MATLAB仿真实验报告
MATLAB与控制系统仿真实验报告
MATLAB与控制系统仿真实验报告第一篇：MATLAB与控制系统仿真实验报告《MATLAB与控制系统仿真》实验报告2013-2014学年第 1 学期专业：班级：学号：姓名：实验三 MATLAB图形系统一、实验目的：1.掌握绘制二维图形的常用函数。
2.掌握绘制三维图形的常用函数。
3.熟悉利用图形对象进行绘图操作的方法。
4.掌握绘制图形的辅助操作。
二、实验原理：1，二维数据曲线图（1）绘制单根二维曲线plot(x,y);（2）绘制多根二维曲线plot(x,y)当x是向量，y是有一维与x同维的矩阵时，则绘制多根不同颜色的曲线。
当x，y是同维矩阵时，则以x，y对应列元素为横、纵坐标分别绘制曲线，曲线条数等于矩阵的列数。
（3）含有多个输入参数的plot函数plot(x1,y1,x2,y2,…,xn,yn)（4）具有两个纵坐标标度的图形plotyy(x1,y1,x2,y2)2,图形标注与坐标控制1）title(图形名称)；2）xlabel（x轴说明）3）ylabel（y轴说明）4）text（x，y图形说明）5）legend（图例1，图例2，…）6）axis（[xmin xmax ymin ymax zmin zmax]）3, 图形窗口的分割 subplot（m,n,p）4,三维曲线plot3（x1,y1,z1,选项1，x2,y2，选项2，…,xn,yn,zn,选项n）5，三维曲面mesh(x,y,z,c)与surf(x,y,z,c)。
一般情况下，x，y，z是维数相同的矩阵。
X，y是网格坐标矩阵，z是网格点上的高度矩阵，c用于指定在不同高度下的颜色范围。
6，图像处理1）imread和imwrite函数这两个函数分别用于将图象文件读入matlab工作空间，以及将图象数据和色图数据一起写入一定格式的图象文件。
2）image和imagesc函数这两个函数用于图象显示。
为了保证图象的显示效果，一般还应使用colormap函数设置图象色图。
matlab 模拟 实验报告
matlab 模拟实验报告Matlab模拟实验报告引言：Matlab作为一种功能强大的数学软件，广泛应用于科学研究和工程领域。
本文将通过模拟实验的方式，探讨Matlab在信号处理和控制系统中的应用。
一、信号处理实验在信号处理领域，Matlab提供了丰富的工具和函数，可以对各种类型的信号进行处理和分析。
我们选择了音频信号作为实验对象，通过Matlab模拟实验，探索不同的信号处理技术。
1.1 信号生成与显示首先，我们使用Matlab生成一个正弦信号，并通过plot函数将其显示出来。
代码如下：```matlabt = 0:0.001:1; % 时间范围为0到1秒，采样率为1000Hzf = 10; % 信号频率为10Hzx = sin(2*pi*f*t); % 生成正弦信号plot(t, x); % 显示信号```通过运行以上代码，我们可以在Matlab的图形界面中看到一个频率为10Hz的正弦信号波形。
1.2 信号滤波接下来，我们将对生成的正弦信号进行滤波处理，以去除其中的高频噪声。
我们使用Matlab中的滤波函数fir1来实现。
代码如下：```matlabfs = 1000; % 采样率为1000Hzfc = 100; % 截止频率为100HzN = 50; % 滤波器阶数b = fir1(N, fc/(fs/2)); % 生成滤波器系数y = filter(b, 1, x); % 对信号进行滤波plot(t, y); % 显示滤波后的信号```通过运行以上代码，我们可以观察到滤波后信号中高频成分的减弱。
二、控制系统实验在控制系统领域，Matlab提供了丰富的工具和函数，可以进行系统建模、控制器设计和系统仿真等操作。
我们选择了一个简单的控制系统作为实验对象，通过Matlab模拟实验，探索不同的控制策略。
2.1 系统建模首先，我们需要对控制系统进行建模。
假设我们的控制系统是一个带有传感器、控制器和执行器的闭环系统。
控制系统matlab仿真实验报告5
控制系统matlab仿真实验报告5实验内容：本实验主要学习控制系统中PI控制器的设计和仿真。
实验目的：1. 了解PI控制器的基本原理和控制算法；2. 学习控制系统建模的基本思路和方法；3. 通过matlab仿真实验掌握PI控制器的实现方法和调节技巧。
实验原理：PI控制器是一种比比例控制器更加完善的控制器，它是由比例控制器和积分控制器组成的复合控制器。
在控制器设计中，通常情况下采用PI控制器进行设计，因为PI控制器的设计参数比其他控制器更加简单，调整起来也更加方便。
