matlab实验1-8带答案

实验一 Matlab 基本操作 一． 实验目的： 1． 掌握矩阵和多项式构造和运算方法。 2． 能够用常用函数进行简单问题求解。 3． 能够进行Matlab 数值运算。 二． 实验内容： 1． 用Matlab可以识别的格式输入下面两个矩阵 ?1233?436?1?4i?2357??2??335???A=1357， B=?26?7i53??3239???895?1??1894??再求出它们的乘积矩阵C。 2． 解线性方程 ?57651??2496??710872??34136????? ?681093?X=?36144? ????57910435140???????12345???1560???311??11?1?????3． 设矩阵A=?212?， B=?2?10?，求⑴ 2A+B ⑵ 4A2-3B2 ???123???1?11??78?54?2i?? 42??43?⑶ AB ⑷ BA ⑸ AB-BA 4． 求解一元六次方程组 3x6+12x5+4x4+7x3+8x+1=0 的根 5． 求多项式3x6+12x5+4x4+7x3+8x+1被（x-3）(x3+5x)除后的结果 ?2?1??0?2?6． 设二阶矩阵A，B，X，满足X-2A=B-X，其中A=?，B=???20?，?12????求矩阵X。 实验一 Matlab 基本操作（一） 一． 实验目的： 1． 掌握矩阵和多项式构造和运算方法。 2． 能够用常用函数进行简单问题求解。 3． 能够进行Matlab 数值运算。 二． 实验内容： 1、 〉〉a=[1 2 3 3;2 3 5 7;1 3 5 7;3 2 3 9;1 8 9 4]; >> b=[1+4i 4 3 6 7 8;2 3 3 5 5 4+2i;2 6+7i 5 3 4 2;1 8 9 5 4 3]; >> c=a*b c = 1.0e+002 * Columns 1 through 4 0.1400 + 0.0400i 0.5200 + 0.2100i 0.5100 0.2500 + 0.0800i 1.0300 + 0.3500i 1.0300 0.2400 + 0.0400i 0.9900 + 0.3500i 1.0000 0.2200 + 0.1200i 1.0800 + 0.2100i 1.1100 0.3900 + 0.0400i 1.1400 + 0.6300i 1.0800 Columns 5 through 6 0.4100 0.3100 + 0.0400i 0.7700 0.5900 + 0.0600i 0.7000 0.5100 + 0.0600i 0.7900 0.6500 + 0.0400i 0.9900 0.7000 + 0.1600i 2、>> a=[5 7 6 5 1;7 10 8 7 2;6 8 10 9 3;5 7 9 10 4;1 2 3 4 5]; >> b=[24 96;34 136;36 144;35 140;15 60]; >> c=a\\b c = 1.0000 4.0000 1.0000 4.0000 1.0000 4.0000 1.0000 4.0000 1.0000 4.0000 3、a=[3 1 1;2 1 2;1 2 3];b=[1 1 -1;2 -1 0;1 -1 1]; >> 2*a+b ans = 7 3 1 6 1 4 3 3 7 >>4*a^2-3*b^2 ans = 42 21 38 40 19 46 40 33 56 0.4000 0.7700 0.7100 0.8200 0.9300 实验二 Matlab基本操作（二） 一 实验目的： 1． 掌握矩阵方程的构造和运算方法 2． 掌握基本Matlab控制语句 3． 学会使用Matlab绘图 二 实验内容 1． 求解下列线性方程，并进行解的验证： 21?2??4??7?9153?2??7???x=?? ??2?2115???1?????13213???0?2、进行下列计算。 （1）k=?2 i?263i（2）求出y=x*sin(x)在0> a=[7 2 1 -2;9 15 3 -2;-2 -2 11 5;1 3 2 13];b=[4;7;-1;0];x=a\\b x = 0.4979 0.1445 0.0629 -0.0813 >> a*x ans = 4 7 -1 0 2、（1）>>i=2:63;mysum=sum(2.^i) mysum = 1.8447e+019 （2）>>y='x.*sin(x)';fplot(y,[0 100]);min=fmin(y,0,100) min = 54.9961 3（1）>> t=-1:0.02:1;y=sin(1./t);plot(t,y) （2）>> t=0:0.02:pi.*3;y=1-cos(7*t).^3;plot(t,y) 实验三，控制系统数学模型及转化 一，实验目的 1，学会建立控制系统的各种数学模型及转化。 2，使用Matlab求解系统闭环传递函数。 二，实验内容 1，用Matlab语言求下列系统的状态方程、传递函数、零极点和部分分式形式的模型参数，并分别写出其相应的数学模型表达式。 s3?7s2?24s?24⑴ G（s）=4 32s?10s?35s?50s?24⑵ X.?0.5??5?1.25?4?2.25??2.25??0.25?4.25?1.252???= X + ?2?0.25?1??1.25?0.5???1.25?0.75?0.25?1.75?0?????U ???Y=[0 2 0 2]X 12S?4S?62，已知G1(S)=2 , G2(S)=2 分别求G1(S)与G2(S)的S?5S?2S?7S?1串，并联的传递函数，及反馈时的传函。 （G1(S)为向前通道） 3，知单位负反馈的开环传递函数为 S3?4S2?3S?2 G(S)=2 2S(S?1)[(S?4)?4]⑴用MATLAB求系统闭环传递函数。 ⑵求闭环零极点。 4，用MATLAB化简及计算系统闭环传递函数。

