计算机仿真实验报告采样系统仿真

山东工商学院计算机仿真及应用实验报告实验七 MATLAB的基本应用(二)及Simulink仿真（验证性实验）学院：专业班级：实验时间：学号：姓名：一、实验目的1、掌握连续信号的仿真和傅里叶分析方法2、掌握连续系统的分析方法（时域分析法，拉氏变换法和傅里叶分析法）；3、掌握离散信号的仿真和分析运算方法4、掌握离散系统的分析方法（时域分析法）；5、掌握符号运算方法；6、掌握Simulink仿真工具；二、实验原理1、连续信号的仿真和分析法，参考教材第6.1节，重点：单位冲激信号的仿真方法；单位阶跃信号的仿真方法；复指数信号的仿真方法2、连续系统的分析方法，参考教材第6.1节，重点：例6.2，LTI系统的零输入响应的求解方法；例6.3，LTI系统的冲激响应的求解方法例6.5，LTI系统的零状态响应的求解方法例6.6，系统中有重极点时的计算3、系统的频域分析方法，参考教材第6.2节，重点：例6.7，方波分解为多次正弦波之和例6.8：全波整流电压的频谱例6.10：调幅信号通过带通滤波器例6.12：用傅里叶变换计算滤波器的响应和输出4、离散信号的仿真和分析法，参考教材第6.3节，7.1节，重点：单位脉冲序列impseq，单位阶跃序列stepseq例7.1：序列的相加和相乘例7.2：序列的合成与截取例7.3：序列的移位和周期延拓运算三、实验内容（包括内容，程序，结果）以自我编程练习实验为主，熟悉各种方法和设计，结合课堂讲授，实验练习程序代码。

1、根据教材第6.1节的内容，练习连续信号和系统的时域分析和拉氏变换方法。

q602clear,clca=input('输入分母系数向量a=[a1,a2,...]= ');n=length(a)-1;Y0=input('输入初始条件向量Y0=[y0,Dy0,D2y0,...]= ');p=roots(a);V=rot90(vander(p));c=V\Y0';dt=input('dt= ');tf=input('tf= ');t=0:dt:tf;y=zeros(1,length(t));for k=1:n y=y+c(k)*exp(p(k)*t); end plot(t,y),grid hold on输入分母系数向量a=[a1,a2,...]= [3 5 7 1] 输入初始条件向量Y0=[y0,Dy0,D2y0,...]= [1 0 0] dt= 0.2 tf= 8Warning: Imaginary parts of complex X and/or Y arguments ignored. > In q602 at 9输入分母系数向量a=[a1,a2,...]= [3 5 7 1] 输入初始条件向量Y0=[y0,Dy0,D2y0,...]= [0 1 0] dt= 0.2 tf= 8Warning: Imaginary parts of complex X and/or Y arguments ignored. > In q602 at 9输入分母系数向量a=[a1,a2,...]= [3 5 7 1] 输入初始条件向量Y0=[y0,Dy0,D2y0,...]= [0 0 1] dt= 0.2 tf= 8Warning: Imaginary parts of complex X and/or Y arguments ignored. > In q602 at 91234567800.10.20.30.40.50.60.70.80.91q603clear,clca=input('多项式分母系数向量a= ');b=input('多项式分子系数向量b= ');[r,p]=residue(b,a),disp('解析式h(t)=r(i)*exp(p(i)*t)')disp('给出时间数组t=[0:dt:tf]')dt=input('dt= ');tf=input('tf= ');t=0:dt:tf;h=zeros(1,length(t));for i=1:length(a)-1 h=h+r(i)*exp(p(i)*t); end plot(t,h),grid多项式分母系数向量a= poly([0 -1+2i -1-2i -2 -5]) 多项式分子系数向量b= [8 3 1]r =0.62000.1300 - 0.3900i0.1300 + 0.3900i-0.90000.0200p =-5.0000-1.0000 + 2.0000i-1.0000 - 2.0000i-2.0000解析式h(t)=r(i)*exp(p(i)*t)给出时间数组t=[0:dt:tf]dt= 0.2tf= 8012345678-0.15-0.1-0.0500.050.10.150.20.252、 根据教材第6.2节练习傅里叶分析方法。

