工程軟件實(shí)訓(xùn)報(bào)告

1、武漢理工大學(xué)物流工程專業(yè)軟件實(shí)訓(xùn)報(bào)告書 班 級(jí)：物流工程1301班姓 名：郭建群指導(dǎo)教師：曹小華2015年09月02日一、訓(xùn)練目的1、 熟悉Matlab工具軟件的開發(fā)環(huán)境2、 掌握Matlab的一些常用命令3、 掌握Matlab/Simulink建模仿真的方法二、訓(xùn)練任務(wù)及相應(yīng)的解決思路、命令和程序1、 解方程：Ax=B，其中，A=，B=在command windows中輸入如下命令：按回車鍵即可得到x的值。程序分析：在方程Ax=B中，x=A/B即為方程的解（其中“/”為左除符號(hào)）。2、 數(shù)值運(yùn)算已知某班的6名學(xué)生的三門成績(jī)?nèi)缦拢盒蛱?hào) 1 2 3 4 5 6高數(shù) 78 89 64 73 68

2、85外語(yǔ) 83 77 80 78 70 79電路 82 91 78 82 68 81試寫出有關(guān)命令，先分別找出三門課的最高分及其學(xué)生序號(hào)，然后找出三門課總分的最高分及其學(xué)生序號(hào)。在command中進(jìn)行如下運(yùn)算：程序分析：y,k=max(A,2)是用來(lái)求矩陣中每行的最大元素及其所在列的序號(hào)；S,L=max(sum(A)是用來(lái)求每列元素的最大值及其所在的序號(hào)，其中sum(A)表示返回一個(gè)行向量，其中第i個(gè)元素是A的第i列的元素和。3、 建立M文件，計(jì)算積分y=；建立一個(gè)如下的M文件：程序分析：輸完程序后需要點(diǎn)File里面的Save Workspace進(jìn)行保存，保存完成后直接點(diǎn)回車鍵即可得到計(jì)算結(jié)果

3、。4、 建立M文件，在-2 2范圍內(nèi)繪制二維曲線圖y=建立一個(gè)如下的M文件：程序分析：保存并執(zhí)行后，打開圖形窗口即可看到所得圖形，如下圖所示：5、典型二階系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖所示，利用Simulink建立仿真模型，并給出建模步驟。（1）SIMULINK的啟動(dòng)：在MATLAB 命令窗口的工具欄中單擊按鈕或者在命令提示符>> 下鍵入simulink命令，回車后即可啟動(dòng)Simulink程序。啟動(dòng)后軟件自動(dòng)打開Simullink模型庫(kù)窗口，如下圖1所示。這一模型庫(kù)中含有許多子模型庫(kù)，如Sources(輸入源模塊庫(kù))、Sinks(輸出顯示模塊庫(kù))、Nonlinear(非線性環(huán)節(jié))等。因?yàn)槲覀円?/p>

4、立一個(gè)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，所以應(yīng)該選擇File| New菜單中的Model選項(xiàng)，或選擇工具欄上 new Model 按鈕，打開一個(gè) 空白的模型編輯窗口如圖2所示。 圖1 圖2（2）畫出所需模塊，并給出正確的參數(shù)： 在sources子模塊庫(kù)中選中階躍輸入（step）圖標(biāo)，將其拖入編輯窗口，并用鼠標(biāo)左鍵雙擊該圖標(biāo)，打開參數(shù)設(shè)定的對(duì)話框，將參數(shù)step time(階躍時(shí)刻)設(shè)為0。 在Math(數(shù)學(xué))子模塊庫(kù)中選中加法器（sum）圖標(biāo)，拖到編輯窗口中，并雙擊該圖標(biāo)將參數(shù)List of signs(符號(hào)列表)設(shè)為|+-（表示輸入為正，

5、反饋為負(fù)）。 在continuous(連續(xù))子模塊庫(kù)中、選積分器（Integrator）和傳遞函數(shù)（Transfer  Fcn）圖標(biāo)拖到編輯窗口中，并將傳遞函數(shù)分子（Numerator）改為900，分母（Denominator）改為1，9。 在sinks(輸出)子模塊庫(kù)中選擇scope(示波器)和Out1(輸出端口模塊)圖標(biāo)并將之拖到編輯窗口中。（3）將畫出的所有模塊按題目要求用鼠標(biāo)連接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)原系統(tǒng)的框圖描述如圖3所示。 圖3 （4）選擇仿真算法和仿真控制參數(shù)，啟動(dòng)仿真過(guò)程，得到仿真圖形如圖4所示。 圖4三、總結(jié)我原來(lái)對(duì)MATLAB一竅不通，甚至

