MATLAB实验题一

[实验一]熟悉MATLAB 基本操作[实验目的]熟悉MA TLAB 环境，并学会简单的菜单操作。

学会简单的矩阵输入与信号输入。

掌握部分绘图函数 [实验内容]一、认识MATLAB 的工作环境MATLAB 6.1启动后，产生的工作环境界面，如图1所示，包含一个工具栏、三个区域、五个工作窗口，五个工作窗口分别为资源目录窗口（Launch Pad ）、工作空间浏览器（Workspace ）、命令历史浏览器（Command History ）、当前路径浏览器（Current Directory ）、命令窗口（Command Windows ）。

这是MATLAB 启动后桌面布置方式的缺省设置。

MATLAB 的工作窗口是一个标准的Windows 界面，用户可以利用菜单命令完成对工作窗口的操作，下面将通过命令窗口菜单栏的逐一介绍来说明这些工作窗口的用法和含义。

图1.1MATLAB 工作窗口（1）MATLAB 菜单项MATLAB 窗口从上至下：第一行是标题,第二行是菜单,第三行是常用命令的图形工具栏（为简单起见，仅介绍菜单选项）当前路径窗口工作空间窗口命令历史窗口命令窗口File 菜单 ◆ New ：M_File 打开M_文件 Figure 打开图形窗口◆ Model 打开模板◆ Open 打开已存在的.m文件◆ Close Command Window 关闭命令窗口 ◆ Import Data导入一个数据文件 ◆Save Workspace As… 将命令窗内容保存为一个.mat 文件 ◆Set Path… 打开Path Brower 窗口,可添加MA TLAB 的搜索路径 ◆ Preferences 设置文档的格式 ◆ Print 打印命令窗口的内容◆Print Selection 打印所选内容● Windows 菜单 当打开多个MA TLAB 窗口时，此菜单可使用户方便地在打开的窗口间切换。

● Edit 菜单◆ Undo 删除上次操作 ◆ Redo 恢复上次操作◆ Cut剪切 ◆ Copy 复制 ◆ Paste 粘贴◆ Paste Specia 选择性粘贴 ◆ Select All 选择所有操作◆ Delete … 删除◆ Clear Command Windows 清空命令窗口 ◆ Clear Command History 清空历史命令 ◆Clear Workspace 清除工作空间的变量● Wiew 菜单◆ Disktop Layout ：Default 默认布置方式◆ Undock Command Window 将命令窗口设成独立窗口◆ Command Windows 打勾表示只显示命令窗口 ◆ Command History 显示命令历史窗口◆ Current Directory 显示当前路径窗口 ◆ Workspac 显示工作空间浏览器 ◆ Launch Pad 显示启动平台窗口 ◆Help … 帮助● Web 菜单◆ The MathWorks Web Site MathWorks 公司主页◆ T echnical Support Knowledge Base 技术支持库 ◆ Products 产品信息◆Membership 是否加入MATLAB 会员● Help 菜单◆ Full Products Family Help 显示所有组件的帮助◆ Matlab Help 显示帮助文件 ◆ Using The Desktop 产品信息◆Using the Command Window 是否加入MATLAB 会员（2）MATLAB 历史命令窗口在历史窗口中记录着用户在MA TLAB 命令窗中所输入过的全部命令，在这个窗口中可以实现几个主要的功能是： ○1单行或多行命令的复制 在命令历史窗口用鼠标选定所要拷贝的命令，用右键弹出上下文菜单，选中Copy 项，然后可以用Ctrl+V 将其复制到命令窗口或任何地方。

实验一基于MATLAB的二阶系统动态性能分析二阶系统是控制系统中常见的一类系统，在工程实践中有广泛的应用。

为了对二阶系统的动态性能进行分析，可以使用MATLAB进行模拟实验。

首先，我们需要定义一个二阶系统的数学模型。

一个典型的二阶系统可以用如下的常微分方程表示：$$m\ddot{x} + b\dot{x} + kx = u(t)$$其中，$m$是系统的质量，$b$是系统的阻尼系数，$k$是系统的刚度，$u(t)$是控制输入。