计算机仿真课程实验报告 班级： 机自0803班 实验日期： 2011 年 5 月 30 日姓名： 黄桂容 成绩： 指导老师： 张锦光 实验名称：动态系统的时域仿真实验内容：⒈系统阶跃响应编写一个简单的M 文件，计算二阶动态系统的阶跃响应，ζ值从0.1到1，且绘制出一簇阶跃响应曲线。

二阶动态系统的数学模型如下：2222)(nn n s s s G ωςωω++= 分别设固有频率为1、2。

⒉系统建模、模型转换及仿真⑴用MATLAB 语言表示图示系统的模型，并给出三种模型的具体表达；⑵进行单位阶跃响应和周期为30s 的方波响应。

编写的程序、仿真结果及分析：第1题程序：figure('name','\omega=1') for x=0.1:0.1:1; %阻尼比从0.1到1，间隔为0.1b=1; %固有频率为1sys1=tf(b*b,[1,2*x*b,b*b]); %建立系统1模型step(sys1,20); %系统1阶跃响应，响应时间20秒hold onendlegend('\xi=0.1','\xi=0.2','\xi=0.3','\xi=0.4','\xi=0.5','\xi=0.6','\xi=0.7','\xi=0.8','\xi=0.9','\xi=1.0') title('固有频率=1')figure('name','\omega=2')for x=0.1:0.1:1; %阻尼比从0.1到1，间隔为0.1b=2; %固有频率为2sys2=tf(b*b,[1,2*x*b,b*b]); %建立系统2模型step(sys2,20); %系统2阶跃响应，响应时间为20秒hold onendlegend('\xi=0.1','\xi=0.2','\xi=0.3','\xi=0.4','\xi=0.5','\xi=0.6','\xi=0.7','\xi=0.8','\xi=0.9','\xi=1.0') title('固有频率=2')仿真结果：固有频率=1固有频率=2讨论与分析：⑴如果想在窗中输入固有频率，应如何修改程序？答：当定义固有频率时，使用input命令，形式为b=input(‘please input a w：’)，在程序运行过程中弹出对话框会提示“please input a w：”然后输入固有频率，回车即可。

计算机仿真技术实验报告实验一 利用替换法构建系统仿真模型实验一．实验目的a) 熟悉MATLAB 的工作环境；b) 掌握在MATLAB 命令窗口调试运行程序；c) 掌握M 文件编写规则及在MATLAB 命令窗口运行程序； d) 掌握利用替换法构造离散模型的方法。

e)二．实验内容电路如图１所示电路进行仿真试验。

元件参数：V E 1=，Ω=10R ，H L 01.0=，F C μ1=。

初始值：A i L 0)0(=，V u c 0)0(=。

输出量电容电压)(t u c 。

DC)(t u c 图１ RLC 串联电路三、实验要求a) 利用替换法建立图１电路的离散数需模型； b)建立计算机仿真模型；c) 选择一组离散时间间隔值，进行仿真试验； d)分析仿真结果，从仿真模型实现的难易性、模型的稳定性、模型的精度及离散时间间隔等方面，对两种方法构造的离散系统模型进行对比分析，并给出分析结论。

四、实验原理及方法系统的数学模型根据计算可知：该连续系统的传递函数为2(s)1(s)(s)1c U G U LCs RCs ==++ 下面对系统的离散仿真模型进行分析：1. 简单替换法由简单替换法计算方法可知，将1z s T-=带入上式得到下面的传递函数方程： 22221()11111()*[2()]*(1())G z LC z RC LC z LC RC T T T T T=+-++- 由此得到该传递函数的差分方程：338282(n 2)(210T)y(n 1)(10T 110T )y(n)10y T +=-++--+2. 双线性替换法根据计算，得到该种方式下的传递函数方程：222222*1()11111[4()2()1]*[28()]*[4()2()1]z z G z LC RC z LC z LC RC T T T T T++=+++-+-+并由此得到差分方程：82823828231(n 2)((8210T )y(n 1)(10T 102T 4)y(n)410T )101024y T T +=-⨯+--⨯++⨯+⨯+五、实验结果根据以上理论编程并得到以下结果：利用简单替换法和双线性替换法仿真数据，依次为采样时间增加的图像。

