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第1篇一、实验背景随着计算机技术的飞速发展，计算机实验在高校教育中占据了越来越重要的地位。
通过计算机实验，学生可以加深对理论知识的理解，提高动手能力，培养创新思维。
本次实验报告旨在对所进行的计算机实验进行反思，总结经验教训，为今后类似实验的开展提供借鉴。
二、实验目的1. 掌握实验所涉及的理论知识；2. 熟悉实验操作流程；3. 提高动手能力和分析问题、解决问题的能力；4. 培养团队合作精神。
三、实验内容本次实验主要涉及以下内容：1. 实验一：计算机硬件基础知识2. 实验二：操作系统原理与Windows操作3. 实验三：计算机网络基础与网络配置4. 实验四：数据库原理与SQL语句编写5. 实验五：编程语言学习与简单程序设计四、实验过程1. 实验一：计算机硬件基础知识（1）了解计算机硬件的基本组成，如CPU、内存、硬盘等；（2）熟悉计算机硬件的安装与维护方法；（3）通过实验操作，验证计算机硬件的基本功能。
2. 实验二：操作系统原理与Windows操作（1）学习操作系统的基本原理，如进程管理、内存管理、文件系统等；（2）掌握Windows操作系统的基本操作，如文件管理、系统设置等；（3）通过实验操作，验证操作系统的基本功能。
3. 实验三：计算机网络基础与网络配置（1）学习计算机网络的基本知识，如网络拓扑、传输介质、网络协议等；（2）熟悉网络配置方法，如IP地址分配、子网划分等；（3）通过实验操作，验证网络的基本功能。
4. 实验四：数据库原理与SQL语句编写（1）学习数据库的基本原理，如数据模型、关系数据库等；（2）掌握SQL语句的编写方法，如数据查询、数据插入、数据更新等；（3）通过实验操作，验证数据库的基本功能。
5. 实验五：编程语言学习与简单程序设计（1）学习编程语言的基本语法，如C、Python等；（2）掌握简单程序设计方法，如函数定义、循环、条件语句等；（3）通过实验操作，验证编程语言的基本功能。
第1篇实验名称：基于仿真平台的编码算法性能评估实验日期：2023年4月10日实验地点：计算机实验室实验目的：1. 了解编码算法的基本原理和应用场景。
2. 通过仿真实验，评估不同编码算法的性能。
3. 分析编码算法在实际应用中的优缺点。
实验环境：1. 操作系统：Windows 102. 编译器：Visual Studio 20193. 仿真平台：MATLAB 2020a4. 编码算法：Huffman编码、算术编码、游程编码实验内容：1. 编写Huffman编码算法，实现字符序列的编码和解码。
2. 编写算术编码算法，实现字符序列的编码和解码。
3. 编写游程编码算法，实现字符序列的编码和解码。
4. 在仿真平台上，分别对三种编码算法进行性能评估。
实验步骤：1. 设计Huffman编码算法，包括构建哈夫曼树、编码和解码过程。
2. 设计算术编码算法，包括编码和解码过程。
3. 设计游程编码算法，包括编码和解码过程。
4. 编写仿真实验代码，对三种编码算法进行性能评估。
5. 分析实验结果，总结不同编码算法的优缺点。
实验结果及分析：一、Huffman编码算法1. 编码过程：- 对字符序列进行统计，计算每个字符出现的频率。
- 根据频率构建哈夫曼树，叶子节点代表字符，分支代表编码。
- 根据哈夫曼树生成编码，频率越高的字符编码越短。
2. 解码过程：- 根据编码，从哈夫曼树的根节点开始，沿着编码序列遍历树。
- 当遍历到叶子节点时，输出对应的字符。
3. 性能评估：- 编码长度：Huffman编码的平均编码长度最短，编码效率较高。
- 编码时间：Huffman编码算法的编码时间较长，尤其是在构建哈夫曼树的过程中。
二、算术编码算法1. 编码过程：- 对字符序列进行统计，计算每个字符出现的频率。
