MATLAB控制系统仿真实验报告.docx
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MATLAB控制系统仿真实验报告.docx
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MATLAB控制系统仿真实验报告
清华大学自动化工程学院
实验报告
课程:
控制系统仿真
专业自动化班级122
姓名学号
指导教师:
时间:
2015年10月19日—10月28日
实验一MATLAB环境的熟悉与基本运算…………………………………………………1
实验二MATLAB语言的程序设计…………………………………………………………6
实验三MATLAB的图形绘制………………………………………………………………9
实验四采用SIMULINK的系统仿真……………………………………………………14
实验五控制系统的频域与时域分析………………………………………………………17
实验六控制系统PID校正器设计法………………………………………………………23
实验一MATLAB环境的熟悉与基本运算
一、实验时间及地点:
实验时间:
2015.10.19上午8:
30—9:
30
实验地点:
计算中心
二、实验目的:
1.熟悉MATLAB开发环境
2.掌握矩阵、变量、表达式的各种基本运算
三、实验内容:
1、新建一个文件夹(自己的名字命名,在机器的最后一个盘符)
2、启动MATLAB6.5,将该文件夹添加到MATLAB路径管理器中。
3、保存,关闭对话框
4、学习使用help命令,例如在命令窗口输入helpeye,然后根据帮助说明,学习使用指令eye(其它不会用的指令,依照此方法类推)
5、学习使用clc、clear,观察commandwindow、commandhistory和workspace等窗口的变化结果。
6、初步程序的编写练习,新建M-file,保存(自己设定文件名,例如exerc1、exerc2、exerc3……),学习使用MATLAB的基本运算符、数组寻访指令、标准数组生成函数和数组操作函数。
注意:
每一次M-file的修改后,都要存盘。
练习A:
(1)helprand,然后随机生成一个2×6的数组,观察commandwindow、commandhistory和workspace等窗口的变化结果
(2)学习使用clc、clear,了解其功能和作用
(3)输入一个2维数值数组,体会标点符号的作用(空格和逗号的作用)。
(4)一维数组的创建和寻访,创建一个一维数组(1×8)X,查询X数组的第2个元素,查询X数组的第3个元素到第6个元素,查询X数组的第5个元素到最后一个元素,查询X数组的第3、2、1个元素,查询X数组中≤5元素,将X数组的第2个元素重新赋值为111,实例expm1。
(5)二维数组的创建和寻访,创建一个二维数组(4×8)A,查询数组A第2行、第3列的元素,查询数组A第2行的所有元素,查询数组A第6列的所有元素,查询数组A按列拉长形成新的数组B(1×8),查询数组A按行拉长形成新的数组C(1×8),以全元素赋值的方式对数组A赋值。
(6)两种运算指令形式和实质内涵的比较。
设有3个二维数组A2×4,B2×4,C2×2,写出所有由2个数组参与的合法的数组运算和矩阵指令
(7)学习使用表8列的常用函数(通过help方法)
(8)学习使用表9数组操作函数
(9)学习字符串的创建,a='Thisisanexample.'
串数组的大小size(a)
串数组的元素标识a14=a(1:
4)ra=a(end:
-1:
1)
对字符串ASCLL码的数组操作
w=find(a>='a'&a<='z');
ascii_a(w)=ascii_a(w)-32;%英文大小写字母ASCLL值差32(小-32=大)
char(ascii_a)
练习B
(10)创建符号对象与函数命令sym()、syms()与class()的熟悉和运用。
有符号表达式:
试计算
与
四、实验操作过程(实验说明)
>>helprand%用help指令学习rand的用法
rand-Uniformlydistributedpseudorandomnumbers
ThisMATLABfunctionreturnsapseudorandomscalardrawnfromthestandard
uniformdistributionontheopeninterval(0,1).
