1、實驗一 MATLAB軟件的安裝和使用一、實驗?zāi)康?. 熟悉MATLAB的主界面；2. 學會利用MATLAB的聯(lián)機幫助系統(tǒng)和命令窗口幫助系統(tǒng)；二、實驗設(shè)備PC機、Windows xp操作系統(tǒng)和MATLAB2010a軟件三、實驗內(nèi)容參看課本310內(nèi)容。實驗題目改為“MATLAB軟件的安裝和使用”實驗二 數(shù)組和矩陣處理一、實驗?zāi)康?.掌握數(shù)組的相關(guān)操作：創(chuàng)建，尋訪，運算。 2.掌握矩陣的構(gòu)建與運算方法及相關(guān)函數(shù)；3. 掌握多項式的運算方法。二、實驗內(nèi)容（一）matlab中數(shù)值運算的基礎(chǔ)理論和相關(guān)命令“數(shù)值運算”是matlab的常用功能，也是其最基礎(chǔ)的內(nèi)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(jié)的內(nèi)容，掌握矩陣和數(shù)組，多項式，元胞數(shù)組和結(jié)構(gòu)數(shù)組的相關(guān)操作和簡單應(yīng)用并運行書中例題，細心體會。（二）數(shù)值運算中常見問題處理1. 設(shè)，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(shè)三階矩陣A，B，滿足，其中請求出矩陣B，并代入關(guān)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(shè)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(shù)值運算和特殊矩陣的設(shè)計（matlab符號計算）一、實驗?zāi)康?. 掌握符號變量及符號表達式的構(gòu)建；2. 掌握符號表達式的運算方法及相關(guān)函數(shù)。二、實驗內(nèi)容（一）matlab符號運算的基本知識和相關(guān)命令Matlab的數(shù)學運算分為數(shù)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(shù)值解（當封閉解不存在時）；三、符號計算指令的調(diào)用比較簡單，經(jīng)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(jié)果可視化、程序編制以及在線幫助系統(tǒng)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(jié)內(nèi)容，掌握符號運算的相關(guān)知識，運行書中例題。（二）matlab符號運算常見問題處理1. 創(chuàng)建符號表達式，并計算該符號表達式在、處的值。2. 設(shè)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(shù)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(shè)計及

5、界面設(shè)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(shè)計。二、實驗設(shè)備PC機、Windows xp操作系統(tǒng)和MATLAB2010a軟件三、內(nèi)容與步驟（一）圖形設(shè)計及界面設(shè)計的基礎(chǔ)知識MATLAB作為世界頂級的數(shù)值計算工具軟件具有極其強大的數(shù)據(jù)可視化功能，可制作具有出版質(zhì)量圖形。詳細介紹MATLAB這一部分的內(nèi)容的書籍有matlab圖形與動畫設(shè)計（國防工業(yè)出版社），基于matlab的計算機圖形與動畫技術(shù)（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(jié)，以及4.7。（二）簡單

6、的圖形設(shè)計及界面設(shè)計參看課本336頁內(nèi)容，將課本中的題目改成“圖形設(shè)計及界面設(shè)計”實驗五 程序設(shè)計一、目的與要求1、 掌握MATLAB程序設(shè)計的流程和M文件的結(jié)構(gòu)2、 掌握循環(huán)語句、條件轉(zhuǎn)移試探結(jié)構(gòu)的使用方法3、掌握內(nèi)聯(lián)函數(shù)的創(chuàng)建、查看和調(diào)用方法二、實驗設(shè)備PC機、Windows xp操作系統(tǒng)和MATLAB2010a軟件三、內(nèi)容與步驟（一）matlab程序設(shè)計基本知識Matlab編程屬于面向?qū)ο缶幊蹋琈atlab的編程語言稱為m語言。學習matlab程序設(shè)計對靈活運用matlab解決實際問題，充分調(diào)動起科學技術(shù)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(nèi)容，掌握matlab程序設(shè)計的相關(guān)知識，。 （二）簡單的matlab程序設(shè)計1、實驗內(nèi)容（1）使用forend循環(huán)編程求出1+3+5+99的值。（2）使用forend循環(huán)將單位陣zeros(6,1)轉(zhuǎn)換為列向量（3）采用whileend結(jié)構(gòu)，求y<3時的最大n值和y值。（4）采用條件轉(zhuǎn)移ifelseend結(jié)構(gòu)根據(jù)不同的分段表達式，繪制分段函數(shù)曲線。（5）用switchcase開關(guān)結(jié)構(gòu)得出各月份的季節(jié).（6）if與break命令結(jié)合，停止while循環(huán)。計算 值，當y>=3時終止計算。2.在M文件編輯/調(diào)試器窗口編寫計算二階系統(tǒng)時域響應(yīng)的M函數(shù)文件，并在MATLAB命令窗口中

