MATLAB与系统仿真实验手册09改_4_5

实验四 函数文件设计一、实验目的及要求：1. 掌握函数文件的设计方法；2. 掌握函数文件的调用方法。

二、实验内容：1、阶乘函数的设计： 设计一个函数文件实现一个阶乘运算 n n n n y ⨯-⨯⨯⨯⨯==)1(321!)( ， 并设计程序调用该函数。

为保证函数的通用性，当输入负数或小数时，显示出错提示：disp('Input parameter must be a positive integer!') 提示：fix(x) 对零方向取整数 ceil(x) 对+∞方向取整数round(x) 四舍五入取整数2、非线性限幅函数的设计：为，a a x a a x a a x x y ⎪⎩⎪⎨⎧-<->≤=正整数并要求：对输入的一个数列]2,2[a a x -∈，以x 为横坐标，y 为纵坐标绘制红色实线，图形的x 轴范围限定在[x 最小值-1 x 最大值+1]，y 轴范围限定在[-1.5*a 1.5*a]，如下左图：（右图为利用Figure 窗口的功能进行添加，选做）三、实验报告要求：写出程序及上机的结果。

实验五 控制系统的分析与设计一、实验目的及要求：1. 掌握控制系统数学模型的基本描述方法。

2. 掌握控制系统频域与时域分析基本方法。

3. 掌握现代控制理论的基本设计方法。

二、实验内容：1、已知两个传递函数分别为：ss x G s x G +=+=22132)(,131)(①在MATLAB 中分别用传递函数、零极点、和状态空间法表示； ②在MATLAB 中分别求出通过反馈、串联、并联后得到的系统模型；2．已知两个单位负反馈系统中前向通道的传递函数分别为：s s s s x G s s s x G +++=+++=23221312)(,1312)(，①分别绘制开环系统的bode 图和nyquist 曲线； ②分别绘制闭环系统的根轨迹；③分别绘制闭环系统的阶跃响应曲线，分析静态误差； ④分别绘制闭环系统的单位斜坡输入响应曲线，分析静态误差。

1实验5. 控制理论仿真实验1 控制系统的建模一、实验目的1.学习在MATLAB 命令窗口建立系统模型的方法；2.学习如何在三种模型之间相互转换；3.学习如何用SIMULINK 仿真工具建模。

二、相关知识1.传递函数模型设连续系统的传递函数为：nn n n m m m m a s a s a s a b s b s b s b s den s num s G ++++++++==----11101110)()()( 设离散系统的传递函数为：n n n n m m m m a z a z a z a b z b z b z b z den z num z G ++++++++==----11101110)()()( 则在MATLAB 中，都可直接用分子/分母多项式系数构成的两个向量num 与den 构成的矢量组[num ,den ]表示系统，即num =],,,[10m b b b den =],,,[10n a a a建立控制系统的传递函数模型（对象）的函数为tf (),调用格式为：sys=tf (num ,den )sys=tf (num ,den ,Ts)sys=tf(othersys)sys=tf (num ,den )返回的变量sys 为连续系统的传递函数模型。

sys=tf (num ,den ,Ts)返回的变量sys 为离散系统的传递函数模型，Ts 为采样周期，当Ts=-1或Ts=[]时，系统的采样周期未定义。

sys=tf(othersys)将任意的控制系统对象转换成传递函数模型。

离散系统的传递函数的表达式还有一种表示为1-z 的形式（即DSP 形式），转换为DSP 形式的函数命令为filt()，调用格式为：sys=filt(num ,den )sys=filt(num ,den ,Ts)sys=filt(num ,den )函数用来建立一个采样时间未指定的DSP 形式传递函数。

sys=filt(num ,den ,Ts)函数用来建立一个采样时间为Ts 的DSP 形式传递函数。

matlab软件仿真实验（信号与系统）（1）《信号与系统实验报告》学院：信息科学与⼯程学院专业：物联⽹⼯程姓名：学号：⽬录实验⼀、MATLAB 基本应⽤实验⼆信号的时域表⽰实验三、连续信号卷积实验四、典型周期信号的频谱表⽰实验五、傅⽴叶变换性质研究实验六、抽样定理与信号恢复实验⼀MATLAB 基本应⽤⼀、实验⽬的：学习MATLAB的基本⽤法，了解 MATLAB 的⽬录结构和基本功能以及MATLAB在信号与系统中的应⽤。

