计算机仿真实验指导书

控制系统仿真实验指导书

烟台大学计算机学院

2012.2

目录

计算机仿真实验指导书 (1)

目录 (2)

实验一MA TLAB基本操作 (3)

实验目的 (3)

实验内容 (3)

实验方法与步骤 (3)

实验二MA TLAB绘图操作 (7)

实验目的 (7)

实验内容 (7)

实验方法与步骤 (7)

实验三MA TLAB编程 (12)

实验目的 (12)

实验内容 (12)

实验方法与步骤 (12)

实验四控制系统建模与转换方法 (15)

实验目的 (15)

实验内容 (15)

实验方法与步骤 (16)

实验五Simulink仿真应用 (18)

实验目的 (18)

实验内容 (18)

实验方法与步骤 (19)

实验六控制系统的计算机辅助分析 (20)

实验目的 (20)

实验内容 (20)

实验方法与步骤 (21)

实验七控制系统的计算机辅助设计 (25)

实验目的 (25)

实验内容 (25)

实验方法与步骤 (25)

实验八S函数与MA TLAB工具箱 (29)

实验目的 (29)

实验内容 (29)

实验方法与步骤 (29)

实验一 MATLAB基本操作

实验目的

掌握MATLAB的基本命令操作，包括矩阵运算、关系运算、逻辑运算、数值运算等。实验内容

（1）两个矩阵分别为[5 6 7;9 4 6;4 3 6]和[3 4 5;5 7 9;7 3 1]，向量为[5 7 8]'，求矩阵与矩阵的乘积，矩阵与向量的乘积（2）两个矩阵分别为[1 2 3;4 5 6;7 8 9]和[1 1 1;2 2 2;3 3 3]，求两者相加的和。（3）两个矩阵分别为[1 2 3;4 5 6;7 8 9]和[1 1 1]，阶数不同，求两者相减的差（4）两个矩阵相乘，矩阵a为[1 2 3;4 5 6;7 8 9] ，矩阵b为[1 2 3]，分别计算c=a*b 和d=b*a。

（5）两个数组相乘，数组a为[1 2 3] ，数组b为[4 5 6] ，求两数组的乘法。（6）两个矩阵相除，矩阵a和b均为3×3阶矩阵。

（7）数组a为[1 2 3] ，数组b为[4 5 6] ，求两数组的除法。

（8）矩阵a为[1 2;3 4]，求它的1.5次幂。（9）数组a为[1 2 3]，数组b为[4 5 6]，求数组的幂c=a.^b。

（10）数组a为[1 2 3]，求数组的幂运算c=2.^a。

（11）矩阵a为[1 2 3;4 5 6;7 8 9]，计算a的转置。

（12）矩阵a为[1+2i 3+4i]，计算a的转置。

（13）矩阵a和b均为1×3阶矩阵，使用关系运算符对对应元素进行比较。

（14）矩阵a和b均为2×3阶矩阵，使用逻辑运算符计算对应元素。

（15）矩阵a为[1 2 3;4 5 6;7 8 9]，计算a的特征值和特征矢量。（16）矩阵a为[1 2 3;4 5 6;7 8 9]，计算a的逆矩阵和伪逆矩阵。

（17）矩阵a为[1 2 3;4 5 6;7 8 9]，矩阵b为[-2 1 3;1 4 -2;2 -1 2]，计算a和b的广义特征值分解。

（18）矩阵a为[1 1]，对矩阵a进行奇异值分解。

（19）矩阵a为4阶pascal矩阵，分别将其左右翻转、上下翻转和旋转。

（20）输入系数矢量，创建多项式x^3-4*x^2+3*x+2。

（21）求矩阵[1 2 3;4 5 6;7 8 0]的特征多项式系数，并转换为多项式形式。（22）求多项式3x^2+2x+1在5、7和9处的值。

（23）求多项式3x^2+2x+1对于矩阵[2 5;7 9]的值。

（24）分别用两种方法求多项式x^5-5x^4+3x-6x2+4x-10的根。

（25）计算两多项式x^4-5x^3+3x^2-4x+2和x^3+2x^2-5x+3的乘法。

（26）计算上例中求得的乘积被x^3+2x^2-5x+3除所得结果。

（27）计算多项式3x^4-5x^3+2x^2-6x+10的微分。

（28）计算多项式12x^3-15x^2+4x-6的积分。

（29）两多项式的比为a(x)/b(x),a(x)=5x^3+3x^2-2x+7，

b(x)=-4x^3+8x+3 求部分分式展开。（30）基本统计函数的应用。

实验方法与步骤

（1）clc %清屏

clear %从内存中清除变量和函数

more on

echo on

%求矩阵与矩阵的乘积，矩阵与向量的乘积A=[5 6 7;9 4 6;4 3 6]

B=[3 4 5;5 7 9;7 3 1]

X=[5 7 8]'

C=A*B

Y=A*X

more off

echo off

（2）

a=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]

b=[1 1 1;2 2 2;3 3 3]

c=a+b

（3）

a=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]

b=[1 1 1]

c=a-b

（4）

a=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]

b=[1 2 3]

c=b*a

% 将第三句c=a*b改成d=b*a，再运行一次（5）a=[1 2 3]

b=[4 5 6]

c=a.*b

（6）

a=rand(3)

b=rand(3)

c=a/b

d=b\a

（7）

a=[1 2 3]

b=[4 5 6]

c=a.\b

d=b./a

（8）

a=[1 2;3 4]

c=a^1.5

（9）

a=[1 2 3]

b=[4 5 6]

c=a.^b

d=a.^2

（10）a=[1 2 3]

c=2.^a

（11）

a=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]

c=a'

（12）

a=[1+2i 3+4i]

c=a'

c=a.'

（13）

a=[0 -1 2]

b=[-3 1 2]

a

a<=b

a>b

a>=b

a==b

a~=b

（14）

a=[1 0 3;0 -1 6];

b=[-1 0 0;0 5 0.3];

a&b

a|b

~a

~b

（15）

a=[1 2 3;4 5 6;7 8 9] [c,d]=eig(a)

（16）

a=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]; c=inv(a)

c=pinv(a)

（17）

a=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]

b=[-2 1 3;1 4 -2;2 -1 2] [v,d]=eig(a,b)

（18）

a=[1 1];

[u,s,v]=svd(a)

（19）

a=pascal(4)

c=fliplr(a)

c=flipud(a)

c=rot90(a)

（20）

poly2sym([1 -4 3 2]) （21）

a=[1 2 3;4 5 6;7 8 0] p=poly(a)

poly2sym(p)

（22）

p = [3 2 1];

polyval(p,[5 7 9]) （23）

p = [3 2 1];

polyvalm(p,[2 5;7 9]) （24）

a=[1 -5 3 -6 4 -10]; r=roots(a)

s=compan(a)

r=eig(s)

（25）

a=[1 -5 3 -4 2]

b=[1 2 -5 3]

c=conv(a,b) （26）

c=[1 -3 -12 30 -36 33 -22 6] b=[1 2 -5 3]

d=deconv(c,b)

（27）

p=[3 -5 2 -6 10]

polyder(p)

poly2sym(ans)

（28）

p=[12 -15 4 -6]

polyint(p)

（29）

a = [-4 0 8 3];

b = [ 5 3 -2 7];

[r, p, k] = residue(b,a) （30）

A=randn(100,4);

Amax=max(A)

Amed=median(A)

Amean=mean(A)

Astd=std(A)

实验二 MATLAB绘图操作

实验目的

掌握MATLAB的基本命令二维绘图、三维绘图和特殊绘图等。实验内容

（1）绘制单矢量[0 0.6 2.3 5 8.3 11.7 17.7]的曲线图。

（2）绘制双矢量曲线图。

（3）在同一个窗口中绘制[0 0.6 2.3 5 8.3 11.7 15 17.7 19.4 20]的线性坐标图和三种对数坐标图。

（4）绘制函数的极坐标图形。

（5）绘制20边的多边形，顶角用小圆圈表示。

（6）当x为矢量，y为矩阵时绘制多重曲线图。

（7）当x为矩阵，y为矢量时绘制多重曲线图。

（8）当x和y为同样大小的矩阵时，绘制多重曲线图。

（9）使用多组变量，绘制多重曲线图。（10）在一个图形窗口中绘制双Y轴曲线。（11）使用不同的Y坐标，在一个图形窗口中绘制两组数据曲线。

（12）使用不同的线型绘图。

（13）使用不同的标记点绘图。

（14）设置绘图线的线型、颜色、宽度、标记点的颜色及大小。

（15）绘制最简单的条形图；绘制矩阵的条形图；绘制叠加形式的条形图；绘制指定x 坐标的条形图；绘制两个矢量的条形图；分别按分组和分列绘制三维条形图。

（16）有两组生物医学的实验数据，一组表示物质成分（TCE），一组表示温度（temp），数据是在35天中每隔5天采样取得的，将物质成分和温度与时间的关系画在一张图中。

