matlab仿真課后習(xí)題

1、第一章習(xí)題3.請(qǐng)指出以下的變量名(函數(shù)名、M 文件名)中，哪些是合法的Abc 2004x lil-1 wu_2004 a&b _xyz 解： 合法的變量名有： Abcwu_2004 4指令窗操作(1)求12+2X(7-4 )十32的運(yùn)算結(jié)果解： 12+2*(7-4)/3八2ans =2( 2)輸入矩陣 A=1 ， 2， 3；4， 5， 6；7， 8， 9 ，觀察輸出。 解： A=1,2,3;4,5,6;7,8,9A =123456789( 3)輸入 以下指令，觀察運(yùn)算結(jié)果；clear;x=-8:8;y=x;X=ones(size(y)*x;Y=y*ones(size(x);R=sqrt

2、(X.A2+Y.A2)+eps;Z=sin(R)./R;mesh(X,Y,Z);colormap(hot) xlabel(x),ylabel(y),zlabel(z)解：7指令行編輯( 1 )依次鍵入以下字符并運(yùn)行： y1=2*sin*pi)/(1+sqrt(5)解： y1=2*sin*pi)/(1+sqrt(5)y1 =(2) 通過(guò)反復(fù)按鍵盤(pán)的箭頭鍵， 實(shí)現(xiàn)指令回調(diào)和編輯， 進(jìn)行新的 計(jì)算；y2=2*cos*pi)/(1+sqrt(5)解： y2=2*cos*pi)/(1+sqrt(5) y2 =11.編寫(xiě)題 4 中(3)的 M 腳本文件，并運(yùn)行之解:第二章習(xí)題1. 在指令窗中鍵入 x=1:

3、2 和 y=2:1, 觀察所生成的數(shù)組。 解 : x=1:2x = y=2:1y =Empty matrix: 1-by-02要求在0 , 2n上產(chǎn)生 50 個(gè)等距采樣數(shù)據(jù)的一維數(shù)組，試用兩種不同的指 令實(shí)現(xiàn)。解： y1=0:2*pi/49:2*piy2=linspace(0,2*pi,50)3. 計(jì)算 e2tsint ,其中 t 為0 , 2n上生成的 10 個(gè)等距采樣的數(shù)組。解： t=linspace(0,2*pi,10);x=exp(-2*t).*sin(t)x =0A QC4. 已知 A=, B=,計(jì)算矩陣 A B 乘積和點(diǎn)乘.3 47 8解： A=1,2;3,4;B=5,6;7,8;

4、x=A*Bx =19 224350 x=A.*Bx =512213202 3 402345. 已知 A=， B=，計(jì)算 A&B, A|B, A, A=B, AB.13 5 01350解： A=0,2,3,4;1,3,5,0;B=1,0,5,3;1,5,0,5;a1=A&Ba2=A|Ba3=Aa4=(A=B)a5=(AB)a1 =00111100a2 =11111111a3 =10000001a4 =00001000a5 =010100107.將題 5 中的 A 陣用串轉(zhuǎn)換函數(shù)轉(zhuǎn)換為串 B,再 size 指令查看 A、B 的結(jié)構(gòu)，有 何不同解： A=0,2,3,4;1,3,5,0

5、B=num2str(A)size(A)size(B)A =02341350B =0 2 341 3 50ans =24ans =210第三章習(xí)題1.已知系統(tǒng)的響應(yīng)函數(shù)為，其中，要求用不同線型或顏色，在同一張圖上繪制&取值分別為、時(shí)，系統(tǒng)在 t 0,18區(qū)間內(nèi)的響應(yīng)曲線,并要求用c=和 = 對(duì)他們相應(yīng)的兩條曲線進(jìn)行文字標(biāo)志。解：clc close all clear all t=0:18; xi=,;sxi=sqrt(1-xi.A2);sita=atan(sxi./xi); y=1-exp(-xi*t).*sin(sxi*t+sita*ones(1,901)./(sxi*ones(1,9

