matlab 应用实验报告
【篇一： matlab 实验报告】
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【篇二：《 matlab 语言及其应用》实验报告】
《matlab 语言及其应用》实验报告
实验指导老师：
学院：电气与信息工程学院
班级：自动化
姓名： 学号：
学号：
《matlab 语言及其应用》
实验一
实验二
实验三
实验四
实验五
实验指导目录 matlab 使用方法和程序设计 ........................ 控制系统的模型及其转换 ............................. 控制系统的时域、频域和根轨 迹分析........... 动态仿真集成环境 -simulink......................... 直流电 机自动调速系统控制器设计
实验一 matlab 使用方法和程序设计
一、 实验目的
1、掌握 matlab 软件使用的基本方法；
2、熟悉 matlab 的数据表示、基本运算和程序控制语句
3、熟悉 matlab 绘图命令及基本绘图控制
4、熟悉 matlab 程序设计的基本方法
二、 实验内容：
1、帮助命令
使用 help 命令，查找 sqrt （开方）函数的使用方法；
2、矩阵运算
（1） 矩阵的乘法
已知 a=[1 2;3 4]; b=[5 5;7 8];
求 a^2*b
a=[1 2;3 4];b=[5 5;7 8];c=a^2*b
c = 105115 229251
（2） 矩阵除法
已知 a=[1 2 3;4 5 6;7 8 9];b=[1 0 0;0 2 0;0 0 3];ab,a/b
a=[1 2 3;4 5 6;7 8 0]; b=[1 0 0;0 2 0;0 0 3];ab,a/b ans =
-1.7778 1.7778-0.3333
1.5556-1.5556 0.6667-0.1111 0.4444-0.3333ans =
1.0000 1.0000 1.0000
4.0000 2.5000 2.0000
7.0000 4.00000
（3） 矩阵的转置及共轭转置
已知 a=[5+i,2-i,1;6*i,4,9-i];
求 a., a
a=[5+i,2-i,1;6*i,4,9-i];a.,a
ans =
5.0000 + 1.0000i 0 + 6.0000i
2.0000 - 1.0000i4.0000
1.0000 9.0000 - 1.0000ians =
5.0000 - 1.0000i 0 - 6.0000i
2.0000 + 1.0000i4.0000 1.0000 9.0000 + 1.0000i
（4） 使用冒号表达式选出指定元素
已知： a=[1 2 3;4 5 6;7 8 9];
求 a 中第 3 列前 2 个元素； a 中所有列第 2，3 行的元素； 方括号[]
用 magic 函数生成一个 4 阶魔术矩阵，删除该矩阵的第四列 a=[1
2 3;4 5 6;7 8 9]; b=a(1:2,3) b =
3
6
b1=a(2:3,:)b1 =
4 5 6 7 8 9
b1=a(2:3,:)b1 =
4 5 6 7 8 9 b(:,4)=[ ]b =
16 2 35 11 109 7 6 4 14 15
3、多项式
（1）求多项式 p(x)?x3?2x?4 的根
p=[1 0 -2 -4]; r=roots(p)
r =
2.0000
-1.0000 + 1.0000i -1.0000 - 1.0000i
（2）已知 a=[1.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4] ， 求矩阵 a 的
特征多项式 ;
把矩阵 a 作为未知数代入到多项式中；
a=[1.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4]; p=poly(a)
p =
1.0000-6.9000 -77.2600 -86.1300 604.5500 y=sym(a)
【篇三： matlab 实验报告】
实验一 典型环节的 matlab 仿真
一、实验目的
1．熟悉 matlab 桌面和命令窗口，初步了解 simulink 功能模块的
使用方法。
2．通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，加深对各
典型环节响应曲线的理解。
3．定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。
二、simulink 的使用
matlab 中 simulink 是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。利用 simulink 功能模块可以快速的建立控制系统的模型， 进行仿真和调试。
1．运行 matlab 软件，在命令窗口栏 “”提示符下键入 simulink 命令，按 enter 键或在工具栏单击按钮，即可进入如图 1-1 所示的
simulink 仿真环境下。
2．选择 file 菜单下 new 下的 model 命令，新建一个 simulink 仿
真环境常规模板。
3．在 simulink 仿真环境下，创建所需要的系统。
图 1-1simulink 仿真界面 图 1-2 系统方框图 以图 1-2 所示的系统为
例，说明基本设计步骤如下：
1）进入线性系统模块库，构建传递函数。点击 simulink 下的
“continuous ”，再将右边窗口中 “transfer fen 的”图标用左键拖至新建的 “untitled 窗”口 。
