MATLAB編程作業(yè)

1、Matlab編程訓(xùn)練作業(yè)專(zhuān)業(yè)學(xué)生姓名班級(jí)學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師完成日期實(shí)訓(xùn)一 MATLAB語(yǔ)言介紹和數(shù)值計(jì)算1先求下列表達(dá)式的值，然后顯示MATLAB工作空間的使用情況并保存變量。 .2. 已知 ，求下列表達(dá)式的值：(1) A+6*B和A-B+I（其中I為單位矩陣）A+6*B:A-B+I:(2) A*B和A.*BA*B程序：A=12 34 -4;34 7 87;3 65 7B=1 3 -1;2 0 3;3 -2 7c=A*B 結(jié)果：A.*B程序：A=12 34 -4;34 7 87;3 65 7B=1 3 -1;2 0 3;3 -2 7 D=A.*B結(jié)果：(3) A3和A.3A3程序：A=12 34 -

2、4;34 7 87;3 65 7E=A3結(jié)果：A3程序：A=12 34 -4;34 7 87;3 65 7C=A.3(4) A/B及BAA/B程序：A=12 34 -4;34 7 87;3 65 7B=1 3 -1;2 0 3;3 -2 7C=A/B結(jié)果：BA程序：A=12 34 -4;34 7 87;3 65 7B=1 3 -1;2 0 3;3 -2 7D=BA結(jié)果：(5) 將矩陣C=BA的右下角2*2子矩陣賦給D, 并（3）保存變量（mat文件）程序：A=12 34 -4;34 7 87;3 65 7;B=1 3 -1;2 0 3;3 -2 7;C=B*inv(A);D=C(2:3,2:3

3、)結(jié)果：3. 求得矩陣的每行最大元素所在的位置？(至少兩種方法)第一種：A=5 14 33;45 43 3;65 4 6;78 15 34RowMax Order=max(A')結(jié)果：第二種：A=5 14 33;45 43 3;65 4 6;78 15 34Max_num,index=max(A,2)結(jié)果：實(shí)訓(xùn)二 MATLAB編程基礎(chǔ)1. 求25,1258之間能被15整除的數(shù)的個(gè)數(shù)。程序：A=25:1258;length(A(mod(A,15)=0)結(jié)果：2. 根據(jù)，求的近似值。當(dāng)n分別取100、1000、10000時(shí)，結(jié)果是多少？程序：n=1:100;test=sqrt(6*sum(

4、1./(n.*n)結(jié)果：程序：n=1:1000;test=sqrt(6*sum(1./(n.*n)結(jié)果：程序：n=1:10000;test=sqrt(6*sum(1./(n.*n)結(jié)果：3. 有三個(gè)多項(xiàng)式p1(x)=x4+2x3+4x2+5,p2(x)=x+2,p3(x)=x2+2x+3,試進(jìn)行下列操作：（1）求P(x)=P1(x)+P2(x)P3(x);程序：p2=1 2p3=1 2 3Q=conv(p2,p3)結(jié)果：程序：p1=1 2 4 0 5Q1=0 1 4 7 6B=p1+Q1結(jié)果：（2）求P(x)的根；程序：C=roots(B)結(jié)果：（3）當(dāng)x取矩陣A的每一元素時(shí)，求P(x)的值，

5、其中程序：A=-1 1.2 -1.4;0.75 2 3.5;0 5 2.5y=polyval(B,A)結(jié)果：（4）當(dāng)以矩陣A為自變量時(shí)，求P(x)的值，其中A的值與（3）題相同。程序：A=-1 1.2 -1.4;0.75 2 3.5;0 5 2.5y1=polyvalm(B,A)結(jié)果：實(shí)訓(xùn)三 MATLAB圖形系統(tǒng)1. 設(shè)，在x02區(qū)間取120點(diǎn)，繪制函數(shù)曲線。程序：x=(0:2*pi/119:2*pi)y=(0.1+10*cos(x)/(5+x.3)*sin(x); plot(x,y)結(jié)果：2. 已知y1=x2,y2=cos(2x),y3=y1*y2,完成下列操作(x（0,10）)：（1）在同

6、一坐標(biāo)系下用不同的顏色和線型繪制三條曲線；（2）在不同的圖形窗中分別用條形圖、階梯圖、桿圖繪制三條曲線。如下圖所示：3. 微分方程求解：其中， ，初始值.實(shí)訓(xùn)四 SIMULINK仿真環(huán)境1. 利用SIMULINK仿真來(lái)實(shí)現(xiàn)攝氏溫度到華氏溫度的轉(zhuǎn)化：（范圍在-10100）2. 單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為：，應(yīng)用Simulink仿真系統(tǒng)構(gòu)建階躍響應(yīng)曲線。3. 分析PID調(diào)節(jié)器各參數(shù)的作用 PID的數(shù)學(xué)模型為1)、分析PID調(diào)節(jié)作用，考查當(dāng)（1）Kp=8.5,Ki=5.3,Kd=3.4 （2）Kp=6.7,Ki=2,Kd=2.5 （3）Kp=4.2,Ki=1.8,Kd=1.7

7、時(shí)對(duì)系統(tǒng)階躍響應(yīng)的影響. (三條線在一個(gè)圖里)2) 、以Kp=8.5,Ki=5.3,Kd=3.4這組數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，改變其中一個(gè)參數(shù)，固定其余兩個(gè)，以此來(lái)分別討論Kp,Ki,Kd的作用 (三條線在一個(gè)圖里)：1 分析PID的比例作用: 只改變Kp，當(dāng)Kp=8.5, Kp=6.7, Kp=4.2時(shí)候系統(tǒng)輸出曲線截圖標(biāo)注; 2 分析PID的積分作用：只改變Ki，當(dāng)Ki=5.3, Ki=2, Ki=1.8時(shí)候系統(tǒng)輸出曲線截圖標(biāo)注;3 分析PID的微分作用：只改變Kd，當(dāng)Kd=3.4, Kd=2.5, Kd=1.7時(shí)候系統(tǒng)輸出

