MATLAB实验报告Word格式.docx
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y,并分析结果
7.文件操作
1)将0到1000的所有整数,写入到D盘下的文件
2)读入D盘下的文件,并赋给变量num
8.符号运算
1)对表达式f=x3-1?
进行因式分解
2)对表达式f=(2x2*(x+3)-10)*t,分别将自变量x和t的同类项合并
3)求
三、实验报告要求
完成实验内容的3、4、5、6、7、8,写出相应的程序、结果
实验二MATLAB语言的程序设计
一、实验目的
1、熟悉MATLAB程序编辑与设计环境
2、掌握各种编程语句语法规则及程序设计方法
3、函数文件的编写和设计
4、了解和熟悉变量传递和赋值
二、实验内容
1.编写程序,计算1+3+5+7+…+(2n+1)的值(用input语句输入n值)。
2.编写分段函数
的函数文件,存放于文件中,并求
,
的值。
3.用for循环语句实现编写一个求n阶乘的函数文件
1、函数文件设计:
设计一个函数文件实现一个阶乘运算
并设计程序调用该函数。
为保证函数的通用性,当输入负数或小数时,显示出错提示:
disp('
Inputparametermustbeapositiveinteger!
'
)
提示:
fix(x)对零方向取整数
ceil(x)对+
方向取整数
round(x)四舍五入取整数
4.找到一个n!
>
10100的值(利用上题的n阶乘函数文件)
5.已知一维数组A=[2,4,5,8,10]、B=[4,9,6,7,4],用for循环语句实现
,求和函数可用sum()
6.编写验证魔方矩阵的函数文件,输出要求如下:
(1)如果输入矩阵的维数小于3,输出显示’error’
(2)如果输入矩阵的不是方阵,输出显示’thesizeofmatrixXmustbeN-by-Nmatrix’
(3)显示行、列和及其对角线求和后的值,并判断其和是否相同。
若不同,显示‘No’,相同显示‘Yes’。
在M文件编辑器中,编写程序代码并调试
实验三MATLAB的图形绘制
一、实验目的及要求:
1.掌握MATLAB绘图的基本方法,熟悉各种绘图函数的使用;
2.掌握图形的修饰方法和标注方法;
3.了解MATLAB中图形窗口的操作。
二、实验内容:
x=[-2π,2π],y1=sinx、y2=cosx、y3=sin2x、y4=cos2x
①用MATLAB语言分四个区域分别绘制的曲线,并且对图形标题及横纵坐标轴进行标注(如下图所示)。
图2四分区绘制曲线
②另建一个窗口,不分区,用不同颜色、线型绘出四条曲线,并标注图例注解。
图3同一窗口绘制多条曲线
③绘制三维曲线:
三、实验报告要求:
写出相应的的程序及上机结果。
实验四控制系统的模型及其转换
一、实验目的及要求
1、掌握建立控制系统模型的函数及方法;
2、掌握控制系统模型间的转换方法及相关函数;
3、熟悉控制系统模型的连接方法;
4、掌握典型系统模型的生成方法。
1、已知两个传递函数分别为:
①在MATLAB中分别用传递函数、零极点表示;
②在MATLAB中分别求出通过反馈、串联、并联后得到的系统模型;
2、系统的模型为
试建立系统的传递函数模型。
3、已知单输入双输出系统的零极点模型
建立系统的零极点模型。
4.控制系统模型的转换
将2的模型转换为零极点模型
将3的模型转换为传递函数模型
写出程序及上机的结果。
实验五SIMULINK基本操作
学会SIMULINK仿真基本操作
1、打开SimulinkLibraryBrowser窗口,练习功能模块的基本操作。
2、通过示波器观察1MHz,幅度为15mV?
的正弦波和100KHz,幅度为5mV?
的正弦波相乘的结果。
写?
出数学表达式。
通过使用三踪示波器同时观察1MHz、100KHz?
正弦波以及相乘的结果。
注意设置仿真参?
数和示波器的扫描参数和幅度显示参数。
3、系统开环传递函数
求系统单位负反馈闭环单位阶跃响应曲线。
4、学习构建SIMULINK?
子系统。
构建一个子系统,使得它具有将输入信号m(t)(如一个100Hz?
的?
正弦波)和一个常数C?
相加后再和一个1000Hz?
的幅度为A?
的正弦波相乘的功能:
y(t)=A(m(t)+C)?
sin?
