1、實驗一 MATLAB軟件的安裝和使用一、實驗目的1. 熟悉MATLAB的主界面；2. 學會利用MATLAB的聯機幫助系統和命令窗口幫助系統；二、實驗設備PC機、Windows xp操作系統和MATLAB2010a軟件三、實驗內容參看課本310內容。實驗題目改為“MATLAB軟件的安裝和使用”實驗二 數組和矩陣處理一、實驗目的1.掌握數組的相關操作：創建，尋訪，運算。 2.掌握矩陣的構建與運算方法及相關函數；3. 掌握多項式的運算方法。二、實驗內容（一）matlab中數值運算的基礎理論和相關命令“數值運算”是matlab的常用功能，也是其最基礎的內容，要認真學習，扎實掌握。參看課本2.1 、2.

2、2、2.5 和2.6節的內容，掌握矩陣和數組，多項式，元胞數組和結構數組的相關操作和簡單應用并運行書中例題，細心體會。（二）數值運算中常見問題處理1. 設，求解下列問題：（1）3×a （2）a+b（3）a *d （4）a.*d（5）a b （6）a. b（7）a. b （8）矩陣a的逆陣2. 設三階矩陣A，B，滿足，其中請求出矩陣B，并代入關系式進行驗證。3. 已知矩陣計算：（1）A(:,1)（2）A(2,:)（3）A(:,2:3)（4）A(:,1:2:3)（5）eye(size(A),A'zeros(size(A),A25. 求解下列方程（1） （2）6. 設矩陣a、b、c

3、和d的定義如下：；，試判斷下列表達式的值：（1）（2）（3）實驗三 數值運算和特殊矩陣的設計（matlab符號計算）一、實驗目的1. 掌握符號變量及符號表達式的構建；2. 掌握符號表達式的運算方法及相關函數。二、實驗內容（一）matlab符號運算的基本知識和相關命令Matlab的數學運算分為數值運算和符號運算。符號運算具有以下特點：一、運算以推理解析的方式進行，因此不受計算誤差積累問題困擾；二、符號計算，或給出完全正確的封閉解，或給出任意精度的數值解（當封閉解不存在時）；三、符號計算指令的調用比較簡單，經典教科書公式相近；四、計算所需時間較長，有時難以忍受。涉及符號計算的指令使用、運算符操作、

4、計算結果可視化、程序編制以及在線幫助系統都是十分完整、便捷的。認真學習課本3.1，3.2，3.3，3.4和3.6各節內容，掌握符號運算的相關知識，運行書中例題。（二）matlab符號運算常見問題處理1. 創建符號表達式，并計算該符號表達式在、處的值。2. 設為符號變量，試進行如下運算：（1）（2）（3）對進行因式分解3. 求下列表達式的極限（1）求當時的極限（2）求當時的極限4. 求下列表達式的積分（1）（2）（3）5. 求下列表達式的微分（1）計算的2次微分（2）計算的5次微分6. 利用符號運算計算級數之和。7. 求解下列方程組8. 計算下列微分方程（1）求的通解（2）求，實驗四 圖形設計及

5、界面設計一、 目的與要求（1） 熟練掌握matlab二維曲線的繪制和修飾。（2） 掌握三維圖形的繪制。（3） 熟練掌握句柄圖形的概念和GUI設計。二、實驗設備PC機、Windows xp操作系統和MATLAB2010a軟件三、內容與步驟（一）圖形設計及界面設計的基礎知識MATLAB作為世界頂級的數值計算工具軟件具有極其強大的數據可視化功能，可制作具有出版質量圖形。詳細介紹MATLAB這一部分的內容的書籍有matlab圖形與動畫設計（國防工業出版社），基于matlab的計算機圖形與動畫技術（清華大學出版社）。認真學習課本4.1（重點），4.3中的4.3.1，4.3.2兩節，以及4.7。（二）簡單

6、的圖形設計及界面設計參看課本336頁內容，將課本中的題目改成“圖形設計及界面設計”實驗五 程序設計一、目的與要求1、 掌握MATLAB程序設計的流程和M文件的結構2、 掌握循環語句、條件轉移試探結構的使用方法3、掌握內聯函數的創建、查看和調用方法二、實驗設備PC機、Windows xp操作系統和MATLAB2010a軟件三、內容與步驟（一）matlab程序設計基本知識Matlab編程屬于面向對象編程，Matlab的編程語言稱為m語言。學習matlab程序設計對靈活運用matlab解決實際問題，充分調動起科學技術資源十分有用。 認真學習課本中5.1（5.1.7不看），5.2，5.3，5.4，5.