- 根据频率，将字符序列映射到0到1之间的实数。
- 根据映射结果，将实数序列编码为二进制序列。
2. 解码过程：- 对编码的二进制序列进行解码，得到实数序列。
计算机仿真技术实验报告实验三利用数值积分算法的仿真实验实验三 利用数值积分算法的仿真实验一． 实验目的1) 熟悉MATLAB 的工作环境；2) 掌握MATLAB 的 .M 文件编写规则，并在命令窗口调试和运行程序； 3) 掌握利用欧拉法、梯形法、二阶显式Adams 法及四阶龙格库塔法构建系统仿真模型的方法,并对仿真结果进行分析。
二． 实验内容系统电路如图 2.1所示。
电路元件参数：直流电压源V E 1=，电阻Ω=10R ，电感H L 01.0=，电容F C μ1=。
电路元件初始值：电感电流A i L 0)0(=，电容电压V u c 0)0(=。
系统输出量为电容电压)(t u c 。
连续系统输出响应)(t u c 的解析解为：))/sin (cos 1()(ωωωa t t e U t u at s c ⨯+⨯-=- （2-1）其中，LRa 2=，221⎪⎭⎫ ⎝⎛-=L R LC ω。
)(t u c 图2.1 RLC 串联电路三、要求1） 利用欧拉法、梯形法、二阶显式Adams 法及显式四阶Runge-Kutta 法构建系统仿真模型，并求出离散系统的输出量响应曲线；2） 对比分析利用欧拉法、梯形法、二阶显式Adams 法及显式四阶Runge-Kutta 法构建系统仿真模型的仿真精度与模型运行的稳定性问题； 3） 分别编写欧拉法、梯形法、二阶显式Adams 法及显式四阶Runge-Kutta 法的.m 函数文件，并存入磁盘中。
.m 函数文件要求输入参数为系统状态方程的系数矩阵、仿真时间及仿真步长。
编写.m 命令文件，在该命令文件中调用已经编写完成的上述.m 函数文件，完成仿真实验；4） subplot 和plot 函数将输出结果画在同一个窗口中，每个子图加上对应的标题。
四.实验原理（1）连续系统解析解连续系统输出响应)(t u c 的解析解为：))/sin (cos 1()(ωωωx t t e U t u at s c ⨯+⨯-=-其中，LRx 2=，221⎪⎭⎫ ⎝⎛-=L R LCω （2）原系统的传递函数根据所示电路图，我们利用电路原理建立系统的传递函数模型，根据系统的传递函数是在零初始条件下输出量的拉普拉斯变换与输入量的拉普拉斯变换之比，可得该系统的传递函数：LCLs R s LCs E s U s G C /1//1)()()(2++==(3)系统的仿真模型在连续系统的数字仿真算法中,较常用的有欧拉法、梯形法、二阶显式Adams 法及显式四阶Runge-Kutta 法等。
第1篇一、实验背景随着计算机技术的飞速发展，仿真技术在各个领域得到了广泛应用。
仿真模型实验作为科学研究的重要手段，能够有效模拟复杂系统的运行过程，为理论研究和工程设计提供有力支持。
本报告总结了近期参与的仿真模型实验，旨在总结实验过程、分析实验结果，并对实验方法进行评价。
二、实验内容本次实验涉及多个领域，主要包括以下三个方面：1. 电力系统仿真实验：通过PSCAD软件搭建电力系统仿真模型，分析发电机在三相对称短路故障下的暂态响应。
2. 高速数字系统设计与实践仿真实验：设计并优化一个满足特定要求的微带线结构，分析其在不同频率下的传输特性。
3. 计算机组成原理仿真实验：使用Proteus仿真软件，验证寄存器的存储功能。
三、实验过程1. 电力系统仿真实验：- 搭建仿真模型：在PSCAD软件中，根据实验要求搭建包含发电机、变压器、负荷和故障装置的电力系统仿真模型。
- 设置参数：根据实验要求，设置发电机的参数、变压器的参数、负荷的参数以及故障装置的参数。
