matlab练习题和答案.docx
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matlab练习题和答案
matlab练习题与答案
控制系统仿真实验
Matlab部分实验结果
实验一MATLAB基本操作、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、1实验二Matlab编程、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、5实验三Matlab底层图形控制、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、6实验四控制系统古典分析、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、12实验五控制系统现代分析、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、15
实验六PID控制器的设计、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、19实验七系统状态空间设计、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、23实验九直流双闭环调速系统仿真、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、25
实验一MATLAB基本操作
1用MATLAB可以识别的格式输入下面两个矩阵
1233,,1443678,i,,,,2357,,,,2335542,i,,,,A,1357B,,,2675342,i,,3239,,,,189543,,,,1894,,
再求出它们的乘积矩阵C,并将C矩阵的右下角2×3子矩阵赋给D矩阵。
赋值完成后,调
用相应的命令查瞧MATLAB工作空间的占用情况。
A=[1,2,3,3;2,3,5,7;1,3,5,7;3,2,3,9;1,8,9,4];
B=[1+4i,4,3,6,7,8;2,3,3,5,5,4+2i;2,6+7i,5,3,4,2;1,8,9,5,4,3];
C=A*B;
D=C(4:
5,4:
6);
whos
NameSizeBytesClassAttributes
A5x4160double
B4x6384doublecomplex
C5x6480doublecomplex
D2x396doublecomplex2选择合适的步距绘制出下面的图形
其中sin(/)1tt,,(,)11
t=[-1:
0、1:
1];
y=sin(1、/t);
plot(t,y)
1
3对下面给出的各个矩阵求取矩阵的行列式、秩、特征多项式、范数、特征根、特征向量与
逆矩阵。
5765753500、、,,,,
,,,71087833410、,,,,,B,A,,,,,681090910315,、
,,,579100037193、、,,,,
12343324,,,,,,
,,,56785518,,,,,,C,D,,,,,910111211857,
,,,1,,,,,,,
A=[7、5,3、5,0,0;8,33,4、1,0;0,9,103,-1、5;0,0,3、7,19、3];
B=[5,7,6,5;7,10,8,7;6,8,10,9;5,7,9,10];C=[1:
4;5:
8;9:
12;13:
1rtf6];
D=[3,-3,-2,4;5,-5,1,8;11,8,5,-7;5,-1,-3,-1];det(A);det(B);det(C);det(D);
rank(A);
rank(B);
rank(C);
rank(D);
a=poly(A);
b=poly(B);
c=poly(C);
d=poly(D);
norm(A);
2
norm(B);
norm(C);
norm(D);
[v,d]=eig(A,'nobalance');
[v,d]=eig(B,'nobalance');
[v,d]=eig(C,'nobalance');
[v,d]=eig(D,'nobalance');
m=inv(A);
n=inv(B);
p=inv(C);
q=inv(D);
4求解下面的线性代数方程,并验证得出的解真正满足原方程。
72124,1321390,,,,,,,,
,,,,,,,721264,915327,,,,,,,,,(a),(b)X,X,,,,,,,,,91532117,,,,221151
,,,,,,,,,,,2211521132130,,,,,,,,
(a)
A=[7,2,1,-2;9,15,3,-2;-2,-2,11,5;1,3,2,13];
B=[4;7;-1;0];
X=A\B;
C=A*X;
(b)
A=[1,3,2,13;7,2,1,-2;9,15,3,-2;-2,-2,11,5];
B=[9,0;6,4;11,7;-2,-1];
X=A\B;
C=A*X;
5、
(1)初始化一10*10矩阵,其元素均为1ones(10,10);
(2)初始化一10*10矩阵,其元素均为0zeros(10,10);
(3)初始化一10*10对角矩阵
v=[1:
10];
diag(v);
(4)输入A=[715;256;315],B=[111;222;333],执行下列命令,理解其含义
A(2,3)表示取A矩阵第2行、第3列的元素;
3
A(:
2)表示取A矩阵的第,列全部元素;
A(3,:
)表示取A矩阵第,行的全部元素;
A(:
1:
2:
3)表示取A矩阵第1、3列的全部元素;
A(:
3)、*B(:
2)表示A矩阵第3列的元素点乘B矩阵第2列的元素
A(:
3)*B(2,:
)表示A矩阵第3列的元素乘以B矩阵第2行A*B矩阵AB相乘
A、*B矩阵A点乘矩阵B
A^2矩阵A的平方
A、^2矩阵表示求矩阵A的每一个元素的平方值
B/A表示方程AX=B的解X
B、/A表示矩阵B的每一个元素点除矩阵A的元素
6在同一坐标系中绘制余弦曲线y=cos(t-0、25)与正弦曲线y=sin(t-0、5),t?
[0,2π],
用不同颜色,不同线的类型予以表示,注意坐标轴的比例控制。
t=[0:
0、01:
2*pi];
y1=cos(t-0、25);
plot(t,y1,'r--')
holdon
y2=sin(t-0、5);
plot(t,y2,'k')
4
实验二Matlab编程
1分别用for与while循环结构编写程序,求出
63i236263K,,,,,,,,2122222?