（17）绘制不分离饼图；绘制分离饼图；绘制不完整饼图；绘制三维饼图

（18）绘制直方图；绘制矩阵的直方图。（19）绘制二维杆状图。

（20）用三维杆状图表现复平面快速傅里叶变换计算。

（21）用三维杆状图与其他图形的叠加表现拉普拉斯变换基函数。

（22）绘制函数的阶梯图。

（23）使用scatter函数绘制不同效果的分散点图。

（24）绘制x、y和z均为矢量时的三维曲线图。

（25）绘制x、y和z均为矩阵时的三维曲线图。

（26）按指定的线型、颜色及标记点绘制三维曲线图。

实验方法与步骤

（1）

y=[0 0.6 2.3 5 8.3 11.7 17.7];

plot(y)

（2）

x=0:0.05:4*pi; %生成0至4π，间隔为0.05的自变量y=sin(x);

plot(x,y)

（3）

y=[0 0.6 2.3 5 8.3 11.7 15 17.7 19.4 20]; subplot(2,2,1) %创建第一个子图

plot(y)

title('plot(y)')

subplot(2,2,2) %创建第二个子图

semilogx(y)

title('semilogx(y)')

subplot(2,2,3) %创建第三个子图

semilogy(y)

title('semilogy(y)')

subplot(2,2,4) %创建第四个子图

loglog(y)

title('loglog(y)')

（4）

t=0:.01:2*pi;

subplot(2,1,1);

polar(t,cos(2*t))

subplot(2,1,2);

polar(t,sin(2*t))

（5）

t=0:pi/10:2*pi;

plot(exp(i*t),'-o')

axis('square')

（6）

x=0:pi/50:2*pi

y=[sin(x);0.6*sin(x);0.3*sin(x)];

y(1,:)=sin(x);

y(2,:)=0.6*sin(x);

y(3,:)=0.3*sin(x);

plot(x,y)

（7）

x(1,:)=0:pi/50:2*pi;

x(2,:)=pi/4:pi/50:2*pi+pi/4;

x(3,:)=pi/2:pi/50:2*pi+pi/2;

y=sin(x(1,:));

plot(x,y)

（8）

x(1,:)=0:pi/50:2*pi;

x(2,:)=pi/4:pi/50:2*pi+pi/4;

x(3,:)=pi/2:pi/50:2*pi+pi/2;

y(1,:)=sin(x(1,:));

y(2,:)=0.6*sin(x(1,:));

y(3,:)=0.3*sin(x(1,:));

plot(x,y)

x=x'; y=y';

figure %创建新的图形窗口

plot(x,y)

（9）

x1=0:pi/50:2*pi; %生成100个数据点

x2=0:pi/30:2*pi; %生成60个数据点

x3=0:pi/15:2*pi; %生成30个数据点

y1=sin(x1);

y2=0.6*sin(x2);

y3=0.3*sin(x3);

plot(x1,y1,x2,y2,x3,y3)

（10）

x=0:0.3:12;

y=exp(-0.3*x).*sin(x)+0.5;

plotyy(x,y,x,y,'plot','stem')

（11）

t=0:900;

A=1000; a=0.005; b=0.005;

z1=A*exp(-a*t);

z2=sin(b*t);

plotyy(t,z1,t,z2,'semilogy','plot'); （12）

t=0:pi/100:2*pi;

y=sin(t);

y2=sin(t-0.25);

y3=sin(t-0.5);

y4=sin(t-0.6);

plot(t,y,'-',t,y2,'--',t,y3,':',t,y4, '-.')

（13）

t=0:pi/20:2*pi;

y=sin(t);

y2=sin(t-0.25);

y3=sin(t-0.5);

plot(t,y,'-.ch',t,y2,':gd',t,y3,'--mp ')

（14）

t=0:pi/20:pi;

y=sin(4*t).*sin(t)/2;

plot(t,y,'-mh','LineWidth',8,... %设置线的宽度为8

'MarkerEdgeColor','g',... %设置标记点边缘颜色为绿色

'MarkerFaceColor','r',... %设置标记点填充颜色为红色

'MarkerSize',12) %设置标记点的尺寸为12

（15）

x=[4 2 6 8 1 5];

bar(x)

%重新输入

y=[9 8 6;2 5 8;6 2 9;5 8 7;9 4 2];

bar(y)

figure,barh(y)

%重新输入

bar(y,'stack')

figure,barh(y,'stack')

%重新输入

x=[1 2 4 7 10];

y=[9 8 6;2 5 8;6 2 9;5 8 7;9 4 2];

bar(x,y)

figure,bar(x,y,'stack')

%重新输入

x=0:pi/10:2*pi;

y=sin(x);

bar(x,y)

%重新输入

y=[9 8 6;2 5 8;6 2 9;5 8 7;9 4 2];

bar3(y,'group')

figure,bar3(y)

xlabel('x轴');ylabel('y轴');zlabel('z 轴')

（16）

TCE=[515 420 370 250 135 120 60 20]; % 实验数据

temp=[29 23 27 25 20 23 23 27];

days=0:5:35; % 采样天数

bar(days,temp,'c') % 温度与时间的条形图

xlabel('Day') ylabel('Temperature (^{o}C)')

h1=gca;

% 获取当前坐标轴对象句柄

% 建立与h1位置相同、句柄为h2的新坐标

轴对象

h2=axes('Position',get(h1,'Position')

);

% 在以h2为句柄的坐标轴对象上绘制物质

成分与时间的关系曲线

plot(days,TCE,'LineWidth',3) % 设置句柄为h2的坐标轴对象的Y轴位置

为左侧

set(h2,'YAxisLocation','right','Color

','none','XTickLabel',[])

% 设置句柄为h2的坐标轴对象的X轴的范

围与句柄为h1的坐标轴对象的X轴的范围

相同

set(h2,'XLim',get(h1,'XLim'),'Layer',

'top')

% 在坐标为[11,380]的位置以旋转-55°的

方向书写'Concentration'

text(11,380,'Concentration','Rotation

',-55,'FontSize',16)

ylabel('TCE Concentration (PPM)')

title('Bioremediation','FontSize',16) （17）

x=[5.5 74.7 44.5 33.2 46.6];

pie(x)

%重新输入

x=[5.5 74.7 44.5 33.2 46.6];

pie(x,[0 0 0 0 1])

%重新输入

x=[0.2 0.3 0.4];

pie(x)

%重新输入

pie3([1 2 4 3 5],[0 1 0 1 0])

（18）

yn=randn(10000,1);

hist(yn)

figure,hist(yn,20)

%重新输入

y=randn(10000,3);

hist(y)

（19）

x=0:0.2:10;

y=exp(-0.3*x).*sin(x);

stem(x,y)

figure,stem(x,y,':sr','fill') %改变线型、标记点形状和颜色（20）

th = (0:127)/128*2*pi;

x = cos(th);

y = sin(th);

f = abs(fft(ones(10,1),128));

stem3(x,y,f','d','fill')

xlabel('实部')

ylabel('虚部')

zlabel('幅值')

title('频率响应幅值')

（21）

t=0:0.1:10;

% 时间范围s=0.1+i;

y=exp(-s*t);

% 计算延迟指数

stem3(real(y),imag(y),t,'m') % 绘制三维杆状图

hold

on % 保持绘图

hline=plot3(real(y),imag(y),t, 'k') % 返回三维曲线图的句柄

hold off

set(hline,'LineWidth',3) % 设置线宽

xlabel('实部 ')

ylabel('虚部 ')

zlabel('幅值')

（22）

alpha=0.01;

beta=0.5; t=0:10;

f=exp(-alpha*t).*sin(beta*t);

stairs(t,f)

hold on

plot(t,f,':*')

hold off

label='函数e^{-(\alpha*t)} sin\beta*t 的阶梯图';

text(0.5,-0.2,label,'FontSize',14) xlabel('t = 0:10','FontSize',14)

axis([0 10 -1.2 1.2])