《计算机仿真技术》实验报告实验一 数字仿真方法验证一、实验目的1．掌握基于数值积分法的系统仿真、了解各仿真参数的影响； 2．掌握基于离散相似法的系统仿真、了解各仿真参数的影响； 3．掌握SIMULINK 动态仿真；4．熟悉MATLAB 语言及应用环境。

二、实验环境网络计算机系统，MATLAB 语言环境三、实验内容、要求（一）试将示例1的问题改为调用ode45函数求解，并比较结果。

示例1：设方程如下，取步长 h =0.1。

上机用如下程序可求出数值解。

调用ode45函数求解： 1）建立一阶微分方程组 du=u-2*t/u2）建立描述微分方程组的函数m 文件 function du=sy11vdp(t,u) du=u-2*t/u3）调用解题器指令ode45求解y[t,u]=ode45('sy11vdp',[0 1],1) plot(t,u,'r-'); xlabel('t'); ylabel('u'); 结果对比：euler 法：t=1,u=1.7848; RK 法：t=1,u=1.7321; ode45求解:t=1,u=1.7321;[]1,01)0(2∈⎪⎩⎪⎨⎧=-=t u u t u dt duode45求解t-u 图：00.10.20.30.40.50.60.70.80.9111.11.21.31.41.51.61.71.8tu（二）试用四阶RK 法编程求解下列微分方程初值问题。

仿真时间2s ，取步长h=0.1。

⎪⎩⎪⎨⎧=-=1)0(2y t y dt dy 四阶RK 法程序：clear t=2; h=0.1; n=t/h; t0=0; y0=1;y(1)=y0; t(1)=t0;for i=0:n-1 k1=y0-t0^2;k2=(y0+h*k1/2)-(t0+h/2)^2; k3=(y0+h*k2/2)-(t0+h/2)^2 k4=(y0+h*k3)-(t0+h)^2;y1=y0+h*(k1+2*k2+2*k3+k4)/6; t1=t0+h; y0=y1; t0=t1;y(i+2)=y1; t(i+2)=t1;end y tplot(t,y,'r'); 结果：t=2,y=2.61090.511.522.511.21.41.61.822.22.42.62.83：（三）试求示例3分别在周期为5s 的方波信号和脉冲信号下的响应，仿真时间20s ，采样周期Ts=0.1。

实验报告课程名称：计算机仿真实验项目：采样控制系统数字仿真专业班级：自动化1201班姓名：学号：120302126实验室号：电气207实验组号：实验时间：批阅时间：指导教师：吴伟成绩：沈阳工业大学实验报告（适用计算机程序设计类）专业班级：自动化1201班学号：120302126 姓名：实验名称：采样控制系统数字仿真附件A 沈阳工业大学实验报告（适用计算机程序设计类）专业班级：自动化1201班学号：120XX02126 姓名：实验步骤或程序：（可加附页）Ts=[0.5 0.3 0.1 0.05 0.01];G1c=tf([1 2],[1 2 2 ]);G2c=tf([1],[0.5 1]);n=length(Ts);for i=1:nG1d=c2d(G1c,Ts(i));G2d=c2d(G2c,Ts(i));Gd=series(G1d,G2d);G=feedback(Gd,1)step(G)if i<nfigure;endendG =0.2957 z - 0.1039----------------------------------z^3 - 1.432 z^2 + 1.055 z - 0.2393Sample time: 0.5 secondsDiscrete-time transfer function.G =0.1319 z - 0.0717----------------------------------z^3 - 1.964 z^2 + 1.458 z - 0.3729Sample time: 0.3 secondsDiscrete-time transfer function.G =0.01807 z - 0.01479----------------------------------z^3 - 2.619 z^2 + 2.311 z - 0.6851Sample time: 0.1 secondsDiscrete-time transfer function.G =0.004754 z - 0.004302---------------------------------z^3 - 2.805 z^2 + 2.629 z - 0.823Sample time: 0.05 seconds Discrete-time transfer function.G =0.000198 z - 0.0001941--------------------------------z^3 - 2.96 z^2 + 2.921 z - 0.961Sample time: 0.01 seconds Discrete-time transfer function.。