- 运行仿真：启动仿真，观察短路故障发生时的电压、电流等暂态响应。
2. 高速数字系统设计与实践仿真实验：- 确定阻抗：根据设计要求，确定微带线的阻抗，作为设计基准。
- 优化参数：在满足阻抗要求的前提下，优化信号导体宽度、导体间距和介质厚度等参数，以满足插入损耗、远端串扰和近端串扰等设计指标。
- 运行仿真：根据优化后的参数，运行仿真，分析微带线在不同频率下的传输特性。
3. 计算机组成原理仿真实验：- 连接电路：根据电路图，在Proteus软件中搭建实验电路，包括寄存器、三态门、发光二极管等元件。
- 设置参数：根据实验要求，设置寄存器的参数，以及控制信号的参数。
- 运行仿真：启动仿真，观察寄存器的存储功能是否正常。
四、实验结果与分析1. 电力系统仿真实验：- 短路故障发生时，短路电流和励磁电流迅速增大，随后逐渐衰减。
- 考虑阻尼绕组时，短路电流衰减速度较快，说明阻尼绕组能够有效抑制短路电流。
计算机实验报告及结果实验目的：本实验的目的是测试计算机的潜在功能和性能，同时对所测量结果进行分析和解释。
实验过程：本实验主要通过在计算机上运行不同的程序来测试其性能。
首先，我们使用了一款压缩文件的工具对一个100MB大小的文件进行压缩，并测量了压缩所需的时间。
接下来，我们使用了一个矩阵乘法的程序，分别对一个10x10的矩阵和一个100x100的矩阵进行乘法计算，并测量了计算所需的时间。
最后，我们使用了一个图像处理的程序来处理一张1000x1000像素的图片，并测量了处理所需的时间。
实验结果：在压缩文件的实验中，我们测得计算机在压缩100MB文件所需的时间为30秒。
在矩阵乘法的实验中，我们测得计算机在计算一个10x10的矩阵乘法所需的时间为0.1秒，而计算一个100x100的矩阵乘法所需的时间为10秒。
最后，在图像处理的实验中，我们测得计算机在处理一张1000x1000像素的图片所需的时间为5秒。
结果分析：通过以上实验结果可以得出以下结论：1. 计算机的压缩功能较强，可以在较短的时间内对大型文件进行压缩。
2. 计算机在小规模矩阵的乘法计算中性能较好，计算速度很快。
但在大规模矩阵的乘法计算中，计算速度明显下降。
3. 计算机对于图像处理的速度也是较快的，可以在很短的时间内对大型图片进行处理。
综上所述，计算机的性能在不同的任务中有所差异，对于一些简单的计算任务，计算机的性能较好，可以在很短的时间内完成；但对于一些复杂的计算任务，计算机的性能会较差，计算时间较长。
因此，在选择适合的计算机和运行程序时，需要根据具体的计算需求进行选择。
一、实验目的本次实验旨在通过仿真实验，验证某算法在实际应用中的性能和效果，并对算法的优化进行初步探讨。
通过实验，深入了解算法的原理，分析其优缺点，为实际工程应用提供参考。
二、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 编程语言：Python3.83. 仿真软件：MATLAB 2019b4. 硬件环境：****************************，16GB RAM三、实验内容1. 算法原理及描述2. 仿真实验设计3. 实验结果分析4. 算法优化及讨论四、实验原理及描述本次实验采用的算法为某种优化算法，该算法基于某种迭代优化策略，通过迭代计算，逐步逼近最优解。
算法原理如下：（1）初始化：随机生成一组初始解；（2）迭代计算：根据某种迭代规则，对当前解进行更新；（3）判断：判断是否满足终止条件，若满足，则输出最优解；否则，继续迭代计算；（4）更新：将新解作为当前解，返回步骤（2）。
五、仿真实验设计1. 实验数据：选取一组具有代表性的测试数据，包括输入数据和期望输出数据；2. 实验步骤：（1）导入实验数据；（2）调用算法进行仿真实验；（3）记录实验结果；（4）分析实验结果。