（23）

t=0:pi/10:2*pi;

y=sin(t);

scatter(t,y) % 不加任何选择，结果与plot相同

figure,

scatter(t,y,(abs(y)+2).^4,'filled') % 点的大小随幅度变化

figure,

scatter(t,y,30,y,'v','filled') % 点的颜色随幅度变化

figure,

scatter(t,y,(t+1).^3,t,'filled') % 点的大小和颜色都随横坐标变化

（24）

t=0:pi/50:10*pi;

x=exp(-t/15).*sin(2*t);

y=exp(-t/15).*cos(2*t);

z=t;

plot3(x,y,t)

axis square; grid on

（25）

[X,Y]=meshgrid([-2:0.1:2]) %产生供三维绘图的网格矩阵x、y

Z=X.*exp(-X.^2-Y.^2);

plot3(X,Y,Z)

grid on

（26）

t=0:pi/20:5*pi;

plot3(sin(t),cos(t),t,':*r')

实验三 MATLAB编程

实验目的

掌握MATLAB的基本编程命令操作。实验内容

（1）建立命令文件，绘制花瓣图。

（2）生成矢量，并调用average函数。（3）简单的for循环示例。

（4）for循环的嵌套。

（5）运用非1步长for循环，产生0~20以内的偶数。

（6）利用while循环，求解使n！达到100位数的第一个n是多少？。

（7）应用if-else-end条件语句，判断学生是否通过学业。

（8）用色彩区分数据点的范围。

（9）使用switch-case-end语句，检查输入数据的值。（10）使用try-catch语句，判断错误语句。（11）使用continue语句，显示文件行数。（12）break语句的用法。

（13）循环运算和矩阵运算的比较。（14）变量是否预定义的比较。

（15）创建plot函数的函数句柄。

（16）显示函数句柄的内容。

（17）创建membrane函数的函数句柄，并运行该函数。

（18）函数句柄与函数名之间转换。（19）由屏幕输入角度和半径

（20）建立函数文件，计算矢量中元素的平均值。

实验方法与步骤

（1）

% 绘制花瓣图

theta = -pi:0.01:pi;

rho(1,:) = 2*sin(5*theta).^2;

rho(2,:) = cos(10*theta).^3;

rho(3,:) = sin(theta).^2;

rho(4,:) = 5*cos(3.5*theta).^3;

for k =1:4 % 循环控制

polar(theta,rho(k,:)) % 绘制极坐标图

end

（2）

z = 1:99;

average(z)

（3）

n=10;

for i=1:n

x(i)=(i+1).^2; end

x

（4）

m=3;

n=4;

for i=1:m

for j=1:n

a(i,j)=1/(i+j-1); end

end

format rat

a

（5）

for i=0:2:20

a(i/2+1)=i;

end

a

（6）

n=1;

while prod(1:n)<1e100

n=n+1;

end

n

（7）

if ((attendance>=0.90) & (grade>=60)) % 判断出席率和成绩

pass = 1; % 满足条件为通过else

fail = 1; % 否则为不通过end;

（8）

n=100;

x=1:n;

y=randn(1,n); % 建立100个元素的随机行矢量

hold on

for i=1:n

if y(i)<-1

plot(x(i),y(i),'*g') % 小于-1的点用绿色的*标出

elseif y(i)>=-1 & y(i)<=1

plot(x(i),y(i),'ob') % 在-1与1之间的点用兰色的o标出

elseif y(i)>=1

plot(x(i),y(i),'xr') % 大于1的点用红色的x标出

end

end

hold off

（9）

switch input_num

case -1

disp('negative one'); % 当input_num=-1时显示

case 0

disp('zero'); % 当input_num=0时显示

case 1

disp('positive one'); % 当input_num=1时显示

otherwise

disp('other value'); % 当input_num等于其他值时显示

end

（10）

n=2;

a=magic(3) % 设置3×3矩阵a try

a_n=a(n,:), % 取a的第n行元素catch

a_end=a(end,:), % 如果取a的第n 行出错，则改取a的最后一行

end

lasterr % 显示出错原因（11）

fid = fopen('magic.m','r'); % 打开magic.m文件

count = 0; % 计数器置零

while ~feof(fid) % while循环的判断条件：是否文件末尾

line = fgetl(fid); % 从文件中读行 if isempty(line) | strncmp(line,'%',1)

% 判断是否为空行或注释行

continue % 如果是空行或注释行继续下一次循环

end

count = count + 1; % 如果不是空行或注释行计数器加1

end

disp(sprintf('%d lines',count)); % 显示剔除后的行数（12）

fid=fopen('fft.m','r'); % 打开fft.m 文件

s=''; % 创建空的字符数组while ~feof(fid) % while循环的判断条件：是否文件末尾

line=fgetl(fid); % 从文件中读行 if isempty(line) % 如果是空行 break % 退出循环

end

s=strvcat(s,line); % 如果不是空

行，将该行写入字符数组

end

disp(s) % 显示字符数组结果（13）

t=cputime;

for i=1:1000000

x(i)=0.1*pi*i;

y(i)=sin(i);

end

e=cputime-t

t=cputime;

x=1:0.1*pi:100000*pi; y=sin(x);

e=cputime-t

（14）

x=zeros(10000,1);

y=zeros(10000,1);

t=cputime;

for i=1:10000

x(i)=0.1*pi*i;

y(i)=sin(i);

end

e=cputime-t

（15）

h01=@plot

（16）

h01=@plot

functions(h01)

（17）

h01=@membrane

feval(h01,1,15,9,2) feval(h01,1,30,9,2) % 加密网格绘图

（18）

h01=str2func('plot')

func2str(h01)

isa(h01,'function_handle')

isequal(h01,@plot)

（19）

x=input('Please input x=:');

y=input('Please input y=:');

[rho,the]=tran(x,y);

rho

the

（20）

function y = average(x)

% AVERAGE Mean of vector elements.

% AVERAGE(X), where X is a vector, is the mean of vector elements.

% Non-vector input results in an error. [m,n] = size(x);

if (~((m == 1) | (n == 1)) | (m == 1 & n == 1))

error('Input must be a vector') end

y = sum(x)/length(x); % Actual computation

实验四 控制系统建模与转换方法

实验目的

掌握MATLAB 的基本操作中的控制系统建模与转换方法。

实验内容

（1）已知控制系统的传递函数，用MATLAB

建立其数学模型。3

752

3)(232+++++=s s s s s s G

（2）已知多输入多输出系统的传递函数如下，用MATLAB 建立其数学模型。

?

???

??????+++=s s s s s G 1

221)(2 （3）已知多输入多输出统的零极点增益模型如下，用MATLAB 建立其数学模型。

)

2)(1)(43)(43()

5)(6()(++-+++++=s s i s i s s s s s G

（4）线性定常系统的状态空间表达式如下，应用MATLAB 建立其状态空间模型。

[]x

y u x x 0112111112=??

????-+??????---= （5）线性定常系统的传递函数矩阵如下，应用MATLAB 建立其状态空间模型。

?????

???????+++++++=132331)(2

2

23s s s s s s s s G （6）已知系统的数学模型如下，用MATLAB 建立其零极点增益模型。

)

5)(2()

1(10)(+++=s s s s s G

（7）已知系统的传递函数如下，用MATLAB 建立其零极点增益模型。

5

192820720

10)(2

3452++++++-=s s s s s s s G （8）系统传递函数模型如下所示，用MATLAB 将其按照采样周期Ts=0.1s 并分别采用零阶和一阶保持器进行离散化。

s

e s s s s G 35.02

5

21)(-+++=

（9）线性定常离散系统的脉冲传递函数如下，将其采样周期由0.1s 转换成0.5s 。

3

.01

)(2

++-=z z z z G （10）线性定常连续系统的传递函数模型如下所示，用MATLAB 将其转换为状态空间模

型。1

4.01232)(2

2++?

?????+++=s s s s s s G （11）线性定常连续系统的传递函数模型如下所示，用MATLAB 将其转换为零极点增益

模型。1

4.01

2)(2+++=s s s s G

（12）已知系统状态空间模型为：

[]u

x y u x x +=??????+??????-=31102110 ，求其传递函数模型。 （13）已知一个单输入三输出系统的传递函数模型，求其状态空间模型。

6

1162)(6

1165

)(61162)()()(23

2312321

23111++++=+++--=+++-==s s s s

s s G s s s s s G s s s s u s y s G （14）已知系统的零极点增益模型，求其传递函数模型和状态空间模型。

)

5)(2)(1()

3(6)(++++=s s s s s G

（15）设两个采样周期均为Ts=0.1s 的离散系统脉冲传递函数分别如下所示，求将它们串联后得到的脉冲传递函数。

)

3)(2(10

)(3

7532

3)(2234

21++=

++++++=z z z G z z z z z z z G

（16）设两个采样周期均为Ts=0.1s 的离散系统脉冲传递函数分别如下所示，求将它们并联后得到的脉冲传递函数。

)

3)(2(10

)(3

7532

3)(2234

21++=

++++++=z z z G z z z z z z z G

（17）设两传递函数分别如下所示，求将它们并联后得到的状态空间模型。

???