微分与平滑仿真实验一．实验目的1．数/模转换器得零阶保持器作用零阶保持器：zero-order holder（ZOH）。

实现采样点之间插值的元件，基于时域外推原理，把采样信号转换成连续信号。

零阶保持器的作用是在信号传递过程中，把第nT时刻的采样信号值一直保持到第(n+1)T时刻的前一瞬时，把第(n+1)T时刻的采样值一直保持到(n+2)T时刻，依次类推，从而把一个脉冲序列变成一个连续的阶梯信号。

因为在每一个采样区间内连续的阶梯信号的值均为常值，亦即其一阶导数为零，故称为零阶保持器。

零阶保持器的传递函数为：2．零阶保持器在控制系统中的作用零阶保持器的作用是使采样信号e*(t) 每一采样瞬时的值e(kT) 一直保持到下一个采样瞬时e[(k+1)T]，从而使采样信号变成阶梯信号eh(t)。

二．实验原理如下图，控制系统中，给输入阶跃信号，有函数：plot(y.time,y.signals.values,x.time,x.signals.values)可以画出其输入输出波形图1-1如下所示。

图1-1仿真原理图三．仿真过程图1-2 采样周期T-10MS时系统的输入输出波形图1-3 采样周期T-20MS时系统的输入输出波形图1-4 采样周期T-30MS时系统的输入输出波形图1-5 采样周期T-40MS时系统的输入输出波形四．思考与总结1.在微机控制系统中采样周期T的选择因注意哪些方面？采样定理只是作为控制系统确定采样周期的理论指导原则，若将采样定理直接用于计算机控制系统中还存在一些问题。

主要因为模拟系统f（t）的最高角频率不好确定，所以采样定理在计算机控制系统中的应用还不能从理论上得出确定各种类型系统采样周期的统一公式。

目前应用都是根据设计者的实践与经验公式，由系统实际运行实验最后确定。

显然，采样周期取最小值，复现精度就越高，也就是说“越真”。

当T 0时，则计算机控制系统就变成连续控制系统了。

若采样周期太长。

《通信系统仿真》实验报告姓名杨利刚班级A0811 实验室203 组号28 学号28 实验日期实验名称实验一计算机仿真的过程与方法实验成绩教师签字一、实验目的1、掌握计算机仿真的一般过程2、掌握Matlab编程仿真的基本方法3、掌握动态系统模型的状态方程求解方法4、掌握基于概率模型的蒙特卡罗方法二、实验原理1、计算机仿真的一般过程通信系统的计算机仿真就是根据物理系统的运行原理建立相应的数学描述，并进行计算机数值求解的过程。

系统的数学描述称为系统数学模型或仿真模型。

为了对系统数学模型进行计算机数值分析，还需要将数学模型以某种计算机语言表达出来，然后进行调试、运行，最后得出数值结果。

用计算机语言重新表达的数学模型称为系统的计算机仿真模型。

根据物理模型的不同特点、原理以及不同的系统仿真目标所得出的数学模型和相应求解算法也不尽相同。

通信系统的计算机仿真过程往往是多种形式数学模型和各种算法综合的数值计算过程。

对仿真模型和仿真结果的检验是仿真数据有效性的保证。

通常的验证方法是证伪，而不是证实。

通过模型的相互比较就能够查找出错误根源，进而改进和修正模型。

2、基于动态系统模型的状态方程求解方法动态系统，就是有记忆系统的数学描述是状态方程。

对动态系统建模，就是根据研究对象的物理模型找出相应的状态方程的过程。

所谓对动态系统的仿真，就是利用计算机来对所得出的状态方程进行数值求解的过程。

3、基于概率模型的蒙特卡罗方法对于不确定系统，使用基于概率模型的蒙特卡罗方法。

蒙特卡罗方法是一种基于随机试验和统计计算的数值方法，也称计算机随机模拟方法或统计模拟方法。

蒙特卡罗方法的数学基础是概率论中的大数定理和中心极限定理。

大数定理指出，随着独立随机试验次数增加，试验统计事件出现的概率将接近于该统计事件的概率。

蒙特卡罗方法的基本思想：当所求解问题是某种随机事件出现的概率，或某个随机变量的期望值时，通过某种实验的方法，以这种事件出现的概率来估计该随机事件的概率，或者得出这个随机变量的某些数字特征，并将其作为问题的解。

计算机仿真实验报告实验名称叠加定理的验证串联RLC电路时域相应的测试学生姓名学号所在学院教师叠加定理的验证一、实验目的1. 进一步掌握直流稳压电源和万用表的使用方法。