六、实验结果分析1. 实验结果展示（1）输入数据：[1, 2, 3, 4, 5]（2）期望输出：[1, 2, 3, 4, 5]（3）算法输出：[1, 2, 3, 4, 5]（4）误差分析：误差为0，说明算法输出与期望输出一致。
2. 性能分析（1）算法运行时间：0.001s（2）迭代次数：100次（3）算法收敛速度：较快3. 优缺点分析（1）优点：算法简单易实现，收敛速度快；（2）缺点：对初始解敏感，容易陷入局部最优。
七、算法优化及讨论1. 优化策略（1）改进初始解：采用某种方法生成更好的初始解，提高算法的鲁棒性；（2）调整迭代规则：优化迭代规则，使算法在迭代过程中更加稳定；（3）引入多种优化算法：结合多种优化算法，提高算法的适应性和全局搜索能力。
半导体热敏电阻的电阻—温度特性实验原理 1. 半导体热敏电阻的电阻—温度特性：某些金属氧化物半导体（如：Fe3O4、MgCr2O4 等）的电阻与温度的关系满足式（1）RT = R∞ eB T（1）式中 RT 是温度为 T 时的热敏电阻阻值，R∞ 是 T 趋于无穷时热敏电阻的阻值①，B 是热敏电阻的材料常数， T 为热力学温度。
热敏电阻对温度变化反应的灵敏度一般由电阻温度系数α来表示。
根据定义，电阻温度系数可由式（2）来决定：α=1 dRT RT dT（2）由于这类热敏电阻的α值为负，因此被称为负温度系数（NTC）热敏电阻，这也是最常见的一类热敏电阻。
2. 惠斯通电桥的工作原理半导体热敏电阻的工作阻值范围一般在 1~106Ω，需要较精确测量时常用电桥法，惠斯通电桥是一种应用很广泛的仪器。
惠斯通电桥的原理如图 1 所示。
四个电阻 R0 、 R1 、R2 和 R x 组成一个四边形，其中 R x 就是待测电阻。
在四边形的一对对角 A 和C 之间连接电源；而在另一对对角 B 和 D 之间接入检流计 G。
当 B 和 D 两点电势相等时，G 中无电流通过，电桥便达到了平衡。
平衡时必D R1 RxSGAGCR2 R B ER0Sb图 1 惠斯通电桥原理图图 2 惠斯通电桥面板图①由于(1)式只在某一温度范围内才适用，所以更确切的说R∞ 仅是公式的一个系数，而并非实际 T 趋于无穷时热敏电阻的阻值。
有 Rx =R1 R R0 ， 1 和 R0 都已知， R x 即可求出。
R0 为标准可变电阻，由有四个旋钮的电 R2 R2阻箱组成，最小改变量为 1Ω。
R1 称电桥的比率臂，由一个旋钮调节，它采用十进制固定 R2值，共分 0.001，0.01，0.1，1，10，100，1000 七挡。
测量时应选择合适的挡位，保证测量值有 4 位有效数。
电桥一般自带检流计，如图 2 所示，如果有特殊的精度要求也可外接检流计，本实验采用外接的检流计来判断电桥的平衡。
《大学计算机基础》课程实验报告手册学院年级专业姓名学号任课教师上机地点（以上由学生填写）实验教师（签字）西南大学计算机与信息科学学院计算机基础教育系年月日《大学计算机基础》课程实验报告一《大学计算机基础》课程实验报告二《大学计算机基础》课程实验报告三《大学计算机基础》课程实验报告四（综合设计）学期总结这个学期，我们学习了《大学计算机基础实践》和《大学计算机——计算思维的视角》两本书。
实践教程主要讲解了windows7及office 2013版，在讲Windows7时，老师不仅讲了win7，同时也讲了微软公司一系列的Windows产品，在什么时候出了什么操作系统，其特点又是什么。
改变了不少人认为最新操作系统就是好系统的错误观点。
而office则是一套经典的、常用的办公软件，就word 而言，简单的输入文字，或许大家都会，但细致的处理则未必人人都会。
在当今社会，office已经成为很多行业必备的能力。
在今后的学习过程中，应当多与他人交流，作为非计算机专业的学生，难免有很多知识不懂。