PI控制器的输出信号u(t)可以表示为：u(t) = kP(e(t) + 1/Ti ∫e(τ)dτ)其中，kP是比例系数；Ti是积分时间常数；e(t)是控制系统的误差信号，表示偏差；∫e(τ)dτ是误差信号的积分项。
上式中，第一项kPe(t)是比例控制器的输出信号，它与偏差信号e(t)成比例关系，当偏差信号e(t)越大，则输出信号u(t)也越大；PI控制器的设计步骤如下：1. 根据控制系统的特性和要求，选择合适的控制对象，并进行建模；2. 选择比例系数kP和积分时间常数Ti，使系统具有良好的动态响应和稳态响应；3. 利用matlab仿真实验验证控制系统的性能，并进行参数调节和改进。
实验步骤：1. 控制对象的建模a. 选择一个适当的控制对象，例如在本实验中选择一个RC电路。
b. 根据控制对象的特性和运行原理，建立控制对象的数学模型，例如在本实验中建立RC电路的微分方程模型。
a. 根据控制对象的特性和要求，选择合适的比例系数kP和积分时间常数Ti，例如在本实验中选择kP=1和Ti=0.1。
b. 根据PI控制器的输出信号，设计控制系统的反馈环路，例如在本实验中选择负反馈控制系统。
a. 在matlab环境下，利用matlab的控制系统工具箱，建立控制系统的仿真模型。
b. 运行仿真程序，并观察控制系统的时间响应和频率响应特性。
实验结果：本实验利用matlab环境下的控制系统工具箱，建立了RC电路的PI控制系统，并进行了仿真实验。
自动控制原理MATLAB仿真实验报告
实验一 MATLAB 及仿真实验（控制系统的时域分析）一、实验目的学习利用MATLAB 进行控制系统时域分析，包括典型响应、判断系统稳定性和分析系统的动态特性； 二、预习要点1、 系统的典型响应有哪些2、 如何判断系统稳定性3、 系统的动态性能指标有哪些 三、实验方法（一） 四种典型响应1、 阶跃响应：阶跃响应常用格式：1、)(sys step ；其中sys 可以为连续系统，也可为离散系统。
2、),(Tn sys step ；表示时间范围0---Tn 。
3、),(T sys step ；表示时间范围向量T 指定。
4、),(T sys step Y =；可详细了解某段时间的输入、输出情况。
2、 脉冲响应：脉冲函数在数学上的精确定义：0,0)(1)(0〉==⎰∞t x f dx x f其拉氏变换为：)()()()(1)(s G s f s G s Y s f ===所以脉冲响应即为传函的反拉氏变换。
脉冲响应函数常用格式： ① )(sys impulse ； ②);,();,(T sys impulse Tn sys impulse③ ),(T sys impulse Y =（二） 分析系统稳定性 有以下三种方法：1、 利用pzmap 绘制连续系统的零极点图；2、 利用tf2zp 求出系统零极点；3、 利用roots 求分母多项式的根来确定系统的极点 （三） 系统的动态特性分析Matlab 提供了求取连续系统的单位阶跃响应函数step 、单位脉冲响应函数impulse 、零输入响应函数initial 以及任意输入下的仿真函数lsim.四、实验内容 (一) 稳定性1． 系统传函为()27243645232345234+++++++++=s s s s s s s s s s G ，试判断其稳定性2． 用Matlab 求出253722)(2342++++++=s s s s s s s G 的极点。
%Matlab 计算程序num=[3 2 5 4 6];den=[1 3 4 2 7 2];G=tf(num,den);pzmap(G);p=roots(den)运行结果： p =+ - + -P ole-Zero MapReal AxisI m a g i n a r y A x i s-2-1.5-1-0.500.5-1.5-1-0.50.511.5图1-1 零极点分布图由计算结果可知，该系统的2个极点具有正实部，故系统不稳定。
Matlab仿真实验报告_发布
2、实验目的
通过本次实验，应该掌握： (1) 用傅立叶变换进行信号分析时基本参数的选择。 (2) 经过离散时间傅立叶变换（DTFT）和有限长度离散傅立叶变换（DFT） 后信号频 谱上的区别，前者 DTFT 时间域是离散信号，频率域还是连续的，而 DFT 在两个域中都 是离散的。 (3) 离散傅立叶变换的基本原理、特性，以及经典的快速算法（基 2 时间抽选法） ，体 会快速算法的效率。 (4) 获得一个高密度频谱和高分辨率频谱的概念和方法，建立频率分辨率和时间分辨 率的概念，为将来进一步进行时频分析（例如小波）的学习和研究打下基础。 (5) 建立 DFT 从整体上可看成是由窄带相邻滤波器组成的滤波器组的概念，此概念 的一个典型应用是数字音频压缩中的分析滤波器，例如 DVD AC3 和 MPEG Audio。
