MATLAB程序设计及应用作业
专业：机械13-1 姓名：张 学号：201388888888
8.1 某随动系统的微分方程为
0.07523dtd+0.7522dtd+dtd+K=K
已知：(0)=(0)=(0)=0，(t)=1(t)。试分别就K=2.5、5.0、12.5三种情况对系统进行仿真，考察(t)的动态性能。
解：系统框图如下图示：
其中A=10075.0/1075.0/100010k B=K00 C=001 D=0
K=2.5、5.0、12.5时(t)的动态性能如下图：
8.2 已知系统模型 puxxxpuxx212212, x1(0)=x2(0)=0
当p=1、2、10时，对以下几种情况进行仿真，并比较不同输入幅值下的系统输出响应。
(1)u(t)=1;
(2)u(t)=t;
(3)u(t)=sin(t);
(4)u(t)=1+sin(t);
(5)u(t)=1+t+sin(t)。
解： (1) 当u（t）=1时，系统结构模型如下图：
其中A=2110 B=pp C=01 D=0
系统输出如下：
(2) 当u(t)=t时，系统结构模型：
其中A=2110 B=pp C=01 D=0
系统输出响应：
(3) 当u(t)=sin(t)时，系统的结构模型如下图：
其中A=2110 B=pp C=01 D=0 系统输出响应为：
(4) 当u(t)=1+sin(t) 时 ，系统的仿真结构框图：
系统输出响应为：
(5)当u(t)=1+t+sin(t) 时 系统的仿真输出：
系统输出响应为：
8.3 对如图所示的系统进行仿真如下图。 （1）当输入信号为r(t)=1(t)时，系统输出响应：
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第一章 MATLAB系统概述
1.1 MATLAB系统概述
MATLAB（MATrix LABoratory）矩阵实验室的缩写，全部用C语言编写。
特点：
（1）以复数矩阵作为基本编程单元，矩阵运算如同其它高级语言中的语言变量操作一样方便，而且矩阵无需定义即可采用。
（2）语句书写简单。
（3）语句功能强大。
（4）有丰富的图形功能。如plot,plot3语句等。
（5）提供了许多面向应用问题求解的工具箱函数。目前，有20多个工具箱函数，如信号处理、图像处理、控制系统、系统识别、最优化、神经网络的模糊系统等。
（6）易扩充。
1.2 MATLAB系统组成
（1）MATLAB语言
MATLAB语言是高级的矩阵、矢量语言，具有控制流向语句、函数、数据结构、输入输出等功能。同时MATLAB又具有面向对象编程特色。MATLAB语言包括运算符和特殊字符、编程语言结构、字符串、文件输入/输出、时间和日期、数据类型和结构等部分。
（2）开发环境
MATLAB开发环境有一系列的工具和功能体，其中大部分具有图形用户界面，包括MATLAB桌面、命令窗口、命令历史窗口、帮助游览器、工作空间、文件和搜索路径等。
（3）图形处理
图形处理包括二维、三维数据可视化，图像处理、模拟、图形表示等图形命令。还包括低级的图形命令，供用户自由制作、控制图形特性之用。
（4）数学函数库
有求和、正弦、余弦等基本函数到矩阵求逆、求矩阵特征值和特征矢量等。
MATLAB数学函数库可分为基本矩阵和操作、基本数学函数、特殊化数学函数、线性矩阵函数、数学分析和付里叶变换、多项式和二重函数等。
第4章数值计算(1)第4章数值计算(1)
2/75主要内容：
①数据分析；
②矩阵分析；
③多项式运算；
④数值插值和拟合；
⑤数值积分和微分。第4章数值计算(1)
3/754.1概述
数值计算的特点：
1）数值计算是定义在数值数组的基础上，在计
算之前必须定义变量并赋值。
2）数值计算有误差。
3）数值计算的计算速度较快。
4）数值计算除定义了算术运算、关系运算和逻
辑运算三种，还提供了许多运算函数。第4章数值计算(1)
4/754.2数据分析
4.2.1统计分析
1 最大值和最小值
1）求向量的最大和最小值
•
y=max(X)返回向量X的最大值存入y，如果X中
包含复数元素，则按模取最大值。
•
[y,I]=max(X)返回向量X的最大值存入y，最大
值的序号存入I，如果X中包含复数元素，则按
模取最大值。
•
求向量X的最小值的函数是min(X)，用法和
max(X)完全相同。第4章数值计算(1)
5/75例4-1已知x=[-43,72,9,16,23,47]，
求向量x的最大值和最小值。
y=max(x)%求向量x中的最大值
[y,l]=max(x)%求向量x中的最大值及其该元
素的位置
z=min(x)%求向量x中的最小值
[z,m]=min(x)%求向量x中的最小值及其该元
素的位置第4章数值计算(1)
6/752）求矩阵A的最大值和最小值
•
max(A)
返回一个行向量，向量的第i个元素是矩阵A的第i
列上的最大值。
[Y,U]=max(A)
返回行向量Y和U，Y向量记录A的每列的最大值，U
向量记录每列最大值的行号。
•
max(A,[],dim)
dim取1或2。dim取1时，该函数和max(A)完全相同；
dim取2时，该函数返回一个列向量，其第i个元素
是A矩阵的第i行上的最大值。
•
求矩阵最小值的函数是min，其用法和max完全相同。第4章数值计算(1)
7/75•
例4-2分别求三阶魔方矩阵中各列和各行元
素
中的最大值，并求整个矩阵的最大值和
最小值。第4章数值计算(1)
第一章MATLAB概述
通过本章了解MATLAB的基本知识，学会下载、安装和使用MATLAB，掌握利用MATLAB进行基本运算的方法，初步了解MATLAB中各种数据类型及数学函数并学会使用MATLAB的帮助。
第一节 MATLAB简介
随着计算机的迅猛发展，出现了各种计算机编程语言。每种语言都具有各自的优点与不足之处。MATLAB作为其中的一种编程语言在矩阵运算、数值计算、符号运算、图形处理和建模仿真等方面的优势而脱颖而出。
MATLAB、Mathematica和Maple作为数学专业三大编程语言各自具有各自的特点。本人通过对MATLAB多年的学习发现其以下几个特点：
1） 强大的数值运算功能：MATLAB中提供了大量的数学、统计、最优化及工程方面的函数，这些函数使用起来简单易懂。与此同时编程者也可以结合这些函数编写出自己所需要的各类函数，从而实现解决复杂问题的目的。
2） 强大的图像处理功能：计算机中的图形大部分以点阵形式存储，它们通常是三维矩阵，每一点需有三组数据，它们分别是横向距离、纵向距离及该点的颜色信息。MATLAB不仅可以读写图像而且还可以对图像进行处理。
3） 高级而简单的程序环境：MATLAB不仅具有结构化的控制语句，又有面向对象的编程特性。利用MATLAB编程非常简单，变量的定义、使用及输入输出较为简单，语法限制不严格，可移植性好。
4） 丰富的工具箱与模块集：MATLAB具有功能强劲的工具箱，不仅具有大量的数学优化函数，同时还有许多特殊的应用领域所需的函数供编程者使用。
第二节 MATLAB的下载、安装及使用
本书当中我们将主要介绍MATLAB7.0，如果没有特殊说明一律按照MATLAB7.0看待。
1.2.1 MATLAB的下载
正版软件下载：大家可以到网站/上购买正版MATLAB或使用免费版本。
中文免费软件下载：大家可以到网站/soft/20080305/2828.html下载MATLAB7.0，本软件的大小约为1GB，如果网速过慢请购买软件使用。
