《計算機仿真報告》word版.doc
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中南大學計算機仿真實驗報告實驗一 MATLAB語言編程一、 實驗目的1、熟悉Matlab語言及其環(huán)境,掌握編程方法。2、要求認真聽取實驗指導老師講解與演示。二、具體實驗內(nèi)容、步驟、要求 1、運行交互式學習軟件,學習MATLAB語言; 2、在MATLAB的命令窗口下鍵入如下命令:INTRO(注意:intro 為一個用MATLAB語言編寫的幻燈片程序,主要演示常用的MATLAB語句運行結(jié)果。) 然后,根據(jù)現(xiàn)實出來的幻燈片右面按鈕進行操作,可按STARTNEXTNEXT按鈕一步步運行,觀察。3、 自編程序并完成上機編輯,調(diào)試,運行,存盤:(1)用MATLAB命令完成矩陣的各種運算,例如:求出下列運算結(jié)果,并上機驗證。解:實驗程序如下:function chengxu1A=11 12 13 14;21 22 23 24;31 32 33 34;41 42 43 44;a1=A(:,1)a2=A(2,:)a3=A(1:2,2:3)a4=A(2:3,2:3)a5=A(:,1:2)a6=A(2:3)a7=A(:)a8=A(:,:)a9=ones(2,2)a10=eye(2)實驗結(jié)果如下:(1) A(:,1)= (2) A(2,:)= (3) A(1:2,2:3)= (4) A(2:3,2:3)= (5) A(:,1:2)= (6) A(2:3)= (7) A(:)= (8) A(:,:)=(9) ones(2,2)= (10) eye(2)=(2)、繪制數(shù)學函數(shù)的圖形,例如: y(t)=1-2e-tsin(t) (0=t=8) 理解數(shù)組運算與矩陣運算功能。解:根據(jù)題意編寫MATLAB程序如下:%繪圖程序如下:t=0:0.01:8;y=1-2*exp(1)-t.*sin(t) plot(t,y)繪制函數(shù)圖形如下圖所示:實驗二 數(shù)值積分算法練習與函數(shù)調(diào)用一、實驗目的1、理解數(shù)值積分法,熟練掌握MATLAB的函數(shù)調(diào)用。二、實驗題目1、用Eular法求解初值問題的數(shù)值解:設(shè)方程如下:取步長,上機編寫程序求出數(shù)值解。解:用MATLAB編程求解如下:%用Euler法求初值問題的數(shù)值解function FZSYZ1t0=0;tf=1;x0=1;h1=0.1;t=t0:h1:tf;n=length(t);u=x0;uu(1)=u;for i=2:n du=u-2*t(i-1)/u; u=du*h1+u; uu(i)=u;enduuplot(t,uu)得到的結(jié)果如下圖所示:2、編寫MATLAB程序求解下列方程的數(shù)值解:解:用MATLAB編程求解如下:%用ode23法求初值問題的數(shù)值解function xdot=fun21(t,x)xdot=x-t2;function fzsy22t0=0;tf=3;tol=1e-6;x0=1;trace=1;t,x=ode23(fun21,t0,tf,x0,tol,trace);plot(t,x)得到的實驗結(jié)果如下圖所示3、試將(2-2)方程改為用Eular編程求解試比較用ode23求解結(jié)果解:用MATLAB編程求解如下:%改用Euler法求初值問題的數(shù)值解function FZSYZ1t0=0;tf=3;x0=1;h1=0.1;t=t0:h1:tf;n=length(t);u=x0;uu(1)=u;for i=2:n du=u-(t(i-1)2; u=du*h1+u; uu(i)=u;enduuplot(t,uu)得到的實驗結(jié)果如下圖所示4、 試將(2-1)方程改為用ode23算法調(diào)用函數(shù)求解,并試比較結(jié)果。解:用MATLAB編程求解如下:function xdot=fun21(t,x)xdot=x-2*t./x;function fzsy22t0=0;tf=1;tol=1e-6;x0=1;trace=1;t,x=ode23(fun21,t0,tf,x0,tol,trace);plot(t,x)得到的實驗結(jié)果如下圖所示:5、利用ode23或ode45求解線性時不變系統(tǒng)微分方程,并繪制出曲線,式中 解:用MATLAB編程求解如下:function xdot=fun21(t,x)A=-0.5 1;-1 -0.5;xdot=A*x;function fzsy22t0=0;tf=4;tol=1e-6;x0=0;1;trace=1;t,x=ode23(fun21,t0,tf,x0,tol,trace);plot(t,x)得到的實驗結(jié)果如下圖所示:6、求出與的單位階躍響應(yīng),并分別求出狀態(tài)空間模型。