系统仿真与MATLAB语言实验指导书对参加实验学生的总要求1、认真复习有关理论知识，明确每次实验目的，了解实验相关软件操作，熟悉实验内容和方法。
2、实验过程中注意仔细观察，认真记录有关数据和图像，并经由指导教师查验后方可结束实验。
3、应严格遵守实验室规章制度，服从实验室教师的安排和管理。
4、对实验仪器的操作使用严格按照实验室要求进行。
实验总要求1、封面：注明实验名称、实验人员班级、学号（全号）和姓名等。
2、内容方面：注明实验所用设备、仪器及实验步骤方法；记录清楚实验所得的原始数据和图像，并按实验要求绘制相关图表、曲线或计算相关数据；认真分析所得实验结果，得出明确实验结论。
并注明该结论所依据的原理和理论；对实验进行反馈回顾，总结出实验方法要领和注意事项，对实验失败的原因进行分析剖解，总结出实验的经验和教训。
3、文字方面，撰写规范，杜绝错别字。
4、杜绝抄袭，杜绝提供不真实的实验内容。
实验一 MATLAB 语言工作环境和基本操作1 实验目的1）．熟悉MATLAB 的开发环境； 2）．掌握MATLAB 的一些常用命令； 3）．掌握矩阵、变量、表达式的输入方法及各种基本运算。
2 实验器材计算机WinXP 、Matlab7.0软件3 实验内容(1). 输入 A=[7 1 5;2 5 6;3 1 5]，B=[1 1 1; 2 2 2;3 3 3]， 在命令窗口中执行下列表达式，掌握其含义：A(2, 3) A(:,2) A(3,:) A(:,1:2:3) A(:,3).*B(:,2) A(:,3)*B(2,:) A*B A.*B A^2 A.^2 B/A B./A (2).输入 C=1:2:20，则 C （i ）表示什么？其中 i=1,2,3,…,10； （3）掌握MA TLAB 常用命令>> who %列出工作空间中变量>> whos %列出工作空间中变量，同时包括变量详细信息 >>save test %将工作空间中变量存储到test.mat 文件中 >>load test %从test.mat 文件中读取变量到工作空间中 >>clear %清除工作空间中变量>>help 函数名 %对所选函数的功能、调用格式及相关函数给出说明 >>lookfor %查找具有某种功能的函数但却不知道该函数的准确名称 如： lookfor Lyapunov 可列出与Lyapunov 有关的所有函数。
（4） 在MATLAB 的命令窗口计算: 1) )2sin(π2) 5.4)4.05589(÷⨯+(5). 试用 help 命令理解下面程序各指令的含义： cleart =0:0.001:2*pi; subplot(2,2,1); polar(t, 1+cos(t)) subplot(2,2,2);plot(cos(t).^3,sin(t).^3) subplot(2,2,3);polar(t,abs(sin(t).*cos(t))) subplot(2,2,4);polar(t,(cos(2*t)).^0.5)（6）（选做）设计M 文件计算:x=0:0.1:10当sum>1000时停止运算，并显示求和结果及计算次数。
ii i x x sum 21002-=∑=4 实验步骤：打开MA TLAB ，将实验内容中的题目依次输入MATLAB 中，运行得到并记录结果，最后再对所得结果进行验证。
5 实验报告要求记录实验数据,理解其含义实验二 Matlab 程序设计1 实验目的1）．熟悉 Matlab 程序设计的基本方法 2）．掌握for ，while ，switch-case ，if 结构 3）．掌握函数编写方法2 实验器材计算机WinXP 、Matlab7.0软件3 实验原理1 ）在MATLAB 帮助中切换到index 标签，分别键入if ，while ，for ，switch 查看相关说明2）建立函数文件，系统提供了一个用于创建用户函数的命令function ，以备用 (1)．格式：function [输出变量列表]=fun_name(输入变量列表) 用户自定义的函数体(2)．函数文件名为：fun_name ，注意：保存时文件名与函数名最好相同； (3)．存储路径：最好在系统的搜索路径上。
(4). 调用方法：输出参量=fun_name (输入变量) Example 求向量的平均值及标准差 function [mean,stdev] = stat(x) n = length(x); mean = sum(x)/n;stdev = sqrt(sum((x-mean).^2/n));4实验内容1）分别用for 和while 循环结构编写程序，求出632362632122222ii K ===++++++∑2）计算 1+2+…+n<2000 时的最大 n 值 3） 用MA TLAB 语言实现下面的分段函数,()/,,h x D y f x h D x x D h x D⎧>⎪==≤⎨⎪-<-⎩ 存放于文件ff.m 中，令D=3，h=1求出，f (-1.5), f (0.5), f (5). 4.)(选做)计算arcsinx, )12()!(2)!2(5*4*16*3*13*4arcsin 122252++⋅⋅⋅+++≈+n xn n xxx x n n,其中|x|<1.x 为输入参数，当x 不满足条件时就不计算，并显示提示；当x 2n+1前的系数<0.00001时，则循环结束。
（其中求n ！可以使用函数factorial ，考虑如果不使用该函数，应该如何实现该程序。
）5 实验步骤：打开MA TLAB 程序，将实验内容中的题目依次输入MATLAB 中，运行得到并记录结果，最后再对所得结果进行验证。