更重要的是要知道，计算机并不是简单的娱乐工具，运用别人设计好的程序并不能算是懂计算机。
计算机在科技研究上有这极其重要作用，能自主根据需求设计需要的程序才是真正的计算机能手。
对一些常用的软件，如office，要经常使用，才能发现问题，同时包括电脑操作上的问题都可以上网查答案，养成自行解决疑难的好习惯，在运用中找到不足，弥补不足。
此外最好能够掌握一门高级语言，通过编程可以大大发散个人思维能力。
通过这次学习我真正体会到了计算机知识的更新是很快的,随着教育体制的改革和教育理念的更新,以及信息技术的飞速发展,如何接受新的教育理念,转变我们传统的教育观念,来充实我们的计算机技能,已经成为我们每一个人必须要解决的第一个问题.只有不断地学习,才能掌握最新的知识,才能在以后把工作做得更好。
我们也渴望能够多学关于计算机方面的知识.。
我相信在更多的学习机会中，我们懂的也会越来越多。
第1篇一、实验目的1. 了解仿真软件的基本操作和功能。
2. 掌握仿真建模的基本方法。
3. 通过仿真实验，加深对理论知识的理解。
4. 培养实验设计、数据分析及问题解决的能力。
二、实验背景（简要介绍仿真技术的基本概念、应用领域及实验所使用的仿真软件）三、实验设备与软件1. 实验设备：计算机、网络连接等。
2. 仿真软件：[软件名称]，版本号：[版本号]。
四、实验内容1. 仿真软件的基本操作- 界面介绍：熟悉仿真软件的界面布局，包括菜单栏、工具栏、视图窗口等。
- 基本命令：学习并掌握仿真软件的基本命令，如新建项目、打开项目、保存项目等。
2. 仿真建模- 模型建立：根据实验要求，建立仿真模型，包括实体模型、参数设置等。
- 模型验证：对建立的模型进行验证，确保模型的准确性和可靠性。
3. 仿真实验- 设置仿真参数：根据实验要求，设置仿真参数，如仿真时间、步长等。
- 运行仿真：启动仿真实验，观察仿真结果。
- 结果分析：对仿真结果进行分析，与理论预期进行比较。
五、实验步骤1. 准备工作- 安装仿真软件，并进行环境配置。
- 熟悉实验要求和仿真软件的基本操作。
2. 建立仿真模型- 根据实验要求，确定仿真模型的类型和结构。
- 使用仿真软件进行模型搭建，包括添加元件、连接线路等。
3. 设置仿真参数- 根据实验要求，设置仿真参数，如仿真时间、步长等。
- 确保参数设置合理，符合实验要求。
4. 运行仿真实验- 启动仿真实验，观察仿真结果。
- 记录实验数据和关键信息。
5. 结果分析- 对仿真结果进行分析，与理论预期进行比较。
- 解释仿真结果，并探讨实验过程中的问题。
六、实验结果与分析1. 实验数据记录- [实验数据表格，包括时间、参数、结果等]2. 仿真结果分析- [对仿真结果的详细分析，包括图表、曲线等]3. 与理论预期比较- [仿真结果与理论预期的比较，分析误差原因]七、实验讨论1. 实验中遇到的问题及解决方法- [记录实验过程中遇到的问题及解决方法]2. 实验结果的启示- [总结实验结果对理论知识的启示和实际应用的意义]八、实验总结1. 实验收获- [总结实验过程中的收获，包括理论知识、操作技能等]2. 实验不足与改进建议- [分析实验过程中的不足，并提出改进建议]九、附录1. 仿真软件截图- [展示仿真软件界面、模型搭建、仿真结果等截图]2. 参考文献- [列出实验过程中参考的书籍、文章等]十、实验报告撰写说明1. 实验报告应结构完整，逻辑清晰。
计算机数值模拟实验报告篇一：数值模拟实验报告一、实验题目地震记录数值模拟的这几模型法二、实验目的掌握褶积模型基本理论、实现方法与程序编制，由褶积模型初步分析地震信号的分辨率问题三、实验原理1、褶积原理地震勘探的震源往往是带宽很宽的脉冲，在地下传播、反射、绕射到测线，传播经过中高频衰减，能量被吸收。
吸收过程可以看成滤波的过程，滤波可以用褶积完成。
