计算机仿真专业技术作业与实验指导书材2016(1)
微波技术的计算机仿真专题实习指导书共6页文档
微波专题实训专周报告姓名：班级：学号：系别：专业：心得体会在本次仿真专周中我学会了使用serenade 8.7，一开始我们就遇到了问题，那就是这个软件不会安装，我记得从别的同学那里拷贝到这个软件之后，我安装了好几遍，但都没有把软件安好。
最后，我问了一下10651班的同学之后，才安装成功。
本次仿真专周不但要求我们对软件要熟悉，更要求我们有一定的微波电路的基础，尤其是对传输线理论知识的熟悉、像阻抗变换器和单支节匹配器都是学习的重点。
通过本次仿真专周的实习，我更清楚我们应该掌握的知识，也跟进一步的加深了对传输线理论知识的理解。
通过这次专周的实习使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能提高自己的实际动手能力和独立思考能力，同时在实习的过程中可以发现自己的不足，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。
微波技术仿真专题报告(一)实习目的1.熟悉和了解微波电路仿真与设计软件“Serenade 7.8”的基本功能与基本操作2.利用微波电路设计仿真软件“Serenade 7.8”以及阻抗圆图实现对实阻抗和复数负载阻抗的匹配设计3. 利用微波电路设计仿真软件“serenade sv”和阻抗圆图实现对纯电阻及复数负载阻抗的匹配设计，熟悉并掌握不同的阻抗匹配方法，观察匹配过程中传输线输入阻抗在阻抗圆图上的变化轨迹。
(二)实习要求1.采用/4λ阻抗变换器对一个实阻负载进行匹配并在圆图上表示出来2.采用/4λ阻抗变换器对一个复数负载进行匹配并在圆图上表示出来3.采用单支节匹配器对一个复数负载进行匹配并在圆图上表示出来4.根据自己学号（10）自建一个模型5.采用单支节匹配器对一个复数负载进行匹配并在圆图上表示出来(三)实习内容及过程1.采用/4λ阻抗变换器对一个实阻负载进行匹配A.匹配原理：利用传输线输入阻抗的/4λ变换性。
设主传输线特性阻抗为Z01，当终端负载阻抗Zl 为纯电阻（R），在特性阻抗为Z的主传输线和终端负载Zl之间插入一段特性阻抗为Z02,长度为/4λ的传输线，其输入阻抗为Z in=Z202/ R要使反射系数为0，则根据负载阻抗匹配有Zin = Z01，可得到Z02的值：0210Z Z Z= B.相关参数：负载LZ=50Ω, 频率：2.4GHz,H：0.254mm,HU:5mm、介电常数：2.22特性阻抗Z01=50ΩC．实验步骤：（1）.打开“Serenade 8.7”软件，建立一个新的文件，连接负载、微带传输线和微波端口以及信号源；在主菜单Analysis中点击Analysis….，连接好的原（1-1）（2）. 在主菜单Reports中点击Quick Reports进行分析得到如下图（1-2）所示的史密斯原图(1-2)（注意此时的匹配点是通过对阻抗原图观察后通过主菜单Analysis中tune…找到的）2.当负载为复数阻抗时，首先要找到传输线上输入阻抗为纯电阻的参考面，然后在加入/4λ变换器，输入阻抗为纯电阻的参考面只可能为波节点或波腹点。
计算机仿真试验指导书
计算机仿真技术实验指导书1计算机仿真技术实验指导书MATLAB是一种交互式的以矩阵为基本数据结构的系统。
在生成矩阵对象时，不要求明确的维数说明。
所谓交互式，是指MATLAB的草稿纸编程环境。
与C语言或FORTRON语言作科学数值计算的程序设计相比较，利用MATLAB可节省大量的编程时间。
本实验指导书主要讨论四个实验。
实验一信号与系统的时域分析以及信号合成与分解1. 实验目的(1) 连续时间信号的向量表示法和符号运算表示法，典型离散信号表示；(2) 连续信号和离散信号的时域运算与时域变换；(3) 连续系统和离散系统的卷积，以及冲激响应、阶跃响应、单位响应、零状态响应；(4) 周期信号的傅立叶级数分解与综合（以周期方波为例）；2. 实验原理与方法(1) 信号在MA TLAB中的表示方法MATLAB用两种方法来表示连续信号，一种是用向量的方法来表示信号，另一种则是符号运算的方法来表示信号。