6 实验报告要求记录实验数据,理解其含义实验三图形绘制与修饰1实验目的及要求：1）.掌握MATLAB 绘图的基本方法，熟悉各种绘图函数的使用； 2）.掌握图形的修饰方法和标注方法；3）.了解MATLAB 中图形窗口的操作。
2实验内容：1）x=［－2π，2π］，y1=sinx 、y2=cosx 、y3=sin2x 、y4=cos 2x①用MATLAB 语言分四个区域分别绘制的曲线，并且对图形标题及横纵坐标轴进行标注（如下图所示）。
图2 四分区绘制曲线②另建一个窗口，不分区，用不同颜色、线型绘出四条曲线，并标注图例注解。
图3 同一窗口绘制多条曲线2）思考三维曲线（plot3）与曲面(mesh, surf)的用法，（1）绘制参数方程233,)3cos(,)3sin()(tz e t t y e t t t x tt===--的三维曲线；（2）绘制二元函数xyy x ex x y x f z ----==22)2(),(2，在XOY 平面内选择一个区域(-3:0.1:3,-2:0.1:2)，然后绘制出其三维表面图形。
(以下给出PLOT3和SURF 的示例)% eg. mesh: 绘制二元方程z=2222)sin(yx y x ++的三维曲面，[x,y]=meshgrid(-8:0.5:8,-8:0.5:8); 3）（选做题）.绘制多条二阶系统时域曲线 二阶系统的时域响应为)arccos 1sin(11122ζζζζ+-⋅--=-x ey x① 在同一个窗口叠绘4条曲线，分别取zeta=0，zeta=0.3，zeta=0.5，zeta=0.707。
② 添加如下文字标注。
添加标题：“二阶系统曲线” 添加网格添加图例：zeta=0，zeta=0.3，zeta=0.5，zeta=0.7073实验报告要求：写出1、①和②的程序。
实验4 动态仿真集成环境——Simulink1目的及要求：（1）熟悉SIMULINK 工作环境及特点；（2）熟悉控制线性系统仿真常用基本模块的用法； （3）掌握SIMULINK 的建模与仿真方法。
2实验内容：1）.①使用阶跃信号为输入信号，经过传递函数为15.01+s 的一阶系统。
查看其输出波形在示波器上的显示；修改仿真参数“Max step size ”为2、“Min step size ”为1,在示波器上查看波形；修改示波器Y 坐标轴范围为0~2，横坐标范围为0~15，查看波形。
②将传递函数15.01+s 修改为前向通道为s5.01的单位反馈闭环系统。
查看其阶跃信号为输入信号时输出波形在示波器上的显示。
2）.某单位反馈控制系统如图1所示，引入反馈如图2所示。
图1 控制系统的结构图图2 引入反馈后的控制系统结构图（1）在SIMULINK 环境下构建原始系统的结构图，输入阶跃信号，进行仿真，并对结果进行分析。
（2）在原系统中引入比例反馈，在SIMULINK 环境下构建引入比例反馈后系统结构图，进行仿真，并对结果进行分析。
3）．直流电动机双闭环调速系统如图所示。
（1）以给出的方式建立系统的SIMULINK 的模型，并进行仿真，用示波器观察系统的阶跃响应曲线；（2）调整转速调节器(as+1)/0.085s 的a 参数，选择a=0.5，观察其系统的阶跃响应曲线并进行比较。
实验5 控制系统的计算机辅助分析1实验目的和要求：（1） 熟练掌握线性系统的模型描述 （2） 掌握线性系统稳定性分析 （3） 熟练掌握线性系统的时域分析 （4） 熟练掌握线性系统的频域分析 （5）掌握根轨迹分析2实验内容：1.已知两个传递函数分别为：ss x G s x G +=+=22132)(,131)(①在MATLAB 中分别用传递函数、零极点、和状态空间法表示； ②在MATLAB 中分别求出通过反馈、串联、并联后得到的系统模型。
2.系统的传递函数模型为2450351024247)(23423+++++++=s s s s s s s s G ，判断系统的稳定性。
3.单位负反馈系统的开环传递函数为)22)(73.2()(2+++=s s s s ks G ，绘制根轨迹图，并求出与实轴的分离点、与虚轴的交点及对应的增益。
4.已知系统的开环传递函数为)15.0)(12.0()110(5)(2++++=s s s s s s G ，绘制系统的Bode 图。
5．考虑如图所示的反馈控制系统的模型，各个模块为4324)(23+++=s s s s G ，33)(+-=s s s G c ，101.01)(+=s s H，用MA TLAB 语句分别得出开环和闭环系统的阶跃响应曲线。
思考通过此题反映出什么问题。
附录MATLAB常用函数1、常用矩阵函数2、常用特殊矩阵3、图形绘制和修饰（1）坐标轴调整axis([xmin xmax ymin ymax]) 图形的x轴范围限定在[xmin xmax]y轴范围限定在[ymin ymax] axis(‘控制字符串’）根据字符串控制图形set(gca,‘xtick ’,标示向量) 按照向量设置X 坐标的刻度标示 set(gca,’ytick ’,标示向量) 按照向量设置Y 坐标的刻度标示set(gca,‘xticklabel ’，‘字符串|字符串…') 按字符串设置X 坐标的刻度标示 set(gca,'yticklabel ’，‘字符串|字符串…') 按字符串设置Y 坐标的刻度标示 （2）文字标示title(‘字符串’) 图形标题 xlabel(‘字符串’) x 轴标注ylabel(‘字符串’) y 轴标注 text(x,y,‘字符串’) 在坐标处标注说明文字 gtext(‘字符串’) 用鼠标在特定处标注说明文字 （3）网格控制grid on 在所画的图形中添加网格线 grid off 在所画的图形中去掉网格线 （4）图例注解legend(‘字符串1’,‘字符串2’,…,参数)为区分各条曲线以字符串进行注解说明，参数确定注解在图形中的位置。