6、沒有聽說(shuō)過(guò)這一款軟件。經(jīng)過(guò)了為期一周學(xué)習(xí)，以及自己假期閱讀相關(guān)書籍對(duì)照電腦進(jìn)行實(shí)際操作，基本上對(duì) MATLAB 有了一定的了解。下面是我學(xué)習(xí) MATLAB 在理論和實(shí)踐方面的一點(diǎn)心得與體會(huì)，可能有些地方自己理解的不是很正確，但是隨著學(xué)習(xí)的深入，我想我可以發(fā)現(xiàn)自己的錯(cuò)誤所在，并隨著學(xué)習(xí)的加深對(duì)MATLAB的相關(guān)應(yīng)用操作更加熟練。MATLAB（矩陣實(shí)驗(yàn)室）是MATrix LABoratory的縮寫，是一款由美國(guó)The MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件。MATLAB是一種用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語(yǔ)言和交互式環(huán)境。除了矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)/數(shù)據(jù)圖像等常用功能外

7、，MATLAB還可以用來(lái)創(chuàng)建用戶界面及與調(diào)用其它語(yǔ)言（包括C，C+和FORTRAN）編寫的程序。20世紀(jì)70年代，美國(guó)新墨西哥大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任Cleve Moler為了減輕學(xué)生編程的負(fù)擔(dān)，用FORTRAN編寫了最早的MATLAB。1984年由Little、Moler、Steve Bangert合作成立了的MathWorks公司正式把MATLAB推向市場(chǎng)。到20世紀(jì)90年代，MATLAB已成為國(guó)際控制界的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算軟件。MATLAB用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語(yǔ)言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分，在數(shù)學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。在學(xué)習(xí)MAT

8、LAB理論的過(guò)程中，我感覺到它和c語(yǔ)言有許多相似之處，它有c語(yǔ)言的特征，但是比c語(yǔ)言編程計(jì)算更加簡(jiǎn)單，適合于復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算。對(duì)于一般的運(yùn)算，我們只需要在打開軟件的界面直接輸入程序就好了，但是有一點(diǎn)需要注意的就是MATLAB程序具有自己的獨(dú)特之處，需要我們自己仔細(xì)研究。經(jīng)過(guò)老師講解以及自己閱讀相關(guān)書籍并利用完成訓(xùn)練任務(wù)加以實(shí)踐后后，我也逐漸掌握了很多關(guān)于MATLAB應(yīng)用的技能。1、矩陣的相關(guān)計(jì)算在MATLAB中創(chuàng)建矩陣有以下規(guī)則：a、矩陣元素必須在” ”內(nèi)；b、矩陣的同行元素之間用空格（或”,”）隔開；c、矩陣的行與行之間用”;”（或回車符）隔開；d、矩陣的元素可以是數(shù)值、變量、表達(dá)式

9、或函數(shù)；e、矩陣的尺寸不必預(yù)先定義。下面介紹三種矩陣的創(chuàng)建方法：1、直接輸入法：最簡(jiǎn)單的建立矩陣的方法是從鍵盤直接輸入矩陣的元素，輸入的方法按照上面的規(guī)則。建立向量的時(shí)候可以利用冒號(hào)表達(dá)式，冒號(hào)表達(dá)式可以產(chǎn)生一個(gè)行向量，一般格式是：e1:e2:e3，其中e1為初始值，e2為步長(zhǎng)，e3為終止值。還可以用linspace函數(shù)產(chǎn)生行向量，其調(diào)用格式為：linspace(a,b,n)，其中a和b是生成向量的第一個(gè)和最后一個(gè)元素，n是元素總數(shù)?？梢钥闯鰜?lái)linspace(a,b,n)與a:(b-a)/(n-1):b等價(jià)。 2、利用MATLAB函數(shù)創(chuàng)建矩陣：基本矩陣函數(shù)如下：(1)ones()函

10、數(shù)：產(chǎn)生全為1的矩陣，ones(n)：產(chǎn)生n*n維的全1矩陣，ones(m,n)：產(chǎn)生m*n維的全1矩陣；(2)zeros()函數(shù)：產(chǎn)生全為0的矩陣；(3)rand()函數(shù)：產(chǎn)生在（0，1）區(qū)間均勻分布的隨機(jī)陣；(4)eye()函數(shù)：產(chǎn)生單位陣；(5)randn()函數(shù)：產(chǎn)生均值為0，方差為1的標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布隨機(jī)矩陣。3、利用文件建立矩陣：當(dāng)矩陣尺寸較大或?yàn)榻?jīng)常使用的數(shù)據(jù)矩陣，則可以將此矩陣保存為文件，在需要時(shí)直接將文件利用load命令調(diào)入工作環(huán)境中使用即可。同時(shí)可以利用命令reshape對(duì)調(diào)入的矩陣進(jìn)行重排。reshape(A,m,n)，它在矩陣總元素保持不變的前提下，將矩陣A重新排成m*n的