2）改变模块参数。在 simulink 仿真环境 “untitled 窗”口中双击该图
标，即可改变传递函数。其中方括号内的数字分别为传递函数的分
子、分母各次幂由高到低的系数，数字之间用空格隔开；设置完成
后，选择 ok ，即完成该模块的设置。
3）建立其它传递函数模块。按照上述方法，在不同的 simulink 的
模块库中，建立系统所需的传递函数模块。例：比例环节用 “math”
右边窗口 “gain ”的图标。
5）选择输出方式。用鼠标点击 simulink 下的 “sinks ”，就进入输出方式模块库，通常选用 “scope”的示波器图标，将其用左键拖至新建 的“untitled 窗”口 。
6）选择反馈形式。为了形成闭环反馈系统，需选择 “math”模块库右边窗口 “sum”图标，并用鼠标双击，将其设置为需要的反馈形式 （改变正负号）。
7）连接各元件，用鼠标划线，构成闭环传递函数。
8
）运行并观察响应曲线。用鼠标单击工具栏中的 “”按钮，便能自动
运行仿真环境下的系统框图模型。运行完之后用鼠标双击 “scope”元
件，即可看到响应曲线。
三、实验原理
1．比例环节的传递函数为 g(s)z2r22z1r1r1?100k,r2?200k 其对应的模拟电路及 simulink 图形如图 1-3 所示。
图 1-3 比例环节的模拟电路及 simulink 图形2．惯性环节的传递函数为
z212?z1r2c1?10.2s?1r2g(s)r1?100k,r2?200k,c1?1uf 其对应的模拟电路及 simulink 图形如图 1-4 所示。3．积分环节 (i) 的传递函数为 g(s)z211?z1r1c1s0.1sr1?100k,c1?1uf
其对应的模拟电路及 simulink 图形如图 1-5 所示。图 1-5 积分环节的模拟电路及及 simulink 图形图 1-4 惯性环节的模拟电路及 simulink 图形
4．微分环节 (d) 的传递函数为
g(s)z2r1c1ssz1r1?100k,c1?10uf c2c1?0.01uf 其对应的模拟电路及 simulink 图形如图 1-6 所示。
图 1-6 微分环节的模拟电路及及 simulink 图形5．比例 +微分环节（ pd ）的传递函数为 g(s)z2r2(r1c1s?1)(0.1s?1)z1r1
c2c1?0.01uf r1?r2?100k,c1?10uf
其对应的模拟电路及 simulink 图形如图 1-7 所示。
6．比例 +积分环节（ pi ）的传递函数为 r2?z21s1g(s)(1?) r1?
r2?100k,c1?10uf z1r1s
图 1-7 比例+微分环节的模拟电路及 simulink
图形
其对应的模拟电路及 simulink 图形如图 1-8 所示。
图 1-8 比例+积分环节的模拟电路及 simulink 图形
四、实验内容
按下列各典型环节的传递函数，建立相应的 simulink 仿真模型，观
察并记录其单位阶跃响应波形。
① 比例环节 g1(s)?1 和 g1(s)?2；
② 惯性环节 g1(s)?11 和 g2(s)? s?10.5s?1
③ 积分环节 g1(s)? ④ 微分环节 g1(s)?s
⑤ 比例+微分环节（ pd ）g1(s)?s?2 和 g2(s)?s?1
⑥ 比例+积分环节（ pi ）g1(s)?1? 和 g2(s)?1? s
五、实验报告
1．画出各典型环节的 simulink 仿真模型。
2. 记录各环节的单位阶跃响应波形，并分析参数对响应曲线的影响。
3. 写出实验的心得与体会。
六、预习要求
1．熟悉各种控制器的原理和结构，画好将创建的 simulink 图形。
2．预习 matlab 中 simulink 的基本使用方法。
实验二 线性系统时域响应分析
一、实验目的
1．熟练掌握 step( ) 函数和 impulse( ) 函数的使用方法，研究线性
系统在单位阶跃、单位脉冲及单位斜坡函数作用下的响应。
2．通过响应曲线观测特征参量 ?和?n 对二阶系统性能的影响。
3．熟练掌握系统的稳定性的判断方法。
二、基础知识及 matlab 函数
（一）基础知识
时域分析法直接在时间域中对系统进行分析，可以提供系统时间响
应的全部信息，具有直观、准确的特点。为了研究控制系统的时域
特性，经常采用瞬态响应（如阶跃响应、脉冲响应和斜坡响应）。
本次实验从分析系统的性能指标出发，给出了在 matlab 环境下获取
系统时域响应和分析系统的动态性能和稳态性能的方法。
用 matlab 求系统的瞬态响应时，将传递函数的分子、分母多项式的系数分别以 s 的降幂排列写为两个数组 num 、den 。由于控制系 统分子的阶次 m 一般小于其分母的阶次 n，所以 num 中的数组元素
与分子多项式系数之间自右向左逐次对齐，不足部分用零补齐，缺
项系数也用零补上。
1．用 matlab 求控制系统的瞬态响应
1）阶跃响应
求系统阶跃响应的指令有：
step(num,den) 时间向量 t 的范围由软件自动设定，阶跃响应曲线随
即绘出
step(num,den,t) 时间向量 t 的范围可以由人工给定（例如
t=0:0.1:10 ）
[y ，x]=step(num,den) 返回变量 y 为输出向量， x 为状态向量
在 matlab 程序中，先定义 num,den 数组，并调用上述指令，即可
生成单位阶跃输入信号下的阶跃响应曲线图。
考虑下列系统： c(s)25?2 r(s)s?4s?25 该系统可以表示为两个数组，每一个数组由相应的多项式系数组成，
并且以 s 的降幂排列。则 matlab 的调用语句：
num=[0025]; % 定义分子多项式
den=[1425]; % 定义分母多项式
step(num,den)% 调用阶跃响应函数求取单位阶跃响应曲线