悉和了解MATLAB图形绘制程序编辑的基本指令;
3、熟悉掌握利用MATLAB图形编辑窗口编辑和修改图形界面,并添加图形的各种标注;
4、掌握plot、subplot的指令格式和语法。
【实验基本知识】
1、plot(x,y)------绘制由x,y所确定的曲线;
2、多组变量绘图:
plot(x1,y1,选项1,x2,y2,选项2,……);
3、双Y轴绘图:
plotyy()函数;
4、图形窗口的分割;
5、图形编辑窗口的使用。
【实验内容】
【1】二维曲线绘图基本指令演示。
本例运作后,再试验plot(t),plot(Y),plot(Y,t),以观察产生图形的不同。
t=(0:
pi/50:
2*pi)';
k=0.4:
0.1:
1;
Y=cos(t)*k;
plot(t,Y)
plot(t,Y);plot(t);plot(Y);plot(Y,t);%图形如下图所示
【2】用图形表示连续调制波形Y=sin(t)sin(9t)及其包络线。
t=(0:
pi/100:
pi)';
y1=sin(t)*[1,-1];
y2=sin(t).*sin(9*t);
t3=pi*(0:
9)/9;
y3=sin(t3).*sin(9*t3);plot(t,y1,'r:
',t,y2,'b',t3,y3,'bo')
axis([0,pi,-1,1])
【3】在一个图形窗口绘制正弦和余弦曲线,要求给图形加标题“正弦和余弦曲线”,X轴Y轴分别标注为“时间t”和“正弦、余弦”,在图形的某个位置标注“sin(t)”“cos(t)”,并加图例,显示网格,坐标为正方形坐标系。
实验程序:
实验结果:
Cos(t)
Sin(t)
【4】绘制向量x=[130.52.52]的饼形图,并把3对应的部分分离出来。
实验程序:
实验结果:
【5】绘制参数方程x=t,y=sin(t),z=cos(t)在t=[07]区间的三维曲线。
实验程序:
实验结果:
【6】用holdon命令在同一个窗口绘制曲线y=sin(t),y1=sin(t+0.25)
y2=sin(t+0.5),其中t=[010]。
实验程序:
实验结果:
【7】观察各种轴控制指令的影响。
演示采用长轴为3.25,短轴为1.15的椭圆。
注意:
采用多子图(图6.2-4)表现时,图形形状不仅受“控制指令”影响,而且受整个图面“宽高比”及“子图数目”的影响。
t=0:
2*pi/99:
2*pi;
x=1.15*cos(t);y=3.25*sin(t);
subplot(2,3,1),plot(x,y),axisnormal,gridon,
title('NormalandGridon')
subplot(2,3,2),plot(x,y),axisequal,gridon,title('Equal')
subplot(2,3,3),plot(x,y),axissquare,gridon,title('Square')
subplot(2,3,4),plot(x,y),axisimage,boxoff,title('ImageandBoxoff')
subplot(2,3,5),plot(x,y),axisimagefill,boxoff
title('ImageandFill')
subplot(2,3,6),plot(x,y),axistight,boxoff,title('Tight')
各种轴控制指令的不同影响
【实验总结】
1.本实验要掌握一些最基本的绘图指令,即plot(x,y)绘制由x,y所确定的曲线;但是当要绘制多组变量时呢,则要改变形式:
plot(x1,y1,选项1,x2,y2,选项2,……);当要画双Y轴图时,用plotyy()函数等。
2.本次实验掌握了MATLAB图形绘制的基本方法,学会绘制一些基本的正弦、余弦、三维图、饼形图等;熟悉和了解MATLAB图形绘制程序编辑的基本指令,如title指令、xlabel、ylabel指令;掌握利用MATLAB图形编辑窗口编辑和修改图形界面,并添加图形的各种标注,在图形窗口的edit—figureproperties属性中修改图形的各项属性,还可以利用图形窗口工具栏中的直线、文本、箭头灯工具修改图形界面。
广西大学实验报告纸
姓名:
徐律1002100405
电气工程学院自动化102班
2012年12月28日
【实验名称】线性系统时域响应仿真分析
【实验目的】
1、熟悉MATLAB软件分析系统时域响应方法。
通过观察典型二阶系统在单位阶跃、脉冲、斜坡信号作用下的动态特性,熟悉各种典型的响应曲线。
2、通过二阶系统定性及定量了解参数变化对动态特性的影响。
分析参数变化时对系统响应的影响。
【实验设备】
PC机及MATLAB软件。
【实验方法】
1、一阶系统阶跃响应:
图示RC网络为一阶系统
图5-1
研究图5-1所示电路,其运动方程为
式中,T=RC为时间常数.当初始条件为零时,其传递函数为
若R=1Ω,C=0.01F,则T=RC=0.01s。
传递函数Ф(s)=1/(0.01s+1)
求单位阶跃响应的MATLAB程序如下:
[设K=1、T=0.01]