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MATLAB 仿真实验报告
N=4000; % N>1/TΔf=1/357*T
n=0:1:N-1; f=fs*n/N;
%DTMF 信号编码 dtmf(1,:)=sin(2*pi*row(1)*T*n)+sin(2*pi*col(1)*T*n); dtmf(2,:)=sin(2*pi*row(1)*T*n)+sin(2*pi*col(2)*T*n); dtmf(3,:)=sin(2*pi*row(1)*T*n)+sin(2*pi*col(3)*T*n); dtmf(4,:)=sin(2*pi*row(2)*T*n)+sin(2*pi*col(1)*T*n); dtmf(5,:)=sin(2*pi*row(2)*T*n)+sin(2*pi*col(2)*T*n); dtmf(6,:)=sin(2*pi*row(2)*T*n)+sin(2*pi*col(3)*T*n); dtmf(7,:)=sin(2*pi*row(3)*T*n)+sin(2*pi*col(1)*T*n); dtmf(8,:)=sin(2*pi*row(3)*T*n)+sin(2*pi*col(2)*T*n); dtmf(9,:)=sin(2*pi*row(3)*T*n)+sin(2*pi*col(3)*T*n); dtmf(10,:)=sin(2*pi*row(4)*T*n)+sin(2*pi*col(2)*T*n); %1 %2 %3 %4 %5 %6 %7 %8 %9 %0
自动控制原理MATLAB仿真实验报告
实验一MATLAB 及仿真实验（控制系统的时域分析）一、实验目的学习利用MATLAB进行控制系统时域分析，包括典型响应、判断系统稳定性和分析系统的动态特性；二、预习要点1、系统的典型响应有哪些？2、如何判断系统稳定性？3、系统的动态性能指标有哪些？三、实验方法（一）四种典型响应1、阶跃响应：阶跃响应常用格式：1 、step ( sys ) ；其中 sys 可以为连续系统，也可为离散系统。
2 、step ( sys ,Tn ) ；表示时间范围0---Tn 。
3 、step ( sys ,T ) ；表示时间范围向量T 指定。
4 、Y step ( sys , T ) ；可详细了解某段时间的输入、输出情况。
2、脉冲响应：f (x)dx 1脉冲函数在数学上的精确定义：f ( x) 0, t 0f ( s) 1其拉氏变换为：Y ( s) G (s) f (s) G ( s)所以脉冲响应即为传函的反拉氏变换。
脉冲响应函数常用格式：①impulse ( sys ) ；impulse ( sys , Tn );②impulse ( sys , T );③Y impulse ( sys ,T )（二）分析系统稳定性有以下三种方法：1、利用 pzmap绘制连续系统的零极点图；2、利用 tf2zp 求出系统零极点；3、利用 roots 求分母多项式的根来确定系统的极点（三）系统的动态特性分析Matlab 提供了求取连续系统的单位阶跃响应函数step 、单位脉冲响应函数impulse 、零输入响应函数initial 以及任意输入下的仿真函数lsim.四、实验内容(一) 稳定性1．系统传函为4 3 23s 2s 5s 4s 6G s ，试判断其稳定性5 4 3 2s 3s 4 s 2s 7s 22．用 Matlab 求出2s 2 s 2G 的极点。
( s)4 3 2s 7 s 3s 5 s 2%Matlab 计算程序num=[3 2 5 4 6];den=[1 3 4 2 7 2];G=tf(num,den);pzmap(G);p=roots(den)运行结果：p =-1.7680 + 1.2673i-1.7680 - 1.2673i0.4176 + 1.1130i0.4176 - 1.1130i-0.2991Pole-Zero Map 1.510.5sixAyranigamI-0.5-1-1.5-2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5Real Axis图 1-1 零极点分布图由计算结果可知，该系统的 2 个极点具有正实部，故系统不稳定。
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matlab仿真实验报告Matlab仿真实验报告引言：Matlab是一种广泛应用于科学和工程领域的数值计算软件，它提供了强大的数学和图形处理功能，可用于解决各种实际问题。
本文将通过一个具体的Matlab 仿真实验来展示其在工程领域中的应用。
