计算机仿真技术实验

1计算机仿真技术实验实验报告格式广西大学实验报告姓名：指导老师：成绩：学院：专业：班级：实验内容：年月日其他组员及各自发挥的作用：张三设计了MATLAB仿真并一起调试了动手实验，撰写实验报告了X部分李四设计了电路图并在Multism中做了仿真，撰写实验报告了X部分王五通过与张三和李四讨论对实验结果进行了分析总结，撰写实验报告了X部分【实验时间】####年##月##日【实验地点】在这里填上实验地点。【实验目的】在这里填上实验目的。【实验设备与软件】在这里填上实验设备与软件。【实验原理】在这里简要的总结叙述实验原理。（简明扼要）【实验内容、方法、过程与分析】1、实验内容在这里简要的叙述实验内容。(注意：是对实验内容的总结归纳，言简意赅，不是照抄，不要多于400字)2、实验方法在此说明实验所采用的方法以及分析基本依据，比如：根据实验内容要求，对表达式进行处理，画出模拟电路图并在Multisim中仿真，然后在实验箱中验证并比较仿真结果。3、实验过程与分析在这里详细说明您的实验过程及记录的数据，并适时进行分析。【实验结论与总结】在这里先写上本实验得到的结论(可以分点列出)，以及你做实验的总结(获得了什么？明白了什么？等，可以分点列出)，并提出一些改进的措施。1实验一Matlab基本符号和常用函数实验类型：验证难度系数：0.1实验性质：必做课内学时：3课外学时：0分组人数：1开课方式：在MATLAB平台上完成实验，提交实验报告。实验目的：1、熟悉Matlab集成环境。2、掌握Matlab的基本符号和常用函数。实验设备与软件：1、MATLAB数值分析软件实验原理：MATLAB是由MathWorks公司推出的以矩阵为基本数据单位的科学与工程计算软件，具有高性能图形可视化功能，提供了许多专用工具箱，在信号分析与处理、图像处理、系统控制等领域有广泛应用。学习和使用MATLAB最好的方式是通过查阅MATLAB的帮助系统。实验内容：在Matlab命令窗口中熟悉以下内容：1）基本符号。包括矩阵定义和访问符号、算术运算符、比较运算符、逻辑运算符、注释符等。2）常用函数。包括数学函数（exp、log、sqrt、rand、sin等）、矩阵生成函数（ones、zeros、rand、eye、diag等）、矩阵操作函数（size、length、inv、reshape、permute、rank、eig等）、输入输出函数（save、load）、图形函数（figure、subplot、plot、polar、mesh、surf、image、set、xlabel、ylabel、title、legend、text、disp等）。实验总结：实验报告要求总结实验内容，列表给出所尝试的例子并说明其功能。报告格式请按实验报告模板编写。实验二连续系统的S函数实验类型：设计难度系数：0.5实验性质：必做课内学时：3课外学时：0分组人数：1开课方式：在MATLAB平台上完成实验，提交实验报告。实验目的：1、熟悉Simulink环境。2、掌握Simulink环境中S函数的编写。实验设备与软件：1、MATLAB数值分析软件实验原理：S函数用于描述动态关系，为扩展Simulink的性能提供了一个有力的工具。一个S函数包含一组回调程序。在模型仿真期间，Simulink对于模型中的每个S函数块调用适当的回调程序，执行在每个仿真阶段所必需的任务。编写S函数可以采用模板文件sfuntmpl.m。实验内容：用S函数创建二阶系统21xx，uxxx5.02.04.0212，1xy。用Simulink创建仿真系统，2输入u为单位阶跃信号（Step），对象为所创建的S函数的系统，用示波器（Scope）查看输出y。实验总结：实验报告要求简要地说明实验原理；简明扼要地总结实验内容；编制m文件，并给出运行结果。报告格式请按实验报告模板编写。实验三龙格-库塔法数值求解常微分方程实验类型：设计难度系数：0.5实验性质：必做课内学时：3课外学时：0分组人数：1开课方式：在MATLAB平台上完成实验，提交实验报告。实验目的：1、掌握M文件的编写。2、熟悉龙格-库塔法。实验设备与软件：1、MATLAB数值分析软件实验原理：连续动态系统可以用常微分方程),(yfyt描述。多数情况下，描述动态系统的微分方程不存在解析解，只能用数值方法求解。四阶龙格-库塔法是求解常微分方程常用方法，其计算精度可满足大部分工程应用需求，而且容易编程，稳定性好，因此在系统仿真中得以广泛应用。从理论上讲，只要函数在某区间上充分光滑，那么它可以展开为泰勒级数，因此在该区间上的函数值可用各阶导数值近似地表示出来，反之其各阶导数值也可用某些函数值的线性组合近似地表示出来。龙格-库塔法就是将待求函数)(ty展开为泰勒级数，并用方程函数),(yft近似其各阶导数，从而迭代得到)(ty的数值解。具体来说，四阶龙格-库塔迭代公式为)22(6143211kkkkhnnyy),(1nntkyf)2/,2/(12hkhtknnyf)2/,2/(23hkhtknnyf),(33hkhtknnyf实验内容：已知二阶系统21xx，uxxx5.02.04.0212，0)0()0(21xx，u为单位阶跃信号。用四阶龙格-库塔法求数值解。分析步长对结果的影响。实验总结：实验报告要求简要的说明实验原理；简明扼要地总结实验内容；编制m文件，并给出运行结果。报告格式请按实验报告模板编写。3实验四优化算法实验类型：设计难度系数：0.5实验性质：必做课内学时：3课外学时：0分组人数：1开课方式：在MATLAB平台上完成实验，提交实验报告。实验目的：1、熟悉M文件的编写。2、熟悉优化算法。实验设备与软件：1、MATLAB数值分析软件实验原理：许多现实和理论问题可以描述为使某个指标函数在满足一定条件下达到极值。这类问题称为最优化问题。最优化问题的求解分为两个方面：建立问题的数学模型，即确定问题变量x、指标函数和问题约束条件；设计算法进行计算机求解，即确定搜索方向，然后迭代搜索最优或次优解。下降法是各种搜索算法的基础。其基本步骤是：确定搜索方向Δx，选择步长t0，做迭代x(n+1)=x(n)+t*Δx(n)，使f(x(n+1))f(x(n))。搜索方向Δx为解析形式的算法有：1）梯度下降法：)(xfx；2）最速下降法：)(xfx，)(minargxtxftnt；3）牛顿法：)()]([12xfxfxnt。搜索方向Δx用数值方法确定的算法有下山单纯形法。实验内容：已知指标函数)1.0exp()1.03exp()1.03exp()(12121xxxxxxf。分别用梯度下降法、最速下降法、牛顿法和下山单纯形法求解。给出最优解和最优指标（指标函数在最优解的值），对比算法的迭代误差（两次迭代的指标函数值的差异）曲线下降的趋势。实验总结：实验报告要求简要的说明实验原理；简明扼要地总结实验内容；编制m文件，并给出运行结果。报告格式请按实验报告模板编写。