华夏college-MATLAB计算机仿真课程实验指导书2010

计算机仿真课程实验指导书1实验1数据和函数的可视化实验要求⒈掌握二维、三维绘图指令；⒉掌握图形标识和精细指令；⒊学习用编程器编程、程序调试、程序保存和运行程序进行仿真实验内容⑴在例3—3的程序的基础上，加入坐标控制、分格线和图形标识等指令，并运行；⑵在例3—5的程序的基础上，采用精细指令，并加入必要的文本，运行；⑶绘制如下函数的立体网状图和立体曲面图；)(22yxxez参考程序%dfx=linspace(-2,2,25);%在X轴上取25个点y=linspace(-2,2,25);%在Y轴上取25个点[xx,yy]=meshgrid(x,y);%xx和yy都是25×25的矩阵zz=xx.*exp(-xx.^2-yy.^2);%zz也是25×25的矩阵figure('name','立体网状图',...'numbertitle','off');mesh(xx,yy,zz);%绘制立体网状图title('立体网状图');xlabel('X');ylabel('Y');zlabel('Z');figure('name','立体曲面图',...'numbertitle','off');surf(xx,yy,zz);%title('立体曲面图');xlabel('X');ylabel('Y');zlabel('Z');⑷绘制peaks函数的各种效果图用编程器编辑如下程序，加入注释，分析运行结果；%三维空间立体绘图基本指令演示figure(1)peaks;%直接绘制peaks函数[x,y,z]=peaks;%对peaks函数取点figure(2)meshc(x,y,z);%同时绘出网状图和等高线计算机仿真课程实验指导书2axis([-inf,inf,-inf,inf,-inf,inf])title('同时绘出网状图和等高线')figure(3)contour3(peaks,25);%绘出曲面在三维空间中的等高线axis([-inf,inf,-inf,inf,-inf,inf])title('曲面在三维空间中的等高线')figure(4)contour(peaks,25);%绘制等高线在X—Y平面的投影axis([-inf,inf,-inf,inf])title('等高线在X—Y平面的投影')figure(5)meshz(x,y,z);%将曲面加上围裙axis([-inf,inf,-inf,inf,-inf,inf])title('曲面加上围裙')figure(6)waterfall(x,y,z);%在X方向加上水流效果axis([-inf,inf,-inf,inf,-inf,inf])title('在X方向加上水流效果')figure(7)waterfall(x',y',z');%在Y方向加上水流效果axis([-inf,inf,-inf,inf,-inf,inf])title('在Y方向加上水流效果')实验报告要求⑴按自己的设想编制程序，给出每句程序的注释；⑵附上仿真的结果；实验2动态系统的时域仿真实验要求⒈建立动态系统的数学模型，掌握数学模型的MATLAB语言表示和模型转换；⒉掌握时域仿真的方法和主要的仿真指令；⒊学习用编程器编程、程序调试、程序保存和运行程序进行仿真。实验内容第1项：系统阶跃响应编写一个简单的M文件，计算二阶动态系统的阶跃响应，ζ值从0.1到1，且绘制出一簇阶跃响应曲线。二阶动态系统的数学模型如下：计算机仿真课程实验指导书32222)(nnnsssG分别设固有频率为1、2。参考程序：%progsy21.mw=1;y=zeros(200,1);i=1;num=w*w;forzeta=0.1:0.1:1den=[1,2*zeta*w,w*w];t=[0:0.1:19.9];y(:,i)=step(num,den,t);i=i+1;endmesh(fliplr(y),[12030])zlabel('Y')ylabel('t')xlabel('\zeta')grid实验报告要求⑴按自己的设想编制程序，给出每句程序的注释；⑵附上仿真的结果；⑶回答问题：如果想在窗中输入固有频率，应如何修改程序？第2项：系统建模、模型转换及仿真⑴用MATLAB语言表示图示系统的模型，并给出三种模型的具体表达；⑵进行单位阶跃响应和周期为30s的方波响应。