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时间:2018-10-06
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1、《Matlab及工程应用》实验指导书机电工程学院机电教研室编2011年5月6日《Matlab及工程应用》实验教学大纲一、实验课程简介MATLAB实验是为配合《Matlab及工程应用》课程同步进行实验教学的需要而开设的,主要目的是加深学生掌握MATLAB的语法规则、基本数学问题计算与分析方法、以及控制系统设计与分析方法。二、实验目的要求通过上机实验使学生熟悉MATLAB运行环境和MATLAB语言的主要特点;掌握MATLAB语言的基本语法规则及基本操作命令的使用;掌握应用MATLAB实现二维和三维图形
2、的绘制方法;熟练掌握用MATLAB的解决一些数值计算问题;熟练掌握运用MATLAB进行控制系统设计与分析。三、考核方式1.学生实验前须复习课堂内容,对实验内容进行认真准备,实验时必须签到2.上机实验时每组学生(1人)使用相关设备一套,每次实验2课时3.每次实验后提交实验报告四、主要仪器设备及台(套)数1.计算机1台/每人2。MATLAB软件/每机五、实验计划实验计划序号名称内容类型学时每组人数1基本数学运算基本函数计算、多项式计算、基本曲线曲面绘制、微分、积分数值计算操作212矩阵及线性方程计算行
3、列式计算、矩阵秩、特征向量、特征值、线性方程组、大型稀疏矩阵计算操作213程序语言编程条件分支、循环等语句编写、自定义函数编写操作214MatlabGUI程序设计5Simulink与控制系统建模操作216控制系统时域频域性能分析操作217超前滞后及PID调节器设计操作218大作业操作21六、主要参考书目[1]李海涛.MATLAB程序设计教程.北京.高等教育出版社,第一版[2]张智星.MATLAB程序设计与应用.北京.清华大学出版社,第一版实验(一)基本数学运算1、实验目的掌握MATLAB基本语法规
4、则、基本函数计算、多项式计算、简单函数编写、基本曲线曲面绘制、以及微分、积分方程数值计算2、实验要求(1)求,并求的方程根(2)求函数在范围等间距点上的计算值,间距为0.05(3)要求分别用1次曲线,2次曲线,3次曲线分别拟合题(1)中描述的曲线,并绘制在同一图上,要求各拟合曲线颜色不同、点标志符号也不同,并求各多项式的根。(4)绘制三维曲线(5)分别使用surf、mesh、contour命令绘制曲面。3、实验报告写出求解题(1)、(2)、(3)、(4)、(5)MATLAB命令,并给出计算结果图和
5、计算结果(拟合多项式系数及根)。实验(二)矩阵、线性方程计算1、实验目的掌握MATLAB矩阵计算、矩阵数据输入、矩阵特征值计算、线性方程求解、大型稀疏方程组求解2、实验要求(1)已知,求A*B,A+B,A-B,A/B,AB值(2)求题(1)矩阵A的逆,特征向量、特征值。(注意分别使用函数inv(),[UD]=eig())(3)已知方程组,其中A为题(1)中矩阵,求该方程组的解X。(4)矩阵A为维数NxN的稀疏矩阵,它的各元素值为,向量,使用常规方法求N=200,500时方程组的解。使用大型稀疏
6、方程组求解方法求N=200000方程组的解。3、实验报告写出求解题(1)、(2)、(3)、(4)MATLB命令,并给出计算结果(数据量超过20时,用曲线表示)。实验(三)脚本语言及函数编写1、实验目的掌握MATLAB脚本语言编写,if,for,while,break,continue等语句的使用、函数程序设计及程序调试方法。2、实验要求(1)已知,编一程序求正弦函数级数值(取前10项),计算x=pi/4级数值与与理论值的误差。(2)矩阵A为维数NxN的稀疏矩阵,它的各元素值为,向量,编写程序设置大
7、型稀疏方程组的系数,并求N=200000方程组的解。(3)编写函数f(a,b,c)求一元二次方程的根,输入参数a,b,c为阶数为2的向量,表示复系数,如[12]表示1+2i,要求输出参数为1个2x2矩阵,2个列向量表示根。.(4)已知某控制系统对阶跃输入响应为,绘制系统的响应图,并求系统的超调量,峰值时间,回复时间,上升时间,衰减比。3、实验报告写出题(1)、(2)、(3)、(4)的MATLAB求解程序及计算结果。实验(四)GUI程序设计1、实验目的掌握MATLABGUI及回调程序设计。2、实验要
8、求(1)设计如图1所示界面图1要求可用点或钩选中函数,按PLOT按钮,在右边同时绘制选中曲线,没有选中的曲线则不需要绘制。(2)设计如图2所示界面图2要求输入X,Y坐标点后,按APPEND按钮,在右上图绘制已输入点;按PLOFIT按钮后,用3次曲线拟合输入点,并在右上图绘制该曲线;按ROOT按钮后,在右下图绘3次多项式对应根(虚跟用Y坐标表示)。3、实验报告写出题(1)、(2)求解过程及相应程序。实验(五)SimuLink与控制系统建模1、实验目的掌握利用Simulink进行复杂系
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