实验一MATLAB的实验环境及基本命令一实验目的：1．学习了解MA TLAB的实验环境2．在MA TLAB系统命令窗口练习有关MA TLAB命令的使用。

二实验步骤1．学习了解MA TLAB的实验环境：在Windows桌面上，用mouse双击MA TLAB图标，即可进入MA TLAB系统命令窗口：图1-1 MA TLAB系统命令窗口①在命令提示符”>>”位置键入命令:help此时显示MA T ALAB 的功能目录， 其中有“Matlab\general ”，“toolbox\control ”等；阅读目录的内容；② 键入命令：intro此时显示MA TLAB 语言的基本介绍，如矩阵输入、数值计算、曲线绘图等。

要求阅读命令平台上的注释内容，以尽快了解MA TLAB 语言的应用。

③ 键入命令：help help显示联机帮助查阅的功能，要求仔细阅读。

④ 键入命令：into显示工具箱中各种工具箱组件和开发商的联络信息。

⑤ 键入命令：demo显示MA TLAB 的各种功能演示。

2． 练习MA TLAB 系统命令的使用。

① 表达式MA TLAB 的表达式由变量、数值、函数及操作符构成。

实验前应掌握有关变量、数值、函数及操作符的有关内容及使用方法。

练习1-1: 计算下列表达式:要求计算完毕后，键入相应的变量名，查看并记录变量的值。

②．向量运算： )6sin(/250π=d 2/)101(+=a )sin(3.2-=e c i b 53+=n 维向量是由n 个成员组成的行或列数组。

在MA TLAB 中，由分号分隔的方括号中的元素产生一个列向量；由逗号或空号分隔的方括号中的元素产生一个列向量；同维的向量可进行加减运算，乘法须遵守特殊的原则。

练习1-2已知：X=[2 ；-4；8]求 ：Y=R ＇；P=5*R ；E=X .*Y ；S=X ＇* Y练习1-3⑴产生每个元素为1的4维的行向量；⑵产生每个元素为0的4维的列向量；⑶产生一个从1到8的整数行向量，默认步长为1；⑷产生一个从π到0，间隔为π/3的行向量；③矩阵基本运算操作。

要求熟悉矩阵的输入方法及矩阵运算的有关命令。

练习1-4求出下列运算结果，并上机验证。

已知矩阵：（1） A （：，1） （2）A （2，：） （3）A （：，2：3） （4）A （2：3，2：3）（5） A （：，1：2：3） （6）A （2：3） （7）A （：） （8）A （：，：）（9） ones(2,2) (10)eye(2) (11)[A,[ones(2,2);eye(2)]](12)diag(A) (13)diag(A,1) (14)diag(A,-1) (15)diag(A,2)(16)fliplr(A) (17)flipud(A) (18)rot90(A) (19)tril(A)]5,9,4[-=πtg R ⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=44434241343332312423222114131211A练习1-5 用MA TLAB 命令完成下列矩阵函数运算：（1） 输入如下矩阵A ：（2）求矩阵B 1, B 1中每一元素为对应矩阵A 中每一元素的正弦函数;（3）求矩阵B 2, B 2中每一元素为对应矩阵A 中每一元素的余弦函数;（4）求 B 1^2+B 2^2.。

练习1-6 利用基本矩阵产生3³3和5³5的单位阵、全1阵、全0阵、均匀分布随机阵（[-1，1]之间）、正态分布随机阵（均值为1、方差为4）。

练习1-7 产生一均匀分布在（-5，5）之间的随机阵（50³2），要求精确到小数点后一位。

练习1-8 编程实现当a ∈[-π，π]，间隔为1°时，求解正弦、余弦的值。

练习1-9 利用rand 函数产生（0，1）间均匀分布的10³10随机阵a ,然后统计a 中大于等于0.6的个数。

练习1-10 利用randn 函数产生均值为0，方差为1的10³10正态分布随机阵a ，然后统计a 中大于-0.5，小于0.5的元素个数。

3.退出MA TLAB 环境在命令提示符 ”>>” 位置键入命令:exit 或者 quit执行以上命令可以退出MA TLAB 环境。

⎥⎦⎤⎢⎣⎡=2/6/3/0πππA实验二程序文件与函数文件的应用一．实验目的：1．熟悉MATLAB系统M文件的基本操作；2．熟练应用MATLAB有关的图形函数，绘制函数图形。

二．实验内容1．MATLAB程序文件：①编辑程序文件当完成一个功能需要许多MATLAB命令时，可以将这些命令按特定的顺序组合在一起，存储在一个程序文件中，就得到了MATLAB程序，其文件名的后缀为*.M，故也称为M文件。