⼆、实验内容：例⼀已知x的取值范围，画出y=sin(x)的图型。

x=0:0.05:4*pi;y=sin(x);plot(y)例⼆计算y=sin(π/5)+4cos(π/4)例三已知z 取值范围，x=sin(z);y=cos(z);画三维图形。

z=0:pi/50:10*pi;x=sin(z);y=cos(z);plot3(x,y,z)xlabel('x')ylabel('y')zlabel('z')例四已知x的取值范围，⽤subplot函数绘图。

参考程序：x=0:0.05:7;y1=sin(x);y2=1.5*cos(x);y3=sin(2*x);y4=5*cos(2*x);subplot(2,2,1),plot(x,y1),title('sin(x)')subplot(2,2,2),plot(x,y2),title('1.5*cos(x)')subplot(2,2,3),plot(x,y3),title('sin(2*x)')subplot(2,2,4),plot(x,y4),title('5*cos(2*x)')连续信号的MATLAB表⽰1、指数信号：指数信号Ae at在MATLAB中可⽤exp函数表⽰，其调⽤形式为：y=A*exp(a*t) (例取 A=1,a=-0.4)参考程序：A=1;a=-0.4;t=0:0.01:10;ft=A*exp(a*t);plot(t,ft);grid on;2、正弦信号：正弦信号Acos(w0t+?)和Asin(w0t+?)分别由函数cos和sin表⽰，其调⽤形式为：A*cos(w0t+phi) ;A*sin(w0t+phi) (例取A=1，w0=2π，?=π/6) 参考程序：A=1;w0=2*pi; phi=pi/6; t=0:0.001:8;ft=A*sin(w0*t+phi);plot(t,ft);grid on ;3、抽样函数：抽样函数Sa(t)在MATLAB中⽤sinc函数表⽰，其定义为：sinc(t)=sin(πt)/( πt)其调⽤形式为：y=sinc(t)参考程序：t=-3*pi:pi/100:3*pi;ft=sinc(t/pi);plot(t,ft);grid on;4、矩形脉冲信号：在MATLAB中⽤rectpuls函数来表⽰，其调⽤形式为：y=rectpuls(t,width),⽤以产⽣⼀个幅值为1，宽度为width,相对于t=0点左右对称的矩形波信号，该函数的横坐标范围由向量t决定，是以t=0为中⼼向左右各展开width/2的范围，width的默认值为1。

matlab仿真实训课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解Matlab仿真的基本原理，掌握仿真模型的构建方法；2. 学会运用Matlab进行数据可视化，分析仿真结果，并提取有效信息；3. 掌握结合课本知识，运用Matlab解决实际问题的能力。

技能目标：1. 能够独立进行Matlab仿真实验，熟练操作Matlab软件；2. 学会编写简单的Matlab程序，实现对仿真模型的参数调整和优化；3. 能够运用Matlab工具箱进行数据分析和处理，提高问题解决效率。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对Matlab仿真的兴趣，激发学生探索科学问题的热情；2. 培养学生的团队协作意识，提高沟通与表达能力；3. 引导学生认识到仿真技术在工程领域的应用价值，树立正确的工程观念。

课程性质：本课程为选修课，旨在帮助学生掌握Matlab仿真的基本技能，提高解决实际问题的能力。

学生特点：学生具备一定的编程基础和数学知识，对Matlab软件有一定了解，但实际操作能力较弱。

教学要求：结合课本内容，注重实践操作，提高学生的动手能力，使学生在实践中掌握理论知识。

将目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。

二、教学内容1. Matlab仿真基础- 介绍Matlab软件的安装与基本操作；- Matlab编程基础，包括数据类型、流程控制、函数编写等；- 理解仿真原理，掌握仿真模型构建的基本方法。

2. 数据可视化与分析- 学会使用Matlab进行数据可视化，如二维、三维图形绘制；- 掌握曲线拟合、插值、图像处理等数据分析方法；- 结合课本案例，进行实际操作练习。

3. 仿真实验与问题求解- 根据课本内容，选择合适的问题进行Matlab仿真实验；- 学会调整仿真模型参数，优化实验结果；- 分析实验数据，提取有效信息，解决实际问题。

4. 工具箱应用- 介绍Matlab常用工具箱，如信号处理、控制系统、神经网络等；- 学会运用工具箱进行数据分析和处理，提高问题解决效率；- 结合课本案例，进行实际应用练习。