解:(1)的狀態(tài)空間模型求解如下:function shiyan2b1=2;a1=1 2 1;sys=tf(b1,a1);step(sys);A1,B1,C1,D1 = tf2ss(b1,a1)求解可得: 實驗仿真結(jié)果如下圖所示:(2) 的狀態(tài)空間模型求解如下:function shiyan2b1=1;a1=2 3 3 1;sys=tf(b1,a1);step(sys);A1,B1,C1,D1 = tf2ss(b1,a1)求解可得: 實驗仿真結(jié)果如下圖所示:7、選做題一:已知系統(tǒng)傳遞函數(shù)為,求對應(yīng)的零極點模型,繪制系統(tǒng)階躍響應(yīng)。解:由MATLAB編程求解如下:function shiyan2b1=200 400;a1=1 11 52 42;step(b1,a1);z,p,k = tf2zp(b1,a1)有上述程序求解可得: 實驗仿真結(jié)果如下圖所示:實驗三 控制工具箱與SIMULINK軟件應(yīng)用1、 實驗目的1、熟悉工具箱及其使用,進行系統(tǒng)仿真分析,通過仿真對系統(tǒng)進行校正校驗。2、 實驗預習要求2、必須先復習教材及上課介紹的有關(guān)控制工具箱命令與SIMULINK仿真工具的使用,并對實驗題目作好準備。3、 學會調(diào)出、運行已由SIMULINK建立的仿真模型1、仿真模型如下:仿真圖形如下:2、仿真模型如下:仿真圖形如下:實驗四 數(shù)字控制系統(tǒng)仿真與綜合應(yīng)用一、實驗目的1、 掌握用于離散系統(tǒng)的Matlab命令及數(shù)字控制系統(tǒng)仿真系統(tǒng)方法。應(yīng)用仿真對系統(tǒng)的設(shè)計進行分析比較。二、實驗內(nèi)容1、實驗題目與要求若,若使用零階保持器將G(s)轉(zhuǎn)換成G(z)。采用周期T=0.1s,用仿真方法得出G(s)與G(z)的階躍響應(yīng)圖并進行比較。解:將連續(xù)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)用下面的零階保持器法轉(zhuǎn)換成離散系統(tǒng)傳遞函數(shù)程序清單如下:function shiyan41num=10;den=1,7,10;ts=0.1;i=0:35;time=i*ts;n_zoh,d_zoh=c2dm(nc,dc,ts);yc=step(nc,dc,time);y_zoh=dstep(n_zoh,d_zoh,36);xx,yy=stairs(time,y_zoh);plot(time,yc)hold on;plot(xx,yy)程序結(jié)果如下: 實驗仿真結(jié)果如下圖所示:2、 仿真研究與系統(tǒng)分析:,采樣周期T=0.2s1、采用零階保持器,將W1(s)轉(zhuǎn)換為W1(z),串接一個計算機調(diào)節(jié)模型D(z)組成一個典型的數(shù)字反饋系統(tǒng),當采用最少拍設(shè)計原則設(shè)計出來的。分別用仿真算法得到系統(tǒng)在單位階躍輸入作用下的響應(yīng),系統(tǒng)在單位速度輸入是的輸出響應(yīng)。解:(1)首先將W1(s)轉(zhuǎn)換為W1(z),采樣周期T=0.2s,程序清單如下:function shiyan42num=10;den=0.005 0.15 1 0;ts=0.2;nc,dc=c2dm(num,den,ts)實驗結(jié)果如下: (2)運行如下仿真程序可得結(jié)果如下:3、 思考題解:(1)將被控對象的傳遞函數(shù)G(s)離散化的程序如下:%將G(s)離散化的程序如下:function shiyan43num=10;den=1 1 0;ts=1;nc,dc=c2dm(num,den,ts)實驗結(jié)果如下: 則離散化后的傳遞函數(shù)(2)運行如下仿真程序可得結(jié)果如下:- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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