计算机仿真实训实验报告实验1-4

实验一 熟悉MATLAB 工作环境16电气5班 周树楠 20160500529一、实验目的1.熟悉启动和退出MATLAB 软件的方法。

2.熟悉MATLAB 软件的运行环境。

3.熟悉MATLAB 的基本操作。

二、实验设备及条件计算机一台（带有MATLAB6.0以上的软件境）。

三、实验内容1.练习下面指令：cd,clear,dir,path,help,who,whos,save,load 。

2.建立自己的工作目录MYBIN 和MYDATA ，并将它们分别加到搜索路径的前面或者后面。

3.求23)]47(*212[÷-+的算术运算结果。

4.M 文件的建立，建立M 文件，求出下列表达式的值：⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+=++=+=545.0212),1ln(21185sin 22221i x x x z e z o其中5.利用MATLAB的帮助功能分别查询inv、plot、max、round函数的功能和用法。

四、运行环境介绍及注意事项1.运行环境介绍打开Matlab软件运行环境有图1-1所示的界面图1-1 MATLAB的用户界面操作界面主要的介绍如下：指令窗（ Command Window ），在该窗可键入各种送给 MATLAB 运作的指令、函数、表达式，并显示除图形外的所以运算结果。

历史指令窗（ Command History ），该窗记录已经运行过的指令、函数、表达式；允许用户对它们进行选择复制、重运行，以及产生 M 文件。

工作空间浏览器（ Workspace Browser ），该窗口罗列出 MATLAB 工作空间中所有的变量名、大小、字节数；并且在该窗中，可对变量进行观察、编辑、提取和保存。

其它还有当前目录浏览器（ Current Directory Browser ）、 M 文件编辑 / 调试器（Editor/Debugger ）以及帮助导航/ 浏览器（Help Navigator/Browser ）等，但通常不随操作界面的出现而启动。

利用 File 菜单可方便对文件或窗口进行管理。

其中 File | New 的各子菜单， M-file （ M 文件）、 Figure （图形窗口）、或 Model （ Simulink 编辑界面）分别可创建对应文件或模块。

Edit 菜单允许用户和 Windows 的剪切板交互信息。

2.在指令窗操作时应特别注意以下几点1）所有输入的指令、公式或数值必须按下回车键以后才能执行。

例如：>>(10*19+2/4-34)/2*3 （回车）ans=234.75002）所有的指令、变量名称都要区分字母的大小写。

3）%作为MATLAB注释的开始标志，以后的文字不影响计算的过程。

4）应该指定输出变量名称，否则MATLAB会将运算结果直接存入默认的输出变量名ans。

5）MATLAB可以将计算结果以不同的精确度的数字格式显示，可以直接在指令视窗键入不同的数字显示格式指令。

例如：>>format short (这是默认的) 6）MATLAB利用了↑↓二个游标键可以将所输过的指令叫回来重复使用。

按下↑则前一次输入的指令重新出现，之后再按Enter键，即再执行前一次的指令。

而↓键的功用则是往后执行指令。

其它在键盘上的几个键如→、←、Delete、Insert其功能则显而易见，无须多加说明。

3.help命令的使用一旦发现指令不知如何使用时，help命令将告诉你如何使用。

在指令窗中键入（help+指令名称）就可使用MATLAB的帮助系统，这是最快捷的取得帮助的途径。

例如：>> help tanTAN Tangent.TAN(X) is the tangent of the elements of X.See also atan, tand, atan2.Overloaded functions or methods (ones with the same name in other directories)help sym/tan.mReference page in Help browserdoc tan4.M文件的保存当保存M文件时，文件名不能以数字开头，更不能以纯数字命名M文件，例如把一个M文件命名为54.m，则不管文件内容是什么，运行结果总是ans =54。

五、思考题1.与其他高级语言相比，MATLAB有哪些显著特点？答：与其他高级语言相比，MATLAB简单易学，编程效率高。

显著特点是：①可靠的数值计算和符号计算功能；②强大的绘图功能；③简单易学的语言体系；④为数众多的应用工具；⑤最显著的特点就是它将矩阵作为基本存储单元。

2.画出MATLAB系统的组成结构。

答：MATLAB系统主要由开发环境、MATLAB数学函数库、MATLAB语言、图形功能和应用程序接口五个部分组成。

实验二 MATLAB 的基本计算16电气5班 周树楠 20160500529一、实验目的1.掌握建立矩阵的方法。

2.掌握MATLAB 各种表达式的书写规则以及常用函数的使用。

3.能用matlab 进行基本的数组、矩阵及符号运算。

4.掌握矩阵分析的方法以及能用矩阵求逆法解线性方程组。

二、实验设备及条件计算机一台（带有MATLAB6.0以上的软件环境）。

三、实验内容1.利用diag 等函数产生下列矩阵。

⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=032570800a ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=804050702b2.利用reshape函数将1题中的a和b变换成行向量。