MATLAB基础实验指导书漳州师范学院物电系2010年10月目录实验一MATLAB环境的熟悉与基本运算 (2)实验二MATLAB数值运算 (8)实验三MATLAB语言的程序设计 (12)实验四MATLAB的图形绘制 (12)实验五MATLAB应用实例实验六采用SIMULINK的系统仿真 (17)实验七控制系统的频域与时域分析 (25)实验一 MATLAB环境的熟悉与基本运算一、实验目的：1．熟悉MATLAB开发环境2．掌握矩阵、变量、表达式的各种基本运算二、实验基本知识：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3.MATLAB变量与运算符变量命名规则如下：（1）变量名可以由英语字母、数字和下划线组成（2）变量名应以英文字母开头（3）长度不大于31个（4）区分大小写MATLAB中设置了一些特殊的变量与常量，列于下表。

MATLAB运算符，通过下面几个表来说明MATLAB的各种常用运算符表2 MATLAB算术运算符表3 MATLAB关系运算符表4 MATLAB逻辑运算符表5 MATLAB特殊运算4.MATLAB的一维、二维数组的寻访表6 子数组访问与赋值常用的相关指令格式5.MATLAB的基本运算表7 两种运算指令形式和实质内涵的异同表6.MATLAB的常用函数表8 标准数组生成函数表9 数组操作函数三、实验内容1、新建一个文件夹（自己的名字命名）2、启动MATLAB6.5，将该文件夹添加到MATLAB路径管理器中。

方法如下：3、保存，关闭对话框4、学习使用help命令，例如在命令窗口输入help eye，然后根据帮助说明，学习使用指令eye（其它不会用的指令，依照此方法类推）5、学习使用clc、clear，观察command window、command history和workspace等窗口的变化结果。

matlab simulink仿真实验报告[Abstract]本篇报告介绍了一项利用Matlab和Simulink进行仿真实验的过程和结果。

实验主要涉及对加速度计数据的滤波和降噪处理，以及利用观测器估计一个非线性系统的状态变量。

本文介绍了实验设计的思路和步骤，详细讲解了实验中所使用到的算法和模型，并对实验结果进行了分析和总结。

[Keywords][Introduction]在自动化控制、机器人技术、航天航空、汽车电子等领域中，传感器和估计器是广泛应用的两类算法。

传感器可以测量物理量，如位置、速度、加速度等，并将其转化为电信号输出。

估计器则通过对物理模型的建模和输出信号的处理，来推测和估计系统的状态变量。

加速度计可以测量物体在三个轴向上的加速度，同时可以进行数据滤波和降噪。

估计器可以用于非线性系统的状态估计，具有广泛的应用前景。

[Simulation Process]1. 数据采集处理加速度计可以用于测量物体在三个轴向上的加速度。

由于传感器的噪声和误差，采集的数据往往不够准确和稳定，需要通过滤波和降噪等算法进行处理。

本实验中采用了常用的Butterworth低通滤波器和移动平均滤波器来对加速度计数据进行处理。

Butterworth低通滤波器是一种线性相位滤波器，可以将高频信号滤去，降低信号噪声。

在Matlab中，可以通过函数[b,a] = butter(n,Wn,'low')生成Butterworth低通滤波器。

其中，n为滤波器的阶数，Wn为截止频率。

移动平均滤波器是一种简单有效的滤波方法，可以对信号进行平均处理，消除信号的高频成分和噪声。

在Matlab中，可以通过函数smooth(x,n)生成移动平均滤波器。

其中，x为待处理的信号，n为滤波器窗口大小。

2. 状态估计模型状态估计模型是一种建立在数学模型基础上的估计方法，常常用于非线性系统的状态估计。

本实验中，给定了以下非线性系统的模型：$$\begin{cases}x_{1}' = x_{2} \cos(x_{1}) \\x_{2}'= u\end{cases}$$其中，x1和x2为系统状态变量，u为系统的控制输入。

MATLAB实验指导书皖西学院信息工程学院实验一 MATLAB编程环境及简单命令的执行一、实验目的1．熟悉MATLAB编程环境二、实验环境1．计算机2．MATLAB7.0集成环境三、实验说明1．首先应熟悉MATLAB7.0运行环境，正确操作2．实验学时：2学时四、实验内容和步骤1．实验内容（1）命令窗口的使用。