6、01)plot(t,y(1), r-, t,y(2), b*, t,y(3), g+, t,y(4), k.)text,xi =) text,xi=)2. 用 plot3 、 mesh、 surf 指令繪制三維圖 (x,y 范圍自定 ) 解：3. 對(duì)向量 t 進(jìn)行以下運(yùn)算可以構(gòu)成三個(gè)坐標(biāo)的值向量 :x=sin(t),y=cos(t),z=t. 利用指令plot3, 并選用綠色的實(shí)線繪制相應(yīng)的三維曲線 .解：t=(0:2)*pi;x=sin(t);y=cos(t);z=t;plot3(x,y,z,b-);box onclc;close all ;clear all ;x=-5:5;y=-5:5;

7、X,Y=meshgrid(x,y);a=sqrt(1-X).A2+Y.A2);b=sqrt(1+X).A2+Y.A2);Z=1./(a+b);a1=sqrt(1-x).A2+y.A2);b1=sqrt(1+x).A2+y.A2);z=1./(a1+b1);subplot(1,3,1),plot3(x,y,z),xlabel(subplot(1,3,2),surf(X,Y,Z),xlabel(subplot(1,3,3),mesh(X,Y,Z),xlabel(x ),ylabel( y ),zlabel(x ),ylabel( y ),zlabel(x ),ylabel(z );box on;z

8、 );box on;y ),zlabel( z );box on;第四章習(xí)題631.請(qǐng)分別用 for 和 while 循環(huán)語(yǔ)句計(jì)算 K=2,的程序，再寫(xiě)出一種避免循環(huán)的i0計(jì)算程序。(提示：可考慮利用 MATLAB sum(X,n)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)沿?cái)?shù)組 X 的第 n 維求和。 )解：1 )K=0; for i=0:63;K=K+2Ai; end K K =+0192)i=0;K=0; while i=63;K=K+2Ai; i=i+1; end; K K =+0193)i=0; X=0:63; for i=0:63;X(i+1)=2Ai; end sum(X,2) ans =+019第五章習(xí)題1.

9、將下列系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型用 MATLA 語(yǔ)言表達(dá)出來(lái)。(1) G(s)(s435s3291s21093s 1700)(s5289s4254s32541s24684s 1700)解：num=1,35,291,1093,1700;den=1,289,254,2541,4684,1700;sys=tf( nu m,de n)(2)G2(S)15(s 3)(s 1).(s 5).( s 15)解：z=-3; p=-1,-5,-15;k=15;sys=zpk(z,p,k)G3(s)100.s.(s 2)2.(S23s 2) (s 1).(s1).(s32s25s 2)解：z=0,-2,-2;P=-1,1

10、;k=100;sys1=zpk(z,p,k);num=1,3,2;den=1,2,5,2;sys2=tf( nu m,de n);sys=series(sys1,sys2)4.求題 3 中的系統(tǒng)模型的等效傳遞函數(shù)模型和零極點(diǎn)模型。解：A=3,2,1;0,4,6;0,-3,-5;B=1,2,3;C=1,2,5;D=0; sys=ss(A,B,C,D); systf=tf(sys) syszpk=zpk(sys)Transfer function:20 sA2 - 83 s + 138 sA3 - 2 sA2 - 5 s + 6Zero/pole/gain:20 (sA2 - +(s-3) (s-

11、1) (s+2)5.已知系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程如下，試用MATLA語(yǔ)言寫(xiě)出它們的傳遞函數(shù)。(1)y(3)(t) 15y(t) 50y(t) 500y(t) r(t) 2r(t)解： num=1,2,0; den=1,15,50,500; sys=tf(num,den)Transfer function:sA2 + 2 s sA3 + 15 sA2 + 50 s + 500(2)y(t) 3y(t) 6y(t) 4 y(t)dt 4r(t)解：num=4,0;den=1,3,6,4;sys=tf(num,den)Transfer function:4 s sA3 + 3 sA2 + 6 s + 46.

12、試用 MATLA 語(yǔ)言表示圖 5-13 所示系統(tǒng)。當(dāng)分別以 y=X2和 f 為系統(tǒng)輸出、輸 入時(shí)的 傳遞函 數(shù)模型和 狀態(tài)空間模型( 圖 中 k=7N/m,c1=, c2=,m1=3.5kg, m2=5.6kg) 。解：f (t)k=7;c1=;c2=; m1=;m2=;num=m1,c1,k;den=m1*m2,c1*m1+c2*m1+c1*m2,c1*c2+m2*k,c1*k+c2*k,0; sys=tf(num,den)Transfer function:sA2 + s + 7sA4 + sA3 + sA2 + s7.試用 MATLA 語(yǔ)言分別表示圖 5-14 所示系統(tǒng)質(zhì)量 m, m 的