7、6中的內容，掌握matlab程序設計的相關知識，。 （二）簡單的matlab程序設計1、實驗內容（1）使用forend循環編程求出1+3+5+99的值。（2）使用forend循環將單位陣zeros(6,1)轉換為列向量（3）采用whileend結構，求y<3時的最大n值和y值。（4）采用條件轉移ifelseend結構根據不同的分段表達式，繪制分段函數曲線。（5）用switchcase開關結構得出各月份的季節.（6）if與break命令結合，停止while循環。計算 值，當y>=3時終止計算。2.在M文件編輯/調試器窗口編寫計算二階系統時域響應的M函數文件，并在MATLAB命令窗口中

8、調用該文件,如：。在MATLAB命令窗口輸入以下命令，則會出現f的計算值和繪制的曲線：>>f=Ex0512(0.3)3、內聯函數的創建把sin(x)*exp(-z*x)作為內聯函數（1）創建內聯函數>> f=inline('sin(x)*exp(-z*x)','x','z')（2）調用函數f >> y=f(5,0.3)（3）查看內聯函數的信息>> char(f)（4）使內聯函數f轉換為適合于數組運算>> ff=vectorize(f)（5）執行內聯函數。>>x=0:0.1:2

9、0;>>z=0:0.05:10;>>y=feval(ff,x,z)實驗六 工具箱的使用一、目的與要求1、掌握MATLAB常用的工具箱2、掌握在simulink下連續和離散系統的設計方法3、掌握在simulink下連續系統的仿真過程4、掌握在simulink下離散系統的仿真過程二、實驗設備PC機、Windows xp操作系統和MATLAB2010a軟件三、實驗內容與步驟（一）simulink的基本操作認真學習課本7.1，7.2，7.3，7.4，7.5節的內容。（二）simulink的簡單應用本部分內容可以參看以下操作練習，也可參看課本中的實驗7練習。1 Simulink文

10、件操作1：創建一個正弦信號的仿真模型 輸出結果如下圖：2. 從工作空間獲取數據（From Workspace）。從工作空間獲取數據模塊的輸入信號源。在工作空間計算變量t和y，將其運算的結果作為系統的輸入。>> t=0:0.1:10;>> y=sin(t);>> t=t'>> y=y' 3 從文件獲取數據（From file）。從文件獲取數據是指從mat數據文件中獲取數據。將下面例子中的數據保存到.mat文件。>> t=0:0.1:2* pi;>> y=sin(t);>> y1=t;y;>&

11、gt; save Ex0702 y1 %保存在“Ex0702.mat”文件中將“From File”模塊的“參數設置”對話框打開，在“File name”欄填寫“Ex0702.mat”，單擊“OK”按鈕。用示波器作為接收模塊，可以查看輸出波形。 4 傳遞函數（Transfer function）。傳遞函數模塊是用來構成連續系統結構的模塊，其模塊參數對話框如圖所示。 例如 ：建立二階系統的仿真模型。（1）在“Sources”模塊庫選擇“Step”模塊，在“Continuous”模塊庫選擇“Transfer Fcn”模塊，在“Math Operations”模塊庫選擇“Sum”模塊，在“Sinks

12、”模塊庫選擇“Scope”模塊。（2）連接各模塊，從信號線引出分支點，構成閉環系統。（3）設置模塊參數，打開“Sum”模塊“參數設置”對話框，如圖7.22所示。將“Icon shape”設置為“rectangular”，將“List of signs”設置為“|+-”，其中“|”表示上面的入口為空。5 S函數 在Simulink中選擇“User-Defined Functions”模塊庫，如圖7.54所示有多種可供用戶自定義的模塊。創建單級倒立擺系統simulink模型，并使用S函數構建自定義函數。單級倒立擺的動力學方程為：其動力學方程轉化為狀態方程為：(1) 創建模型在命令行下輸入：>

13、> edit sfuntmpl（2）修改函數function sys,x0,str,ts,simStateCompliance = sfun_pendulum(t,x,u,flag)fd=0.8;fg=9.8;m=0.2;switch flag, case 0, sys,x0,str,ts,simStateCompliance=mdlInitializeSizes;%修改該函數輸入參數 case 1, sys=mdlDerivatives(t,x,u,fd,fg,m);%修改該函數輸入參數 case 2, sys=mdlUpdate(t,x,u); case 3, sys=mdlOutp

14、uts(t,x,u); case 9, sys=mdlTerminate(t,x,u); otherwise DAStudio.error('Simulink:blocks:unhandledFlag', num2str(flag);end根據輸入參數個數修改初始化函數“mdlInitializeSizes”：function sys,x0,str,ts,simStateCompliance=mdlInitializeSizessizes = simsizes;sizes.NumContStates = 2;%修改狀態參數為2個sizes.NumDiscStates = 0;s

15、izes.NumOutputs = 1;%修改輸出參數為1個sizes.NumInputs = 1;%修改輸入參數為1個sizes.DirFeedthrough = 0;sizes.NumSampleTimes = 1; sys = simsizes(sizes);x0 = 0;0;str = ;ts = 0 0;simStateCompliance = 'UnknownSimState'微分函數表示了狀態變量之間的關系，修改微分函數“mdlDerivatives”如下：function sys=mdlDerivatives(t,x,u,fd,fg,m)dx(1)=x(2);dx(2)=-fd*x(2)-m*fg*sin(x(1)+u;sys = dx;修改輸出函數“m