（2）工作空间窗口的使用。

（3）工作目录、搜索路径的设置。

（4）命令历史记录窗口的使用。

（5）帮助系统的使用。

（6）了解各菜单的功能。

2．实验步骤（1）启动MATLAB，熟悉MATLAB的桌面。

（2）进入MATLAB7.0集成环境。

（3）在命令窗口执行命令完成以下运算，观察workspace的变化，记录运算结果。

1) （365-52⨯2-70）÷3 2) >>area=pi*2.5^23) 已知x=3，y=4，在MATLAB 中求z ：()232y x y x z -= 4) 将下面的矩阵赋值给变量m1,在workspace 中察看m1在内存中占用的字节数。

m1=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡11514412679810115133216 执行以下命令 >>m1( 2 , 3 ) >>m1( 11 ) >>m1( : , 3 )>>m1( 2 : 3 , 1 : 3 )>>m1( 1 ,4 ) + m1( 2 ,3 ) + m1( 3 ,2 ) + m1( 4 ,1) 5) 执行命令>>help abs查看函数abs 的用法及用途，计算abs( 3 + 4i ) 6) 执行命令>>x=0:0.1:6*pi; >>y=5*sin(x); >>plot(x,y)7) 运行MATLAB 的演示程序，>>demo ，以便对MATLAB 有一个总体了解。

五、思考题1、以下变量名是否合法？为什么？ （1）x2 （2）3col （3）_row （4）for2、求以下变量的值，并在MATLAB 中验证。

自动控制原理MATLAB仿真实验指导书李明编写广东工业大学自动化学院自动控制系二〇一四年九月实验项目名称：实验一线性系统的时域响应实验项目性质：MATLAB仿真实验所属课程名称：自动控制原理实验计划学时：2学时一、实验目的1.熟悉控制系统MATLAB仿真的实验环境。

2.掌握使用MATLAB进行系统时域分析的方法，研究一阶系统和二阶系统的时域响应特性。

二、实验环境装有MATLAB6.5或以上版本的PC机一台。

三、实验内容和要求1.了解和掌握MATLAB中传递函数表达式及输出时域函数表达式。

2.利用MATALB观察和分析一阶系统的阶跃响应曲线，了解一阶系统的参数：时间常数对一阶系统动态特性的影响。

3.掌握典型二阶系统模拟电路的构成方法；研究二阶系统运动规律。

研究其重要参数：阻尼比对系统动态特性的影响，分析与超调量%、过渡过程时t的关系。

间s四、实验方法1.MATLAB中建立传递函数模型的相关函数(1)有理分式降幂排列形式: tf()(2)零极点增益模型: zpk()(3)传递函数的连接方式: series(), parallel(), feedback()2.MATLAB中分析系统稳定性的相关函数(1)利用pzmap()绘制连续系统的零极点图；(2)利用roots()求分母多项式的根来确定系统的极点3.MATLAB中分析线性系统的时域响应的相关函数(1)生成特定的激励信号的函数gensig( )(2) LTI 模型任意输入的响应函数lsim( ) (3) LTI 模型的单位冲激响应函数impulse( ) (4) LTI 模型的阶跃响应函数step( )五、 实验步骤1. 线性系统的稳定性分析(1) 若线性系统的闭环传递函数为225()425G s ss，试绘制其零极点分布图，并据此判断系统的稳定性。

(2) 若线性系统的闭环传递函数为229(0.21)()( 1.29)s s G s s s s ，求出该闭环传递函 数的所有极点，并据此判断系统的稳定性。

MATLAB与控制系统仿真实验指导书河北大学电子信息工程学院2006年9月目录实验一MATLAB基本操作与基本运算 (1)实验二M文件及数值积分仿真方法设计 (3)实验三MATLAB的图形绘制 (4)实验四函数文件设计和控制系统模型的描述 (6)实验五控制系统的分析与设计 (7)实验六连续系统离散化仿真方法设计 (8)实验七SIMULINK仿真 (9)实验八SIMULINK应用进阶 (10)附录MATLAB常用函数 (12)实验一MATLAB基本操作与基本运算一、实验目的及要求：1．熟悉MATLAB6.5的开发环境；2．掌握MATLAB6.5的一些常用命令；3．掌握矩阵、变量、表达式的输入方法及各种基本运算。

二、实验内容：1.熟悉MATLAB6的开发环境：①MATLAB的各种窗口：命令窗口、命令历史窗口、启动平台窗口、工作空间窗口、当前路径窗口。

图1MATLAB界面窗口②路径的设置：建立自己的文件夹，加入到MATLAB路径中，并保存。

设置当前路径，以方便文件管理。

③改变命令窗口数据的显示格式>>format short>>format long然后键入特殊变量：pi （圆周率），比较显示结果。

2.掌握MATLAB 常用命令>>who %列出工作空间中变量>>whos %列出工作空间中变量，同时包括变量详细信息>>save test %将工作空间中变量存储到test.mat 文件中>>load test %从test.mat 文件中读取变量到工作空间中>>clear %清除工作空间中变量>>help 函数名%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如：lookfor Lyapunov 可列出与Lyapunov 有关的所有函数。