(2*pi*f*t)?
,其中f=1000?
Hz。
保存为。
用sim?
指令在命令空间启动模型进行仿真:
在Matlab?
命令空间中用语?
句对参数A,?
C,?
f进行设置,并对采用命令open?
打开,采用sim?
指令进行仿真。
请给出指令语句。
实验六控制系统的时域分析
一、实验目的
利用MATLAB进行控制系统时域分析,包括典型响应、判断系统稳定性和分析系统的动态特性;
二、实验内容
(一)稳定性
1.系统传函为
,试判断其稳定性。
2.用Matlab求出
的极点,判断稳定性。
(二)阶跃响应
典型二阶系统:
要求:
1)在Matlab环境下,编程绘制出当Wn=6,
时,二阶系统的单位阶跃响应曲线并分析
的变化对控制系统输出的影响;
2)在Matlab环境下,编程绘制出
,Wn=2、4、6、8、10、12时,系统的单位阶跃响应曲线并说明Wn的变化对系统输出有何影响。
(三)系统动态特性分析
用编程方式求二阶系统
阶跃响应的峰值时间
,上升时间
,调整时间
,超调量
。
(1)在Simulink集成环境下建立模型,在给定信号作用点处输入单位给定阶跃响应信号,秒后在扰动信号点输入单位阶跃响应信号。
并绘制相应的响应曲线。
(2)计算仿真结果的超调量、上升时间、峰值时间、稳态误差。
三、实验报告要求:
1)完成上述各题
2)分析零极点对系统性能的影响
3)分析阻尼比
、振荡频率Wn对系统阶跃响应的影响
实验七控制系统的频域分析
1.利用计算机作出开环系统的波特图
2.观察记录控制系统的开环频率特性
3.控制系统的开环频率特性分析
1、绘制典型二阶系统的Bode图
在Matlab环境下,以
为参变量,编程绘制该系统的对数频率特性曲线(Bode图),并从Bode图中找出二阶系统由于
的变化对其Bode图有何影响图形有哪些变化图形与
的对应关系(在图中对应的标注出来)
2、某控制系统的开环传递函数为
在Matlab环境下,编程绘制该系统的开环Bode图,并通过Bode图判断该闭环系统的稳定性。
若闭环系统稳定,则从图中求出系统的幅值裕度Kg、相位裕度
3、某控制系统的开环传递函数为:
1)绘制开环系统的nyquist图,并判断闭环系统的稳定性;
求出系统的单位冲激响应;
2)若给系统增加一个s=1的开环极点(p=2),绘制此时的nyquist图,判别此时闭环系统的稳定性;
并求出系统的单位冲激响应;
3)若给系统增加一个开环极点p=2的同时再增加一个开环零点z=0,绘制此时的nyquist图,判别此时闭环系统的稳定性;
并求出系统的单位冲激响应。
2)分析幅值裕度Kg、相位裕度
的物理意义。
实验八控制系统PID校正器设计法
1、熟悉常规PID控制器的设计方法
2、掌握PID参数的调节规律
3、学习编写程序求系统的动态性能指标
二、相关知识——临界比例度法(边界稳定法)
用系统的等幅振荡曲线来整定控制器的参数。
先测出系统处于闭环状态下对象的等幅振荡曲线,根据等幅振荡曲线定出一些能反映控制对象动态特性的参数,具体做法是将比例增益K(或比例度
=1/K)调在比较小的位置上(对应
为比较大位置上),逐渐增大K值(或逐渐减小
),直到出现等幅振荡曲线,此时的比例增益为Km,称为临界比例增益,
称为临界比例度。
从振荡曲线上读出临界周期Tm。
根据得到的Km(或
)、Tm两个参数,利用下表来计算控制器的控制参数。
控制器类型
控制器的控制参数
比例增益Kp
比例度
积分时间Ti
微分时间Td
P
2
PI
Tm/
PID
三、实验内容
1、在SIMULINK窗口建立如下页模型。
2、设计PID控制器,传递函数模型如下
3、修改PID参数
讨论参数对系统的影响
4、利用临界比例度法(即:
稳定边界法)对PID参数
校正设计。
参数
Km
Tm
Kp
Ti
Td
数值
5、根据PID参数
对系统的影响,调节PID参数实现系统的超调量小于10%。
参数
数值
6、通过程序求得系统的超调量、上升时间和调节时间(误差带选为5%)
四、实验报告要求:
写出程序及上机的结果,并对结果进行分析。
1.熟悉MATLAB的开发环境;
2.掌握MATLAB的一些常用命令;
3.掌握矩阵、变量、表达式的输入方法及各种基本运算。
程序:
A*BA.*B
结果:
1921510
43472132
结果分析:
*表示矩阵相乘,而.*表示矩阵的各元素对应相乘
A(1:
2,3)A(2:
3,:
)
3456
6789
f=sin(2*pi)(89^(1/2)+55*/
f=ans=
y=a==b
y=00010100111
X&
Y+X>
Y
01
10
x=[0:
