MATLAB及工程應用实验指导书.doc

《Matlab及工程应用》 实验指导书 机电工程学院机电教研室编 2011年5月6日 《Matlab及工程应用》实验教学大纲 一、实验课程简介 MATLAB 实验是为配合《Matlab及工程应用》课程同步进行实验教学的需要而开设的，主要目的是加深学生掌握MATLAB的语法规则、基本数学问题计算与分析方法、以及控制系统设计与分析方法。 二、实验目的要求 通过上机实验使学生熟悉MATLAB运行环境和MATLAB语言的主要特点；掌握MATLAB 语言的基本语法规则及基本操作命令的使用；掌握应用MATLAB 实现二维和三维图形的绘制方法；熟练掌握用MATLAB 的解决一些数值计算问题； 熟练掌握运用MATLAB进行控制系统设计与分析。 三、考核方式 1．学生实验前须复习课堂内容，对实验内容进行认真准备，实验时必须签到 2．上机实验时每组学生（1人）使用相关设备一套，每次实验2课时 3．每次实验后提交实验报告 四、主要仪器设备及台（套）数 1．计算机 1台/每人 2。MATLAB软件/每机 五、实验计划 实验计划 序号 名称 内容 类型 学时 每组人数 1 基本数学运算 基本函数计算、多项式计算、基本曲线曲面绘制、微分、积分数值计算 操作 2 1 2 矩阵及线性方程计算 行列式计算、矩阵秩、特征向量、特征值、线性方程组、大型稀疏矩阵计算 操作 2 1 3 程序语言编程 条件分支、循环等语句编写、自定义函数编写 操作 2 1 4 Matlab GUI程序设计 5 Simulink与控制系统建模 操作 2 1 6 控制系统时域频域性能分析 操作 2 1 7 超前滞后及PID调节器设计 操作 2 1 8 大作业 操作 2 1 六、主要参考书目 [1] 李海涛. MATLAB程序设计教程. 北京. 高等教育出版社，第一版 [2] 张智星. MATLAB程序设计与应用. 北京. 清华大学出版社，第一版 实验（一）基本数学运算 实验目的 掌握MATLAB基本语法规则、基本函数计算、多项式计算、简单函数编写、基本曲线曲面绘制、以及微分、积分方程数值计算 2、实验要求 （1）求，并求的方程根 （2）求函数在范围等间距点上的计算值，间距为0.05 （3）要求分别用1次曲线，2次曲线，3次曲线分别拟合题（1）中描述的曲线，并绘制在同一图上，要求各拟合曲线颜色不同、点标志符号也不同，并求各多项式的根。 （4）绘制三维曲线 （5）分别使用surf、mesh、contour命令绘制曲面。 3、实验报告 写出求解题（1）、（2）、（3）、（4）、（5）MATLAB命令，并给出计算结果图和计算结果（拟合多项式系数及根）。 实验（二）矩阵、线性方程计算 1、实验目的 掌握MATLAB矩阵计算、矩阵数据输入、矩阵特征值计算、线性方程求解、大型稀疏方程组求解 2、实验要求 已知，求A*B，A+B，A-B，A/B，A\B值 （2）求题（1）矩阵A的逆，特征向量、特征值。（注意分别使用函数inv( ), [U D]=eig( )） （3）已知方程组，其中A为题（1）中矩阵，求该方程组的解X。 （4）矩阵A为维数NxN的稀疏矩阵，它的各元素值为，向量，使用常规方法求N=200，500时方程组的解。使用大型稀疏方程组求解方法求N=200000方程组的解。 3、实验报告 写出求解题（1）、（2）、（3）、（4）MATLB命令，并给出计算结果（数据量超过20时，用曲线表示）。 实验（三）脚本语言及函数编写 1、实验目的 掌握MATLAB脚本语言编写，if, for, while, break, continue等语句的使用、函数程序设计及程序调试方法。 2、实验要求 （1）已知，编一程序求正弦函数级数值（取前10项），计算x=pi/4级数值与与理论值的误差。 （2）矩阵A为维数NxN的稀疏矩阵，它的各元素值为，向量，编写程序设置大型稀疏方程组的系数，并求N=200000方程组的解。 （3）编写函数f(a,b,c)求一元二次方程的根，输入参数a,b,c为阶数为2的向量,表示复系数,如[1 2]表示1+2i，要求输出参数为1个2x2矩阵，2个列向量表示根。. （4）已知某控制系统对阶跃输入响应为，绘制系统的响应图，并求系统的超调量，峰值时间，回复时间，上升时间，衰减比。 3、实验报告 写出题（1）、（2）、（3）、（4）的MATLAB求解程序及计算结果。 实验（四）GUI程序设计 1、实验目的 掌握MATLAB GUI及回调程序设计。 2、实验