南昌大学《MATLAB与控制系统仿真》实验报告.docx
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1、实实验验报报告告实验课程:实验课程:MATLABMATLAB 与控制系统仿真与控制系统仿真姓姓名:名:学学号:号:专业班级:专业班级:20162016 年年 6 6 月月目目录录实验一 MATLAB 的环境与基本运算(一)实验二 MATLAB 的环境与基本运算(二)实验三 MATLAB 语言的程序设计实验四 MATLAB 的图形绘制实验五 基于 SIMULINK 的系统仿真实验六 控制系统的频域与时域分析实验七 控制系统 PID 校正器设计法实验八 线性方程组求解及函数求极值实验一实验一 MATLABMATLAB 的环境与基本运算(一)的环境与基本运算(一)一、实验目的一、实验目的1 熟悉MA
2、TLAB开发环境2掌握矩阵、变量、表达式的各种基本运算二、实验基本原理二、实验基本原理1.熟悉MATLAB环境:MATLAB桌面和命令窗口、命令历史窗口、帮助信息浏览器、工作空间浏览器、文件和搜索路径浏览器。2.掌握 MATLAB 常用命令表 1MATLAB 常用命令clc清除命令窗口中内容clear清除工作空间中变量help对所选函数的功能、调用格式及相关函数给出说明lookfor查找具有某种功能的函数但却不知道该函数的准确名称3.MATLAB变量与运算符31 变量命名规则32 MATLAB 的各种常用运算符表 2MATLAB 算术运算符操作符功能说明操作符功能说明+加矩阵左除-减.数组左除
3、*矩阵乘/矩阵右除.*数组乘./数组右除矩阵乘方矩阵转置.数组乘方.数组转置表 3 MATLAB 关系运算符操作符功能说明=等于=不等于大于=大于等于A=1,2,3,4,5;10,9,8,7,6;11,12,13,14,15;16,17,18,19,20A=1234510987611121314151617181920 A(2,2:3)ans=98A(2:4,4)ans=71419A(4:5,1:3)ans=161718212223实验三实验三 MATLABMATLAB 语言的程序设计语言的程序设计一、实验目的一、实验目的1熟悉MATLAB程序编辑与设计环境2掌握各种编程语句语法规则及程序设计
4、方法3函数文件的编写和设计4了解和熟悉跨空间变量传递和赋值二、实验基本原理二、实验基本原理1程序流程控制语句for循环结构语法:for i初值:增量:终值语句1语句nend说明:1i初值:终值,则增量为1。2初值、增量、终值可正可负,可以是整数,也可以是小数,只须符合数学逻辑。while循环结构语法:while 逻辑表达式循环体语句end说明:(1)whiIe结构依据逻辑表达式的值判断是否执行循环体语勾。若表达式的值为真,执行循环体语句一次、在反复执行时,每次都要进行判断。若表达式的值为假,则程序执行end之后的语句。(2)为了避免因逻辑上的失误,而陷入死循环,建议在循环体语句的适当位置加br
5、eak语句、以便程序能正常执行。(执行循环体的次数不确定;每一次执行循环体后,一定会改变while后面所跟关系式的值。)(3)while循环也可以嵌套、其结构如下:while逻辑表达式1循环体语句1while逻辑表达式2循环体语句2end循环体语句3endif-else-end分支结构if 表达式 1语句1else if 表达式 2(可选)语句2else(可选)语句3endend说明:(1)if结构是一个条件分支语句,若满足表达式的条件,则往下执行;若不满足,则跳出if结构。(2)else if表达式2与else为可选项,这两条语句可依据具体情况取舍。(3)注意:每一个if都对应一个end,即
6、有几个if,记就应有几个end。switch-case结构语法:switch表达式case常量表达式1语句组1case常量表达式2语句组2otherwise语句组nend说明:(1)switch后面的表达式可以是任何类型,如数字、字符串等。(2)当表达式的值与case后面常量表达式的值相等时,就执行这个case后面的语句组如果所有的常量表达式的值都与这个表达式的值不相等时,则执行otherwise后的执行语句。程序流程控制指令break、return、pause2函数文件的结构和编写方法函数只能在函数体内对变量进行操作,也就是只能访问函数本身工作空间中的变量。M函数文件的结构(1)函数定义行(
7、function)(2)H1行(函数帮助文本的第一行)(3)函数帮助文本(4)函数体(5)注释函数文件编写后,保存时,其文件名必须与函数名相同。注意:函数名不要与MATLAB自身的函数命令相同。三、主要仪器设备及耗材三、主要仪器设备及耗材计算机四、实验内容练习A1熟悉MATLAB程序编辑与设计环境2用for循环语句实现求1100的和3用for循环语句实现编写一个求阶乘n!的函数文件4设y=3,5,7,9,11,16,21,23,25,27,将y向量中属于能整除3的元素传递给向量z。(使用函数rem求余数)。7已知数组A=2,4,6,8,10,B=4,9,6,7,4,求 11inBiAni,其中
8、n=5。五、实验程序及结果五、实验程序及结果程序如下:%用for循环语句实现求1100的和sum=0;for i=1:100sum=sum+i;endsum结果为:sum=5050%用for循环语句实现编写一个求阶乘n!的函数文件function f=factor(n)f=1;for i=1:nf=f*i;End运行结果为:f=factor(10)f=3628800%设y=3,5,7,9,11,16,21,23,25,27,将y向量中属于能整除3的元素传递给向量z。(使用函数rem求余数)y=3,5,7,9,11,16,21,23,25,27;z=;for i=1:10a=rem(y(i),3
9、);if a=0z=z,y(i);endendz结果为:z=392127%已知数组A=2,4,6,8,10,B=4,9,6,7,4,求 11inBiAni,其中n=5。A=2,4,6,8,10;B=4,9,6,7,4;n=5;sum=0;for i=1:5a(i)=A(i)*B(n-i+1);sum=sum+a(i);endsum结果为:sum=184六、实验总结六、实验总结在前两次实验的基础上,掌握了基本的操作,这次实验进一步加深了对软件功能的探索,让自己熟悉MATLAB程序编辑与设计环境,掌握编程语句语法规则及程序设计方法、函数文件的编写和设计,了解和熟悉跨空间变量传递和赋值。让自己掌握了
10、基本的编程方法,受益匪浅。实验四 MATLAB 的图形绘制一、实验目的一、实验目的1学习MATLAB图形绘制的基本方法;2熟悉和了解MATLAB图形绘制程序编辑的基本指令;3熟悉掌握利用MATLAB图形编辑窗口编辑和修改图形界面,并添加图形的各种标注;4掌握plot、subplot的指令格式和语法。二、实验基本原理二、实验基本原理1基本的绘图命令plot(x,y,)2建立图形窗口命令figure(1);figure(2);figure(n)打开不同的图形窗口,以便绘制不同的图形。3grid on:在所画出的图形坐标中加入栅格grid off:除去图形坐标中的栅格。4hold on:把当前图形保
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