实验三，控制系统数学模型及转化 一，实验目的 1，学会建立控制系统的各种数学模型及转化。 2，使用Matlab求解系统闭环传递函数。 二，实验内容 1、（1）> num=[1 7 24 24];den=[1 10 35 50 24];sys=tf(num,den) Transfer function: s^3 + 7 s^2 + 24 s + 24 --------------------------------- s^4 + 10 s^3 + 35 s^2 + 50 s + 24 >> [a b c d]=tf2ss(num,den) a = -10 -35 -50 -24 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 b = 1 0 0 0 c =1 7 24 24 d = 0 >> [z p k]=tf2zp(num,den) z = -2.7306 + 2.8531i -2.7306 - 2.8531i -1.5388 p = -4.0000 -3.0000 -2.0000 -1.0000 k =1 >> [r,p,h]=residue(num,den) r = 4.0000 -6.0000 2.0000 1.0000 p =-4.0000 -3.0000 -2.0000 -1.0000 h = [] （2）>> a=[2.25 -5 -1.25 -0.5;2.25 -4.25 -1.25 -0.25;0.25 -0.5 -1.25 -0.25;1.25 -1.75 -0.25 -0.75]; 实验四：控制系统的时域分析 一，实验目的 1、使用MATLAB分析系统的稳定性及稳态性能。 2、分析系统的暂态性能并会计算暂态性能指标。 二、实验内容 1、已知系统的闭环传递函数为：G(S)?200S4?20S?140S?400S?38432，分析系统的稳定性，并求该系统的单位阶跃响应曲线。 2、已知离散系统?(Z)?1.6Z?Z2Z2?0.8Z?0.5，求该系统的单位阶跃响应曲线。 3、控制系统的状态空间模型为： ?.??x1??010?.???1??x2?=?00?.????0?12?17???x3????x1??0??????x2?+?0?u ?x????3??1??x1???y??231??x2?，求该系统在[0，3]区间上的单位脉冲响应曲线。 ?x??3??.??x1?1??x1??0??0x??14、已知控制系统模型为：.???????u，y??11???，求系统????6?9???x2??1??x2????x2?在y=sint时的响应。 5、典型二阶系统如下所示: ?n2G(s)?22s?2??ns??n式中, ?n是自然频率(无阻尼振荡频率), ?是阻尼系数.要求绘制出当?=0.5， ?n分别对2\\4\\6\\8\\10\\12时系统的单位阶跃响应. 三、 思考题 随着?n的逐渐增大，系统的响应速度怎样变化？并从控制原理的角度给出合理的解释。 实验四：控制系统的时域分析 一，实验目的 1、使用MATLAB分析系统的稳定性及稳态性能。 2、分析系统的暂态性能并会计算暂态性能指标。 二、实验内容 1、>> num=[200];den=[1 20 140 400 384];[z,p]=tf2zp(num,den); >> i=find(real(p)>0);n=length(i); >> if(n>0) disp('unstable') else disp('stable');end stable >> t=0:0.1:50;[y,x,t]=step(num,den,t);plot(t,y) 2、>>num=[1.6 -1 0];den=[1 -0.8 0.5];[y,x]=dstep(num,den,300);plot(y) 3、>> a=[0 1 0;0 0 1;0 -12 -17];b=[0;0;1];c=[2 3 1];d=zeros(1,1); t=0:0.01:3;[y,x,t]=impulse(a,b,c,d,1,t);plot(t,y) 4、>> a=[0 1;-6 -9];b=[0;1];c=[1 1];d=zeros(1,1); >> [num,den]=ss2tf(a,b,c,d) 实验五：控制系统的根轨迹分析 一，实验目的 1、使用MATLAB绘制系统的根轨迹。 2、通过根轨迹分析系统的性能。 二、实验内容 1、已知连续系统的开环传递函数为：G(S)?K(2S?5S?1)2S2?2S?3，确定系统开环零、极点的位置，并绘制带阻尼比和自然振荡频率栅格的根轨迹图。 2、系统的开环传递函数为：G(S)?K(4S?3S?1)S(3S?5S?1)22，绘制系统的根轨迹，确定当ξ=0.7时系统闭环极点的位置，并分析系统的性能。 3.已知一个单位负反馈系统开环传递函数如下： G(s)?ks(0.5s?1)(4s?1)试绘制系统闭环的根轨迹图，并在根轨迹图上任选一点，计算该点的增益K，以及所有的极点位置。 4.设一高阶系统开环的传递函数为， 0.0001s3?0.0218s2?1.0436s?9.3599G(s)?0.0006s3?0.0268s2?0.06365s?6.2711试绘制该系统的零极点图及闭环的根轨迹图。 