1000]
savex-ascii–double
num=load(‘’)
symsx
f=x^3-1
factor(f)
ans=(x-1)*(x^2+x+1)
symsxt
f=(2*(x^2)*(x+3)-10)*t;
collect(f,x)
collect(f,t)
ans=2*t*x^3+6*t*x^2-10*t
ans=(2*x^2*(x+3)-10)*t
symsxz
f=x/(1+z)^3;
int1=int(f,z)
int1=-x/(2*(z+1)^2)
function[s]=WFSSY21(x,n)
%UNTITLED2Summaryofthisfunctiongoeshere
%Detailedexplanationgoeshere
n=input('
pleaseinputn:
);
s=0
forn=0:
n
x=2*n+1;
s=s+x;
end
5
s=36
function[y]=WFSSY22(x)
%UNTITLED5Summaryofthisfunctiongoeshere
x=input('
pleaseinputx:
y=0;
ifx<
elseifx<
1
y=x;
=2
y=2-x;
else
y=0
-3
ans=0
2^(1/2)
ans=
inf
ans=0
disp('
fix(x)对零方向取整数
ceil(x)对+
round(x)四舍五入取整数
function[y]=WFSSY23(n)
%UNTITLED3Summaryofthisfunctiongoeshere
0|(fix(x)~=x)
y=1;
forx=1:
x
y=y*x;
3
ans=6
4
ans=24
function[y]=WFSSY24(n)
%UNTITLED4Summaryofthisfunctiongoeshere
y=y*x;
ify>
10^100
y;
n!
<
10^100!
end
ans=120
pleaseinputx:
9999
n!
ans=Inf
程序:
function[s,c]=WFSSY25(i,n)
A=[2,4,5,8,10];
B=[4,9,6,7,4];
fori=1:
c=A(i)*B(n-i+1);
s=sum(c)
s=20
function[b,m,n,c,d,p,e,f,j,h,i]=WFSSY26(A)
A=input('
EntermatrixA=>
b=ndims(A);
[m,n]=size(A);
ifb<
disp('
error'
);
ifm~=n
thesizeofmatrixXmustbeN-by-Nmatrix'
c=sum(A,1);
d=sum(A,2);
p=diag(A);
e=diag(fliplr(A));
f=sum(c)/m;
g=sum(d)/n;
h=sum(p);
i=sum(e);
iff==g;
ifh==i
iff==h
Yes'
else
No'
end
[17241815
23571416
46132022
101219213
11182529]
error
Yes
ans=2
EntermatrixA=>
[17245815
46132022
No
1.掌握MATLAB绘图的基本方法,熟悉各种绘图函数的使用;
2.掌握图形的修饰方法和标注方法;
3.了解MATLAB中图形窗口的操作。
①用MATLAB语言分四个区域分别绘制的曲线,并且对图形标题及横纵坐标轴进行标注。
closeall
clc
x=[-2*pi:
pi/1000:
2*pi];
y1=sin(x);
y2=cos(x);
y3=sin(2*x);
y4=cos(2*x);
subplot(2,2,1)
plot(x,y1);
axis([-2*pi2*pi-11])
set(gca,'
xtick'
-2*pi:
pi:
2*pi)
ytick'
-1:
:
1)
xticklabel'
'
-2pi|-pi|0|pi|2pi'
yticklabel'
-1||0||1'
xlabel('
x'
ylabel('
y1'
title('
sin(x)'
gridon;
subplot(2,2,2)
plot(x,y2);
y2'
cos(x)'
subplot(2,2,3)
plot(x,y3);
y3'
sin(2x)'
subplot(2,2,4)
plot(x,y4);
y4'
cos(2x)'
②另建一个窗
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