?

????????+++++++++++=????

???

???++++++++++=)4)(3(2)3)(2(1)4)(2(1)3)(1(2.1)(65223121122

)(22

221s s s s s s s s s s s s G s s s s s s s s s s s G

（18）设两个系统传递函数分别如下所示，

求将它们反馈连接后得到的传递函数。

1

1

)(1

21)(221+=

++=

s s G s s s G

（19）设四个系统数学模型分别如下所示，求将它们添加连接后得到的数学模型。)(2958.06459.01410.05476.0)(0745.185009.134544.22897.3)()

(8470.1002.05326.05112.0)(2138.36943.17791.170201.9)(5)(,2)

1(2)(,510)(321t u t x t y t u t x t x s G s s s G s s G ??????---+??????--=??????---+??????--==++=+=

（20）已知s rad n /4.2,4.0==ωζ，求二阶系统的传递函数。

（21）计算一个具有0.1s 时延系统的3阶pade 逼近，并比较其阶跃响应和频域相位特性。

（22）生成一个2输入2输出的3阶稳定的连续系统。

实验方法与步骤

（1）

num=[1 3 2]; den=[1 5 7 3]; sys=tf(num,den) %or

sys=tf([1 3 2],[1 5 7 3]) %or

num=[1 3 2]; den=[1 5 7 3];

sys=tf(num,den,'InputName','输入端','OutputName','输出端') （2）

% 生成传递函数模型 num={[1,1];1};

den={[1,2,2];[1,0]}; G=tf(num,den) （3）

num=conv(conv([1,0],[1,6]),[1,5]);

den=conv(conv(conv([1 3-4i],[1 3+4i]),[1,1]),[1,2]); sys=tf(num,den) （4）

%生成状态空间模型

a=[-2,-1;1,-1];b=[1,1;2,-1];c=[1,0]; sys1=ss(a,b,c,d) sys2=ss(a,b,c,d,0.1)

sys3=ss(a,b,c,d,0.1,'statename',{'位移','速率'},'Inputname',{'油门位移','舵偏角'},'outputname','俯仰角') sys4=tf(sys1) （5）

%生成状态空间模型。

G=[tf([1,1],[1,3,3,2]);tf([1,0,3],[1,1,1])]; ss(G) （6）

% 生成zero-pole model。z=[-1];p=[0,-2,-5];k=10; G=zpk(z,p,k)

G2=zpk(z,p,k,0.1)

电脑DIY实验指导书

电脑DIY实验指导书 《电脑DIY》实验指导书 实验一了解计算机的组成3-13 一、实验目的 1、观察计算机系统的组成； 2、通过观察了解计算机系统中各个部件的连接方法； 3、了解各部件在系统中的作用。 二、实验前的准备工作 认真阅读本实验内容，准备打开主机箱的工具并按要求准备做好记录。 三、实验指导 在实验过程中要注意观察，并做好观察记录。 四、实验内容 1、观察系统外部设备的连接状况，记录各外设的名称、型号和与主机连接点情况； 2、在教师的指导下将外设去掉，用准备好的工具将主机箱打开； 3、观察主机的结构，记录主机箱内包含的部件的名称、规格等，如图所示：

电脑DIY 实验指导书 4、了解各部件的作用，看清楚部件的安装位置； 5、将主机箱安装好，并把外设连接好； 6、整理好使用过的用品，实验结束。 五、实验报告要求 1、将在实验过程中观察到的部件或设备按顺序记录在实验报告单上； 2、将你认为没有看明白的部分写出来。 这一次实验认识了计算机的组成，了解了cpu 、主板、内存的分类，认识了主板的南北桥芯片的作用和位置，知道了在以后购买时候应当注意的内容，知道如何选择硬件。了解了各个部位的主要硬件指标。

电脑DIY实验指导书 实验二计算机硬件的组装3-24 一、实验目的 1、在识别各个部件和板卡的基础上，将它们组装在一起； 2、通过对计算机系统的组装，进一步熟悉各部件的功能； 3、掌握安装和拆卸计算机部件的方法与注意事项。 二、实验前的准备工作 准备好必要的工具，认真阅读各部件的使用说明书，并按要求准备做好记录。 三、实验指导 在实验过程中要按安装步骤进行安装，找准各部件的安装位置，注意在拆装的过程中要用力均匀，防止损坏设备。 四、实验内容 1、按要求做好准备工作； 2、可将主板放置在绝缘泡沫板上； 3、将CPU、内存条和CPU风扇等安装在主板上； 4、将主板装入主机箱，拧紧主板的固定螺丝； 5、把电源固定在机箱的相应位置，并接好主板电源线； 6、安装显卡、声卡等内置板卡，并设置好主板跳线； 7、安装好硬盘、软驱和光驱等部件； 8、检查并确认安装正确无误； 9、连接好显示器、键盘和鼠标后可开机试验； 10、能正常启动后，请关机、断电并按相反顺序将各部件拆卸开放回原来位置。

计算机仿真与建模实验报告

中南大学 计算机仿真与建模 实验报告 题目：理发店的服务过程仿真 姓名：XXXX 班级：计科XXXX班 学号：0909XXXX 日期：2013XXXX

理发店的服务过程仿真 1 实验案例 (2) 1.1 案例：理发店系统研究 (2) 1.1.1 问题分析 (3) 1.1.2 模型假设 (3) 1.1.3 变量说明 (3) 1.1.4 模型建立 (3) 1.1.5 系统模拟 (4) 1.1.6 计算机模拟算法设计 (5) 1.1.7 计算机模拟程序 (6) 1实验案例 1.1 案例：理发店模拟 一个理发店有两位服务员A和B顾客随机地到达该理发店,每分钟有一个顾客到达和没有顾客到达的概率均是1/2 , 其中60%的顾客理发仅用5分钟,另外40%的顾客用8分钟. 试对前10分钟的情况进行仿真。 （“排队论”，“系统模拟”，“离散系统模拟”，“事件调度法”）

1.1.1 问题分析 理发店系统包含诸多随机因素，为了对其进行评判就是要研究其运行效率， 从理发店自身利益来说，要看服务员工作负荷是否合理，是否需要增加员工等考 虑。从顾客角度讲，还要看顾客的等待时间，顾客的等待队长，如等待时间过长 或者等待的人过多，则顾客会离开。理发店系统是一个典型的排队系统，可以用 排队论有关知识来研究。 1.1.2 模型假设 1． 60％的顾客只需剪发，40％的顾客既要剪发，又要洗发； 2． 每个服务员剪发需要的时间均为5分钟，既剪发又洗发则花8分钟； 3． 顾客的到达间隔时间服从指数分布； 4． 服务中服务员不休息。 1.1.3 变量说明 u ：剪发时间（单位：分钟），u=5m ； v: 既剪发又理发花的时间（单位：分钟），v=8m ； T ： 顾客到达的间隔时间，是随机变量，服从参数为λ的指数分布，（单位： 分钟） T 0：顾客到达的平均间隔时间（单位：秒），T 0＝λ 1； 1.1.4 模型建立 由于该系统包含诸多随机因素，很难给出解析的结果，因此可以借助计算机 模拟对该系统进行模拟。 考虑一般理发店的工作模式，一般是上午9：00开始营业，晚上10：00左 右结束，且一般是连续工作的，因此一般营业时间为13小时左右。 这里以每天运行12小时为例，进行模拟。 这里假定顾客到达的平均间隔时间T 0服从均值3分钟的指数分布， 则有 3小时到达人数约为603 603=?人， 6小时到达人数约为1203 606=?人， 10小时到达人数约为2003 6010=?人， 这里模拟顾客到达数为60人的情况。 （如何选择模拟的总人数或模拟总时间）

计算机仿真实验

计算机仿真实验报告 专业：电气工程及其自动化班级：09电牵一班学号：22 姓名：饶坚指导老师：叶满园实验日期：2012年4月30日 一、实验名称 三相桥式SPWM逆变电路仿真 二、目的及要求 1.了解并掌握三相逆变电路的工作原理； 2.进一步熟悉MA TLAB中对Simulink的使用及构建模块； 3.掌握SPWM原理及构建调制电路模块； 4.复习在Figure中显示图形的程序编写和对图形的修改。 三、实验原理与步骤、电路图 1、实验原理图

2、电路原理（采用双极性控制方式） U、V和W三相的PWM控制通常公用一个三角波载波Uc，三相的调制信号Uru、Urv和Urw依次相差120°。 电路工作过程（U相为例）：当Uru>Uc时，上桥臂V1导通，下桥臂V4关断，则U相相对于直流电源假想中点N’的输出电压Uun’=Ud/2。当Uru