参考程序：%progsy22.mclear,clf%建模和模型转换G1=tf([1,0.5],[1,0.1]);计算机仿真课程实验指导书4G2=tf(20,conv(conv([1,0],[1,2]),[1,20])));sys=feedback(G1*G2,1,-1)sysz=zpk(sys)%转换为零极点模型syss=ss(sys)%转换为状态空间模型%单位阶跃响应figure(1)step(sys);%方波响应figure(2)[u,t]=gensig(‘square’,30,90);%产生周期30s的方波lsim(sys,’r’,u,t)%方波响应holdonplot(t,u,’-.’)holdofftext(1.3,0.8,’输入\rightarrow’)text(5.4,0.8,’\leftarrow输出’)实验报告要求⑴绘制系统框图，写清实验内容；⑵写出编制的程序，并附上仿真的结果；⑶回答问题：为什么输入的方波信号选择30s的周期？实验3动态系统的频域仿真实验要求掌握频域仿真的方法和主要的仿真指令；实验内容第1项：系统频率特性分析已知单位负反馈系统的开环传递函数为)5.01)(1.01()(sssKsGk⑴绘制当K=5、30时系统的开环Bode图，计算幅值裕度、相位裕度，并分析对应闭环系统的稳定性；⑵利用图形属性功能，在开环Bode图上，显示幅值裕度、相位裕度；⑶绘制对应闭环系统的阶跃响应曲线，显示动态性能参数。参考程序：教材中，例7—3、4、5的程序。计算机仿真课程实验指导书5实验报告要求写出编制的程序，并附上仿真的结果；第2项：系统分析图形用户界面使用练习已知单位负反馈系统的开环传递函数为2)20)(1.0()40)(5(20)(ssssssGk利用系统分析图形用户界面LTIView，分析系统的脉冲响应、阶跃响应和频率特性。参考程序：%建立系统模型(K=20)Gk=zpk([-5-40],[0-0.1-20-20],20);%建立系统闭环模型sys=feedback(Gk,1,-1);%进入LTIView仿真环境Ltiview操作步骤：⑴在LTIView窗口中，点击菜单File，选择Import项，弹出LTI浏览器；⑵在LTI浏览器中，选择需要分析的系统；在图形窗口内右击，弹出现场菜单，可通过选择进行各种分析；⑶在LTIView窗口中，点击菜单Edit，选择PlotConfigurations项，弹出PlotConfigurations（图形配置）窗口，选择需要的图形窗口数，点击OK；⑷在LTIView多窗口中，在Responsetype（响应类型）框中，选择对应的响应。⑸在图形窗口内右击，弹出现场菜单，可进行分析或设置。实验报告要求写出编制的程序，写出操作步骤、过程并附上仿真的结果。实验4动态系统的Simulink仿真实验要求⑴熟悉主要模块库中的模块；⑵熟悉Simulink仿真框图的绘制方法，初步掌握常用模块的参数设置方法；实验内容第1项：系统的频率响应演示绘制图示框图，改变输入正弦信号的频率进行频率响应演示。改变系统的前向通道中的传递函数进行频率响应分析。计算机仿真课程实验指导书6实验报告要求⑴绘出自己绘制的仿真框图，并附上仿真的结果；⑵分析频率响应的特点。第2项：曲柄滑块机构的运动学仿真（参考教材第199页）图9—47为一标有连接件编号和位置角度的曲柄滑块机构示意图。连杆的长度r2、r3已知，曲柄输入角速度或角加速度已知。实验报告要求:(1)绘制自己绘制的仿真框图,并附上编写的程序和仿真的结果(2)如果将simulink模型中的示波器改为TOworkspace模块,其他参数不变,绘制以滑块位移,速度为纵坐标的运动曲线第3项：直流电动机闭环调速系统框图仿真已知晶闸管—直流电动机单闭环调速系统的动态结构图，如下图所示。其中，电枢电阻Ra＝0.5Ω，系统主电路总电阻R＝1Ω，额定磁通下的电机电动势转速比Ce＝0.1925V.min/r，电枢回路的电磁时间常数Ta＝0.017s，系统运动部分飞轮矩相应的机电时间常数Tm＝0.075s，系统测速反馈系数Kt＝0.01178V.s/min，整流触发装置的放大系数Ks＝44，三相桥平均失控时间Ts＝0.00167s，比例放大器的放大系数Kp＝10。计算机仿真课程实验指导书7⑴试绘制出该系统的单位阶跃响应曲线；⑵将比例放大器改为比例积分调节器，它的两个系数T1＝0.049s，T2＝0.088s。试绘制出该系统单位阶跃响应曲线；以及在扰动信号作用下的单位阶跃响应曲线和脉冲响应曲线；⑶将输入改成阶跃信号发生器，扰动输入改成脉冲输入，输出用示波器显示，进行仿真。参考程序：%progsy4.mRa=0.5;R=1;Ce=0.1925;Ta=0.017;Tm=0.075;Kt=0.01178;Ks=44;Kp=10;Ts=0.00167;T1=0.019;T2=0.028;[a,b,c,d]=linmod2('danbihuan');%danbihuan是你绘制的框图名，可任意命名sys=ss(a,b,c,d);step(sys)实验报告要求绘出自己绘制的仿真框图，并附上编写的程序和仿真的结果；