用适当的MATLAB语句表示出信号后，就可以利用MATLAB的绘图命令绘制出直观的信号时域波形。
向量表示法表示信号的方法是：MATLAB用一个向量表示连续信号的时间范围，另一个向量表示连续信号在该时间范围内的对应样值。
如下列代码p=0.001;t=-pi:p:pi;f=1+cos(t);plot(t,f)title('f(t)=1+cos(t)')xlabel('t')axis([-pi,pi,-0.2,2.4])执行后即可绘制连续信号1+cos(t)的时域波形。
借助于符号运算以及符号绘图函数ezplot，也可以绘制连续信号时域波形。
如下列代码syms tf=sym('1+cos(t)') %定义符号表达式ezplot(f,[-pi,pi]) %绘制符号表达式波形set(gcf,'color','w') %设置当前图形背景颜色为白色执行后即可绘制连续信号1+cos(t)的时域波形。
计算机仿真作业1
计算机仿真技术实验报告—实验1转速反馈单闭环直流调速系统仿真班级：学号：姓名：指导教师：任课教师：实验日期：一、实验目的1.通过改变仿真算法，观察效果（运算时间、精度等）；2.通过不同控制参数下的转速波形，比较静差率、超调量、响应时间和抗扰性等相关参数，得到合适的控制参数。
二、实验内容直流电机模型框图如下图所示，仿真参数为R=0.6，T l=0.00833，T m=0.045，Ce=0.1925。
本次仿真采用算法为ode45，仿真时间5s。
图1 直流电机模型1、开环仿真：用simulink实现上述直流电机模型，直流电压U d0取220V，0~2.5s，电机空载，即I d=0；2.5s~5s，电机满载，即I d=55A。
画出转速n的波形，根据仿真结果求出空载和负载时的转速n以及静差率s。
改变仿真算法，观察效果（运算时间、精度等）。
2、闭环仿真：在上述仿真基础上，添加转速闭环控制器，转速指令为1130rpm，0~2.5s，电机空载，即I d=0；2.5s~5s，电机满载，即I d=55A。
(1)控制器为比例环节：试取不同k p值，画出转速波形，求稳态时n和s并进行比较。
(2)控制器为比例积分环节，设计恰当的k p和k I值，并与其它不同的k p和k I值比较，画出不同控制参数下的转速波形，比较静差率、超调量、响应时间和抗扰性。
图2 转速闭环直流电机调速控制框图三、实验步骤1.开环仿真：（1）实验建模及各环节参数设置：按照直流电机模型图建立电机模型，其中Ud0设置为常数，并幅值设置为220。
把Id设置为阶跃信号，变化时间点设置为2.5s，变化前其幅值设置为0，而变化后其幅值设置为55，对于各个传递函数按照题目中给出的参数进行设置。
最后，在输出处接上一个示波器，观察输出波形。
如下图：（2）实验仿真参数设置：设置仿真时间结束时间为5s，算法为ode45，仿真最大步长设置为1e-2。
（3）运行仿真。
2.闭环仿真：（1）实验建模及各环节参数设置：在开环设置的基础上，将Ud0去掉，增加PID调节器以及常数n，并设置常数n为1130。
《计算机仿真技术》实验指导书
中南林业科技大学物流学院实验报告书（实验）课程名称计算机仿真技术学生姓名：学号：指导教师：实验地点：实验时间：中南林业科技大学森林工程教研室制表前言计算机仿真技术实验习题中总共六组实验，要求同学课前认真预习，独立完成实验。
作完相应的实验后，将matlab/simulink相应的程序文档、运行过程和运行结果填到题目下方的空白处。
第一节上机初步掌握save和load命令的使用；熟悉文件管理命令；学会设置路径方法.第1题：题目：输入变量a＝5.3，b＝［1 2；3 4］，在工作空间中使用who,whos,exist,clear 命令，并用save命令将变量存入“D:\exe0101.mat”文件.程序文档、运行过程和运行结果：第2题：题目：使用文件管理命令dir,matlabroot,what,type,which查看“..\matlab”目录下的文件信息.程序文档、运行过程和运行结果：第3题:题目：学习设置MATLAB搜索路径的方法,将“D：\exe”目录添加到搜索路径中。