13、位移 Xi, X2對(duì)輸入 f 的 傳遞函數(shù) X2(s)/ F(s) 和 X1(s)/ F(s), 其中 m1=12kg, m2=38kg,k=1000N/m, c=。解：m1=12;m2=38;k=1000;c=;num=c,k;den=m1*m2,m1*c+m2*c,m1*k+m2*k,0,0;sys1=tf(num,den)num=m1,c,k;den=m1*m2,m1*c+m2*c,m1*k+m2*k,0,0;sys2=tf(num,den)Transfer function:s + 1000 456 sA4 + 5 sA3 + 50000 sA2Transfer function:12

14、 sA2 + s + 1000 456 sA4 + 5 sA3 + 50000 sA2補(bǔ)充題求圖示傳遞函數(shù)sys1=tf(1,2,1,3,4);sys2=tf(1,4,5 ,1,6,7,8);sys3=tf(1,0,1,2);sys4=tf(1,1,3);sys5=parallel(sys3,sys4); sys=feedback(sys1*sys2*sys5,1,-1)結(jié)果sA5 + 10 sA4 + 39 sA3 + 74 sA2 + 66 s + 20 sA7 + 14 sA6 + 81 sA5 + 262 sA4 + 530 sA3 + 684 sA2+ 538 s + 212第六章習(xí)

15、題2. 將例 6-2 中的微分方程改寫(xiě)為以下形式：2y .(1 y ).y y 0y(0) 0,y(0) 1求卩分別為 1、2 時(shí)，在時(shí)間區(qū)間 t=0,20微分方程的解。解：M 函數(shù)文件function dx=wffc(t,x,flag,ps) dx=zeros(2,1);dx(1)=x(2);dx(2)=ps*(1-x(12)*x (2)-x(1);調(diào)用程序clc;close all ;clear all ;tspan=0,20;x0=0,1;ps=1;T1,X1=ode45( wffc ,tspan,x0,odeset,ps);ps=2;T2,X2=ode45( wffc ,tspan,x

16、0,odeset,ps); plot(T1,X1(:,1),r ,T2,X2(:,1),b-. )X1(:,1)X2(:,1)3.對(duì)圖 6-18 所示反饋系統(tǒng)進(jìn)行單位階躍響應(yīng)和方波響應(yīng)(方波周期為 30s)仿真。要求：(1) 利用 MATLA 模型連接函數(shù)求出系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)。(2) 利用 step 函數(shù)求單位階躍響應(yīng)。(3) 利用 gensig 函數(shù)產(chǎn)生方波信號(hào)，利用 lsim 函數(shù)求方波響應(yīng)。解：clc;close all ;clear all ;% (1)sys1=tf(1,1,); sys2=ZPK(,0,-2,-10,20);sys3=series(sys1,sys2);sys4=f

17、eedback(sys3,1,-1);% (2)subplot(1,2,1)step(sys4);% (3)u,t=gensig(square ,30,60);subplot(1,2,2)lsim(sys4, r ,u,t)20 (s+ (s+ (s+ (sA2 + +4.已知系統(tǒng)傳遞函數(shù) G(s)- ;s20.2s 1.01(1)繪制系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線。繪出離散化系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線，采樣周期Ts=0解：clc;close all ;clear all ;% (1)sys=tf(i,i,);subplot(1,2,1)step(sys)% (2)sys=tf(1,1,);sys1=c2d(sys,

18、 zoh);num,den=tfdata(sys1,V );subplot(1,2,2)dstep( nu m,de n)附加題1、已知二階微分方程y 4y y2y 3y 0，其初始條件為y(0) 0，y(0) 1，求在時(shí)間范圍 t=0 5內(nèi)該微分方程的解。M 函數(shù)為：fun cti on dy=vdp(t,y)dy=zeros(2,1);dy(1)= y(2);dy(2)= 4*y(2)-(y(1)A2)* y(2)+3*y(1);調(diào)用函數(shù)為：T,Y=ode45(vdp,0 5,0,1);plot(T,Y(:,1),r-,T,Y(:,2),b:)個(gè)周期內(nèi)的時(shí)間響應(yīng)，并在同一圖形窗口中繪制輸入

