系统仿真技术实验指导书(2024年春季实验1-6).docx

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1、系统仿真技术试验指导书次新明,栩物编写中南高校信息科学与工程学院2014年5月18日书目试验一MAT1.AB中矩阵与多项式的基本运算1试验二MAT1.AB绘图吩咐2试验三MAT1.AB程序设计3试验四Matlab的符号计算与Simulink的运用5试验五MAT1.AB在限制系统分析中的应用8试验六连续系统数字仿真的基本算法15试验一MAT1.AB中矩阵与多项式的基本运算一、试验任务1 .了解MAT1.AB吩咐窗口和程序文件的调用。2 .熟识如下MAT1.AB的基本运算：矩阵的产生、数据的输入、相关元素的显示；矩阵的加法、乘法、左除、右除；特别矩阵：单位矩阵、“1”矩阵、“0”矩阵、对角阵、随机

2、矩阵的产生和运算；多项式的运算：多项式求根、多项式之间的乘除。二、基本吩咐训练1. eye(m)2. one(n)ones(m,n)3. zeros(m,n)4. rand(m,n)5. diag(v)6. AB、ABinv（八）*B、B*inv（八）7. roots(p)8. poly9. conv、deconv10. A*B与A.*B的区分11. who与whos的运用12. dispsize（八）、Iength（八）的运用三、试验要求依据试验内容和相关吩咐进行试验，自拟输入元素，将上述各吩咐的输入和输出结果写成一、试验任务熟识MAT1.AB基本绘图吩咐，驾驭如下绘图方法：1 .坐标系的选

3、择、图形的绘制；2 .图形注解（题目、标号、说明、分格线）的加入;3 .图形线型、符号、颜色的选取。二、基本吩咐训练1. plot2.loglog3.Semilogx4.semiIogy5.polar6.title7.xlabel8.ylabel9.text10.grid11.bar12.stairs13. contour三、试验举例1. t=0:pi/360:2*pi*22/3;x=93*cos(t)+36*cos(t*4.15);y=93*sin(t)+36*sin(t*4.15);plot(yzx),grid;2. t=0:0.05:100;x=t;y=2*t;z=sin(2*t);pl

4、ot3(x,y,z,b:,)3. t=0:pi/20:2*pi;y=sin(x);stairs(xzy)4. th=pi/200:pi/200:2*pi,;r=cos(2*th);polar(th,r),grid5. th=0:pi/10:2*pi;x=exp(j*th);plot(real(x),imag(x),r*,);grid;四、试验要求在两种或两种以上坐标系绘制35个图形,要有颜色、图形种类、注解的不同一、试验任务1 .熟识MAT1.AB程序设计的方法和思路；2 .驾驭循环、分支语句的编写，学会运用lookfor、help吩咐。二、程序举例1 .计算l1000之内的斐波那契亚数列f=

5、l,l;i=l;whilef(i)+f(i+l)1000f(i+2)=f(i)+f(i+l);i=i+l;endf,i2 .m=3;n=4;fori=l:mforj=l:na(i,j)=l(i+j-l);endendformatrata3 .m=3;n=4;fori=l:mforj=l:na(izj)=l(i+j-l);endenda请比较程序2与程序3的区分4 .x=input(请输入X的值：)；ifx=10y=cos(x+l)+sqrt(x*x+l);elsey=x*sqrt(x+sqrt(x);endy5 .去掉多项式或数列开头的零项p=O001302009;fori=l:length(

6、p),ifp(1)=0zp=p(2:length();end;end;P6 .建立MAT1.AB的函数文件，程序代码如下，以文件名ex2_4.m存盘functionf=ffibno(n)%ffibno计算斐波那契亚数列的函数文件%n可取随意自然数%程序如下f=l,U;i=l；whilef(i)+f(i+l)nf(i+2)=f(i)+f(i+l);i=i+l;end输入完毕后在MAT1.AB的吩咐窗口输入ex2_4(200),得到运行结果。在MAT1.AB的吩咐窗口输入100kforffibno,得到结果：ex2_4.m:%ffibno计算斐波那契亚数列的函数文件在MAT1.AB的吩咐窗口输入h

7、elpex2_4,得到结果：ffibno计算斐波那契亚数列的函数文件n可取随意自然数程序如下三、程序设计题用一个MAT1.AB语言编写一个程序：输入一个自然数，推断它是否是素数，假如是，输出Itisoneprime,假如不是，输出Itisnotoneprime.。要求通过调用子函数实现。最好能具有如下功能：设计较好的人机对话界面，程序中含有提示性的输入输出语句。能实现循环操作，由操作者输入相关吩咐来限制是否接着进行素数的推断。假如操作者希望停止这种推断，则可以退出程序。假如所输入的自然数是一个合数，除了给出其不是素数的结论外，还应给出至少一种其因数分解形式。例：输入6,因为6不是素数。则程序中