在MATLAB中，我们可以使用StateSpace模型来表示二阶系统。

具体实现时，需要指定系统的状态空间矩阵，并将其转换为StateSpace模型对象。

例如：```matlabm=1;b=0.5;k=2;A=[01;-k/m-b/m];B=[0;1/m];C=[10;01];D=[0;0];sys = ss(A, B, C, D);```接下来，我们可以利用MATLAB的Simulink工具来模拟系统的响应。

Simulink提供了一个直观的图形界面，可以快速搭建系统的模型，并进行动态模拟。

我们需要使用一个输入信号来激励系统，并观察系统的响应。

例如，我们可以设计一个阶跃输入的信号，并将其作为系统的输入，然后观察系统的输出。

在Simulink中，可以使用Step函数来生成阶跃输入。

同时，我们可以添加一个Scope模块来实时显示系统的输出信号。

以下是一个简单的Simulink模型的示例：在Simulink模拟中，可以调整系统的参数，如质量、阻尼系数和刚度，以观察它们对系统动态性能的影响。

通过修改输入信号的类型和参数，还可以研究系统在不同激励下的响应特性。

另外，MATLAB还提供了一些工具和函数来评估二阶系统的动态性能。

例如，可以使用step函数来计算系统的阶跃响应，并获取一些性能指标，如峰值时间、上升时间和超调量。

通过比较不同系统的性能指标，可以选择最优的系统配置。

此外，MATLAB还提供了频域分析工具，如Bode图和Nyquist图，用于分析系统的频率响应和稳定性。

温州大学物理与电子信息工程学院Matlab 仿真及其应用 实验报告实验一Matlab 基本功能和基础知识操作 [实验目的和要求]1、 熟练掌握Matlab 的启动与退出2、 熟悉Matlab 的命令窗口、常用命令、帮助系统3、 熟悉Matlab 的数据类型、基本矩阵操作、运算符和字符串处理[实验内容]1、 用逻辑表达式球下列分段函数的值 22201112,=0:0.5:2.52123t t y t t t t t t ⎧≤<⎪=-≤<⎨⎪-+≤<⎩其中2、 求[100,999]之间能被32整除的数的个数3、 建立一个字符串向量，删除其中的小写字母。

4、 输入矩阵1234514789A ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦，求出此矩阵的行列式，逆和特征根，并找出A 中大于5和小于9的元素，用行列式表示。

5、 不采用循环的形式求出和式63230034ii i i S ===+∑∑6、 给定矩阵E=rand （4，4），计算C+E ，C*E ，C\E实验结果及分析：经过Matlab 软件的程序编辑和测试分析，得出以下实验结果： 详见程序代码、注释及屏幕截图：【题1】程序代码：t=0:0.5:2.5y=t.^2.*((t>=0)&(t<1))+(t.^2-1).*((t>=1)&(t<2))+(t.^2-2*t+1).*((t>=2)&(t<3)) 效果截图：【题2】程序代码：p=rem([100:999],32)==0;sum(p)效果截图：【题3】程序代码：ch='dfghjGUIJKVC',k=find(ch>'a'&ch<='z'),ch(k)=[]效果截图：【题4】程序代码：A=[1 2 3;4 5 14;7 8 9];[i,j]=find(A>5&A<9) %定位for n=1:length(i)m(n)=A(i(n),j(n))endDA=det(A) %行列式IA=inv(A) %逆矩阵EA=eig(A) %特征根效果截图：【题5】程序代码：E=rand(4,4); %产生随机数0~1 C=rand(4,4);B1=C+E;B2=C*E;B3=C/E;B1B2B3效果截图：【题6】程序代码：E=rand(4,4); %产生随机数0~1 C=rand(4,4);B1=C+E;B2=C*E;B3=C/E;B1B2B3效果截图：4、心得：通过本次Matlab课程实验，我已熟练Matlab的命令窗口、常用命令、帮助系统，并掌握Matlab的数据类型、基本矩阵操作、运算符和字符串处理。