在命令窗口的FILE菜单或工具栏上选择NEW命令——M-file，即可开始编辑M文件。

MATLAB编辑器与其它WINDOWS编辑程序类似。

②保存M文件编辑M文件后，在命令窗口的FILE菜单或工具栏上选则SAVE AS 命令存盘，文件应以* .M为后缀。

③执行M文件在MATLAB系统命令窗口下，在提示符”>>”处键入所编辑的M文件名后，即可执行该文件。

在执行中若发现错误，系统将给出提示。

此时可再次进入编辑器中修改程序，直至程序能正确执行为止。

编写下列题目M文件，调试并运行:练习2-1．将图形窗口分割成1³2的空格，设ωt∈[0,2π], 以π/50为步长，绘制下列函数图形：（1）在左窗口，以ωt为横坐标，绘制V=120Sinωt和I=100Sin(ωt-π/4)曲线，线条分别用不同颜色表示；（2）在右窗口，绘制P=V ²I 曲线，线型用“*”符号。

练习2-2．绘制以下函数图形：且在X 轴写上“Time ”标号，Y 轴写上“Amplitude ”标号，图形的标题为“Decaying-oscillating Exponential ”.（2）在0≤t ≤10区间内绘制如下图形：在同一个图中绘制上述函数，求出Y(t=0)和Y(t=10)的点。

（注意弧度与角度的区别）。

（3）绘制如下图形：（4）在0≤ｔ≤20区间内，且在同一图中绘制如下函数图形：求y1的最小值与最大值。

（5）对应0≤ｔ≤25区域内，在同一图中绘制下列函数。

)80()sin(21)()1(≤≤-=-t t e t y t 625.0)24083.2cos(23.1)(++=︒t t y 625.0)(=t x )300(8.0)309.0cos(5)(22.0≤≤+︒-=--t e t e t y tt 6.0)(6.062.2)(6.0)17422.2cos(62.2)(325.0225.01=+=+︒+=--t y e t y t e t y t t求y 3(t)值： y(t=0)、y max 、y min 和y(t=12)练习2-3．绘制下列方程的极坐标图。

θ∈[0,2π],步长为π/200。

练习2-4．求函数Z 的三维图形。

定义区间与Z 函数表达式如下：2．编辑函数文件函数是MATLAB 扩展功能的M 文件。

许多MATLAB 命令与全部工具箱命令都是用M 文件格式写成的。

程序文件与函数文件的主要区别在于，函数允许通过数值进行参数传递，而且函数使用局部变量而不是对整个工作空间中变量的操作。

另外一个不同点是，函数文件的第一行必须包括“function ”这个词。

下面是一个典型的函数文件格式：function[out1,out2,…]=filename(in1,in2,…)tt tte t e t y e t y e t y ----+︒-===25.1)128554.0cos(02.2)(02.2)(25.1)(3.033.021)4/()5(3cos )4()sin 1(2)3()cos 1(2)2()cos 1(3)1(πθθθθθe r r r r r ==+=+=-=1)1()1(5.11)1()1(155,552222+-+--++++=≤≤-≤≤-y x y x z y x% optional comment lines for documentationMATLAB commands练习2-5 阅读计算阶跃响应特征参数的函数文件，并编写主程序调用该函数文件（见附录），求：⑴超调量σ%；⑵上升时间Tr; ⑶峰值时间Tp; ⑷过渡过程时间Ts;练习2-6 参考练习2-5程序，编写程序计算下列传递函数的阶跃响应特参数：⑴超调量σ%；⑵上升时间Tr; ⑶峰值时间Tp; ⑷过渡过程时间Ts;—-———————————————————————————附录：计算超调量σ%、上升时间Tr 、峰值时间Tp 、过渡过程时间Ts 的函数文件;% MATLAB PROGRAM EG2-4function [pos,tr,ts2,tp]=stepchar(t,y);%finding Pos and Tp[mp,ind]=max(y);dimt=length(t); yss=y(dimt); pos=100*(mp-yss)/yss; tp=t(ind);i=1;j=1;k=1;q=1;while y(i)<0.1;i=i+1;end ;t1=t(i);while y(j)<0.9;13321)(2224)(222)(2332221+++=+++=++=s s s S G s s s S G s s S Gj=j+1;end;t2=t(j);tr=t2-t1;%Finding settling time (two percent)Ts i=dimt+1;n=0;while n==0;i=i-1;if i==1;n=1;elseif y(i)>=1.02;n=1;end;end;t1=t(i);i=dimt+1;n=0;while n==0;i=i-1;if y(i)<=0.98;n=1;end;t2=t(i);if t1>t2;ts2=t1;elsets2=t2;end;end; %程序中，pos为超调量σ%。

实验三 控制系统的数学模型及转换方法一 实验目的1． 熟悉MATLAB 线性控制系统模型的基本描述方法；2． 熟悉MATLAB 控制系统三种模型的转换方法。

二．实验内容：1． 求多项式的根如果P 是包含多项式系数的行向量，由roots(p)命令得到一个列向量，其元素为多项式的根。

练习3-1 求多项式：2．由多项式的根求多项式如果r 是包含多项式根的一个行/列向量，用poly (r)命令得到一个行向量，其元素为多项式的系数；练习3-2：已知多项式的根为-1,-2,-3±j4，求多项式方程。

练习3-3：求下列矩阵的特征方程的根练习3-4：求下列函数的零、极点和增益。