实验背景：本次实验的目标是通过Matlab仿真分析一个电路的性能。
该电路是一个简单的放大器电路，由一个输入电阻、一个输出电阻和一个放大倍数组成。
我们将通过Matlab对该电路进行仿真，以了解其放大性能。
实验步骤：1. 定义电路参数：首先，我们需要定义电路的各个参数，包括输入电阻、输出电阻和放大倍数。
这些参数将作为Matlab仿真的输入。
2. 构建电路模型：接下来，我们需要在Matlab中构建电路模型。
可以使用电路元件的模型来表示电路的行为，并使用Matlab的电路分析工具进行仿真。
3. 仿真分析：在电路模型构建完成后，我们可以通过Matlab进行仿真分析。
可以通过输入不同的信号波形，观察电路的输出响应，并计算放大倍数。
4. 结果可视化：为了更直观地观察仿真结果，我们可以使用Matlab的图形处理功能将仿真结果可视化。
可以绘制输入信号波形、输出信号波形和放大倍数的变化曲线图。
实验结果：通过仿真分析，我们得到了以下实验结果：1. 输入信号波形与输出信号波形的对比图：通过绘制输入信号波形和输出信号波形的变化曲线，我们可以观察到电路的放大效果。
可以看到输出信号的幅度大于输入信号，说明电路具有放大功能。
2. 放大倍数的计算结果：通过对输出信号和输入信号的幅度进行计算，我们可以得到电路的放大倍数。
通过比较不同输入信号幅度下的输出信号幅度，可以得到放大倍数的变化情况。
讨论与分析：通过对实验结果的讨论和分析，我们可以得出以下结论：1. 电路的放大性能：根据实验结果，我们可以评估电路的放大性能。
通过观察输出信号的幅度和输入信号的幅度之间的比值，可以判断电路的放大效果是否符合设计要求。
《MATLAB与控制系统仿真》实验报告
《MATLAB与控制系统仿真》实验报告一、实验目的本实验旨在通过MATLAB软件进行控制系统的仿真，并通过仿真结果分析控制系统的性能。
二、实验器材1.计算机2.MATLAB软件三、实验内容1.搭建控制系统模型在MATLAB软件中，通过使用控制系统工具箱，我们可以搭建不同类型的控制系统模型。
本实验中我们选择了一个简单的比例控制系统模型。
2.设定输入信号我们需要为控制系统提供输入信号进行仿真。
在MATLAB中，我们可以使用信号工具箱来产生不同类型的信号。
本实验中，我们选择了一个阶跃信号作为输入信号。
3.运行仿真通过设置模型参数、输入信号以及仿真时间等相关参数后，我们可以运行仿真。
MATLAB会根据系统模型和输入信号产生输出信号，并显示在仿真界面上。
4.分析控制系统性能根据仿真结果，我们可以对控制系统的性能进行分析。
常见的性能指标包括系统的稳态误差、超调量、响应时间等。
四、实验步骤1. 打开MATLAB软件，并在命令窗口中输入“controlSystemDesigner”命令，打开控制系统工具箱。
2.在控制系统工具箱中选择比例控制器模型，并设置相应的增益参数。
3.在信号工具箱中选择阶跃信号，并设置相应的幅值和起始时间。
4.在仿真界面中设置仿真时间，并点击运行按钮，开始仿真。
5.根据仿真结果，分析控制系统的性能指标，并记录下相应的数值，并根据数值进行分析和讨论。
五、实验结果与分析根据运行仿真获得的结果，我们可以得到控制系统的输出信号曲线。
通过观察输出信号的稳态值、超调量、响应时间等性能指标，我们可以对控制系统的性能进行分析和评价。
六、实验总结通过本次实验，我们学习了如何使用MATLAB软件进行控制系统仿真，并提取控制系统的性能指标。
通过实验，我们可以更加直观地理解控制系统的工作原理，为控制系统设计和分析提供了重要的工具和思路。
七、实验心得通过本次实验，我深刻理解了控制系统仿真的重要性和必要性。
MATLAB软件提供了强大的仿真工具和功能，能够帮助我们更好地理解和分析控制系统的性能。
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MATLAB 仿真实验报告课题名称：MATLAB 仿真——图像处理学院：机电与信息工程学院专业：电子信息科学与技术年级班级：2012级电子二班一、实验目的1、掌握MATLAB处理图像的相关操作，熟悉相关的函数以及基本的MATLAB语句。
2、掌握对多维图像处理的相关技能，理解多维图像的相关性质3、熟悉Help 命令的使用，掌握对相关函数的查找，了解Demos下的MATLAB自带的原函数文件。
4、熟练掌握部分绘图函数的应用，能够处理多维图像。