第二节矩阵操作熟练掌握MATLAB变量、矩阵的创建、运算等操作；熟悉多项式运算。
第1题：题目：输入矩阵A＝［1，2，3；4，5，6；7，8，9］使用全下标方式取出元素“3”，使用单下标方式取出元素“8”，取出后两行子矩阵块，使用逻辑矩阵方式取出［1 3；7 9］。
写出程序文档、运行过程和运行结果：第2题：题目：输入A 为3×3的魔方阵，B 为3×3的单位阵，由小矩阵组成3×6的大矩阵C 和6×3的大矩阵D ，将D 矩阵的最后一行构成小矩阵E 。
写出程序文档、运行过程和运行结果：第3题：题目：求解方程组123412412341234232836877225x x x x x x x x x x x x x x x -++=⎧⎫⎪⎪++=⎪⎪⎨⎬-++=⎪⎪⎪⎪+-+=⎩⎭写出程序文档、运行过程和运行结果：第4题：题目：计算函数()()2sin 4t f t t -=的值，其中t 的范围从0到2π步长取0.1π；z 为0.707；f1（t ）为f （t ）＞＝0的部分，计算f1（t ）的值。
计算机仿真技术课程设计指导书
《计算机仿真技术》课程设计指导书一、设计目的本课程设计是用实验的方法帮助学生更好地熟悉和掌握计算机仿真的基本原理和方法；通过综合应用所学知识，实现一些智能优化算法的经典方法，以及智能优化算法的基本应用；同时提高学生编写实验报告、总结实验结果的能力；使学生对计算机仿真和智能优化算法的相关理论和方法有更深刻的认识。
二、设计题目与设计内容1. 用遗传算法求解TSP问题TSP问题是一个典型的组合优化问题，遗传算法在求解这类问题上具有很好的表现。
学生必需自己设计染色体的编码和适应度函数的定义，在此基础上实现最优解的搜索。
设计要求如下：(1)能输入城市的数目；(2)实现寻优过程的动态演示；(3)合理设计交叉变异算子，避免出现非法路线；(4)能对选择、交叉和变异等的概率进行设置；(5)能显示历代最优、最差和平均解的统计图。
2. 差异进化算法求解约束优化问题约束优化问题是工程和科学领域经常会遇到的一类优化问题。
差异进化算法已被广泛应用于求解这类问题。
约束优化问题的任务是在可行域内找到指定目标函数的最优解。
学生要求设计惩罚函数和优化算法中的算子。
具体设计要求如下：(1)用惩罚函数处理约束优化问题中的约束条件；(2)用差异进化算法完成求解；(3)对结果进行分析，并发现算法可能存在的问题，并对算法进行改进；(4)对算法中存在的参数进行敏感性分析；(5)给出不同搜索算法的对比结果。
3. 粒子群优化算法求解多目标优化问题现实生活中的优化问题大都存在多个目标，因而研究多目标优化问题的求解具有十分重要的理论与实际意义。
多目标优化问题的最优解一般为无穷多个。
粒子群优化算法是模拟鸟群寻找食物而产生的一种智能优化算法。
学生要求利用粒子群优化算法求解多目标优化问题。
设计要求如下：(1)深刻理解多目标优化问题的求解思路；(2)设计多目标优化问题的适应值函数；(3)设计粒子群优化的进化算子；(4)利用粒子群优化算法求解多目标优化问题；(5)分析算法中参数的敏感性并进行试验比较。
计算机仿真实验指导书(自编)
《计算机仿真》实验指导书陕西科技大学造纸工程学院过程装备与控制系前言《计算机仿真技术》课程的教学内容为MATLAB软件的基本编程与应用操作，由于该软件功能太多，使用范围和涉及的应用领域较广，是一门实用性很强的专业技术课程，要使学生学习好本门课，除在课堂上做基本应用方法的学习外，还必须有针对性的学习与专业理论知识相关的应用方法，由于该课程的特殊性，要求学生边学习边上机操作和练习，通过具体的专业问题来掌握和熟练该软件的基本使用方法，所以上机实验是必不可少的一个掌握软件操作方法的重要学习环节。