实验⼀连续时间信号的Matlab表⽰与计算实验⼀连续时间信号的Matlab表⽰与计算⼀、实验⽬的1、初步学习MATLAB语⾔，熟悉MATLAB软件的基本使⽤。

2、掌握⽤MA TLAB描述连续时间信号⽅法，能够编写MATLAB程序，实现各种信号的时域变换和运算，并且以图形的⽅式再现各种信号的波形。

⼆、实验原理连续信号是指⾃变量的取值范围是连续的，且对于⼀切⾃变量的取值，除了有若⼲个不连续点之外，信号都有确定的值与之对应。

严格来说，MATLAB并不能处理连续信号，⽽是⽤等时间间隔点的样值来近似表⽰连续信号。

当取样时间间隔⾜够⼩时，这些离散的样值就能较好地近似连续信号。

在MATLAB可视化绘图中，对于以t为⾃变量的连续信号，在绘图时统⼀⽤plot函数；⽽对n为⾃变量的离散序列，在绘图时统⼀⽤stem函数。

对于连续时间信号f（t），可⽤f、t两个⾏向量来表⽰。

例：t=-10：1.5：10；f=sin(t)./ t ;可以产⽣t= -10~10，间隔1.5的序列以及t tf)sin(的值。

⽤命令：plot(t,f)可得如下图形，显然显⽰效果较差，这是因为t的间隔过⼤，只要改变为：t=-10：0.5：10；可得图1.2。

图1.1 图1.21. 信号的时域表⽰⽅法MATLAB提供了⼤量⽤以⽣成基本信号的函数，⽐如最常⽤的指数信号、正弦信号等就是MATLAB的内部函数，即不需要安装任何⼯具箱就可以调⽤的函数。

1.1单位阶跃信号u(t)function f=ut(t) %阶跃信号f=(t>0); % y = 1 for t > 0, else y = 01.2单位冲激信号δ(t)function chongji(t1,t2,t0) %冲激信号δ(t- t 0)，t 1和t 2分为起始时间和终⽌时间 dt=0.01; t=t1:dt:t2; n=length(t); x=zeros(1,n); x(1,(t0-t1)/dt+1)=1/dt;stairs(t,x); %以阶梯⽅式绘画 axis([t1,t2,0,1.1/dt])或function y = delta(t) dt = 0.01;y = (ut(t)-ut(t-dt))/dt;1.3指数信号指数信号atAe 在MATLAB 中可以⽤exp 函数表⽰，其调⽤形式为： y=A*exp(a*t)例如图1-3所⽰指数衰减信号的MATLAB 源程序如下（取A=1，a=-0.4）： %program7_1 Decaying expponential signalA=1;a=-0.4; t=0:0.01:10; ft=A*exp(a*t);plot(t,ft);grid on; 1.4正弦信号正弦信号)cos(?ω+t A o 和)sin(?ω+t A o 分别⽤MATLAB 的内部函数cos 和sin 表⽰，其调⽤形式为：)*cos(*phi t A o +ω )*sin(*phi t A o +ω例如图1-4所⽰MATLAB 源程序如下（取A=1，πω20=，6/π?=）： %program7_2 Sinusoidal signal A=1;w0=2*pi;phi=pi/6; t=0:0.01:8;ft=A*sin(w0*t+phi); plot(t,ft);grid on;图1-3 单边指数衰减信号图1-4 正弦信号除了内部函数外，在信号处理⼯具箱（Signal Processing Toolbox ）中还提供了诸如抽样函数、矩形波、三⾓波、周期性矩形波和周期性三⾓波等在信号处理中常⽤的信号。