二、实验条件MATLAB调试环境以及相关图像处理的基本MATLAB语句，会使用Help命令进行相关函数查找三、实验内容1、nddemo.m函数文件的相关介绍Manipulating Multidimensional ArraysMATLAB supports arrays with more than two dimensions. Multidimensional arrays can be numeric, character, cell, or structure arrays.Multidimensional arrays can be used to represent multivariate data. MATLAB provides a number of functions that directly support multidimensional arrays. Contents ：●Creating multi-dimensional arrays 创建多维数组●Finding the dimensions寻找尺寸●Accessing elements 访问元素●Manipulating multi-dimensional arrays操纵多维数组●Selecting 2D matrices from multi-dimensional arrays从多维数组中选择二维矩阵(1)、Creating multi-dimensional arraysMultidimensional arrays in MATLAB are created the same way astwo-dimensional arrays. For example, first define the 3 by 3 matrix, and then add a third dimension.The CAT function is a useful tool for building multidimensional arrays. B =cat(DIM,A1,A2,...) builds a multidimensional array by concatenating（联系起来）A1, A2 ... along the dimension DIM. Calls to CAT can be nested（嵌套）.(2)、Finding the dimensions SIZE and NDIMS return the size and number of dimensions of matrices.(3)、Accessing elements To access a single element of a multidimensional array, use integer subscripts（整数下标）.(4)、Manipulating multi-dimensional arraysRESHAPE, PERMUTE, and SQUEEZE are used to manipulate n-dimensional arrays. RESHAPE behaves as it does for 2D arrays. The operation of PERMUTE is illustrated below.Let A be a 3 by 3 by 2 array. PERMUTE(A,[2 1 3]) returns an array with the row and column subscripts reversed (dimension 1 is the row, dimension 2 is the column, dimension 3 is the depth and so on). Similarly, PERMUTE(A,[3,2,1]) returns an array with the first and third subscripts interchanged.A = rand(3,3,2);B = permute(A, [2 1 3]);%permute：（转置）C = permute(A, [3 2 1]);(5)、Selecting 2D matrices from multi-dimensional arrays Functions like EIG that operate on planes or 2D matrices do not accept multi-dimensional arrays as arguments. To apply such functions to different planes of the multidimensional arrays, use indexing or FOR loops.For example: A = cat( 3, [1 2 3; 9 8 7; 4 6 5], [0 3 2; 8 8 4; 5 3 5], ...