《計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

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1、《計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書電氣與信息工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心40前言計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)的成果建立被仿真對(duì)象的模型，并在某些實(shí)驗(yàn)條件下對(duì)模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)的一門綜合性技術(shù)。它具有高效、安全、受環(huán)境條件的約束較少、可改變時(shí)間比例尺等優(yōu)點(diǎn)，已成為分析、設(shè)計(jì)、運(yùn)行、評(píng)價(jià)、培訓(xùn)系統(tǒng)（尤其是復(fù)雜系統(tǒng)）的重要工具，是自動(dòng)化、電氣工程及其自動(dòng)化本科專業(yè)的專業(yè)必選課。計(jì)算機(jī)仿真離不開(kāi)基本的專業(yè)理論知識(shí)和計(jì)算機(jī)編程，因此學(xué)習(xí)本門課程可以使同學(xué)們鞏固相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的基本知識(shí)、原理和方法，訓(xùn)練編程能力，掌握仿真的基本概念，并將仿真技術(shù)

2、應(yīng)用在專業(yè)領(lǐng)域分析、問(wèn)題的解決上面，為今后進(jìn)一步的學(xué)習(xí)、科研打下基礎(chǔ)。本實(shí)驗(yàn)課程注重實(shí)踐和理論結(jié)合，在實(shí)驗(yàn)室上機(jī)完成全部課程。結(jié)合課程和專業(yè)特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書選取了：熟悉MATLAB環(huán)境及基本運(yùn)算、Matlab程序設(shè)計(jì)基本方法、MATLAB的圖形繪制、Simulink建模與仿真、控制系統(tǒng)的分析（1）—時(shí)域分析、控制系統(tǒng)的分析（2）—根軌跡分析、控制系統(tǒng)的頻率特性分析這幾部分內(nèi)容，作為學(xué)習(xí)仿真技術(shù)的主要內(nèi)容。希望同學(xué)們?cè)趯?shí)驗(yàn)課前要做好預(yù)習(xí)工作，掌握基本方法和原理，實(shí)驗(yàn)課堂上做好每個(gè)實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果要做好必要的記錄和保存，課

3、后認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。只要認(rèn)真對(duì)待每一次實(shí)驗(yàn)練習(xí)，相信同學(xué)們?cè)趯I(yè)理論知識(shí)和編程仿真實(shí)踐上真正會(huì)有所收獲。40目錄實(shí)驗(yàn)一熟悉MATLAB環(huán)境及基本運(yùn)算3實(shí)驗(yàn)二Matlab程序設(shè)計(jì)基本方法8實(shí)驗(yàn)三MATLAB的圖形繪制11實(shí)驗(yàn)四Simulink建模與仿真15實(shí)驗(yàn)五控制系統(tǒng)的分析（1）—時(shí)域分析22實(shí)驗(yàn)六控制系統(tǒng)的分析（2）—根軌跡分析25實(shí)驗(yàn)七控制系統(tǒng)的頻率特性分析29實(shí)驗(yàn)八基于傳遞函數(shù)的控制器設(shè)計(jì)3340實(shí)驗(yàn)一熟悉MATLAB環(huán)境及基本運(yùn)算（驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．熟悉MATLAB開(kāi)發(fā)環(huán)境2．掌握矩陣、變量、表達(dá)式的

4、各種基本運(yùn)算二、實(shí)驗(yàn)原理1.熟悉MATLAB環(huán)境熟悉MATLAB桌面和命令窗口、命令歷史窗口、幫助信息瀏覽器、工作空間瀏覽器文件和搜索路徑瀏覽器。2.掌握MATLAB常用命令clc清除命令窗口中內(nèi)容clear清除工作空間中變量help對(duì)所選函數(shù)的功能、調(diào)用格式及相關(guān)函數(shù)給出說(shuō)明lookfor查找具有某種功能的函數(shù)但卻不知道該函數(shù)的準(zhǔn)確名稱who查詢工作空間中的變量信息3.MATLAB變量與運(yùn)算符變量命名規(guī)則如下：（1）變量名可以由英語(yǔ)字母、數(shù)字和下劃線組成（2）變量名應(yīng)以英文字母開(kāi)頭（3）長(zhǎng)度不大于31個(gè)（4）區(qū)分大小