11、二維矩陣。MATLAB的基本算術(shù)運(yùn)算有：(加)、(減)、*(乘)、/(右除)、(左除)、(乘方)、(轉(zhuǎn)置)。運(yùn)算是在矩陣意義下進(jìn)行的，單個(gè)數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算只是一種特例。(1)矩陣加減運(yùn)算假定有兩個(gè)矩陣A和B，則可以由A+B和A-B實(shí)現(xiàn)矩陣的加減運(yùn)算。運(yùn)算規(guī)則是：若A和B矩陣的維數(shù)相同，則可以執(zhí)行矩陣的加減運(yùn)算，A和B矩陣的相應(yīng)元 素相加減。如果A與B的維數(shù)不相同，則MATLAB將給出錯(cuò)誤信息，提示用戶兩個(gè)矩陣的維數(shù)不匹配。(2)矩陣乘法假定有兩個(gè)矩陣A和B，若A為m*n矩陣，B為n*p矩陣，則C=A*B為m*p矩陣。(3)矩陣除法在MATLAB中，有兩種矩陣除法運(yùn)算：和/，分別表示左除和右除。如

12、果A矩陣是非奇異方陣，則AB和B/A運(yùn)算可以實(shí)現(xiàn)。AB等效于A的逆左乘B矩陣，也就是inv(A)*B，而B/A等效于A矩陣的逆右乘B矩陣，也就是B*inv(A)。對(duì)于含有標(biāo)量的運(yùn)算，兩種除法運(yùn)算的結(jié)果相同。對(duì)于矩陣來(lái)說(shuō)，左除和右除表示兩種不同的除數(shù)矩陣和被除數(shù)矩陣的關(guān)系，一般ABB/A。(4)矩陣的乘方一個(gè)矩陣的乘方運(yùn)算可以表示成Ax，要求A為方陣，x為標(biāo)量。(5)矩陣的轉(zhuǎn)置對(duì)實(shí)數(shù)矩陣進(jìn)行行列互換，對(duì)復(fù)數(shù)矩陣，共軛轉(zhuǎn)置，特殊的，操作符.共軛不轉(zhuǎn)置（見點(diǎn)運(yùn)算）；(6)點(diǎn)運(yùn)算在MATLAB中，有一種特殊的運(yùn)算，因?yàn)槠溥\(yùn)算符是在有關(guān)算術(shù)運(yùn)算符前面加點(diǎn)，所以叫點(diǎn)運(yùn)算。點(diǎn)運(yùn)算符有.*、./、.和.。兩矩

13、陣進(jìn)行點(diǎn)運(yùn)算是指它們的對(duì)應(yīng)元素進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，要求兩矩陣的維參數(shù)相同。2、M文件和M函數(shù) Matlab輸入命令的常用方式有兩種：一種是直接在Matlab的命令窗門中逐條輸入Matlab命令；二是m文件工作方式。當(dāng)命令行很簡(jiǎn)單時(shí)，使用逐條輸入方式還是比較方便的。但當(dāng)命令行很多時(shí)(比如說(shuō)幾十行乃至全成百上千行命令)，顯然再使用這種方式輸入MATLAB命令，就會(huì)顯得雜亂無(wú)章，不易于把握程序的具體走向，并且給程序的修改和維護(hù)帶來(lái)了很大的麻煩。這時(shí)，建議采用Matlab命令的第二種輸入形式m文件工作方式。  m文件工作方式，指的是將要執(zhí)行的命令全部寫在一個(gè)文本文件中，這樣既能使程序顯得簡(jiǎn)潔明了，

14、又便于對(duì)程序的修改與維護(hù)。m文件直接采用Matlab命令編寫，就像在Matlab 的命令窗口直接輸入命令一樣，因此調(diào)試起來(lái)也十分方便，并且增強(qiáng)了程序的交互性。m文件與其他文本文件一樣，可以在任何文本編輯器中進(jìn)打編輯、存儲(chǔ)、修改和讀取。利用m文件還可以根據(jù)白己的需要編寫一些函數(shù)，這些函數(shù)也可以橡Matlab提供的函數(shù)一樣進(jìn)行調(diào)用。從某種意義上說(shuō)，這也是對(duì)MATLAB的二次開發(fā)。m文件有兩種形式：一種是命令方式或稱腳本方式；另一種就是函數(shù)文件形式。兩種形式的文件擴(kuò)展名均是.m。（1）M文件  當(dāng)遇到輸入命令較多以及要重復(fù)輸入命令的情況時(shí)，利用命令文件就顯得很方便了。將所有要執(zhí)行