在滤波中，反射系数与震源强弱关联，吸收作用与子波关联。
最简单的地震记录数值模拟，可以看成反射系数与子波的褶积。
通常，反射系数是脉冲，子波取雷克子波。
(1)雷克子波wave(t)=(1?2 n 2f2t2)e?2 n(2)反射系数：1z=z 反射界面rflct(z)=Oz=others(3)褶积公式：数值模拟地震记录trace(t):trace(t)=rflct(t)*wave(t)2f2t2反射系数的参数由z变成了t，怎么实现？在简单水平层介质，分垂直和非垂直入射两种实现，分别如图1和图2所示。
1)垂直入射：2)非垂直入射：2ht=2t=图一垂直入射图二非垂直入射2、褶积方法(1)离散化(数值化)计算机数值模拟要求首先必须针对连续信号离散化处理。
反射系数在空间模型中存在，不同深度反射系数不同，是深度的函数。
子波是在时间记录上一延续定时间的信号，是时间的概念。
在离散化时，通过深度采样完成反射系数的离散化，通过时间采样完成子波的离散化。
如果记录是Trace(t)，则记录是时间的函数，以时间采样离散化。
时间采样间距以?t表示，深度采样间距以?z 表示。
在做多道的数值模拟时，还有横向x的概念，横向采样间隔以?x表示。
离散化的实现：t=It x ?t ；x=lx x ?x ；z=lz x ?z 或：lt=t/?t;lx=x/?x;lz=z/?z (2)离散序列的褶积tracelt= ltao=? rflct(ltao) x wave(lt?ltao) 四、实验内容1、垂直入射地震记录数值模拟的褶积模型；2、非垂直入射地震记录数值模拟的褶积模型；3、点绕射的地震记录数值模拟的褶积模型；五、方法路线根据褶积模型的实验原理编写C++程序，完成对于垂直入射波的褶积。
1 / 28 《 计 算 机 仿 真》 上 机 实 验 报 告
姓名： 学号： 专业： 班级： 2 / 28
实验一 常微分方程的求解及系统数学模型的转换 一．实验目的 通过实验熟悉计算机仿真中常用到的Matlab指令的使用方法，掌握常微分方程求解指令和模型表示及转换指令，为进一步从事有关仿真设计和研究工作打下基础。
二. 实验设备 个人计算机，Matlab软件。 三. 实验准备 预习本实验有关内容（如教材第2、3、5章中的相应指令说明和例题），编写本次仿真练习题的相应程序。
四. 实验内容
1. Matlab中常微分方程求解指令的使用 题目一：请用MATLAB的ODE45算法分别求解下列二个方程。要求:1.编写出Matlab仿真程序；2.画出方程解的图形并对图形进行简要分析；3.分析下列二个方程的关系。
1． 2． 1、 仿真程序 function f1=f1(t,x) f1=-x^2;
[t,x]=ode45('f1',[0,20],[1]); plot(t,x); grid
function f2=f2(t,x) f2=x^2;
[t,x]=ode45('f2',[0,20],[-1]); figure (2);plot(t,x); grid
2.方程解的图形图形进行简要分析 3 / 28 3.二个方程的关系
两函数关于X轴对称 4 / 28
题目二：下面方程组用在人口动力学中，可以表达为单一化的捕食者-被捕食者模式（例如，狐狸和兔子）。其中1x表示被捕食者， 2x表示捕食者。如果被捕
食者有无限的食物，并且不会出现捕食者。于是有1'1xx，则这个式子是以指数形式增长的。大量的被捕食者将会使捕食者的数量增长；同样，越来越少的捕食者会使被捕食者的数量增长。而且，人口数量也会增长。请分别调用ODE45、ODE23算法求解下面方程组。要求编写出Matlab仿真程序、画出方程组解的图形并对图形进行分析和比较。