%Example
clear
clearall
num=[1];
den=[0.011];
step(num,den)
执行后可得如下图形:
2.求当K=1,T=0.1,0.5,1,2s时的阶跃响应,记录曲线列表求出ts并分析。
实验程序:
实验结果:
根据实验结果分析:
传递函数为K/(Ts+1),当K=1,随着T值的增大,系统的阶跃响应的上升时间
ts逐渐增大。
(二)位置随动系统可以用如下二阶系统模型描述:
ωn—自然频率,ξ—相对阻尼系数
1.试绘制ωn=6,ξ=0.2,0.4,……1.0,2.0时的单位阶跃响应。
MATLAB程序:
%Example2.1
wn=6;
kosi=[0.1:
0.2:
1.0,2.0];
figure
(1)
holdon
forkos=kosi
num=wn.^2;den=[1,2*kos*wn,wn.^2];
step(num,den)
end
title(‘StepResponse’)
holdoff
实验结果:
列表分析如表5-1所示:
表5-1仿真系统参数表格(wn=6)
ξ
σ%
tr(s)
ts(s)
tp(s)
0.2
72.3
0.185
6.4
0.533
0.4
37.1
0.221
1.87
0.535
0.6
16.3
0.275
1.35
0.602
0.8
4.6
0.356
0.997
0.733
1.0
/
0.481
0.784
/
2.0
/
1.37
2.48
/
实验结果分析:
根据实验结果可知:
当自然频率ωn,随着相对阻尼系数ξ的增大,系统
的超调量逐渐减小,直到无超调量;上升时间逐渐增大,系统调整时间先逐渐
减小,后又逐渐增大。
可以分析得出系统稳定性先增强,后又减弱。
根据经验,
在ξ=0.707时系统最优。
2.绘制典型二阶系统,当ξ=0.7,ωn=2,4,6,8时的单位阶跃响应。
MATLAB程序:
%Example2.2
w=[2:
2:
8];
kos=0.5;
figure
(1)
holdon
forwn=w
num=wn.^2;den=[1,2*kos*wn,wn.^2];
step(num,den)
end
title(‘StepResponse’)
holdoff
要求记录1、2曲线波形,并求相应的σ%、tr、ts、tp列表分析实验结果,讨论
参数变化对系统的影响。
实验结果:
列表分析如表5-2所示:
表5-2仿真系统参数表格(ξ=0.7)
wn
σ%
tr(s)
ts(s)
tp(s)
2
16.3
0.82
4.04
1.82
4
16.3
0.412
2.02
0.908
6
16.3
0.275
1.35
0.603
8
16.3
0.206
1.01
0.452
实验结果分析:
根据实验结果可知:
当ξ一定,,随着ωn的增大,系统的超调量不变,始终
为16.3%,但是峰值时间逐渐减小;上升时间逐渐减小,系统调整逐渐减小。
3.求二阶系统的ξ=0.5,ωn=10时的单位冲激响应。
MATLAB程序:
%Example2.3
%
wn=10;
kos=0.5;
figure
(1)
num=wn.^2;
den=[1,2*kos*wn,wn.^2];
impulse(num,den)
title(‘ImpulseResponse’);
记录曲线波形并求ts、tp。
实验结果:
根据图形可知:
ts=0.929s,tp=0.121s。
4.求高阶系统的单位阶跃响应:
MATLAB程序:
%Example2.4
num=[31521];
den=[16841];
step(num,den);grid;
title(‘StepResponse’)
记录3、4波形并求σ%、tr、ts、tp。
上述程序如加语句:
[z,p]=tf2zp(num,den)
则可以求出零极点,从而可判断系统的稳定性。
实验结果:
系统性能参数:
σ%=5.34%、tr=4.64s、ts=13.1s、tp=9.57s。
系统的零极点图:
结果分析:
根据零极点图可以看出,系统全部极点都在复平面的左边,所以可以判断出
系统是稳定的。
【实验总结】
1、本次实验主要是熟悉MATLAB软件分析系统时域响应方法。
假设系统的传递函数为G,则典型二阶系统在单位阶跃响应的MATLAB语句为step(G),有时候系统给出的传递函数为开环传递函数,若要转换成对应的闭环系统的传递函数G1,调用函数feedback(G,1),然后再调用step()函数求出闭环系统的阶跃响应。
2、和阶跃响应语句类似,脉冲响应语句为impulse(G),斜坡信号的响应语句为ramp(G),当绘制出响应曲线后,可以利用图形窗口的一些工具和菜单定性、定量的观察出各种响应曲线的动态特性。
3、对于典型的二阶系统,传递函数由tf()得出,主要是通过仿真得出其阶跃响应,观察不同的阻尼比和自然频率对典型二阶系统阶跃响应的动态特性的影响,主要包括峰值时间、调整时间、超调量,以及观察系统的稳定性。
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