8、曲線截圖標(biāo)注。3) 、分析不同調(diào)節(jié)器下該系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線  (四條線在一個(gè)圖里)（1）P調(diào)節(jié)  Kp=8 （2）PI調(diào)節(jié) Kp=5,Ki=2 （3）PD調(diào)節(jié) Kp=8.5,Kd=2.5 （4）PID調(diào)節(jié) Kp=7.5,Ki=5,Kd=3實(shí)訓(xùn)五 綜合題1. 某控制系統(tǒng)的被控過(guò)程的傳遞函數(shù)是：,基于Matlab Simulink設(shè)計(jì)PID控制器,滿足以下要求:（PID控制器封裝子系統(tǒng),寫(xiě)出具體步驟,并附圖.）（1）封裝子系統(tǒng)（2）設(shè)置參數(shù)（3）整定PID參數(shù)（穩(wěn)定邊界法采用4:1）？設(shè)置初始參數(shù)為 Kp 1

9、，Ki 0，Kd 0（即純比例控制），啟動(dòng)仿真 ，得到系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線 ，如圖（a）所示。由圖 （a）可知 ，系統(tǒng)雖然能夠穩(wěn)定運(yùn)行 ，但卻是有靜差的 ，而且快速性也較差 ，因此需要引入積分和微分環(huán)節(jié)。根據(jù)臨界比例度法的整定法則 ，需要逐步增大 Kp，獲取系統(tǒng)的等幅振蕩曲線 ，求出臨界增益 Ku 和臨界振蕩周期 Tu。通過(guò)調(diào)整參數(shù)求得臨界振蕩時(shí)的臨界增益為 Ku 12.5 ，臨界振蕩周期大致為 Tu 15.12 s 圖（a）（4）整定PID參數(shù)（穩(wěn)定邊界法采用等幅振蕩）？控制器類(lèi)型 Kp Ki KdP 0.5Ku 0PI 0.455Ku 0.85Tu 0PID 0.6Ku 0.5Tu 0.12

10、5Tu根據(jù)表一選取相應(yīng)的PID參數(shù)值應(yīng)為：Kp=0.6Ku=7.5,Ti=0.5Tu=7.56,Td=0.125，Tu=1.89所以積分項(xiàng)系數(shù) Ki=Kp/Ti=0.992，微分項(xiàng)系數(shù)為Kd=Kp*Td=14.175。最后求得按照臨界比例度法整定 PID 參數(shù)后系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線如圖 （b）所示。由圖 （b）知 ，系統(tǒng)階躍響應(yīng)的超調(diào)量 ，調(diào)節(jié)時(shí)間約為 35s，穩(wěn)定性和快速性還有待改善 ，此時(shí)可以對(duì)整定的 PID 參數(shù)適當(dāng)調(diào)整。通過(guò)減小積分系數(shù) Ki 來(lái)減小超調(diào)量。取 Ki 0.4，Kp，Kd 仍用臨界比例度法整定的數(shù)據(jù) ，進(jìn)而得到系統(tǒng)新的單位階躍響應(yīng)曲線 ，如圖 （c）所示。從圖 （c）可以看

11、出系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程時(shí)間 ，超調(diào)量都有所降低。圖（b） 圖（c）3) 結(jié)果分析比較？使用穩(wěn)態(tài)邊界法得到的相應(yīng)曲線調(diào)節(jié)可以消除余差，但是它的超調(diào)量較大。我們可以把Ki適當(dāng)減少，即增大積分時(shí)間常數(shù)，減弱積分作用來(lái)改善響應(yīng)曲線過(guò)渡過(guò)程動(dòng)態(tài)偏差過(guò)大的問(wèn)題。 2已知兩子系統(tǒng)傳遞函數(shù)分別為： 試求：1) 兩系統(tǒng)并聯(lián)連接的等效傳遞函數(shù),觀察其單位階躍響應(yīng)；2）兩系統(tǒng)串聯(lián)連接的等效傳遞函數(shù),觀察其單位階躍響應(yīng)；3）以G2(s)為前向通道函數(shù)，以G1(s)為反饋通道函數(shù)，觀察其單位階躍響應(yīng)。（要求：分別采用編程和simulink兩種方法完成）（1）simulink法：（2）編程法：個(gè)人總結(jié)為期一個(gè)星期的MATLAB實(shí)訓(xùn)已經(jīng)結(jié)束，雖然時(shí)間很短，但我還是從中學(xué) 到了很多，對(duì)MATLAB有了一定的了解。 Matlab是一個(gè)基于矩陣運(yùn)算的軟件，它的運(yùn)算功能非常強(qiáng)大，編程效率高，強(qiáng)大而智能化的作業(yè)圖功能，可擴(kuò)展性強(qiáng)，simulink動(dòng)態(tài)仿真功能，主要用于仿真、驗(yàn)證、算法思想是否正確。在這段時(shí)間里，我們主要學(xué)習(xí)MATLAB的工具的使用，熟悉其最基礎(chǔ)的功能，鍛煉了我的實(shí)際動(dòng)手能力。Help是MATLAB中最有效的命令。遇到問(wèn)題，通常都可以借助help解決問(wèn)題。就對(duì)matlab相關(guān)的命令操作而言，通過(guò)這次實(shí)驗(yàn)的親身操作和實(shí)踐，學(xué)習(xí)掌握了許多原本不知