8、調(diào)用該文件,如：。在MATLAB命令窗口輸入以下命令，則會出現(xiàn)f的計算值和繪制的曲線：>>f=Ex0512(0.3)3、內(nèi)聯(lián)函數(shù)的創(chuàng)建把sin(x)*exp(-z*x)作為內(nèi)聯(lián)函數(shù)（1）創(chuàng)建內(nèi)聯(lián)函數(shù)>> f=inline('sin(x)*exp(-z*x)','x','z')（2）調(diào)用函數(shù)f >> y=f(5,0.3)（3）查看內(nèi)聯(lián)函數(shù)的信息>> char(f)（4）使內(nèi)聯(lián)函數(shù)f轉(zhuǎn)換為適合于數(shù)組運算>> ff=vectorize(f)（5）執(zhí)行內(nèi)聯(lián)函數(shù)。>>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(xù)和離散系統(tǒng)的設(shè)計方法3、掌握在simulink下連續(xù)系統(tǒng)的仿真過程4、掌握在simulink下離散系統(tǒng)的仿真過程二、實驗設(shè)備PC機、Windows xp操作系統(tǒng)和MATLAB2010a軟件三、實驗內(nèi)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(jié)的內(nèi)容。（二）simulink的簡單應(yīng)用本部分內(nèi)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(chuàng)建一個正弦信號的仿真模型 輸出結(jié)果如下圖：2. 從工作空間獲取數(shù)據(jù)（From Workspace）。從工作空間獲取數(shù)據(jù)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(jié)果作為系統(tǒng)的輸入。>> t=0:0.1:10;>> y=sin(t);>> t=t'>> y=y' 3 從文件獲取數(shù)據(jù)（From file）。從文件獲取數(shù)據(jù)是指從mat數(shù)據(jù)文件中獲取數(shù)據(jù)。將下面例子中的數(shù)據(jù)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(shù)設(shè)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(shù)（Transfer function）。傳遞函數(shù)模塊是用來構(gòu)成連續(xù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的模塊，其模塊參數(shù)對話框如圖所示。 例如 ：建立二階系統(tǒng)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(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。（3）設(shè)置模塊參數(shù)，打開“Sum”模塊“參數(shù)設(shè)置”對話框，如圖7.22所示。將“Icon shape”設(shè)置為“rectangular”，將“List of signs”設(shè)置為“|+-”，其中“|”表示上面的入口為空。5 S函數(shù) 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(chuàng)建單級倒立擺系統(tǒng)simulink模型，并使用S函數(shù)構(gòu)建自定義函數(shù)。單級倒立擺的動力學方程為：其動力學方程轉(zhuǎn)化為狀態(tài)方程為：(1) 創(chuàng)建模型在命令行下輸入：>

13、> edit sfuntmpl（2）修改函數(shù)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(shù)輸入?yún)?shù) case 1, sys=mdlDerivatives(t,x,u,fd,fg,m);%修改該函數(shù)輸入?yún)?shù) 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(jù)輸入?yún)?shù)個數(shù)修改初始化函數(shù)“mdlInitializeSizes”：function sys,x0,str,ts,simStateCompliance=mdlInitializeSizessizes = simsizes;sizes.NumContStates = 2;%修改狀態(tài)參數(shù)為2個sizes.NumDiscStates = 0;s

15、izes.NumOutputs = 1;%修改輸出參數(shù)為1個sizes.NumInputs = 1;%修改輸入?yún)?shù)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(shù)表示了狀態(tài)變量之間的關(guān)系，修改微分函數(shù)“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(shù)“m