8、除了有“Itisnotoneprime”的结论外，还应有：6=2*3”的说明。四、试验要求1 .参照已知程序，改动程序中的参数和输入量，验证输出结果。2 .运用100kfOr、help吩咐，验证输出结果3 .试验结果写成试验报告三(全部试验完成后交试验报告)。试验四matlab的符号计算与Simulink的运用一、试验任务1 .驾驭MAT1.AB符号计算的特点和常用基本吩咐;2 .驾驭SIMU1.INK的运用。二、程序举例1. 求矩阵对应的行列式和特征根a=sym(,allal2;a21a22,);da=det（八）ea=eig（八）2. 求方程的解(包括精确解和肯定精度的解)rl=solve

9、(,xa2-x-1)rv=vpa(rl)rv4=vpa(rl,4)rv20=vpa(rl,20)3. a=sym(,a,);b=sym(,b,);c=sym(,c,);d=sym(,d);%定义4个符号变量w=10;x=5;y=-8;Z=Il;A=a,b;c,dB=w,x;y,zdet（八）det(B)生定义4个数值变量生建立符号矩阵A务建立数值矩阵B%计算符号矩阵A的行列式%计算数值矩阵B的行列式4 .symsXy;s=(-7*xA2-8*yA2)*(-xa2+3*ya2);expand(三)名对S绽开collect(s,x)告对S按变量X合并同类项(无同类项)factorfans)%*an

10、s分解因式5 .对方程AX=b求解A=34,8,4;3,34,3;3,6,8;b=4;6;2;X=Iinsolve(A,b)皆调用IinSOIVe函数求解Ab考用另一种方法求解6 .对方程组求解alI*xl+al2*x2+al3*x3=bla21*xl+a22*x2a23*x3=b2a31*xl+a32*x2+a33*x3=b3symsallal2al3a21a22a23a31a32a33blb2b3;A=all,al2,al3;a21,a22za23;a31,a32,a33;b=bl;b2;b3;X=Iinsolve(A,b)传调用IinSolVe函数求的解XX=Ab告用左除运算求解7 .s

11、ymsabtXyz;f=sqrt(l+exp(x);diff(f)f=x*cos(X);diff(f,x,2)diff(f,x,3)fl=a*cos(t);f2=b*sin(t);diff(f2)diff(fl)学未指定求导变量和阶数，按缺省规则处理考求f对X的二阶导数%求f对X的三阶导数行按参数方程求导公式求y对X的导数三、SIMU1.INK的运用1.在吩咐窗口中输入：SimUlink(回车)得到如下SimUlink模块:2.双击打开各模块，选择合适子模块构造限制系统，例如:3.双击各子模块可修改其参数，选择SimUEion菜单下的Start吩咐运行仿真，在示波器(Scope)中视察结果。四

12、、试验要求1.符号计算部分：参照所给示例，自拟输入量，验证求矩阵的特征根、行列式及方程求解吩咐2.SimUIink部分：逐一熟识各模块的运用，对下面的随动系统模型进行仿真,试验报告中包含：连好的系统模型及用SCOPe观测的结果其中：R(三)为阶跃输入，C(三)为输出15+0.025.2G,(三)=Gl(三)=1105+0.00225(5+0.5)3.试验结果写成试验报告四备注：全部试验完成后，在试验报告的封面注明：课程、班级、姓名、学号等信息。按时交试验报告。试验五MAT1.AB在限制系统分析中的应用一、试验任务1 .驾驭MAT1.AB在限制系统时间响应分析中的应用;2 .驾驭MAT1.AB在

13、系统根轨迹分析中的应用；3 .驾驭MAT1.AB限制系统频率分析中的应用；4 .驾驭MAT1.AB在限制系统稳定性分析中的应用二、基本吩咐1.step2.impulse3.initial4.Isim5.rlocfind6. bode7.margin8.nyquist9.Nichols10.cloop三、程序举例1 .求下面系统的单位阶跃响应G(三)=-5+5+4%程序如下：num=4;den=l,1,4;step(num,den)y,X,t=step(num,den);tp=spline(y,t,max(y)%计算峰值时间max(y)%计算峰值2 .求如下系统的单位阶跃响应-XUO1J1.-6

14、-5FiJ1.2.Tw%程序如下：a=l,l;-6,-5;b=0;l;c=l,0;d=0;y,x=step(a,b,c,d);piot(y)3 .求下面系统的单位脉冲响应:%程序如下：num=4;den=l,1,4；impulse(num,den)4 .已知二阶系统的状态方程为:求系统的零输入响应和脉冲响应。%程序如下：a=O,l;-10,-2;b=O;l;c=l,O;d=O;x=l,0;subplot(1,2,1);initial(a,b,c,d,x)subplot(l,2,2);impulse(a,b,c,d)5：系统传递函数为:G(三)输入正弦信号时，视察输出信号的相位差。%程序如下：num=l;den=l,1；t=0:0.01:10;u=sin(2*t);holdonplot(t,u,T)lsim(num,den,u,t)6 .有一二阶系统，求出周期为4秒的方波的输出响应G(三)2s+5s+1s+2s3%程序如下:num=