MATLAB仿真程序： function f3=f3(t,x) f3=[x(1)-0.1*x(1)*x(2)+0.01*t ;-x(2)+0.02*x(1)*x(2)+0.04*t]
[t,x]=ode45('f3',[0,20],[30;20]); plot(t,x); grid 5 / 28
方程组图形： 2. Matlab中模型表示及模型转换指令的使用 题目三：若给定系统的的传递函数为
1132106126)(23423ssssssssG
请用MATLAB编程求解其系统的极零点模型。 MATLAB仿真程序： num=[6 12 6 10]; den=[1 2 3 1 1]; sys=zpk(num,den,k) 6 / 28
程序运行结果： 题目四：习题2.4 )65)1(54)(22ssssssG（的对角标准型 MATLAB仿真程序： num=[1 4 5]; den=conv([1 0],[1 5 6]); sys=tf(num,den); canon(sys,'modal') 7 / 28
程序仿真结果：
题目五：习题5.8 02.03.0)z(2zzzG 采样周期 Ts=0.02s 先在t=0.1s仿真
MATLAB仿真程序： dnum=[1,0 ]; dden=[1 -0.3 0.02]; sys1=tf(dnum,dden,0.02) sys2=d2d(sys1,0.1) 8 / 28
程序仿真结果： 五．总结与体会 通过此次试验，我更加熟悉和了解MATLAB软件，加深了编写MATLAB程序的能力，也认识了MATLAB中更多的使用工具，深化了各种模型之间的转换知识，也加深了对各种数学模型的表达的认知。熟悉了计算机仿真中常用到的Matlab指令的使用方法，掌握了常微分方程求解指令和模型表示及转换指令，为进一步从事有关仿真设计和研究工作打下了基础。 9 / 28
实验二 Matlab优化工具箱的使用 一．实验目的 通过上机操作熟悉Matlab优化工具箱的主要功能及其使用方法，掌握优化工具箱中常用函数的功能和语法，并利用其进行极值运算、求解线性和非线性问题等，为进一步的仿真设计和研究打下基础。
二. 实验设备 个人计算机，Matlab软件。 三. 实验准备 预习本实验有关内容（如教材第6章中的相应指令说明和例题），编写本次仿真练习题的相应程序。
四. 实验内容
1. 应用Matlab优化工具箱求解优化问题 例题6.6~6.10，选做2题，要求自行修改方程系数，并比较运行结果。
例6.6 例如我们希望求解非线性方程：212121
22xxexxexx
初始值为x0 = [-5 -5]
MATTLAB仿真程序: function F = myfun(x) F = [2*x(1) - x(2) - exp(-x(1)); -x(1) + 2*x(2) - exp(-x(2))];
x0 = [-5; -5]; options=optimset('Display','iter'); [x,fval] = fsolve(@myfun,x0,options) 10 / 28
修改方程参数后的非线性方程为 -x1+2x2=e-x1 2x1-x2=e-x2
初始值为x0=[-5 -5]
MATLAB仿真程序： function F = myfun(x) F = [-x(1) +2x(2) - exp(-x(1)); 2x(1) -x(2) - exp(-x(2))];
x0 = [-5; -5]; options=optimset('Display','iter'); [x,fval] = fsolve(@myfun,x0,options) 11 / 28
程序仿真结果： 例6.7 利用Matlab语言求解下列线性规划问题 0,,,41232642..532min4321431432143214321xxxxxxxxxxxxxxxtsxxxx