对电路模型进行封装如下图示：

其中Subsystem1为主电路，Subsystem2为负载，Subsystem3为检测电路，Subsystem4为输入信号，Subsystem5为调制电路，Scope 为示波器，Repeating Sequence为三角载波。 各子系统电路分别如下所示： Subsystem1 Subsystem2 Subsystem3

硬件基础实验指导书与答案

《计算机硬件基础》课程实验指导书 辽宁工程技术大学软件学院 2017年5月

目录 64位操作系统下使用MASM (3) 实验上机操作范例 (5) 实验一CPU结构 (15) 实验二指令格式 (22) //实验三循环程序设计 (25) 实验四综合程序设计（一） (32) 实验五综合程序设计（二） (36) 实验六高级汇编技术 (42)

64位操作系统下使用MASM 1.安装DOSBox。双击DOSBox0.74-win32-installer.exe。 2.运行DOSBox。双击桌面的DOSBox快捷方式，如图1所示。 图1 运行DOSBOX虚拟机 3.将MASM文件夹里的全部文件拷贝到一个目录下，比如d:\masm下，然后将这个目录挂载为DOSBox的一个盘符下，挂载命令为Mount c d:\masm 。然后切换到挂载的c盘，如图2所示。

图2 挂载masm文件夹3.编译汇编源程序，如图3所示。 图3 汇编源程序4.连接和运行源程序，如图4所示。 图4连接和运行源程序

实验上机操作范例 【范例】完成具有如下功能的分段函数 1 X>0 Y = 0 X=0 -1 X<0 其中：X存放在内存单元中，Y为结果单元。【问题分析】根据题意画出程序流程图，如图1所示。 图1 分段函数的程序流程图 根据程序流程图编写如下程序 DSEG SEGMENT X DW ? Y DW ? DSEG ENDS CSEG SEGMENT ASSUME CS: CSEG, DS: DSEG

START:MOV AX, DSEG MOV DS, AX LEA SI, X MOV AX, [SI] AND AX, AX JNS LP1 MOV Y, 0FFH ; X<0 JMP END1 LP1: JNZ LP2 MOV Y, 00H JMP END1 LP2: MOV Y, 01H END1: MOV AH, 4CH INT 21H CSEG ENDS END START 汇编语言程序的开发分为以下4个部分：编辑（生成.asm文件）—→汇编（生成.obj文件）—→连接（生成.exe文件）—→调试。 下面介绍汇编语言源程序从编辑到生成一个可执行文件（.exe文件）的过程。利用Microsoft公司提供的MASM6.15版本的工具包（包括MASM.EXE、LINK.EXE、ML.EXE、DEBUG32.EXE等），如图2所示。

通信对抗原理大作业题目

通信对抗原理仿真大作业题目 基本要求：仿真大作业分组完成，每个组3~5人，至少选择4个题目，并且在每一类中至少选择一个题目。利用MATLAB完成计算机仿真，并且撰写仿真实验报告。大作业完成情况将作为评价平时成绩的依据。 第一类：测频方法仿真 1.FFT法数字测频技术仿真。仿真模拟通信信号或者数字通信信号三种以上， 基于FFT法进行载波频率测量。画出信号的时域、频域波形，给出FFT法测量的结果。进一步在0-20dB信噪比条件给出不同信噪比下的测量曲线，分析信噪比与测量误差的关系。 2.互相关法数字测频技术仿真。仿真模拟通信信号或者数字通信信号三种以上， 基于互相关法进行载波频率测量。画出信号的时域、频域波形，给出测量结果。进一步在0-20dB信噪比条件给出不同信噪比下的测量曲线，分析信噪比与测量误差的关系。 3.相位差分法数字测频技术仿真。仿真模拟通信信号或者数字通信信号三种以 上，基于相位差分法法进行载波频率测量。画出信号的时域、频域波形，给出测量结果。进一步在0-20dB信噪比条件给出不同信噪比下的测量曲线，分析信噪比与测量误差的关系。 第二类：测向方法仿真 4.相位干涉仪测向方法仿真。仿真模拟通信信号或者数字通信信号两种以上， 基于相位干涉仪测向方法，对不同方向到达的通信信号进行测向。画出信号的时域、频域波形，给出到达方向测量结果。进一步在0-20dB信噪比条件给出不同信噪比下的测量曲线，分析信噪比、到达角与测量误差的关系。 5.到达时差测向方法仿真。仿真模拟通信信号或者数字通信信号两种以上，基 于到达时差测向方法，对不同方向到达的通信信号进行测向。画出信号的时域、频域波形，观察相关函数，给出测量结果。进一步在0-20dB信噪比条件给出不同信噪比下的测量曲线，分析信噪比、到达角与测量误差的关系。6.多普勒测向方法仿真。仿真模拟通信信号或者数字通信信号两种以上，基于 多普勒测向方法，对不同方向到达的通信信号进行测向。画出信号的时域、频域波形，给出测量结果。进一步在0-20dB信噪比条件给出不同信噪比下的测量曲线，分析信噪比、到达角与测量误差的关系。 7.沃森-瓦特测向方法仿真。仿真模拟通信信号或者数字通信信号两种以上，基 于沃森-瓦特测向方法，对不同方向到达的通信信号进行测向。画出信号的时域、频域波形，给出测量结果。进一步在0-20dB信噪比条件给出不同信噪比下的测量曲线，分析信噪比、到达角与测量误差的关系。 第三类：信号处理技术仿真 8.信号带宽和幅度测量方法仿真。仿真模拟通信信号或者数字通信信号三种以 上，基于FFT法进行信号带宽、信号相对幅度测量。画出信号的时域、频域

计算机仿真技术的发展概述及认识

计算机仿真技术的发展概述及认识 摘要：随着经济的发展和社会的进步，计算机技术高速发展，使人类社会进入了信息时代，计算机作为后期新秀渗入到人们生活中的每一个领域，给人们的生活带来了前所未有的变化。作为新兴的技术，计算机技术在人类研究的各个领域起到了只管至关重要的作用，帮助人类解决了许多技术难题。在科研领域，计算机技术与仿真技术相结合，形成了计算机仿真技术，作为人们科学研究的一种新型方法，被人们应用到各个领域，用来解决人们用纯数学方法或者现实实验无法解决的问题，对科研领域技术成果的形成有着积极地促进作用。 本文在计算机仿真技术的理论思想基础上，分析了计算机仿真技术产生的基本原因，也就是人们用计算机模拟解决问题的优点所在，讨论了模拟、仿真、实验、计算机仿真之间的联系和区别，介绍了计算机仿真技术的发展历程，并查阅相关资料介绍了计算机仿真技术在不同领域的应用，分析并预测了计算机仿真的未来发展趋势。经过查阅大量数据资料并加以分析对比，这对于初步认识计算机仿真技术具有重要意义。 关键词：计算机仿真；模拟；仿真技术；发展 一、引言 计算机仿真技术是以多种学科和理论为基础，以计算机及其相应的软件为工具，通过虚拟试验的方法来分析和解决问题的一门综合性技术。计算机仿真（模拟）早期称为蒙特卡罗方法，是一门利用随机数实验求解随机问题的方法。其原理可追溯到1773年法国自然学家G.L.L.Buffon为估计圆周率值所进行的物理实验。根据仿真过程中所采用计算机类型的不同，计算机仿真大致经历了模拟机仿真、模拟－数字混合机仿真和数字机仿真三个大的阶段。20世纪50年代计算机仿真主要采用模拟机；60年代后串行处理数字机逐渐应用到仿真之中，但难以满足航天、化工等大规模复杂系统对仿真时限的要求；到了70年代模拟－数字混合机曾一度应用于飞行仿真、卫星仿真和核反应堆仿真等众多高技术研究领域；80年代后由于并行处理技术的发展，数字机才最终成为计算机仿真的主流。现在，计算机仿真技术已经在机械制造、航空航天、交通运输、船舶工程、经济管理、工程建设、军事模拟以及医疗卫生等领域得到了广泛的应用。 二、基本概念 模拟：（Simulation）应用模型和计算机开展地理过程数值和非数值分析。不是去求系统方程的解析解，而是从系统某初始状态出发，去计算短暂时间之后接着发生的状态，再以此为初始状态不断的重复，就能展示系统的行为模式。模拟是对真实事物或者过程的虚拟。模拟要表现出选定的物理系统或抽象系统的关键特性。模拟的关键问题包括有效信息的获取、关键特性和表现的选定、近似简化和假设的应用，以及模拟的重现度和有效性。可以认为仿真是一种重现系统外在表现的特殊的模拟。 仿真：（Emulation）利用模型复现实际系统中发生的本质过程，并通过对系统模型的实验来研究存在的或设计中的系统，又称模拟。即使用项目模型将特定于某一具体层次的不确定性转化为它们对目标的影响，该影响是在项目仿真项目