5、寫MATLAB中設(shè)置了一些特殊的變量與常量，列于下表。表1MATLAB的特殊變量與常量變量名功能說(shuō)明變量名功能說(shuō)明ANS默認(rèn)變量名，以應(yīng)答最近一次操作運(yùn)算結(jié)果realmin最小的正實(shí)數(shù)i或j虛數(shù)單位INF(inf)無(wú)窮大pi圓周率NAN(nan)不定值（0/0）eps浮點(diǎn)數(shù)的相對(duì)誤差nargin函數(shù)實(shí)際輸入?yún)?shù)個(gè)數(shù)realmax最大的正實(shí)數(shù)nargout函數(shù)實(shí)際輸出參數(shù)個(gè)數(shù)MATLAB運(yùn)算符，通過(guò)下面幾個(gè)表來(lái)說(shuō)明MATLAB的各種常用運(yùn)算符40表2MATLAB算術(shù)運(yùn)算符操作符功能說(shuō)明操作符功能說(shuō)明+加矩陣左除-減.

6、數(shù)組左除*矩陣乘/矩陣右除.*數(shù)組乘./數(shù)組右除^矩陣乘方'矩陣轉(zhuǎn)置.^數(shù)組乘方.'數(shù)組轉(zhuǎn)置表3MATLAB關(guān)系運(yùn)算符操作符功能說(shuō)明==等于~=不等于>大于<小于>=大于等于<=小于等于表4MATLAB邏輯運(yùn)算符邏輯運(yùn)算符邏輯運(yùn)算說(shuō)明&And邏輯與

7、Or邏輯或~Not邏輯非Xor邏輯異或表5MATLAB特殊運(yùn)算符號(hào)功能說(shuō)明示例符號(hào)功能說(shuō)明示例：1:1:4;1:2:11.；分隔行..，分隔列…（）%注釋[]構(gòu)成向量、矩陣！調(diào)用操作系統(tǒng)命令{}構(gòu)成單元數(shù)組=用于賦值4.MATLAB的一維、二維數(shù)組的訪問(wèn)表6子數(shù)組訪問(wèn)與賦值

8、常用的相關(guān)指令格式指令格式指令功能A(r,c)數(shù)組A中r指定行、c指定列之元素組成的子數(shù)組A(r,:)數(shù)組A中r指定行對(duì)應(yīng)的所有列之元素組成的子數(shù)組A(:,c)數(shù)組A中c指定列對(duì)應(yīng)的所有行之元素組成的子數(shù)組A(:)數(shù)組A中各列元素首尾相連組成的“一維長(zhǎng)列”子數(shù)組40A(i)"一維長(zhǎng)列"子數(shù)組中的第i個(gè)元素A(r,c)=Sa數(shù)組A中r指定行、c指定列之元素組成的子數(shù)組的賦值A(chǔ)(:)=D(:)數(shù)組全元素賦值，保持A的行寬、列長(zhǎng)不變，A、D兩組元素總合應(yīng)相同5.MATLAB的基本運(yùn)算表7兩種運(yùn)算指令形式和實(shí)質(zhì)內(nèi)涵的異同表數(shù)組

9、運(yùn)算矩陣運(yùn)算指令含義指令含義A．'非共軛轉(zhuǎn)置A’共軛轉(zhuǎn)置A=s把標(biāo)量s賦給A的每個(gè)元素s+B標(biāo)量s分別與B元素之和s-B,B-s標(biāo)量s分別與B元素之差s.*A標(biāo)量s分別與A元素之積s*A標(biāo)量s分別與A每個(gè)元素之積s./B,B.s標(biāo)量s分別被B的元素除S*inv(B)B陣的逆乘sA.^nA的每個(gè)元素自乘n次A^nA陣為方陣，自乘n