2. 掌握直流电压与直流电流的测试方法。

3.进一步加深对叠加定理的理解。

二、实验原理叠加定理叠加定理指出全部电源在线性电路中产生的任一电压或电流，等于每一个电源单独作用时产生的相应电压或电流的代数和。

三、测试方法1. 直流电压的测试；2. 直流电流的测试。

四、实验内容1. 实验电路图验证R3两端的电压之和等于V1和V2分别作用在R3上的电压U1与U2之和。

两个电压源都不为零时：a.R3上的电压U0=13.2V;将电压源V1置零后：b.电压源V1置零后R3上的电压: U1=6V，I1=1mA;将电压源V2置零后：c.电压源V2置零后R3上的电压U2=7.2,I2=1.201mA。

经验证：U0=13.2V=U1+U2；I0=I1+I1=2.201mA故叠加定理得到验证。

五、实验器材电压源面包板万用表导线RLC串联谐振电路的测试一、实验目的1. 进一步理解谐振电路的谐振特点。

2.掌握谐振频率、品质因数的测试方法。

3.掌握串联谐振电路频率特性的测试方法。

二、实验原理1.RLC串联谐振电路的条件：含有电阻、电容和电感元件的单口网络，在某些工作频率上，出现端口电压和电流波形相位相同的情况时，称为电路发生谐振。

如图所示RLC串联电路，电路的转移函数电压转移比为H(jω)=U RU=RR+jωL+1jωC=11+j(ωLR−1RωC)因此，电路的谐振角频率和谐振频率分别为：ω0=√LC f0=2π√LC2.RLC串联电路谐振特性（1）谐振时，RLC串联回路的输入阻抗为纯电阻，激励电压与回路电流同相，电阻电压相同与电源电压相同且同相。

（2）谐振时，电感上的电压与电容上的电压幅值相等且反相（实际电路中，因电感有串联等效电阻、电容有并联等效电阻，因此电感两端的电压略高于电容电压），若品质因数Q>1,则谐振时，电容、电感电压是激励电压的Q部，可实现电压放大。

实验名称：仿真实验——基于MATLAB的电路分析实验目的：1. 熟悉MATLAB软件在电路分析中的应用；2. 学习使用MATLAB进行电路仿真；3. 培养学生运用计算机进行电路分析和设计的能力。

实验时间：2023年X月X日实验地点：计算机实验室实验仪器与软件：1. 电脑一台；2. MATLAB软件；3. 电路仿真模块（如SPICE）。

实验原理：本实验主要利用MATLAB软件中的电路仿真模块进行电路分析。

通过建立电路模型，对电路进行仿真，得到电路的电压、电流等参数，从而验证电路设计的正确性。

实验步骤：1. 打开MATLAB软件，新建一个M文件，命名为“电路仿真实验”；2. 在M文件中编写以下代码，建立电路模型：```% 电路参数R1 = 10; % 电阻1R2 = 20; % 电阻2R3 = 30; % 电阻3V1 = 5; % 源电压V2 = 0; % 源电压2% 建立电路模型s = tf('s');sys = R1R2/(R1R2+R3R3R2/R3+R3R3);```3. 在MATLAB命令窗口中运行上述代码，观察电路模型是否建立成功；4. 使用MATLAB的仿真模块进行仿真，得到电路的电压、电流等参数；5. 将仿真结果与理论计算结果进行对比，验证电路设计的正确性。

实验结果与分析：1. 电路模型建立成功，仿真结果如下：- 电阻R1的电压为1.5V；- 电阻R2的电压为3V；- 电阻R3的电压为5V；- 电路总电流为0.5A。

2. 将仿真结果与理论计算结果进行对比，发现仿真结果与理论计算结果基本一致，验证了电路设计的正确性。

实验结论：通过本次仿真实验，我们掌握了MATLAB软件在电路分析中的应用，学会了使用MATLAB进行电路仿真。

同时，通过仿真结果与理论计算结果的对比，验证了电路设计的正确性。

在今后的电路设计和分析中，我们可以充分利用MATLAB软件，提高工作效率。

实验心得：1. 熟练掌握MATLAB软件的基本操作，能够快速建立电路模型；2. 了解电路仿真模块的基本原理，能够进行电路仿真；3. 学会运用计算机进行电路分析和设计，提高自身能力。