,i0
并考虑一种避免循环的简洁方法来进行求与。
(a)j=1;n=0;sum=1;
forn=n+1:
63
fori=1:
n
j=j*2;
end
sum=sum+j;
j=1;
end
sum
(b)j=1;n=1;sum=1;
whilen~=64
i=1;
whilei j=j*2; i=i+1; end n=n+1; sum=sum+j; j=1; end Sum (c)i=0: 63;k=sum(2、^i); 2计算1+2+…+n<2000时的最大n值s=0;m=0;while(s<=2000),m=m+1;s=s+m;end,m 3用MATLAB语言实现下面的分段函数 hxD,, yfxhDx,,()/,xD,, ,,,hxD,,存放于文件ff、m中,令D=3,h=1求出,f(-1、5),f(0、5),f(5)、 D=3;h=1; x=-2*D: 1/2: 2*D; y=-h*(x<-D)+h/D、/x、*((x>=-D)&(x<=D))+h*(x>D); 5 plot(x,y); gridon f1=y(find(x==-1、5)) f2=y(find(x==0、5)) f3=y(find(x==5)) 实验三Matlab底层图形控制1在MATLAB命令行中编程得到y=sin(t)与y1=cos(t)函数,plot(t,y);figure(10);plot(t,y1); >>t=[-pi: 0、05: pi]; >>y=sin(t); >>y1=cos(t); >>plot(t,y) >>figure(10); >>plot(t,y1) 2在MATLAB命令行中键入h=get(0),查瞧根屏幕的属性,h此时为根屏幕句柄的符号表示,0为根屏幕对应的标号。 >>h=get(0) h= BeingDeleted: 'off' BusyAction: 'queue' ButtonDownFcn: '' CallbackObject: [] Children: [2x1double] Clipping: 'on' CommandWindowSize: [8927] CreateFcn: '' CurrentFigure: 1 DeleteFcn: '' Diary: 'off' DiaryFile: 'diary' Echo: 'off' FixedWidthFontName: 'CourierNew' Format: 'short' FormatSpacing: 'loose' HandleVisibility: 'on' HitTest: 'on' Interruptible: 'on' Language: 'zh_cn、gbk' MonitorPositions: [111440900] More: 'off' 6 Parent: [] PointerLocation: [1048463] PointerWindow: 0 RecursionLimit: 500 ScreenDepth: 32 ScreenPixelsPerInch: 96 ScreenSize: [111440900] Selected: 'off' SelectionHighlight: 'on' ShowHiddenHandles: 'off' Tag: '' Type: 'root' UIContextMenu: [] Units: 'pixels' UserData: [] Visible: 'on' 3h1=get (1);h2=get(10),1,10分别为两图形窗口对应标号,其中1为Matlab自动分配,标号10已在figure(10)中指定。 查瞧h1与h2属性,注意CurrentAxes与CurrenObject属性。 >>h1=get (1) h1= Alphamap: [1x64double] BeingDeleted: 'off' BusyAction: 'queue' ButtonDownFcn: '' Children: 170、0012 Clipping: 'on' CloseRequestFcn: 'closereq' Color: [0、80000、80000、8000] Colormap: [64x3double] CreateFcn: '' CurrentAxes: 170、0012 CurrentCharacter: '' CurrentObject: [] CurrentPoint: [00] DeleteFcn: '' DockControls: 'on' : '' FixedColors: [10x3double] HandleVisibility: 'on' HitTest: 'on' IntegerHandle: 'on' Interruptible: 'on' InvertHardcopy: 'on' 7 KeyPressFcn: '' KeyReleaseFcn: '' MenuBar: 'figure' MinColormap: 64 Name: '' NextPlot: 'add' NumberTitle: 'on' PaperOrientation: 'portrait' PaperPosition: [0、63456、345220、304615、2284] PaperPositionMode: 'manual' PaperSize: [20、984029、6774] PaperType: 'A4' PaperUnits: 'centimeters' Parent: 0 Pointer: 'arrow' PointerShapeCData: [16x16double] PointerShapeHotSpot: [11] Position: [440378560420] Renderer: 'painters' RendererMode: 'auto' Resize: 'on' ResizeFcn: '' Selected: 'off' SelectionHighlight: 'on' SelectionType: 'normal' Tag: '' ToolBar: 'auto' Type: 'figure' UIContextMenu: [] Units: 'pixels' UserData: [] Visible: 'on' WindowButtonDownFcn: '' WindowButtonMotionFcn: '' WindowButtonUpFcn: '' WindowKeyPressFcn: '' WindowKeyReleaseFcn: '' WindowScrollWheelFcn: '' WindowStyle: 'normal' WVisual: '00(RGB32GDI,Bitmap,Window)' WVisualMode: 'auto'>>h2=get(10) h2= 8 Alphamap: [1x64double] BeingDeleted: 'off' BusyAction: 'queue' ButtonDownFcn: '' Children: 342、0011 Clipping: 'on' CloseRequestFcn: 'closereq' Color: [0、80000、80000、8000] Colormap: [64x3double] CreateFcn: '' CurrentAxes: 342、0011 CurrentCharacter: '' CurrentObject: [] CurrentPoint: [00] DeleteFcn: '' DockControls: 'on' : '' FixedColors: [10x3double] HandleVisibility: 'on' HitTest: 'on' IntegerHandle: 'on' Interruptible: 'on' InvertHardcopy: 'on' KeyPressFcn: '' KeyReleaseFcn: '' MenuBar: 'figure' MinColormap: 64 Name: '' NextPlot: 'add' NumberTitle: 'on' PaperOrientation: 'portrait' PaperPosition: [0、63456、345220、304615、2284] PaperPositionMode: 'manual' PaperSize: [20、984029、6774] PaperType: 'A4' PaperUnits: 'centimeters' Parent: 0 Pointer: 'arrow' PointerShapeCData: [16x16double] PointerShapeHotSpot: [11] Position: [440378560420] Renderer: 'painters' RendererMode: 'auto' Resize: 'on' ResizeFcn: '' 9 Selected: 'off' SelectionHighlight: 'on' SelectionType: 'normal' Tag: '' ToolBar: 'auto' Type: 'figure' UIContextMenu: [] Units: 'pixels' UserData: [] Visible: 'on' WindowButtonDownFcn: '' WindowButtonMotionFcn: '' WindowButtonUpFcn: '' WindowKeyPressFcn: '' WindowKeyReleaseFcn: '' WindowScrollWheelFcn: '' WindowStyle: 'normal' WVisual: '00(RGB32GDI,Bitmap,Window)' WVisualMode: 'auto' 4输入h、Children,观察结果。 >>h、Children ans= 1 10 5键入gcf,得到当前图像句柄的值,分析其结果与h,h1,h2中哪个一致,为什么? ans= 1 结果与h的一致 6鼠标点击Figure1窗口,让其位于前端,在命令行中键入gcf,观察此时的值,与上一步中有何不同,为什么? ans= 1 7观察h1、Children与h2、Children,gca的值。 >>h1、Children ans= 170、0012 10 >>h2、Children ans= 342、0011 >>gca ans= 170、0012 8观察以下程序结果h3=h1、Children;set(h3,'Color','green');h3_1=get(h3,'children');set(h3_1, 'Color','red');其中h3_1为Figure1中线对象句柄,不能直接采用h3_1=h3、Children命令获得。 9命令行中键入plot(t,sin(t-pi/3)),观察曲线出现在哪个窗口。 h4=h2、Children;axes(h4); plot(t,sin(t-pi/3)),瞧瞧此时曲线显示在何窗口。 plot(t,sin(t-pi/3))后,曲线出现在figure1窗口;h4=h2、Children;axes(h4);plot(t,sin(t-pi/3))后,曲线出现在figure10 11 实验四控制系统古典分析 103G(s),(已知二阶系统2s,2s,10 (1)编写程序求解系统的阶跃响应;a=sqrt(10); zeta=(1/a); num=[10]; den=[12*zeta*a10]; sys=tf(num,den); t=0: 0、01: 3; figure (1) step(sys,t);grid修改参数,实现与的阶跃响应;,,1,,2 时: ,1 a=sqrt(10); zeta=1; num=[10]; den=[12*zeta*a10]; sys=tf(num,den); t=0: 0、01: 3; figure (1) step(sys,t);grid 时: ,2 a=sqrt(10); zeta=2; num=[10]; den=[12*zeta*a10]; sys=tf(num,den); t=0: 0、01: 3; figure (1) step(sys,t);grid 1,,,,,2,,,10修改参数,实现与的阶跃响应()n1nn2nn2 1,,,时: n1n2 12 a=sqrt(10); zeta=(1/a); num=[0、25]; den=[12*zeta*0、5*a0、25];sys=tf(num,den); t=0: 0、01: 3; figure (1) step(sys,t);grid 时: ,2,n2n a=sqrt(10); zeta=(1/a); num=[40]; den=[12*zeta*2*a40]; sys=tf(num,den); t=0: 0、01: 3; figure (1) step(sys,t);grid (2)试做出以下系统的阶跃响应,并比较与原系统响应曲线的差别与特点,作出相应的实验 分析结果。 222s,10s,0、5s,10s,0、5sG(s),G(s),G(s),;;123222s,2s,10s,2s,10s,2s,10 sG(s),22s,2s,10 要求: 分析系统的阻尼比与无阻尼振荡频率对系统阶跃响应的影响; 分析响应曲线的零初值、非零初值与系统模型的关系; 分析响应曲线的稳态值与系统模型的关系; 分析系统零点对阶跃响应的影响;a=sqrt(10); zeta=(1/a); num=[10]; den=[12*zeta*a10]; sys=tf(num,den); t=0: 0、01: 3; step(sys,t); holdon num1=[0210]; sys1=tf(num1,den); step(sys1,t); num2=[10、510]; sys2=tf(num2,den); 13 st
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