r=rand
r=rand(n)
r=rand(sz1,...,szN)
r=rand(sz)
r=rand(classname)
r=rand(n,classname)
r=rand(sz1,...,szN,classname)
r=rand(sz,classname)
r=rand('like',p)
r=rand(n,'like',p)
r=rand(sz1,...,szN,'like',p)
r=rand(sz,'like',p)
>>rand(2,6)%随机生成一个2×6的数组
ans=
0.81470.12700.63240.27850.95750.1576
0.90580.91340.09750.54690.96490.9706
>>clear%清除命令窗口
>>[12;34]%输入一个二维数组
ans=
12
34
>>[1,2;3,4]%将空格改为逗号效果一致
ans=
12
34
>>a=[1234;5678];
>>b=a(2:
2,3:
4)%逗号前面是行,后面是列,冒号前后的数表示所选范围
b=
78
>>eye(3)%产生单位矩阵
ans=
100
010
001
>>magic(3)%产生魔方矩阵
ans=
816
357
492
>>flipud(ans)%以数组“水平中线”为对称轴,交换上下对称位置上的元素
ans=
492
357
816
>>rot90(ans)%逆时针旋转数组90°
ans=
276
951
438
>>a='hello'
a=
hello
>>b=size(a)%字符串a的大小为1x5
b=
15
>>symsxypkabc%创建符号对象
>>e1=x^2*a*c*y+a*p*x^2+b*p*x+c*k*y+k*p%创建函数命令
e1=
k*p+a*p*x^2+c*k*y+b*p*x+a*c*x^2*y
>>e2=c*y+p
e2=
p+c*y
>>e1/e2
ans=
(k*p+a*p*x^2+c*k*y+b*p*x+a*c*x^2*y)/(p+c*y)
>>a=[12]
a=
12
>>c=reshape(a,2,1)%改变数组a的行数和列数
c=
1
2
五、实验结果及讨论
1.熟悉了MATLAB的基本软件操作。
2.通过本次实验熟悉了MATLAB的开发环境掌握了矩阵、变量、表达式的各种运算了解了*与.*、/与\、^与.^等区别以及绝对值、开方e的阶乘、正弦、正切的运算的符号。
3.让我明白了MATLAB的实用性。
实验二MATLAB语言的程序设计
一、实验时间及地点:
实验时间:
2015.10.19上午8:
30—9:
30
实验地点:
黄岛老校区计算中心
二、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、了解和熟悉跨空间变量传递和赋值
三、实验内容:
练习A
1、熟悉MATLAB程序编辑与设计环境
2、用for循环语句实现求1~100的和
3、用for循环语句实现编写一个求
阶乘的函数文件
练习B
思考题
4、已知一维数组
、
,用for循环语句实现
。
求和函数可用
5、
(1)编写求解一维数组平均值的函数文件。
(2)编写求解二维数组平均值的函数文件。
四、实验操作过程(实验说明)
1.用for循环语句实现求1~100的和,函数名为theSec().
程序:
a=0;
fori=1:
100
a=i+a;
end
fprintf('%d\n',a)
执行结果:
>>theSec%求1~100的和
5050
2.用for循环语句实现编写一个求
阶乘的函数文件,函数名为jiex(x).
程序:
functionjiex(x)
a=1;
fori=1:
x
a=a*i;
end
fprintf('%d\n',a)
执行结果:
>>jiex(4)%求4的阶乘
24
3.已知一维数组
、
,用for循环语句实现
。
求和,函数名用ABsum()
程序:
functiony=ABsum()
a=[2,4,5,8,10];
b=[4,9,6,7,4];
n=5;
sum=0;
fori=1:
n
sum=sum+a(1,i)*b(1,n-i+1);
end
y=sum;
执行结果:
>>ABsum()
ans=
178
4.编写求解任意数组平均值的函数文件,函数名为avg(f).
程序:
functiony=avg(f)
[m,n]=size(f);
sum=0;
fori=1:
m
forj=1:
n
sum=sum+f(i,j);
end
end
y=sum/(m*n);
执行结果:
>>a=[1,2,3,4;5,6,7,8]%定义一个数组
a=
1234
5678
>>avg(2*a)%求数组2*a的平均值
ans=
9
五、实验结果及讨论
1.编程语句:
循环语句有for循环和while循环,我习惯使用for循环,使用格式如下:
for循环变量=表达式1(初值):
表达式2(增量):
表达式3(终值)
循环语句组
end
条件判断语句if语句格式为:
if表达式
执行语句
end
实验三MATLAB的图形绘制
一、实验时间及地点:
实验时间:
2015.10.21上午8:
30—9:
30
实验地点:
黄岛老校区计算中心
二、实验目的:
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。
三、实验内容:
练习A
【1】二维曲线绘图基本指令演示。
t=(0:
pi/50:
2*pi)';
k=0.4:
0.1:
1;
Y=cos(t)*k;
plot(t,Y)
plot指令基本操作演示
【2】用图形表示连续调制波形
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】通过绘制二阶系统阶跃响应,综合
- 配套讲稿:
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- MATLAB 控制系统 仿真 实验 报告
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