实验指导书（标准格式）《MATLAB与系统仿真》实验指导书课程编号：ME2121025课程名称：MATLAB与系统仿真适应专业：电气工程及其自动化课程类别：限选实验教学种类：上机课程总学时：30＋6实验学时：6执笔人：勾燕洁西安电子科技大学机电工程学院2006 年9 月目录实验一MA TLAB的基本使用及矩阵操作------------------- 3 实验二MA TLAB编程与图形处理---------------------------- 9 实验三MA TLAB中的数值运算与系统仿真---------------- 15实验一MA TLAB的基本使用及矩阵操作一、实验目的和要求熟悉MA TLAB的界面和基本操作，掌握矩阵的建立方法及各种运算。

1．熟悉MA TLAB软件的界面和帮助系统。

2．掌握MA TLAB软件中关于矩阵建立、矩阵初等变换以及矩阵算术、关系、逻辑运算的各种命令。

3．掌握MA TLAB软件中M函数和M文件的编写，以及程序结构与控制，学会编写一般程序。

二、实验内容1．启动与退出2．数、数组、矩阵的输入3．MA TLAB的基本命令4．矩阵大小的测试5．矩阵元素的操作6．特殊矩阵的产生7．矩阵的算术运算8．矩阵的关系运算9．矩阵的逻辑运算10．常用函数三、实验仪器、设备（软、硬件）及仪器使用说明PC机一台，注意正确开、关机及打开软件。

四、实验原理无五、实验方法与步骤1．启动与退出双击MA TLAB图标，进入MA TLAB命令窗口，即可输入命令，开始运算；观察各个窗口以及菜单；单击File菜单中的Exit，或使用MATLAB的Exit命令退出。

2．数、数组、矩阵的输入（1）数的输入>>a=25>>b=3-9i问题1.1：输入“>>a=25;”，结果有什么区别？（2）数组的输入>>c=[1,2,3,4;5,6,7,8]>>d=0:1:10>>e=linspace(1,11,6)问题1.2：体会以上输入方法有什么区别和联系？若A为在0～2 之间均匀分布的22个数据，B=(1.3,2.5,7.6,2,-3)，C=(23,20,17,14,11,8,5,2)，各用何种方法输入较简单？（3）矩阵的输入>>A=[1,2,3;4,5,6;7,8,9]问题1.3：输入“A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]”，结果相同吗？MA TLAB中对变量名有什么规定？3．MA TLAB的基本命令（1）变量的存储与调用>>save data a b c>>load data（2）MA TLAB命令编辑使用↑键和↓键查看或执行以前执行过的命令（3）显示格式设定>>d=1223.58>>format short e>>d>>format rat>>d（4）工作空间管理>>who a b>>whos>>workspace>>path>>clear %注意工作空间的变化（5）窗口清屏命令>>clc问题1.4：执行命令“clc”和“clear”结果有何不同？（6）联机求助>>help eig>>demo4．矩阵大小的测试（1）>>f=length(A)（2）>>[n,m]=size(A)（3）>>g=nidms(A)问题1.5：以上三个命令有什么区别？5．矩阵元素的操作>>A (1,:)>>A ([1,3],:)>>A (2:3,1:2)问题1.6：输入“A (2,3)”，结果任何，输入“A (6)”，结果相同吗？>>A ([1,3],:)=A ([3,1],:)>>A (2,:)=4>>A (find(A==4))=0>>A (3,:)=[]>>reshape (A,3,2)问题1.7：如何将A的第2列和第3列互换？输入“reshape (2,4)”能否得到正确结果？>>A (4,5)=2>>[A(1:3,2:4),A(2:4,1:3);A,A(:,2)]>>diag(A,1)>>tril(A,2)>>triu(A,2)>>flipud(A)>>fliplr(A)>>rot90(A)问题1.8：输入“rot90(A,2)”和“rot90(A,-2)”结果有区别吗？6．特殊矩阵的产生>>B=eye(5)>>C=ones(2,3)>>D=zeros(3,2)>>E=rand(2,5)>>randn(3,4)>>vander([2 3 9])问题1.9：产生一个在[10,20]内均匀分布的4阶随机矩阵。