[6 4 7; 6 8 5; 5 4 3]);% The EIG function is applied to each of the horizontal 'slices' of A.for i = 1:3eig(squeeze(A(i,:,:))) %squeeze 除去size为1的维度endans =10.3589-1.00001.6411ans =21.22930.3854 + 1.5778i0.3854 - 1.5778ians =13.3706-1.6853 + 0.4757i-1.6853 - 0.4757iINTERP3, INTERPN, and NDGRID are examples of interpolation and data gridding functions that operate specifically on multidimensional data. Here is an example of NDGRID applied to an N-dimensional matrix.示例程序x1 = -2*pi:pi/10:0;x2 = 2*pi:pi/10:4*pi;x3 = 0:pi/10:2*pi;[x1,x2,x3] = ndgrid(x1,x2,x3);z = x1 + exp(cos(2*x2.^2)) + sin(x3.^3);slice(z,[5 10 15], 10, [5 12]); axis tight;程序运行结果：2、题目要求：编写程序，改变垂直于X轴的三个竖面的其中两个面的形状，绘制出图形。
3、题目解答程序：clear all;close all;clc;x1 = -2*pi:pi/10:0;x2 = 2*pi:pi/10:4*pi;x3 = 0:pi/10:2*pi;[x1,x2,x3] = ndgrid(x1,x2,x3);%生成绘制3-D图形所需的网格数据z = x1 + exp(cos(2*x2.^2)) + sin(x3.^3);slice(z,10, 10, [5 12]); %用slice画四维图像，颜色表示第四维的数值axis tight;%axis tight是使坐标系的最大值和最小值和上述的数据范围一致[xsp,ysp,zsp] = sphere;%绘制球体xsp=6*xsp;ysp=6*ysp;zsp=6*zsp;hsp = surface(xsp+0.8,ysp+10,zsp+11);xd = get(hsp,'XData');yd = get(hsp,'YData');zd = get(hsp,'ZData');delete(hsp)%删除图形对象处理hsphold onhslicer = slice(z,xd,yd,zd);axis tighthold offhsp = surface(xsp+21.1,ysp+10,zsp+11);xd = get(hsp,'XData');%获得X轴数据yd = get(hsp,'YData');%获得Y 轴数据zd = get(hsp,'ZData');%获得Z 轴数据delete(hsp)%删除图形对象处理hsphold onhslicer = slice(z,xd,yd,zd);axis tightview(5,2)%从通过方位角5度、俯视角2度的地方观看图像hold off所得图形：-5051015202510202468101214161820四、实验思考我们的题目主要是对多维图像进行处理，首先我们在Help命令下，查阅了nddemo.m 函数的相关介绍，知道了怎样把两个二维矩阵相联系，形成三维矩阵，我们认真分析了nddemo.m函数文件的相关程序，查找了相关函数的使用方法小组成员也进行了细致的讨论，最终找到了解决问题的方法。
以上只是我们的一种结题思路，我们还会继续努力，争取实现多种变换方式,例如把两个球面换成抛物面或是其他曲面。
这次的实验我们的收获很大。
五、小组总结这次小学期的Matlab实验具有一定的挑战难度，以前并没有做过类似的实验，不过我们小组三人相互配合，共同努力，最后还是比较好地完成了任务。
由于我们的实验要把两个平面转换成曲面，我们就打算转换成球面比较方便。
但是，以前没有学过相关的函数，所以我们上网找些资料，自学了”sphere”、“ndgrid”、“surface”、“delete”等函数的使用方法，利用”sphere”函数返回的值来生成我们想要的球面。
但是事情总是没有那么简单的，在编写程序的过程中我们也遇到了种种的困难，比如球心坐标的计算错误，在运行程序时出现各种错误报告，有时还不经意地把中文字符当成了英文字符，给自己造成了很大的困扰。