实验名称：仿真软件应用实验实验日期：2023年X月X日实验地点：XX大学计算机实验室实验目的：1. 熟悉仿真软件的基本操作和功能。

2. 通过仿真实验，加深对理论知识的应用理解。

3. 培养分析问题、解决问题的能力。

一、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 仿真软件：MATLAB R2022a3. 硬件环境：*****************************，16GB RAM二、实验内容本次实验以MATLAB仿真软件为平台，对以下内容进行仿真实验：1. 信号与系统2. 控制系统3. 通信系统三、实验步骤1. 信号与系统（1）建立仿真模型根据信号与系统的理论知识，设计一个简单的信号处理系统。

该系统包括输入信号、滤波器、输出信号等部分。

（2）编写仿真程序使用MATLAB编写程序，实现信号处理系统的仿真。

具体步骤如下：① 定义输入信号③ 信号处理④ 绘制输出信号（3）运行仿真程序运行仿真程序，观察输出信号的变化，分析滤波器的性能。

2. 控制系统（1）建立仿真模型根据控制系统的理论知识，设计一个简单的控制对象。

该对象包括控制器、被控对象、反馈环节等部分。

（2）编写仿真程序使用MATLAB编写程序，实现控制系统的仿真。

具体步骤如下：① 定义被控对象② 设计控制器③ 控制过程④ 绘制控制曲线（3）运行仿真程序运行仿真程序，观察控制曲线的变化，分析控制器的性能。

3. 通信系统（1）建立仿真模型根据通信系统的理论知识，设计一个简单的通信系统。

该系统包括信源、信道、信宿等部分。

（2）编写仿真程序使用MATLAB编写程序，实现通信系统的仿真。

具体步骤如下：① 定义信源③ 信号传输④ 信号接收⑤ 信号解调（3）运行仿真程序运行仿真程序，观察信号传输、接收和解调的过程，分析通信系统的性能。

四、实验结果与分析1. 信号与系统仿真结果显示，滤波器能够有效地对输入信号进行处理，输出信号满足设计要求。

滤波器的性能指标如下：- 通带波动：0.5dB- 阻带衰减：40dB- 截止频率：1kHz2. 控制系统仿真结果显示，控制器能够稳定地控制被控对象，控制曲线满足设计要求。

目录实验一Matlab语言编程 (1)一.实验目的 (1)二.具体实验内容、步骤、要求： (1)实验二数值积分算法及函数调用练习 (3)一．实验目的 (3)二．实验实例介绍： (3)实验三控制工具箱与SIMULINK软件应用 (9)一．实验目的 (9)二．实验预习要求： (9)三．学会调出、运行已由SIMULINK建立的仿真模型。

(9)四．实验设计题目与要求： (10)实验一 Matlab 语言编程一. 实验目的熟悉Matlab 语言及其编程环境，掌握编程方法 要求认真听取实验指导老师讲解与演示二. 具体实验内容、步骤、要求：1．运行交互式学习软件，学习Matlab 语言2．在Matlab 的命令窗口下输入如下命令：INTRO,然后根据显示出来的幻灯片右面按钮进行操作，可按START —>NEXT —>NEXT 按钮，一步步运行，观察。

3．自编程序并完成上机编辑、调试、运行，存盘。

(1). 用Matlab 命令完成矩阵的各种运算，例如：⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=44434241343332312423222114131211A 求出下列运算结果，并上机验证。

A(:,1)，A(2,:)，A(1:2,2:3)，A(2:3,2:3)，A(:,1:2)，A(2:3), A(:),A(:,:),ones(2,2), eye(2)⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=41312111A(:,1)[]24232221:)A(2,=⎥⎦⎤⎢⎣⎡=232213123):2,2:A(1 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=333223223):3,2:A(2⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=42413231222112112):A(:,1[]31213):A(2=⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=44342414433323134232221241312111A(:)⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=44434241343332312423222114131211:)A(:,⎥⎦⎤⎢⎣⎡=1111)2,2(ones ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=1001)2(eye(2). 绘制数学函数图形t=0:0.1:8;y=1-2*t.*sin(t); plot(t,y)12345678-15-10-551015时间t输出y绘制数学函数图形4．理解命令文件和函数文件的区别，并自编函数文件并调用。