MATLAB软件是一种进行科学与工程计算的交互式程序语言，能够方便地进行矩阵运算及控制和信息处理领域的分析计算，它是用于自动控制系统分析设计、系统辨识和信号处理的仿真工具。
为了使自动化专业与电气工程与自动化专业的学生更好的掌握计算机仿真技术，根据教学要求，我们特编写了《计算机仿真技术》实验指导书，与理论课程的教学配套使用。
根据我校《计算机仿真技术》课程教学大纲的要求，在学生学习完相关课程并对所学的基本知识有了初步的了解后，再经过实验训练，掌握所学理论的实际应用方法，为今后从事自动控制领域的相关工作打下扎实的基础。
本实验指导书是根据学校教学大纲要求掌握的内容编写的,有实验项目十个，任课老师可根据各专业的教学大纲以及教学计划的安排，选做部分或全部的实验项目。
本实验指导书可供过程装备与控制专业、自动化专业和电气工程与自动化专业的学生使用。
本实验指导书在编写过程中，由于水平有限，不足与失误在所难免，将在使用中不断进行补充与修改，更希望得到宝贵意见和建议。
陕西科技大学造纸学院过程装备与控制系目录实验一M a t l a b环境语法及数学运算 (2)实验二M a t l a b数值运算与绘图 (3)实验三M a t l a b基本编程方法 (4)实验四控制系统仿真（一） (8)实验五控制系统仿真（二） (8)实验六S I M U L I N K仿真 (10)实验七三相桥式全控整流仿真实验 (13)实验八P W M脉宽调制电路的仿真实验 (13)实验九单闭环直流调速系统的MATLAB仿真 (14)实验十双闭环直流调速系统的MATLAB仿真 (15)实验一 Matlab环境语法及数学运算（验证性实验）一、实验目的1、掌握 Matlab 软件使用的基本方法；2、熟悉 Matlab 的数据表示、基本运算方法；3、熟悉 Matlab 绘图命令及基本绘图控制。
计算机仿真技术实验报告
计算机仿真技术实验报告今天我要给大家讲一讲我做的计算机仿真技术实验。
这个实验可有趣啦，就像玩一场超级神奇的游戏。
我做这个实验的目的呢，就是想看看计算机怎么能像变魔术一样模拟出真实的东西。
我用到的工具就是学校电脑室里的电脑，那电脑的屏幕大大的，闪着光，好像在等着我去探索它的秘密。
实验开始的时候，我打开了一个专门做仿真的软件。
这个软件的界面花花绿绿的，有好多小图标。
我点了一个看起来像小房子的图标，屏幕上就出现了一个简单的小房子模型。
这个小房子就像我们用积木搭起来的一样，方方正正的，还有个三角形的屋顶。
我可以用鼠标拖着它转来转去，从各个角度看这个小房子，就像我真的围着小房子在走一样。
然后呢，我想让这个小房子变得更像真的。
我就在软件里找到了一个可以给小房子加颜色的功能。
我给房子的墙涂成了白色，就像我们家的房子一样。
屋顶呢，我涂成了红色，就像圣诞老人的帽子。
这时候的小房子看起来漂亮多了，就像从童话里走出来的一样。
接着，我又想给小房子周围加点东西。
我就在软件里找啊找，发现了可以加树的工具。
我在小房子前面加了几棵大树，那些大树有粗粗的树干和绿绿的树叶。
我还在树下加了一些小花，五颜六色的小花在风中好像还会轻轻晃动呢。
现在小房子看起来就像是住在森林里的小木屋，感觉特别温馨。
在这个实验里，我还发现了一些特别有趣的事情。
比如说，我可以让太阳在小房子的上空移动。
当太阳慢慢升起的时候，阳光洒在小房子和树上，小房子和树的影子就会慢慢变短。
当太阳慢慢落下的时候，影子又会变长。
这就像我们在外面玩的时候，早上和傍晚影子长长的，中午影子短短的一样。
我还能让天空中的云动起来。
我加了一些白白的云，那些云就像棉花糖一样。
我让风一吹，云就慢慢地飘走了，有的云还会变成各种形状，像小兔子，像小绵羊。
这个计算机仿真技术实验真的太好玩了。
它就像一个魔法世界，我可以在这个世界里创造出我想要的东西。
通过这个实验，我也明白了计算机好厉害呀，它能做出这么像真的东西。
计算机仿真实验指导书