计算机仿真实验-基于Simulink的简单电力系统仿真

实验七 基于Simulink 的简单电力系统仿真实验 一． 实验目的 1) 熟悉Simulink 的工作环境及SimPowerSystems 功能模块库； 2) 掌握Simulink 的的powergui 模块的应用； 3) 掌握发电机的工作原理及稳态电力系统的计算方法； 4）掌握开关电源的工作原理及其工作特点； 5）掌握PID 控制对系统输出特性的影响。 二．实验内容与要求 单机无穷大电力系统如图7-1所示。平衡节点电压0 44030 V V =∠? 。负荷功率10L P kW =。线路参数：电阻1l R =Ω；电感0.01l L H =。发电机额定参数：额定功率100n P kW =；额定电压440 3 n V V =；额定励磁电流 70 fn i A =；额定频率50n f Hz =。发电机定子侧参数：0.26s R =Ω， 1 1.14 L mH =，13.7 md L mH =，11 mq L mH =。发电机转子侧参数：0.13f R =Ω，1 2.1 fd L mH =。发电机阻尼绕组参数：0.0224kd R =Ω， 1 1.4 kd L mH =，10.02kq R =Ω，11 1 kq L mH =。发电机转动惯量和极对数分别 为224.9 J kgm =和2p =。发电机输出功率050 e P kW =时，系统运行达到稳态状态。在发电机输出电磁功率分别为170 e P kW =和2100 e P kW =时，分析发电机、平衡节点电源和负载的电流、电磁功率变化曲线，以及发电机转速和功率角的变化曲线。

G 发电机节点 V 负 荷 l R l L L P 图 7.1 单机无穷大系统结构图 输电线路 三．实验步骤 1. 建立系统仿真模型 同步电机模块有2个输入端子、1个输出端子和3个电气连接端子。模块的第1个输入端子（Pm）为电机的机械功率。当机械功率为正时，表示同步电机运行方式为发电机模式；当机械功率为负时，表示同步电机运行方式为电动机模式。在发电机模式下，输入可以是一个正的常数，也可以是一个函数或者是原动机模块的输出；在电动机模式下，输入通常是一个负的常数或者是函数。模块的第2个输入端子（Vf）是励磁电压，在发电机模式下可以由励磁模块提供，在电动机模式下为一个常数。 在Simulink仿真环境中打开Simulink库，找出相应的单元部件模型，构造仿真模型，三相电压源幅值为4403，频率为50Hz。按图连接好线路，设置参数，建立其仿真模型，仿真时间为5s，仿真方法为ode23tb，并对各个单元部件模型的参数进行修改，如图所示。

计算机组成原理实验指导书

计算机组成原理 实验报告 学号： 姓名： 提交日期： 成绩： 计算机组成原理实验报告 Computer Organization Lab Reports ______________________________________________________________________________ 班级： ____ 姓名：____学号：_____ 实验日期：____

一．实验目的 1. 熟悉Dais-CMX16+达爱思教仪的各部分功能和使用方法。 2. 掌握十六位机字与字节运算的数据传输格式，验证运算功能发生器及进位控制的组合功能。了解运算器的工作原理。 3. 完成算术、逻辑、移位运算实验，熟悉ALU运算控制位的运用。 ______________________________________________________________________________二．实验环境 Dais-CMX16+达爱思教仪 ______________________________________________________________________________三．实验原理 实验中所用的运算器数据通路如图1-1所示。ALU运算器由CPLD描述。运算器的输出经过2片74LS245三态门与数据总线相连，2个运算寄存器AX、BX的数据输入端分别由4个74LS574锁存器锁存，锁存器的输入端与数据总线相连，准双向I/O输入输出端口用来给出参与运算的数据，经2片74LS245三态门与数据总线相连。 图1-1 运算器数据通路 图1-1中，AXW、BXW在“搭接态”由实验连接对应的二进制开关控制，“0”有效，通过【单拍】按钮产生的负脉冲把总线上的数据打入，实现AXW、BXW写入操作。 表1-1 ALU运算器编码表 算术运算逻辑运算 M M13 M12 M11 功能M M13 M12 M11 功能 M S2 S1 S0 M S2 S1 S0 0 0 0 0 A+B+C 1 0 0 0 读B 0 0 0 1 A—B —C 1 0 0 1 非A 0 0 1 0 RLC 1 0 1 0 A-1

江南大学数媒0902基于虚拟现实技术大作业报告

课程：虚拟现实题目：沸腾的水壶 班级：数媒0902 学号：0305090206 姓名：沈玉婷 日期：2012.12

1、绪论 1.1 虚拟现实动画简介 虚拟现实动画就是用虚拟现实的技术以动画的形式表现出来（这是建立在虚拟现实及动画技术的基础上出现的）。我们以了解什么是虚拟现实及动画的意思后就能全面理解虚拟现实动画的概念。 1.2 关于虚拟现实技术 虚拟现实(Virtual Reality，简称VR;又译作灵境、幻真)是近年来出现的高新技术，也称灵境技术或人工环境。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。 VR是一项综合集成技术，涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等领域，它用计算机生成逼真的三维视、听、嗅觉等感觉，使人作为参与者通过适当装置，自然地对虚拟世界进行体验和交互作用。使用者进行位置移动时，电脑可以立即进行复杂的运算，将精确的3D世界影像传回产生临场感。该技术集成了计算机图形(CG)技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果，是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统。概括地说，虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式，与传统的人机界面以及流行的视窗操作相比，虚拟现实在技术思想上有了质的飞跃。 2、需求分析 随着CAD技术的发展，人们就开始研究立体声与三维立体显示相结合的计算机系统。目的在于建立一种新的用户界面，使用户可以置身于计算机所表示的三维空间资料库环境中，并可以通过眼、手、耳或特殊的空间三维装置在这个环境中"环游"，创造出一种"亲临其境"的感觉。 虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化、操作以及实时交互的环境。与传统的计算机人――机界面（如键盘、鼠标器、图形用户界面以及流行的Windows等）相比，虚拟现实无论在技术上还是思想上都有质的飞跃。传统的人――机界面将用户和计算机视为两个独立的实体，而将界面视为信息交换的媒介，由用户把要求或指令输入计算机，计算机对信息或受控对象作出动作反馈。虚拟现实则将用户和计算机视为一个整体，通过各种直观的工具将信息进行可视化，形成一个逼真的环境，用户直接置身于这种三维信息空间中自由地使用各种信息，并由此控制计算机。目前，虚拟现实技术已经遍布我们生活中的每一个行业，城市规划中的应用、旅游景观的应用、医学中应用、娱艺教中的应用、军事与航天中的应用、室内设计中的应用、房产开发中的应用、工业仿真中的应用、应急推演中的应用。由此可知，虚拟

计算机硬件实验指导书模板

第一部分EL实验系统的结构 EL-l微机实验教学系统由功能实验板、可选的CPU板、二块小面包板三部分构成, 可安装在45*30*10cm的实验箱内。总框图如下: 面包板: 1)通用面包板 2)金属圆孔组成的通用实验板 CPU板: 1)8086 PC总线板 2)8086 CPU板 3)8051 CPU板 4)8098 CPU板 5)80C198 CPU板 功能实验板: 由若干相对独立的功能接口电路组成, 它们是: D/A电路、A/D电路、发光二极管电路、开关量输入电路、RAM/ROM电路、简单I/O电路、8253可编程定时器/计数器电路、8255并行接口电路、总线驱动电路、8279接口电路、单脉冲发生器、LED显示电路、键盘电路、复位电路、8250串行接口电路。 ( 一) 功能实验板结构

