MATLAB仿真实例(计算机仿真研究的步骤)
利用Matlab进行模拟与仿真实验的基本方法
利用Matlab进行模拟与仿真实验的基本方法研究物理现象和工程问题时，我们常常需要进行模拟与仿真实验。
模拟与仿真实验是一种方便、经济且高效的方法，可以帮助我们更好地理解和预测系统的行为。
在模拟与仿真实验中，Matlab是一个功能强大且广泛使用的工具。
它不仅具有丰富的数学和工程计算功能，还提供了直观的用户界面和易于使用的命令语法。
本文将介绍利用Matlab进行模拟与仿真实验的基本方法。
一、了解问题在进行模拟与仿真实验之前，我们首先需要深入了解所研究问题的背景和相关理论知识。
只有充分理解问题，我们才能准确地建立数学模型和选择合适的仿真算法。
因此，在进行模拟与仿真实验之前，我们应该阅读相关的文献和教材，并与领域内的专家进行交流。
二、建立数学模型建立数学模型是模拟与仿真实验的关键步骤。
一个好的数学模型能够准确地描述模拟对象的行为，并能够反映出实际系统的特点。
在Matlab中，我们可以使用符号计算工具箱来建立数学模型。
符号计算工具箱可以帮助我们定义符号变量、运算符号表达式和求解方程等。
在建立数学模型时，我们需要注意选择合适的变量和参数，并使用正确的物理单位对其进行定义。
三、选择仿真算法选择合适的仿真算法是模拟与仿真实验的关键决策。
不同的问题可能需要使用不同的仿真算法。
在Matlab中，我们可以使用内置的仿真工具箱来选择和应用不同的仿真算法。
仿真工具箱提供了丰富的仿真算法库，如欧拉法、龙格-库塔法和有限元法等。
在选择仿真算法时，我们应该评估算法的精确性、速度和稳定性，并根据实际情况进行权衡取舍。
四、编写仿真程序在建立数学模型和选择仿真算法之后，我们需要使用Matlab编写仿真程序。
仿真程序是实现模拟与仿真实验的关键工具。
在编写仿真程序时，我们应该遵循一些基本的编程原则，如模块化设计、代码复用和错误处理等。
同时，我们应该充分利用Matlab的各种功能和工具，如图形界面设计、符号计算和并行计算等，以提高仿真程序的性能和可靠性。
MATLAB仿真技术实验教案
MATLAB仿真技术实验教案第一篇：MATLAB仿真技术实验教案《MATLAB仿真技术》实验教案实验一实验名称：熟悉Matlab交互工作界面一、实验目的1、熟悉Matlab各种工作界面的操作要旨2、掌握Matlab的基本操作命令二、实验步骤1、命令窗口（1）体验命令窗口的菜单及各项功能（2）尝试命令窗口编辑特殊功能键和设置2、工作空间窗口与当前路径窗口（1）在工作空间窗口查看及修改变量（2）添加新的路径为Matlab路径3、图形窗口和文本编辑窗口（1）练习图形窗口中修改图形的方法（2）在文本编辑窗口调试程序4、体会Matlab的基本操作命令三、实验仪器PC机 MATLAB软件四、实验结果五、结论实验二实验名称：Matlab在符号计算方面的应用一、实验目的1、掌握标识符的生成和使用2、掌握矩阵及变量的赋值3、熟悉三类运算符及其功能二、实验内容1、标识符的生成和使用1）、计算y=x+(x-0.98)/(x+1.35)-5(x+1/x)，当x=2和x=4时的值。
>>x=[2 4];y=x.^3+(x-0.98).^2./(x+1.35).^3-5*(x+1./x);y y = -4.4723 42.8096 32）、计算cos60-9-2。
ο323>> y=cos(pi/3)-(9-sqrt(2))^(1/3)y =-1.46492、矩阵及变量的赋值21)、已知a=3,A=4，b=a,B=b2-1,c=a+A-2B,C=a+2B+c,求C >> a=3;A=4;b=a^2;B=b^2-1;c=a+A-2*B;C=a+2*B+c;C C = 2）、创建3×4矩阵魔方阵和相应的随机矩阵，将两个矩阵并接起来，然后提取任意两个列向量。
>> A=magic(4);A(4,:)=[];B=rand(3,4);C=[A B];D=C(:,3);E=C(:,4);D,E D = 3 10 6E =8 12 3）、创建一个5×5随机阵并求其逆。
