《MATLAB及Simulink应用》实验指导书+答案

湖北汽车工业学院毕业论文I《MATLAB及应用》实验指导书班级：姓名：学号：总评成绩：汽车工程系电测与汽车数字应用中心湖北汽车工业学院毕业论文II目录实验04051001MATLAB语言基础.............................................1实验04051002MATLAB科学计算及绘图.......................................5实验04051003MATLAB综合实例编程.........................................7湖北汽车工业学院毕业论文1实验04051001MATLAB语言基础1实验目的1)熟悉MATLAB的运行环境2)掌握MATLAB的矩阵和数组的运算3)掌握MATLAB符号表达式的创建4)熟悉符号方程的求解2实验内容说明：从下面的题目、第1~4章课后习题中任选10题，学号为奇数的选择奇数号题，学号为偶数的选择偶数号题，并在答案之前标注题目来源，例如“课本第1章题2”、“指导书题3”等。可以采用notebook格式输出结果（关于notebook请查阅其他参考资料，或上网搜索）例如：课本第4章题1.一个半径为r的求体积V和表面积A分别为:334rV、24rAa.给出以下程序的伪代码描述：计算当30r米时的V和A，并同时绘制V相对于A的图形。b.编写和运行部分a中所描述的程序。解：clc,clear;r=0:0.1:3;V=4/3*pi*r.^3;A=4*pi*r.^2;plot(A,V);gridon;xlabel('SurfaceArea');ylabel('Volume');操作成绩报告成绩湖北汽车工业学院毕业论文2020406080100120020406080100120SurfaceAreaVolume1.在一个已知的测量矩阵T（100×100）中，删除整行全为0的行，删除整列内容全为0的整列（判断某列元素是否为0方法：检查T(:,i).*(T(:,j))是否为0）。2.假设汽车系在下列各年度的人口统计如表所示年份类别大一新生学士毕业生2002102822003120100200498942005105972006121110试用一个二维矩阵STU表示上述数据，并请计算出下列各数值：（1）汽车系在2002~2006年之间的每年平均新生、毕业生人数。（2）5年来汽车系共有多少毕业生？（3）在哪几年，新生数目比毕业生多？（4）5年来每年的毕业生对新生的比例平均值为何？3.完成下列矩阵运算：湖北汽车工业学院毕业论文3（1）使用randn产生一个（10×10）的矩阵A（2）计算B=（A+A’）/2。请注意，B一定是一个对称矩阵（3）计算矩阵B的特征向量e1e2…e10（使用函数eig）（4）验证在i不等于j的情况下，ei和ej的内积必定为04.下列MATLAB语句用于画出函数x0.2e2)y(x在[0,10]的值。x=0:0.1:10;y=2*exp(-0.2*x);plot(x,y);利用MATLAB的M-文件编辑器创建一个新的M-文件，输入上述代码，保存为文件test1.m。然后在命令窗口中输入test1执行这个文件。看得到什么结果？5.熟悉MATALB帮助的使用：1)通过以下两种方式得到关于exp函数的帮助（a）在命令窗口中输入helpexp命令；（b）运用帮助空间窗口。2)使用lookfor命令寻找以10为底的对数函数。6.假设u=1和v=3,用MATLAB语句编写下列语句a.3v4ub.)vu/(2v2c.)uv/(v333d.3/v427.应用MATLAB帮助窗口查找显示当前目录的命令。a)MATLAB启动时的当前目录是什么？b)创建一个新的目录mynewdir，并将其改变为当前目录。然后打开M-文件编辑窗口，增加以下语句：%createaninputarrayfrom-2*pito2*pit=-2*pi:pi/10:2*pi;%calculate|sin(t)|x=abs(sin(t));%plotresultplot(t,x);把此文件以test2.m为文件名保存，然后在命令窗口中输入test2执行此文件。c)关闭绘图窗口，返回到原始目录，然后在命令窗口中输入test2。看有何情况发生，为什么。湖北汽车工业学院毕业论文43思考题1.MATLAB中，数组与矩阵在表示与应用上有哪些区别。湖北汽车工业学院毕业论文5实验04051002MATLAB科学计算及绘图1实验目的1)熟悉MATLAB所提供的常用数值计算的函数(方程（组）的求解、插值、拟合)；2)掌握MATLAB二维图形绘制命令及其图形控制（plot、loglog、contour、polar等）；3)熟悉MATLAB三维图形绘制命令及其图形控制(mesh、surf等)。2实验内容说明：从下面的题目、第5~8章课后习题中任选10题，学号为奇数的选择奇数号题，学号为偶数的选择偶数号题，并在答案之前标注题目来源，例如“课本第7章题2”、“指导书题3”等。可以采用notebook格式输出结果（关于notebook请查阅其他参考资料，或上网搜索）1.求f(x)=4x6-x+x3-95在（0，100）上最大值、最小值，根。（使用函数fminbnd、roots）2.求解常微分方程x’’=-x’+x+1，x’(0)=1，x(0)=0（使用函数dsolve）3.已知t=an2+bn，测得对应数据如下：（多项式插值interp1）t=[0,20,40,60,80,100,120,140,160,183.5];n=[0,1153,2045,2800,3466,4068,4621,5135,5619,6152];试求a和b的值。