1、输出显示电路 1)数码显示电路。 该电路由6位共阴极数码管, 3片75452, 2片74SL07组成, 74LS07为段驱动器, 相应输入插孔为CZ4。75452为位驱动器, 相应输入插控为CZ3(LD1, LD2, LD3, LD4, LD5, LD6)。 2)LED灯显示电路。 该电路由2片74LS04, 12只发光二极管( 红、绿、黄各4只) 组成。12只二极管相应的输人插孔为CZ2(LI1, LI2, LI3, LI4, LI5, LI6, LI7, LI8, LI9, LI10, LIl1, LIl2) 2、信号发生电路 1)开关量输入电路: 该电路由8只开关组成, 每只开关有两个位置, 一个位置代表高电平, 一个位置代表低电平。该电路的输出插孔为CZl(Kl, K2, K3, K4, K5, K6, K7, K8)。 2)时钟输入电路: 该电路由1片74LSl6l组成: ·当CPU为PC总线时, 输入时钟为AT总线的CLK, ·当CPU为805l、8098、80C198时, CLK的输入时钟为晶振频率, ·当CPU为8086时, CLK是2MHz。 输出时钟为该CLK的2分频(CLK0), 4分频(CLKI), 8分频(CLK2), 16分频(CLK3), 相应输出插孔CZ47(CLK0, CLKl, CLK2,

武汉理工大学-计算机仿真实验作业答案

五、（10分）已知系统的传递函数为6 168682)(232+++++=s s s s s s G 。 语言建立系统传递函数模型，并求： ⑴ 该系统的单位阶跃响应；（2分） ⑵ 输入函数为u(t)时的响应；（3分） （u(t)正弦信号，周期2秒，仿真时间8秒，采样周期0.1）； (3) 输入函数为u(t)时的响应；（3分） （u(t)方波输入信号，周期10秒，仿真时间20秒，采样周期0.05） (4) 绘出系统的波德图（Bode ）。（2分） 解答： num=[2 8 6]; den=[1 8 16 6]; sys=tf(num,den); t=0:0.1:8; y1=step(sys,t); u=sin(t*pi); y2=lsim(sys,u,t); subplot(2,2,1);plot(t,y1); grid; title('阶跃响应曲线'); xlabel('响应时间'); ylabel('响应值'); hold on; subplot(2,2,2);plot(t,y2); grid on ; title('对sin(t)的响应曲线'); xlabel('响应时间'); ylabel('响应值'); t=0:0.05:20 u=square(pi/5*t) y3=lsim(sys,u,t); subplot(2,2,3);plot(t,y3) grid on ; title('对方波信号的响应曲线'); xlabel('响应时间'); ylabel('响应值'); subplot(2,2,4);bode(sys);

grid ;title('bode 图'); 运行结果： 六、（10分）设二阶动力学系统的传递函数如下，假设将无阻尼固有频 率固定为ωn ＝1 rad/s ，将阻尼比的值分别设置成ζ＝0，0.1，0.2，0.3，…， MATLAB 语言编程，分析在这些阻尼比ζ的取值下该系统的阶跃响应。 2222)(n n n s s s G ω?ωω++= 解答：wn=1; kesi=[0:0.1:1,2,3,4,5]; figure('color',[1 1 1]); hold on for i=kesi num=wn.^2 den=[1,2*i*wn,wn.^2]; step(num,den);

计算机仿真实训实验报告实验1-4

实验一 熟悉MATLAB 工作环境 16电气5班 周树楠 20160500529 一、实验目的 1.熟悉启动和退出MATLAB 软件的方法。 2.熟悉MATLAB 软件的运行环境。 3.熟悉MATLAB 的基本操作。 二、实验设备及条件 计算机一台（带有MATLAB6.0以上的软件境）。 三、实验内容 1.练习下面指令： cd,clear,dir,path,help,who,whos,save,load 。 2.建立自己的工作目录MYBIN 和MYDATA ，并将它们分别加到搜索路径的前面或者后面。 3.求23)]47(*212[÷-+的算术运算结果。 4.M 文件的建立，建立M 文件，求出下列表达式的值： ?? ????-+=++=+= 545.0212),1ln(21 185sin 2222 1i x x x z e z o 其中

5.利用MATLAB的帮助功能分别查询inv、plot、max、round函数的功能和用法。 四、运行环境介绍及注意事项 1.运行环境介绍 打开Matlab软件运行环境有图1-1所示的界面

图1-1 MATLAB的用户界面 操作界面主要的介绍如下： 指令窗（ Command Window ），在该窗可键入各种送给 MATLAB 运作的指令、函数、表达式，并显示除图形外的所以运算结果。 历史指令窗（ Command History ），该窗记录已经运行过的指令、函数、表达式；允许用户对它们进行选择复制、重运行，以及产生 M 文件。 工作空间浏览器（ Workspace Browser ），该窗口罗列出 MATLAB 工作空间中所有的变量名、大小、字节数；并且在该窗中，可对变量进行观察、编辑、提取和保存。 其它还有当前目录浏览器（ Current Directory Browser ）、 M 文件编辑 / 调试器（Editor/Debugger ）以及帮助导航/ 浏览器（Help Navigator/Browser ）等，但通常不随操作界面的出现而启动。 利用 File 菜单可方便对文件或窗口进行管理。其中 File | New 的各子菜单， M-file （ M 文件）、 Figure （图形窗口）、或 Model （ Simulink 编辑界面）分别可创建对应文件或模块。 Edit 菜单允许用户和 Windows 的剪切板交互信息。 2.在指令窗操作时应特别注意以下几点 1）所有输入的指令、公式或数值必须按下回车键以后才能执行。例如： >>(10*19+2/4-34)/2*3 （回车） ans= 234.7500 2）所有的指令、变量名称都要区分字母的大小写。 3）%作为MATLAB注释的开始标志，以后的文字不影响计算的过程。 4）应该指定输出变量名称，否则MATLAB会将运算结果直接存入默认的输出变量名ans。 5）MATLAB可以将计算结果以不同的精确度的数字格式显示，可以直接在指令视窗键入不同的数字显示格式指令。例如：>>format short (这是默认的) 6）MATLAB利用了↑↓二个游标键可以将所输过的指令叫回来重复使用。按下↑则前一次输入的指令重新出现，之后再按Enter键，即再执行前一次的指令。

计算机仿真实验报告7

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。 q602 clear,clc a=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));

计算机组成原理实验指导书

计算机组成原理实验指导书适用TD-CMA实验设备

实验一基本运算器实验 一、实验原理 运算器内部含有三个独立运算部件，分别为算术、逻辑和移位运算部件，要处理的数据存于暂存器A和暂存器B，三个部件同时接受来自A和B的数据（有些处理器体系结构把移位运算器放于算术和逻辑运算部件之前，如ARM），各部件对操作数进行何种运算由控制信号S3 0 CN来决定，任何时候，多路选择开关只选择三部件中一个部件的结果作为ALU的输出。如果是影响进位的运算，还将置进位标志FC，在运算结果输出前，置ALU零标志。ALU中所有模块集成在一片CPLD中。 逻辑运算部件由逻辑门构成，较为简单，而后面又有专门的算术运算部件设计实验，在此对这两个部件不再赘述。移位运算采用的是桶形移位器，一般采用交叉开关矩阵来实现，交叉开关的原理如图1-1-2所示。图中显示的是一个4X4的矩阵（系统中是一个8X8的矩阵）。每一个输入都通过开关与一个输出相连，把沿对角线的开关导通，就可实现移位功能，即： (1) 对于逻辑左移或逻辑右移功能，将一条对角线的开关导通，这将所有的输入位与所使用的输出分别相连,而没有同任何输入相连的则输出连接0。 (2) 对于循环右移功能，右移对角线同互补的左移对角线一起激活。例如，在4位矩阵中使用‘右1’和‘左3’对角线来实现右循环1位。 (3) 对于未连接的输出位，移位时使用符号扩展或是0填充，具体由相应的指令控制。使用另外的逻辑进行移位总量译码和符号判别。 原理如图1-1-1所示

图1-1-1 运算器原理图 运算器内部含有三个独立运算部件，分别为算术、逻辑和移位运算部件，要处理的数据存于暂存器A和暂存器B，三个部件同时接受来自A和B的数据（有些处理器体系结构把移位运算器放于算术和逻辑运算部件之前，如ARM），各部件对操作数进行何种运算由控制信号S3 0 决定，任何时候，多路选择开关只选择三部件中一个部件的结果作为ALU的输出。如果是算术运算，还将置进位标志FC，在运算结果输出前，置ALU零标志。ALU中所有模块集成在一片CPLD(MAXII EPM240)中。 逻辑运算部件由逻辑门构成，较为简单，而后面又有专门的算术运算部件设计实验，在此对这两个部件不再赘述。移位运算采用的是桶形移位器，一般采用交叉开关矩阵来实现，交叉开关的原理如图1-1-2所示。图中显示的是一个4X4的矩阵（系统中是一个8X8的矩阵）。每一个输入都通过开关与一个输出相连，把沿对角线的开关导通，就可实现移位功能，即：