MATLAB仿真程序： f=[-2 -1 3 -5]'; A=[1 2 4 -1; 2 3 -1 1; 1 0 1 1; -1 0 0 0; 0 -1 0 0; 0 0 -1 0; 0 0 0 -1]; b=[6 12 4 0 0 0 0]'; X=linprog(f,A,b)
f'*X 12 / 28
程序仿真结果: 修改方程参数后的线性规划问题为 min 3x1+5x2-2x3+x4 s.t. -4x1-3x2-x3+4x4<=4 3x1-2x2+x3-2x4<=8 x1-2x2+3x3<=5 x1,x2,x3,x4>=0
MATLAB仿真程序: f=[3 5 -2 1]'; A=[-4 -3 -1 4;3 -2 1 -2; 1 -2 3 0; -1 0 0 0; 0 -1 0 0; 0 0 -1 0; 0 0 0 -1]; b=[4 8 5 0 0 0 0]'; X=linprog(f,A,b)
f'*X 13 / 28
程序仿真结果: 2. 应用Matlab优化工具箱求解极值问题 已知函数f(x)=10*exp(-x)*cos(x) ，求函数的极值。 （1）x∈[2，5]时，求函数的最小值，并画出函数的曲线。 （2）x∈[3，9]时，求函数的最大值，并画出函数的曲线。
(1) MATLAB仿真程序： f=’10*exp(-x)*cos(x)’; [x,fmin]=fminbnd(f,2,5), fplot('10*exp(-x)*cos(x)',[2 5]) 14 / 28
程序仿真结果: (1) MATLAB仿真程序： f='-10*exp(-x)*cos(x)'; [x,f]=fminbnd(f,3,9), fplot('10*exp(-x)*cos(x)',[3 9]), fmax=-f
程序仿真结果： 15 / 28
五．总结与体会 通过此次试验，进一步加深了我对MATLAB的了解，是我对MATLAB更加应用自如，在此次试验中，我学会了对各种数学模型的仿真和对图形的分析。熟悉了Matlab优化工具箱的主要功能及其使用方法，掌握了优化工具箱中常用函数的功能和语法。在实验中也遇到很多困难，我都会在help中去找解决方法，或者请教同学。 16 / 28 实验三 利用Matlab和Simulink进行系统仿真设计 一．实验目的 通过实验对一个汽车运动控制系统进行实际设计与仿真，掌握控制系统性能的分析和仿真处理过程，熟悉用Matlab和Simulink进行系统仿真的基本方法。
二. 实验设备 个人计算机，Matlab软件。 三. 实验准备 预习本实验相关说明，复习PID控制器的原理和作用，明确汽车运动控制系统问题的描述及其模型表示，编写本次仿真练习的相应程序。
四. 实验说明 本实验是对一个汽车运动控制系统进行实际设计与仿真，其方法是先对汽车运动控制系统进行建摸，然后对其进行PID控制器的设计，建立了汽车运动控制系统的模型后，可采用Matlab和Simulink对控制系统进行仿真设计。 注意：设计系统的控制器之前要观察该系统的开环阶跃响应，采用阶跃响应函数step( )来实现，如果系统不能满足所要求达到的设计性能指标，需要加上合适的控制器。然后再按照仿真结果进行PID控制器参数的调整，使控制器能够满足系统设计所要求达到的性能指标。
五. 实验内容
1. 问题的描述 如下图所示的汽车运动控制系统，设该系统中汽车车轮的转动惯量可以忽略不计，并且假定汽车受到的摩擦阻力大小与汽车的运动速度成正比，摩擦阻力的方向与汽车运动的方向相反，这样，该汽车运动控制系统可简化为一个简单的质量阻尼系统。
ubvm
vv
根据牛顿运动定律，质量阻尼系统的动态数学模型可表示为： vyubvvm
系统的参数设定为：汽车质量m=1000kg， 比例系数b=50 N·s/m， 汽车的驱动力u=500 N。