三、思考题 请简述从根轨迹图可分析系统的哪些性质？ 实验五：控制系统的根轨迹分析 一，实验目的 1、使用MATLAB绘制系统的根轨迹。 2、通过根轨迹分析系统的性能。 二、实验内容 1、>> num=[2 5 1];den=[1 2 3];[p,z]=pzmap(num,den) p =-1.0000 + 1.4142i -1.0000 - 1.4142i z = -2.2808 -0.2192 >> rlocus(num,den);sgrid 2、>> num=[4 3 1];den=[3 5 1 0];rlocus(num,den);sgrid 3、N1=1; D1=conv([1 0],conv([0.5 1][4 1])); S1=tf(n1,d1); rlocus(sys)

实验六：控制系统的频域分析 一，实验目的 1、使用MATLAB绘制系统的伯德图、奈奎斯特图。 2、计算系统的相角裕度和增益裕度。 二、实验内容 1、已知系统的开环传递函数为：G(S)?求系统的相角裕度和增益裕度。 G(S)?2S?5S?121S2?0.4S?1，绘制系统的伯德图，并2、绘制系统S2?2S?3的奈奎斯特图。 ks2?2s?43．系统的闭环函数如下： Gc(s)? 4、已知系统的传递函数如下： G(s)?请画出系统的幅频特性。 ks3?52s2?100s当求K分别取1700和6300时，系统的极坐标频率特性图。 25、已知系统开环传递函数G?2,用乃氏判据判断系统稳定性。 S(0.1S?1)(10S?1)实验六：控制系统的频域分析 一，实验目的 1、使用MATLAB绘制系统的伯德图、奈奎斯特图。 2、计算系统的相角裕度和增益裕度。 二、实验内容 1、>> num=[1];den=[1 0.4 1];bode(num,den); >> [gm,pm,wcg,wpg]=margin(num,den) gm =Inf pm =32.8443 wcg =Inf wpg =1.3567 2、>> num=[2 5 1];den=[1 2 3];nyquist(num,den) 3．Num=4;den=[1 2 4]; W=0:0.01:3; G=freqs(num,den,w); Mag=abs(g); Plot(w,mag) 实验七：控制系统的校正 一、实验目的 1、了解根轨迹校正法的基本原理。 2、使用频率分析法对系统进行相位超前、迟后、迟后-超前校正。 二、实验内容 1、单位反馈系统的开环传递函数为G(s)?k，设计迟后校正装s(s?1)(0.2s?1)置，满足以下条件：开环增益K=8；相角裕度??40?。 2、单位反馈系统被控对象传递函数为 G0(S)?35，PID调节器传递函数为 S(0.2S?1)(0.01S?1)(0.005S?1)10?0.2SSGC(S)?3?，比 5，现附加一零点S(S?1)(S?4)3、单位反馈系统被控对象传递函数为G0(S)?和一极点，校正环节传递函数GC(S)?率特性。 5.94(S?1.2),分析附加零、极点前后的频(S?4.95)实验七：控制系统的校正 一、实验目的 1、了解根轨迹校正法的基本原理。 2、使用频率分析法对系统进行相位超前、迟后、迟后-超前校正。 二、实验内容 1、>> num0=[8];den0=[0.2 1.2 1 0];[gm1,pm1,wcg1,wpg1]=margin(num0,den0); r=40;w=logspace(-3,1);[mag1,phase1]=bode(num0,den0,w); for epsilon=5:15 r0=(-180+r+epsilon);[i1,ii]=min(abs(phase1-r0)); wc=w(ii);alpha=mag1(ii);t=5/wc;numc=[t,1];denc=[alpha*t,1]; [num,den]=series(num0,den0,numc,denc);[gm,pm,wcg,wpg]=margin(num,den); if(pm>=r);break;end; end >> printsys(numc,denc);printsys(num,den); num/den = 8.3842 s + 1 ------------- 95.9177 s + 1 num/den = 67.0733 s + 8 --------------------------------------------- 19.1835 s^4 + 115.3012 s^3 + 97.1177 s^2 + s >> bode(numc,denc,w);grid; title('校正装置') >> bode(num,den,w);grid;title('校正后装置') 实验八、综合练习 一、解方程组。 6x1+3x2+4x3=3 -2x1+5x2+7x3=-4 8x1-4x2-3x3=-7 二、求系统的传递函数，和闭环极点。 _250 0.10.01s?s?12 1_8 0.080.2s?14 三、 已知系统闭环传递函数G(S)?暂态性能指标。 9s2?3s?9，绘制其单位阶跃响应曲线，并计算其主要四、 已知系统开环传递函数G(S)?k，绘制系统根轨迹，并求临(s?2)(s?0.5)(s?1)界稳定的k值。 五、 已知系统开环传递函数G(S)?50，绘制系统的伯德图，判(0.2s?1)(s?5)(s?10)

断系统稳定，求系统的相角裕度和幅值裕度。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/step.html