计算机仿真实验指导书计算机仿真实验指导书主编：范为幅中原工学院电子信息学院二 0 一二年十月前言《计算机仿真》课程是近几十年发展的一门综合性技术学科，尤其对自动控制系统进行分析设计和综合研究提供了先进的手段，这门课程涉及到计算机原理、数值分析、自动控制理论以及控制系统设计等诸方面的内容，是一门综合性与实践性较强的专业课。
由于本门课程是一门综合性实验学科，具有很强的实验性的特点，在教学过程中应特别注意加强实验环节，配合课堂教学的进程，加强理论与实践紧密结合，学以致用。
为此我们编写了计算机仿真实验指导书，作为上机实验参考。
《计算机仿真》实验包括六个上机实验，供我院自动化类专业教学选用。
实验内容包括：面向系统结构图的仿真程序调试、初试MATLAB、基于MATLAB的系统时域分析、系统的根轨迹与频域分析、SIMULINK设计、基于MATLAB的系统分析与设计。
本书由范为福老师编写，王东云、王小雷、张谦老师审核。
1目录第一章概述……………………………………………………………………3 第二章实验要求及注意事项…………………………………………………4 第三章实验项目………………………………………………………………5 实验一面向系统结构图的仿真程序调试……………………………………5 实验二初试MATLAB ……………………………………………………………9 实验三基于MATLAB的系统时域分析…………………………………………12 实验四系统的根轨迹与频域分析……………………………………………15 实验五 SIMULINK设计…………………………………………………………13 实验六基于MATLAB的系统分析与设计………………………………………13 第四章上机实验涉及的程序清单及常用命令函数..............................16 第五章参考文献 (22)2第一章概述控制系统的计算机仿真是分析、研究、设计自动控制系统的一种快速而经济的辅助手段，同时它还是控制系统教育和训练的一种有效方法，是从事自动控制研究与工程设计技术人员必须掌握的一门技术,因而在自动控制领域中已得到广泛的重视与应用。
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计算机仿真技术作业与实验指导书(材2016)
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机电工程学院
《计算机仿真技术》综合指导书
学号：
姓名：
专业：
实验时间：2016 年10 月 15 日
实验地点：微101
机电工程学院
2016 年10 月
⎢ ⎦ ⎨3
作业一 MATLAB 运行环境与基本操作
一、作业要求
1．熟悉 M ATLAB 运行环境；
2. 掌握 M ATLAB 的基本操作命令；
3. 掌握 M ATLAB 帮助系统
二、作业内容
1.熟悉 M ATLAB 主界面，熟悉各菜单项、命令窗口、工作空间窗口、当前文 件夹窗口与路径设置、历史命令窗口、帮助系统。
2.建立“学号_姓名_作业”文件夹，并把文件夹设为当前文件夹； 在命令窗口中完成如下操作：
3.分别用直接输入法和“：”法生成下列矩阵
A = ⎡ 2
⎡0.1 4 ⎤ ， B = ⎢1.4 0.3 4.4 0.5⎤ 7.4⎥ ； ⎣10 20⎥ ⎢ ⎢⎣2.2 4.4 ⎥ 6.6⎥⎦ 熟悉如下命令：clc,save,load,clear,who,whos,dir,cd,type 。
将矩阵 A 、B 和矩阵 A 分别保存为两个文件：T1_1,T1_1_A
⎧ 4．求解线性方程组 ⎪ ⎪ ⎩ 4x + y - z = 9 x + 2 y - 6z = -2 x - 5y + 3z = 1
5.生成一组实验数据，求其拟合多项式（5 阶）。
6.利用 H elp 系统查询常用命令的用法。
0 2 dt 1
作业二 MATLAB 基本编程实践
一、作业要求
1. 熟悉 M ATLAB 的数值运算与符号运算；
2 . 掌握 M ATLAB 的基本语法；