计算机仿真期末大作业Mersenne Twister随机数发生器及随机性测试

Mersenne Twister随机数发生器及随机性测试 一、实验目的 用MATLAB实现Mersenne Twister随机数发生器,并对其随机性进行测试。二、实验原理 伪随机数的产生，首先是选取种子，然后是在此种子基础上根据具体的生成算法计算得到一个伪随机数，然后利用此伪随机数再根据生成算法递归计算出下二个伪随机数，直到将所有不重复出现的伪随机数全部计算出来。这个伪随机数序列就是以后要用到的伪随机数序列。上面的计算过程可以一次性计算完毕，也可以使用一次递归计算一次，每次生成的伪随机数就是这个伪随机数序列中的一个，不过不管怎么样，只要确定了种子，确定了生成算法，这个序列就是确定的了。所谓种子，就是一个对伪随机数计算的初始值。 Mersenne Twister算法是一种随机数产生方法，它是移位寄存器法的变种。该算法的原理：Mersenne Twister算法是利用线性反馈移位寄存器(LFSR)产生随机数的，LFSR的反馈函数是寄存器中某些位的简单异或，这些位也称之为抽头序列。一个n位的LFSR能够在重复之前产生2^n-1位长的伪随机序列。只有具有一定抽头序列的LFSR才能通过所有2^n-1个内部状态，产生2^n - 1位长的伪随机序列，这个输出的序列就称之为m序列。为了使LFSR成为最大周期的LFSR，由抽头序列加上常数1形成的多项式必须是本原多项式。一个n阶本原多项式是不可约多项式，它能整除x^(2*n-1)+1而不能整除x^d+1，其中d能整除2^n-1。例如(32,7,5,3,2,1,0)是指本原多项式x^32+x^7+x^5+x^3+x^2+x+1，把它转化为最大周期LFSR就是在LFSR小邓第32，7，5，2，1位抽头。利用上述两种方法产生周期为m的伪随机序列后，只需要将产生的伪随机序列除以序列的周期，就可以得到(0，1)上均匀分布的伪随机序列了。 伪代码如下： // 建立624位随机序列数组 int[0..623] MT int index = 0 //初始化随机序列数组 function initializeGenerator(int seed) { MT[0] := seed for i from 1 to 623 { MT[i] := last 32 bits of(1812433253 * (MT[i-1] xor(right shift by 30 bits(MT[i-1]))) + i) // 0x6c078965 } }

电路计算机仿真实验报告

电路计算机仿真分析 实验报告

实验一直流电路工作点分析和直流扫描分析 一、实验目的 1、学习使用Pspice软件，熟悉它的工作流程，即绘制电路图、元件类别的选择及其参数的赋值、分析类型的建立及其参数的设置、Probe窗口的设置和分析的运行过程等。 2、学习使用Pspice进行直流工作点分析和直流扫描分析的操作步骤。 二、原理与说明 对于电阻电路，可以用直观法（支路电流法、节点电压法、回路电流法）列写电路方程，求解电路中各个电压和电流。PSPICE软件是采用节点电压法对电路进行分析的。 使用PSPICE软件进行电路的计算机辅助分析时，首先在capture环境下编辑电路，用PSPICE 的元件符号库绘制电路图并进行编辑、存盘。然后调用分析模块、选择分析类型，就可以“自 动”进行电路分析了。需要强调的是，PSPICE软件是采用节点电压法“自动”列写节点电 压方程的，因此，在绘制电路图时，一定要有参考节点（即接地点）。此外，一个元件为一 条“支路”（branch）,要注意支路（也就是元件）的参考方向。对于二端元件的参考方向定 义为正端子指向负端子。 三、示例实验 应用PSPICE求解图1-1所示电路个节点电压和各支路电流。 图1-1 直流电路分析电路图

4.000V R2 1 2.000A 0V Idc2 4Adc 4.000A 6.000V R1 1 4.000A Idc1 2Adc 2.000A R3 3 2.000A 图1-2 仿真结果 四、选做实验 1、实验电路图 （1）直流工作点分析，即求各节点电压和各元件电压和电流。 （2）直流扫描分析，即当电压源Us1的电压在0-12V之间变化时，求负载电阻R L中电流I RL随电压源Us1的变化曲线。 R4 3 Is3 2Adc 0Vs2 10Vdc RL 1 Is1 1Adc Is2 1Adc R1 4 I Is5 3Adc R2 2 12Vdc IPRINT Vs3 5Vdc Vs4 7Vdc 图1-3 选做实验电路图 2、仿真结果

计算机组成原理实验指导书

计算机组成原理 实 验 指 导 书 软件学院 2015.9

实验报告要求 一、该实验为计算机组成原理课程的仿真训练项目，包括实验1-5，每个实验6分，共30分，计入最终考核成绩。 二、每人每个实验写一份实验报告。要求在熟悉仿真软件和相关理论知识的基础上，按照实验步骤，认真观察实验结果数据，做好记录或截图，并对结果进行分析，最后总结实验中遇到的问题和解决方法，写出实验心得体会。 三、每个实验应在相对应的理论知识讲授完毕后进行，实验完成后以答辩形式组织考核打分。实验报告需要同时上交电子版和A4纸打印版，封面参考附件。

附件 计算机组成原理 实验报告 学院（系）： 专业： 班级： 学号： 姓名： 年月日

实验1 Cache模拟器的实现 一.实验目的 (1)加深对Cache的基本概念、基本组织结构以及基本工作原理的理解。 (2)掌握Cache容量、相联度、块大小对Cache性能的影响。 (3)掌握降低Cache不命中率的各种方法以及这些方法对提高Cache性能的好处。 (4)理解LRU与随机法的基本思想以及它们对Cache性能的影响。 二、实验内容和步骤 1、启动CacheSim。 2、根据课本上的相关知识，进一步熟悉Cache的概念和工作机制。 3、依次输入以下参数：Cache容量、块容量、映射方式、替换策略和写策略。 4、读取cache-traces.zip中的trace文件。 5、运行程序，观察cache的访问次数、读/写次数、平均命中率、读/写命中率。思考：1、Cache的命中率与其容量大小有何关系？ 2、Cache块大小对不命中率有何影响？ 3、替换算法和相联度大小对不命中率有何影响？ 三.实验结果分析 四.实验心得

控制系统数字仿真大作业.

《控制系统数字仿真》课程 大作业 姓名： 学号： 班级： 日期： 同组人员：

目录 一、引言 (2) 二、设计方法 (2) 1、系统数学模型 (2) 2、系统性能指标 (4) 2.1 绘制系统阶跃响应曲线、根轨迹图、频率特性 (4) 2.2 稳定性分析 (6) 2.3 性能指标分析 (6) 3、控制器设计 (6) 三、深入探讨 (9) 1、比例-微分控制器(PD) (9) 2、比例-积分控制（PI） (12) 3、比例-微分-积分控制器（PID） (14) 四、设计总结 (17) 五、心得体会 (18) 六、参考文献 (18)

一、引言 MATLAB语言是当今国际控制界最为流行的控制系统计算机辅助设计语言，它的出现为控制系统的计算机辅助分析和设计带来了全新的手段。其中图形交互式的模型输入计算机仿真环境SIMULINK，为MATLAB应用的进一步推广起到了积极的推动作用。现在，MATLAB语言已经风靡全世界，成为控制系统CAD领域最普及、也是最受欢迎的软件环境。 随着计算机技术的发展和应用，自动控制理论和技术在宇航、机器人控制、导弹制导及核动力等高新技术领域中的应用也愈来愈深入广泛。不仅如此，自动控制技术的应用范围现在已发展到生物、医学、环境、经济管理和其它许多社会领域中，成为现代社会生活中不可或缺的一部分。随着时代进步和人们生活水平的提高，在人类探知未来，认识和改造自然，建设高度文明和发达社会的活动中，控制理论和技术必将进一步发挥更加重要的作用。作为一个自动化专业的学生，了解和掌握自动控制的有关知识是十分必要的。 利用MATLAB软件及其SIMULINK仿真工具来实现对自动控制系统建模、分析与设计、仿真，能够直观、快速地分析系统的动态性能和稳态性能，并且能够灵活的改变系统的结构和参数，通过快速、直观的仿真达到系统的优化设计，以满足特定的设计指标。 二、设计方法 1、系统数学模型 美国卡耐尔基-梅隆大学机器人研究所开发研制了一套用于星际探索的系统，其目标机器人是一个六足步行机器人，如图(a)所示。该机器人单足控制系统结构图如图(b)所示。 要求： （1）建立系统数学模型； （2）绘制系统阶跃响应曲线、根轨迹图、频率特性； （3）分析系统的稳定性，及性能指标； （4）设计控制器Gc(s)，使系统指标满足：ts<10s,ess=0,，超调量小于5%。