15、的命令按順序放到一個(gè)擴(kuò)展名為.m的文本文件中，每次運(yùn)行時(shí)只需在MATLAB的命令窗口輸入m文件的文件名就可以了。需要注意的是，m文件最好直接放在Matlab的默認(rèn)搜索路徑下(一般是Matlab安裝目錄的子目錄work中)，這樣就不用設(shè)置m文件的路徑了，否則應(yīng)當(dāng)用路徑操作指令path重新設(shè)置路徑。另外，m文件名不應(yīng)該與Matlab的內(nèi)置函數(shù)名以及工具箱中的函數(shù)重名，以免發(fā)生執(zhí)行錯(cuò)誤命令的現(xiàn)象。Matlab對(duì)命令文件的執(zhí)行等價(jià)于從命令窗口中順序執(zhí)行文件中的所有指令。（2）M函數(shù)  m函數(shù)文件是一個(gè)特殊的m文件，其常見格式如下：funcdon返問(wèn)變量列表函數(shù)名(輸入變量列表)，需要說(shuō)明的是

16、，這里輸入變量的個(gè)數(shù)以及輸出變量的個(gè)數(shù)是由MATLAB本身提供的兩個(gè)保留變量nargin和nargout來(lái)給出的。輸入變量要用逗號(hào)隔開，輸出變量多于1個(gè)時(shí)，要用方括號(hào)括起來(lái)。我們可以借助于help命令顯示其中的注釋說(shuō)明語(yǔ)句段。通過(guò)這樣的方法就可以建立函數(shù)文件或者稱m函數(shù)，其調(diào)用方法與一放的Matlab函數(shù)的調(diào)用方法相同。函數(shù)文件相當(dāng)于對(duì)Matlab進(jìn)行了二次開發(fā)。3、Simulink仿真技術(shù)Simulink是MATLAB中的一種可視化仿真工具，是一種基于MATLAB的框圖設(shè)計(jì)環(huán)境，是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個(gè)軟件包，被廣泛應(yīng)用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號(hào)處理的建模和仿真中

17、。Simulink可以用連續(xù)采樣時(shí)間、離散采樣時(shí)間或兩種混合的采樣時(shí)間進(jìn)行建模，它也支持多速率系統(tǒng)，也就是系統(tǒng)中的不同部分具有不同的采樣速率。為了創(chuàng)建動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型，Simulink提供了一個(gè)建立模型方塊圖的圖形用戶接口(GUI) ，這個(gè)創(chuàng)建過(guò)程只需單擊和拖動(dòng)鼠標(biāo)操作就能完成，它提供了一種更快捷、直接明了的方式，而且用戶可以立即看到系統(tǒng)的仿真結(jié)果。Simulink是用于動(dòng)態(tài)系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)的多領(lǐng)域仿真和基于模型的設(shè)計(jì)工具。對(duì)各種時(shí)變系統(tǒng)，包括通訊、控制、信號(hào)處理、視頻處理和圖像處理系統(tǒng)，Simulink提供了交互式圖形化環(huán)境和可定制模塊庫(kù)來(lái)對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)、仿真、執(zhí)行和測(cè)試。在MATLAB命令窗口中

18、輸入simulink結(jié)果會(huì)在桌面上出現(xiàn)一個(gè)稱為Simulink Library Browser的窗口，在這個(gè)窗口中列出了按功能分類的各種模塊的名稱，當(dāng)然我們也可以通過(guò)MATLAB主窗口的快捷按鈕來(lái)打開Simulink Library Browser窗口，打開這個(gè)串口后，我們就可以根據(jù)自己的需要選擇仿真需要的模塊。SIMULINK模塊庫(kù)按功能進(jìn)行分類，包括以下8類子庫(kù)：Continuous（連續(xù)模塊），Discrete（離散模塊），F(xiàn)unction&Tables（函數(shù)和平臺(tái)模塊），Math（數(shù)學(xué)模塊），Nonlinear（非線性模塊），Signals&Systems（信號(hào)和系統(tǒng)模塊），Sinks（接收器模塊）和sou