3.产生一个均匀分布在（-5，5）之间的随机矩阵（10×2），要求精确到小数点后一位。

4.已知：⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=76538773443412A ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--=731203321B求下列表达式的值：(1) B A K *611+=和I B A K +-=12（其中I 为单位矩阵）(2) B A K *21=和B A K *.22=(3) 331^A K =和3.32^A K =(4) B A K /41=和A B K \42=(5) ],[51B A K =和]2:);],3,1([[52^B A K =5.下面是一个线性方程组：⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡52.067.095.03216/15/14/15/14/13/14/13/12/1x x x (1)求方程的解。

(2)将方程右边向量元素3b 改为0.53，再求解，并比较3b 的变化和解的相对变化。

6.利用randn函数产生均值为0，方差为1的6×6正态分布随机矩阵C，然后统计C中大于-0.3，小于0.3的元素个数t。

7.建立一个矩阵A ，找出矩阵中值大于1的元素，并将它们重新排列成行向量B ，例如⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-----=215500126308394382510A 。

8.读以下程序，解释指令sprintf 、fprintf 、sscanf 的作用？rand('state',0); a=rand(2,2); s1=num2str(a)s_s=sprintf('%.10e\n',a) fprintf('%.5g\\',a)s_sscan=sscanf(s_s,'%f',[3,2])答：sprintf 的作用是按科学计数法小数点后保留10位左右对齐输出a 的字符串格式，fprintf 的作用是格式化保留5位小数输出a ，sscanf 的作用是从字符串s_s 读取数据并转换成浮点数，输出3×2矩阵。

四、思考题1．求矩阵A 的特征值和相应的特征向量。

⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=225.05.025.0115.011Ax 的每一列值表示矩阵A 的一个特征向量,y 的对角元素值代表A 矩阵的特征值。

2.建立矩阵A ，试比较sqrtm(A)和sqrt(A),分析它们的区别。

设⎥⎦⎤⎢⎣⎡=251694Asqrtm(A)是矩阵A 开平方根. sqrt(A)是矩阵A 对应的元素开平方。

3.求[1000,9999]之间能被17整除的数的个数。

提示：先利用冒号表达式，再利用find 和length 函数。

实验三 MATLAB 的图形绘制16电气5班 周树楠 20160500529一、实验目的1.掌握绘制二维图形的常用函数。

2.掌握绘制三维图形的常用函数。

3.熟悉利用图形对象进行绘图操作的方法。

4.掌握绘制图形的辅助操作。

二、实验设备及条件计算机一台（带有MATLAB6.0以上的软件环境）。

三、综合实例图3-1 双调谐滤波器结构图 图3-2单调谐滤波器结构图供电系统中，常存在谐波电流，所以设计电力系统滤波器对谐波电流进行滤除，电力系统无源滤波器中双调谐滤波器的结构如图3-1所示，其阻抗表达式为1113212111211()()//()n Z R j n L R j R jn L n C n C ωωωω=+-+-+ 式中，1ω为基波角频率。

当设11ω=，10.01R =Ω，20.1R =Ω，30.1R =Ω，10.2L H =，20.142845L H =，10.2C F =，20.142845C F =，n 在[0.8，20]取值时，双调谐滤波器的阻抗n Z 与谐波次数n 的曲线如图3-3所示，编写程序完成曲线的画取（注意图中各个地方的标注均用程序实现）。

图3-3 双调谐滤波器的阻抗-谐波次数特性 图3-4 单调谐滤波器的阻抗-谐波次数特性参考程序代码：clear all clcn=[0.8:0.001:20]; w1=1; n1=5; R1=0.01; R2=0.1; R3=0.1; L1=0.2; L2=0.142845; C1=0.2; C2=0.142845;zc=R1+i*(n.*w1.*L1-1./(n.*w1.*C1)); zb1=R3-i*1./(n.*w1.*C2); zb2=R2+i*n.*w1.*L2; zfn=zc+zb1.*zb2./(zb1+zb2);zfn1=abs(zfn);plot(n,zfn1,'LineWidth',2.5);xlabel('\fontsize{11}谐波次数\fontname{times}\fontsize{12}\it\bfn')ylabel('\fontsize{11}阻抗\fontname{times}\fontsize{12}\it\bf| Z_n |{\Omega}') legend('\bf\it\fontsize{11}\fontname{times}\it\bf| Z_f |') text(3.663,0.1,'\bf\it\fontsize{13}\fontname{times}n_r_1') text(9.884,0.15,'\bf\it\fontsize{13}\fontname{times}n_r_2') grid on谐波次数n阻抗| Z n |Ω谐波次数n阻抗| Z f n |Ωr四、实验内容1.将图形窗口分成两格，分别绘制正割和余割函数曲线，并加上适当的标注。