武汉工程大数字仿真CAD实验报告

实验名称：Matlab 的基本操作与编程

一、实验目的：

1）熟悉MATLAB 软件的运行环境和基本操作

2）掌握MATLAB 矩阵的输入方式、元素的提取与组合 3）掌握数值运算。

4）掌握MATLAB 软件的绘图功能 5）掌握M 函数的编写。 二、实验内容：

1）启动MATLAB 软件，观察其界面组成及操作方法，了解各部分的功能 2）使用基本的MATLAB 命令，并观察记录执行结果

帮助、查询信息类命令：Demo 、help 、who 、whos 显示、记录格式等命令：clc 、clear 、format 尝试一下其他的命令（dos 命令）

3）生成一个5阶魔方矩阵，并提取其第（3、4、5）行，第（2、3、4）列构成的新的矩阵

5）用命令行方式求解下式的值

4

2

cos lim

2

2x x e

x -→（提示使用syms x 定义一个符号，使用limit 函数）

6）MATLAB 的绘图

（1） 二维绘图命令plot ：画出,sin x y =在]2,0[π∈x 上的图形

（2） 三维绘图命令plot3： 画出三维螺旋线⎪⎩⎪

⎨⎧===t

z t y t x cos sin ，]4,0[π∈t 的图形．

mesh 命令：绘制)

2(2

2y x e z +-

=，在]5,5[-∈x ，]5,5[-∈y 区间的曲面 7）编写M 函数

利用程序流程控制语句编写一个函数myfactorial （n ），实现n ！（阶乘）。要求使用help 命令可以列出相关的帮助信息。

三、实验结果及分析

2、Demo

help

3

（1）实验程序：a=magic(5)

运行结果：a =

17 24 1 8 15

23 5 7 14 16

4 6 13 20 22

10 12 19 21 3

11 18 25 2 9

（2）实验程序：a(3:5,2:4)

运行结果：ans =

6 13 20

12 19 21

18 25 2

5、实验程序：syms x;

limit((cos(x)-exp(x*x/2)/2)/4) 运行结果：ans =

1/8

6、（1）实验程序：x = 0 : pi/20 : 2*pi;

y = sin(x);

plot(x, y);

实验结果：

01234567

（2）实验程序：t=0:pi/20:2*pi;

x=sin(t);

y=cos(t);

plot3(x,y,t);

实验结果：

1

实验程序：x=-5:0.5:5;

y=x;

[X,Y]=meshgrid(x,y);

R=(X.^2+Y.^2)/((-1)*4);

Z=exp(R);surf(X,Y,Z)

实验结果：

-5

5

7、实验程序：

结果：

>> myfactorial(3)

ans =

6

实验名称：典型闭环系统的数字仿真及计算机解题

一、实验目的：

1）熟悉典型闭环的仿真过程

2）掌握MATLAB 编程实现典型闭环环节仿真 3）利用典型闭环环节仿真程序解题。

4）掌握MATLAB 下对控制系统进行时域、频域和根轨迹的分析 二、实验内容：

1）编写典型环节阶跃响应函数

典型环节冲击响应函数function [yout,t] = my_step(num,den,v,t0,tf,h,R,n)

输入参数：

num ：传递函数的分子系数向量 den ：传递函数的分母系数向量 v ：反馈比例系数 t0：仿真起始时间 tf ：仿真终止时间 h ：仿真步长 R:阶跃幅值 n:系统阶次 输出参数：

yout ：响应输出 t ：时间向量 2）用上述函数分析以下系统，同时用simulink 分析该系统，并比较其结果。

3）被控对象的传递函数为

)20030(400

)(2++=

S S S s G ，用simulin 建模并分

析其单位阶跃响应。用MATLAB 命令绘出其伯德图和根轨迹图。

三、实验结果及分析

1)函数如下：

function [yout,t]=my_step(num,den,fbp,t0,t1,h,r) num=r.*num;

den=den+fbp.*num;

time=t0:h:t1;

sys=tf(num,den);

[yout]=step(sys,time);

plot(time,yout)

>> my_step([0 1 2 3],[3 4 5 1],2,0,10,0.01,1) 2）

图像：

3）系统

图像：

Bode

num=[0,0,0,400];

>> den=[1,30,200,0];

>> bode(num,den) >>

-150-100

-50

50

M a g n i t u d e (d B

)10

10

1

10

2

10

3

P h a s e (d e g )

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

根轨迹

>> num=[0,0,0,400]; >> den=[1,30,200,0]; >>

rlocus(num,den)

Root Locus

Real Axis

I m a g i n a r y A x i s