matlab(仿真法)具体讲解
执行下面的命令：ode23(‘zjwt',[3,0.0005],0)
若想看图中点的坐标可执行下面的命令： [t,y]=ode23(‘zjwt',[3,0.0005],0) plot(t,y) 此时缉私艇的位置坐标是（0.00050000000000，1.96013657712118） 执行下面的命令: ode45(‘zjwt',[3,0.0005],0) 若想看图中点的坐标可执行下面的命令： [t,y]=ode45(‘zjwt',[3,0.0005],0) plot(t,y) 此时缉私艇的位置坐标是（0.0005，1.9675 ）
例3
求微分方程组的通解. dx dt 2 x 3 y 3z dy 4 x 5 y 3z dt dz 4 x 4 y 2 z dt
解 输入命令 ： [x,y,z]=dsolve('Dx=2*x-3*y+3*z','Dy=4*x5*y+3*z','Dz=4*x-4*y+2*z', 't'); x=simple(x) % 将x化简 y=simple(y) z=simple(z) 结 果 为：x = (c1-c2+c3+c2e -3t-c3e-3t)e2t y = -c1e-4t+c2e-4t+c2e-3t-c3e-3t+c1-c2+c3)e2t z = (-c1e-4t+c2e-4t+c1-c2+c3)e2t
例 29y 0 dx dx y (0) 0, y ' (0) 15
解 输入命令: y=dsolve('D2y+4*Dy+29*y=0','y(0)=0,Dy(0)=15','x') 结 果 为 : y =3e-2xsin（5x）
Matlab仿真实验教程
MATLAB的实验仿真目录实验一MATLAB在控制系统模型建立与仿真中的应用 (1)实验二典型系统的时域响应分析 (13)实验三线性控制系统的根轨迹与频域分析 (17)实验四线性系统的校正 (22)附录一 MATLAB6.5 控制系统工具箱函数和结构化的控制语句 (30)附录二 SIMULINK 基本模块介绍 (34)实验一MATLAB 在控制系统模型建立与仿真中的应用一、MATLAB 基本操作与使用1. 实验目的1) 掌握MATLAB 仿真软件的安装及启动，熟悉MATLAB工作环境平台。
2) MATLAB 命令窗口，包括工具条以及菜单选项的使用；MATLAB 语言的基本规定，包括数值的表示、变量命名规定、基本运算符、预定义变量以及表达式等。
3) MATLAB图形绘制功能、M 文件程序设计和线性控制系统传递函数模型的建立等。
2. 实验仪器PC计算机一台，MATLAB软件1套3. 实验内容1) MATLAB 的启动这里介绍MATLAB 装入硬盘后，如何创建MATLAB 的工作环境。
方法一MATLAB 的工作环境由matlab.exe 创建，该程序驻留在文件夹matlab\bin\中。
它的图标是matlab。
只要从<我的电脑>或<资源管理器>中去找这个程序，然后双击此图标，就会自动创建如图1所示的MATLAB6.5 版的工作平台。
Command Window图1 在英文Windows 平台上的MATLAB6.5 MATLAB工作平台方法二假如经常使用MATLAB，则可以在Windows 桌面上创建一个MATLAB 快捷方式图标。
具体办法为：把<我的电脑>中的matlab 图标用鼠标点亮，然后直接把此图标拖到Windows桌面上即可。
此后，直接双击Windows 桌面上的matlab 图标，就可建立图1所示的MATLAB工作平台。
2) MATLAB工作环境平台桌面平台是各桌面组件的展示平台，默认设置情况下的桌面平台包括 6 个窗口，具体如下：① MATLAB 窗口MATLAB6 比早期版本增加了一个窗口。
Matlab中的模拟与仿真技术详解
Matlab中的模拟与仿真技术详解引言Matlab是一种被广泛应用于科学研究和工程领域的高级计算环境和编程语言。
它提供了丰富的函数库和工具箱，使得模拟和仿真技术得以在各种科学和工程应用中发挥出色的作用。