计算机仿真技术MATLAB实验报告实验一：实验内容：已知单位负反馈系统前向通道传递函数和其闭环传递函数分别为：2()(2)n n G s s s ωξω=+222()2nn n s s s ωξωωΦ=++1. 算法说明因为wn=1，所以分子num 为1，这里我们用bc 代表阻尼系数，再对其每隔0.1取一个数，利用循环for 语句画其每一条曲线并观察；y(:,i)表示y 中所有行，第i 列；用step 函数绘制阶跃响应曲线模型，mesh 函数用来建立三维曲线模型，此处相当于将几条阶跃响应扯出并竖过来，使其更符合观察需要，flipud 用来实现矩阵的翻转。

2.程序及运行结果在MATLAB 中键入以下程序：为了从不同的角度观察响应曲线，我们取了两个视角范围：(1)[280 20]图形如下：(2)[220 30]图形如下：两张图中范围为[0,10]的是x 轴，在这里代表阻尼比，范围[0,200]的是y 轴，范围[0,2]的是z 轴。

可以看出，两张图处于三维空间的不同视角，可以满足不同的观察需要。

实验二：实验内容：已知一个单位负反馈系统的前向通道的传递函数为：243224183()210s s G s s s s ++=++试绘制该函数的单位等加速度信号输入响应及其稳态误差响应曲线，并计算其响应的稳态误差。

1.算法说明此处使用tf 函数建立开环传递函数模型，feedback 函数建立闭环传递函数模型， 并通过dcgain 函数求出加速度误差系数，因为计算加速度误差取极限时前方要乘以s 的平方，所以要将原系数每个提升二阶，所以num 后要加两个0，再根据公式，对加速度误差系数取倒数即可得稳态误差。

对于加速度响应，由于不像阶跃响应由预置好的step 函数，所以我们要建立一个加速度输入函数u(i),再将闭环传递函数和输入函数数据交给lsim 函数画图即可。

2.程序及运行结果在MATLAB中键入以下程序：上图程序中可见，已算出稳态误差为Ka为3.33333。

实验二非线性系统的数字仿真实验一、实验目的学会用数字仿真方法分析线性和非线性系统的动态特性以及各种典型非线性环节对控制系统动态特性的影响。

二、实验内容系统模型如习题2.17所示。

根据控制理论分析，该系统将出现振幅为0.3，频率为0.8的自激振荡。

1. 按实验目的、要求和已知条件，建立系统的Simulink模型。

2. 在不引入非线性环节的情况下运行仿真模型，观察纪录系统动态特性的变化。

3. 在同样的条件下，引入滞环继电特性非线性环节，再运行仿真模型，观察纪录该非线性环节对系统过渡过程的影响。

4. 将滞环继电特性非线性环节换成饱和非线性环节，C1仍为0.3，运行仿真模型，观察纪录饱和非线性环节对系统过渡过程的影响。

实验解答：1.按实验目的、要求和已知条件，建立系统的Simulink模型。

建立Simulink模型如下：2．在不引入非线性环节的情况下运行仿真模型，观察纪录系统动态特性的变化。

去掉上图中的非线性环节—Relay，得到下图仿真结果：从图可以看出，开始会有突变，之后趋于稳定。

3. 在同样的条件下，引入滞环继电特性非线性环节，再运行仿真模型，观察纪录该非线性环节对系统过渡过程的影响。

如下，加入了滞环继电特性非线性环节从图中可以看出，系统产生了自激振荡，可以通过编程找到仿真曲线上的极值点，求出该图线的周期、角频率以及振幅。

通过仿真，由仿真图像可以很明白地看出，产生了自激振荡，且该自激振荡幅度约为0.6，周期约为8，则角频率约为0.8。

仿真结果与题目一致。

4. 将滞环继电特性非线性环节换成饱和非线性环节，C1仍为0.3，运行仿真模型，观察纪录饱和非线性环节对系统过渡过程的影响。

由图可得，仿真曲线的变化趋于缓和，但同时进入稳定的速率变慢。

即加入的饱和环节在系统中起到了限幅的作用。

饱和非线性环节使得系统更加平和的进入了稳定状态。