19、信號(hào)和時(shí)間響應(yīng)曲線sys=tf(1,2,1,0,2,7);u,t=ge nsig(square,10,50); %產(chǎn)生方波信號(hào)數(shù)據(jù)lsim(sys,r,u,t) , hold on %產(chǎn)生方波響應(yīng)并繪曲線plot(t,u,-.) %在同一坐標(biāo)系繪方波波形hold off2、已知系統(tǒng)模型為，計(jì)算系統(tǒng)在周期 10s 的方波信號(hào)作用下 5G(s)s32s 7第七章習(xí)題1.繪制下列各單位反饋系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的Bode 圖和 Nyquist 圖，并根據(jù)其穩(wěn)定裕度判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。解：clc;clear all ;close all % (1)Gk=zpk(,0,-1/3,5/3); subplot(1,

20、2,1) margi n( Gk) grid onsubplot(1,2,2) nyquist(Gk)由上圖的穩(wěn)定裕度知系統(tǒng)臨界穩(wěn)定解：clc;clear all ;close all % (2)Gk=zpk(,0,-1,1); subplot(1,2,1) margi n( Gk) grid on subplot(1,2,2) nyquist(Gk)由上圖的穩(wěn)定裕度知系統(tǒng)不穩(wěn)定(3)Gk(s)102s .(10.1s).(10.2s)解:(1)Gk(s)10(1s).(12s).(13s)(2)Gk(s)10s.(1s).(1 10s)clc;clear all ;close all %Gk

21、=zpk(,0,0,-10,-5,500); subplot(1,2,1)margi n( Gk)grid onsubplot(1,2,2) nyquist(Gk)由上圖的穩(wěn)定裕度知系統(tǒng)不穩(wěn)定22s .(10.1s).(1 10s)解：clc;clear all;close all;% (4)Gk=zpk(,0,0,-10,2); subplot(1,2,1) margi n( Gk)grid on subplot(1,2,2) nyquist(Gk)由上圖的穩(wěn)定裕度知系統(tǒng)不穩(wěn)定。Gk(s) 2K-2.設(shè)單位反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為/ s2 s 彳、，其中無(wú)阻尼固s.(= 2 1)WnWn有頻

22、率 w=90rad/s，阻尼比E=,試確定使系統(tǒng)穩(wěn)定的 K 的范圍。解：方法 1g=tf(1,1/90A2 90 1 0);%系統(tǒng)開(kāi)環(huán)模型w=logspace(0,3,1000);%生成頻率向量bode(g,w)mag,phase,w=bode(g,w); %產(chǎn)生幅值(非分貝)和相位向量mag 仁 reshape(mag,1000,1); % 重構(gòu)幅值向量(1000*1) phase 仁reshape(phase,1000,1);% 重構(gòu)相頻向量(1000*1)Gk(s)wc=interp1(phase1,w,-180) %gk=interp1(w,mag1,wc) %gkk=1/gk % w

23、c = gk = gkk =方法 2wc=0;wg=;k=1;while wcwgsys=tf(k,1/(90*90),2*90,1,0); gm,pn,wg,wc=margin(sys); k=k+;end ans =方法 3xi=;omega=90;w=90; sys1=tf(1,1,0);sys2=tf(1,1/wA2,2*xi/w,1);sys=series(sys1,sys2); Gm,Pm,Wcg,Wcp=margin(sys); k=Gmk =363. 設(shè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 7-22 所示，試用 LTI Viewer 分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性 , 并求出系統(tǒng) 的穩(wěn)定裕度及單位階躍響應(yīng)峰值。cl

24、c;close all ;clear all ;G11=;G12=zpk(0,1);G1=G11-G12;G2=tf(1,1 2 0);Gk=G1*G2;Gb=feedback(Gk,1,-1); Gm,Pm,Wcg,Wcp=margin(Gb)step(Gb) y,t=step(Gb);yp,k=max(y) ypGm =Pm = yp =4. 設(shè)閉環(huán)離散系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 7-23 所示，其中 G(s)=10/(s.(s+1) ， H(s)=1, 繪 制 T=、1s 時(shí)離散系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的 Bode 圖和 Nyquist 圖, 以及系統(tǒng)的單位階 躍響應(yīng)曲線。解：clc;close all ;clear all ;ts=,ts1=1; Gk=zpk(,0,-1,10);Gz1=c2d(Gk,ts, zoh ); Gz2=c2d