3. 掌握 M ATLAB 的基本控制结构；
4. 掌握 M 文件的编写与调用； 二、作业内容
1． 任意给定两矩阵，完成矩阵的四则运算和点运算。
m
3 . 求满足 ∑ln(1 + n ) > 100 的最小
m 值。
n =0
4 . 编写 s witch 语句，判断输入数据的奇偶性。
5 . 符号求解：
sin x tgx m m ① lim x (e
+ 1) -2(e -1) ， l im x - a x →0 sin 3 x
x →a x - a ② f (x , y ) = ax 3 + bxy 2 + cx 2 y + dy 3 ，分别对 x ,y 求一阶及三阶导数。
③求曲线 y = x 3 + 3x - 2 上与直线 y = 4x - 1 平行的切线坐标。
④ 1
dx ， 1 ⎰ 1 + x
2 ⎰1 + x 2 ⑤ x 2 dy + 2xy - e x = 0, y (1) = e ， d y + 2 dy + 2y = 0, y (0) = 1, y ' (0) = 0
dx dx 2 dx
⎧ dx = 2x + 3y ⎨ dy ⎩ dt = x - 2 y
, x (0) = 1, y (0) = 2 四、程序代码及注释
⎨
作业三 MATLAB 数据可视化
一、作业要求
1. 理解 M ATLAB 数据可视化的基本概念；
2. 掌握利用 M ATLAB 基本绘图指令（函数）绘制图形方法；
3. 图形及图形窗口的修饰与控制；
二、
作业内容
1．在同一坐标系下绘出 y = sin( x ), z = cos( x ), x ∈ (0,2π ) ，并采用不同颜色、 线型、图例表示之，横、纵坐标分别以 x ,y 示之。
2 . 在同一窗口不同坐标系下分别绘出 y = x ^2, y = exp( x ), y = ln( x ) 曲线。
⎧x = cos(t ) 3. 绘制三维曲线 ⎪ y = sin( t ), t ∈ (0,2π ) ，并加上图形标题。
⎪ ⎩ z = t
4. 绘制曲面。
四、程序代码及注释
dx
实验一 SIMULINK 仿真实验
一、实验目的及要求
1．了解 S IMULINK 的界面与基本模型库；
2. 掌握 S IMULINK 建模与仿真的基本方法；
3.建立“学号_姓名_实验”文件夹，并把文件夹设为当前文件夹； 二、实验设备（环境）及要求
1． 计算机
2． Matlab 软件编程实验平台
三、实验内容
1．给定输入信号 y = 2 sin(t
+ π 6 )，给出指定信号经过比例、积分、微分
运算后的输出信号。
2．给定系统 F (s ) =
2.2s 2 + 7.5
，求该系统对 s tep 信号的 1.2s 3 + 2.3s 2 + 3.6s + 5.5 响应曲线，并同时给出 s tep 信号曲线。
3．给定系统 d 3y
dx 3 + 6 d 2y dx 2 + 41 dy + 7y = 6 sin(x )，采用状态空间模型求取
系统输出响应曲线。
四、设计思想
五、程序代码及注释
六、实验结果
实验二 MATLAB 综合实验
一、实验目的及要求
培养学生利用M atlab 解决专业问题的能力。
二、实验设备（环境）及要求
1．计算机
2．Matlab 软件编程实验平台三、实验内
容
1．采用脚本文件调用函数文件的方式，绘制e t* sin(t)和e t* cos(t )曲线。
要求自变量t的值在脚本文件中设定，函数值在函数文件中计算，可分别或同时绘制两条曲线；字符a单独绘制e t* sin(t)曲线（蓝色），字符b单独绘制
* cos(t )曲线（红色），字符c同时两条曲线。
e t
2．某种合金中的主要成分为金属A 与金属B。
经过实验分析发现，这两种金属成分之和与膨胀系数之间有一定的关系，试由下表实验数据建立两者之间的数学关系，并在同一绘图窗口绘出实验数据点与拟合曲线。
四、设计思想五、程序代码（界面除外）及注
释六、实验结果及分析七、遇到的问题及解决
的过程。