4.请用梯形法、辛普森法分别计算积分值1021dxxx（trapz、quad）5.计算二重积分102022)12(dxdyyxxyyx（使用函数dblquad）6.矩阵M=[1,2,6;4,2,7;8,9,3]，求M的LU分解，QR分解，对角阵，特征值分解。（使用函数lu、qr、shol、eig）7.a=3,A=4,b=a2,B=b2-1,c=a+A-2B,C=a+B+2c，求C。（使用函数solve）8.用两种方法求解Ax=b的解。（A为四阶随机矩阵，b为四阶向量，自己创建）。操作成绩报告成绩湖北汽车工业学院毕业论文69.建立一个5×5矩阵，分别用polyval函数和polyvalm函数将矩阵代入函数f(x)=1.35+0.0668x+0436x2+0.695x3，计算出结果并比较。10.)/1(5)25.1/()8.0()(323xxxxxxf，用两种方法求函数的根，并求其极值与零点。11.假设汽车系在2004、2005、2006年的人员组成如表所示：年份类别大一新生学士毕业生2002102822003120100200498942005105972006121110a)请用bar3命令来画出上述数据的立体长条图b)请用各种你可以想到的方法，在上述图形中加入各种解释和说明的文字。12.北京内燃机总厂生产的492Q发动机，由试验测得的转矩特性为：发动机转速n（r·min-1）10001500200025003000350038004000发动机转矩T（N·m）135.33147.10152.98156.91147.10138.27133.37125.53试求出转矩特性（T=f(n)）的多项式表示，并作出发动机的外特性图（要有适当的标注）。3思考题1.MATLAB求多项式的根是用什么方法，与传统方法相比有何优点2.画出横坐标在（-15，15）上的)x(siny函数的曲线，应该使用什么命令。3.请思考网络线有什么作用，为什么要对图形进行标注。湖北汽车工业学院毕业论文7实验04051003MATLAB综合实例编程1实验目的1)了解Windows界面编程的基本概念和方法掌握MATLAB程序设计的方法；2)掌握MATLAB/Simulink的使用方法和基本步骤；3)将MATLAB应用到所学专业。2实验内容说明：本次实验为“MATLAB编程综合实例”，不同专业的同学应结合自己的专业进行实验。例如，车辆工程相关专业的同学可对汽车性能（《汽车理论》课程所研究的性能）进行仿真，材料工程专业同学可结合《工程热力学》、《传热学》等课程的内容参照进行。下面的两道题必选一道；再可从第9章课后习题中任选7题，学号为奇数的选择奇数号题，学号为偶数的选择偶数号题，并在答案之前标注题目来源，例如“课本第1章题2”、“指导书题2”等。可以采用notebook格式输出结果（关于notebook请查阅其他参考资料，或上网搜索）1.建立二自由度汽车SIMULINK模型。.1221221.12121)(1)()()(1)(rzrrrIakkbkaubkakuvmkbkakukk更改参数，观察不同参数下前轮角阶跃输入下的汽车稳态响应。1）MATLAB指令窗口下输入指令’simulink’，打开simulink编辑器并新建一个mdl。2）分别将两个拉入编辑窗口，并命名为k1、k2。操作成绩报告成绩湖北汽车工业学院毕业论文83）将拉入编辑窗口并双击打开属性窗口，将“Listofsigns”改为“++”，命名为k1+k2，再将k1、k2与之相连。4）如步骤2）创建B，将拉入编辑窗口，再将k1+k2、B与之相连。5）分别将、、、、拉入编辑窗口，更改相应属性并连线6）如步骤2）创建a、b，将拉入2个编辑窗口并双击打开属性窗口，分别将“Expression”改为“u*u”，“u*u”。湖北汽车工业学院毕业论文97）采用如上方法，得到最终框图。8）点击运行仿真，结束后双击“Scope”与“Scope1”观察曲线9）更改k1、k2等参数，运行仿真，不同参数下前轮角阶跃输入下的汽车稳态响应曲线。2.结合汽车理论知识，针对汽车某项性能设计一仿真软件，要求可根据输入参数绘制相应曲线。（选做一题）1)动力性计算，参数见《汽车理论》习题1.3湖北汽车工业学院毕业论文10设计完成以下工作：a）可进行整车参数输入；b）计算最高车速、加速时间（2档起步0~70km/h），最大爬坡度；c）绘制驱动力阻力平衡图、汽车加速时间曲线、汽车爬坡度图。2)经济性计算，参数见《汽车理论》习题1.3，2.7设计完成以下工作：a）可进行整车参数输入；b）计算显示JB3352-83规定的六工况循环行驶的百公里油耗；c）绘制汽车功率平衡图、最高档及次高档等速百公里油耗曲线。3)制动性计算，参数见《汽车理论》习题4.3设计完成以下工作：a）可进行整车与制动系统参数输入；b）计算同步附着系数、空载制动距离、满载制动距离；c）计算前部管路损坏时的空载制动距离、满载制动距离；d）计算后部管路损坏时的空载制动距离、满载制动距离；e）绘制空、满载的理想制动力分配曲线，利用附着系数曲线、制动效率曲线。4)操作稳定性计算，参数见《汽车理论》习题5.11设计完成以下工作：a）可进行整车参数输入；b）计算显示稳定形因数K、特征车速、静态储备系数ay=1.4；c）绘制稳态横摆角速度曲线；d）绘制时瞬态响应曲线。3思考题结合本次试验，谈谈学习MATLAB的心得体会湖北汽车工业学院毕业论文11湖北汽车工业学院毕业论文12