本文将详细介绍Matlab中的模拟与仿真技术，并深入探讨其在不同领域的应用。
一、Matlab中的模拟技术1.1 数学模型的建立在Matlab中进行模拟，首先需要建立相应的数学模型，以描述系统的行为。
数学模型可以是一组方程、差分方程、微分方程等，用于描述系统的输入、输出和中间变量之间的关系。
Matlab提供了强大的数学工具，如符号计算工具箱，可以帮助用户更方便地建立和求解各种数学模型。
1.2 信号与系统模拟信号与系统模拟是Matlab中常见的一种模拟技术。
通过模拟信号的输入、处理和输出过程，可以对系统进行分析和验证。
在Matlab中，可以使用信号处理工具箱中的函数来生成、操作和分析各种类型的信号。
例如，可以生成正弦波、方波、脉冲信号等，并对它们进行滤波、频谱分析、时频分析等操作。
1.3 电路模拟电路模拟是Matlab中另一个常用的模拟技术。
通过建立电路模型，可以对电路的行为进行仿真和分析。
Matlab提供了电路仿真工具箱，用户可以通过搭建电路拓扑结构和设置元器件参数，实现对电路的模拟和分析。
这种电路模拟技术在电子电路设计、性能评估和故障诊断等领域有广泛的应用。
1.4 机械系统模拟除了信号与系统和电路模拟外，Matlab还可以进行机械系统的模拟。
通过建立机械系统的动力学模型，可以预测物体的运动规律、受力情况等。
Matlab提供了机械系统建模和仿真工具箱，用户可以建立刚体系统、弹簧阻尼系统等，并进行仿真和动态分析。
这种机械系统模拟技术在机械工程、工业设计等领域具有重要的应用价值。
二、Matlab中的仿真技术2.1 数值仿真数值仿真是Matlab中最常见的仿真技术之一。
它通过数值计算方法对系统进行仿真，并得到系统的数值解。
基于Matlab的计算机控制技术仿真实验
实验一 基于Matlab 的控制系统模型一、 实验目的1. 熟悉Matlab 的使用环境，学习Matlab 软件的使用方法和编程方法2. 学习使用Matlab 进行各类数学变换运算的方法3. 学习使用Matlab 建立控制系统模型的方法二、 实验器材x86系列兼容型计算机，Matlab 软件三、 实验原理1. 香农采样定理对一个具有有限频谱的连续信号f(t)进行连续采样，当采样频率满足max 2ωω≥S 时，采样信号f*(t)能无失真的复现原连续信号。
作信号t e t f 105)(-=和kT 10*5)(-=e t f 的曲线，比较采样前后的差异。
幅度曲线： T=0.05 t=0:T:0.5f=5*exp(-10*t) subplot(2,1,1) plot(t,f) gridsubplot(2,1,2) stem(t,f) grid请改变采样周期T ，观察不同的采样周期下的采样效果。
幅频曲线： w=-50:1:50F=5./sqrt(100+w.^2) plot(w,F) grid若|)0(|1.0|)(|max F j F =ω，选择合理的采样周期T 并验加以证 w=-400:20:400 ws=200 Ts=2*pi/wsF0=5/Ts*(1./sqrt(100+(w).^2)) F1=5/Ts*(1./sqrt(100+(w-ws).^2)) F2=5/Ts*(1./sqrt(100+(w+ws).^2)) plot(w,F0,w,F1,w,F2) grid请改变采样频率ws ，观察何时出现频谱混叠？2. 拉式变换和Z 变换使用Matlab 求函数的拉氏变换和Z 变换 拉式变换： syms a w t f1=exp(-a*t) laplace(f1) f2=tlaplace(f2) f3=t* exp(-a*t) laplace(f3) f4=sin(w*t)Z 变换： syms a k T f1=exp(-a*k*T) ztrans(f1) f2=k*T ztrans(f2)f3=k*T*exp(-a*k*T) ztrans(f3) f4=sin(a*k*T)laplace(f4)f5=exp(-a*t)*cos(w*t) laplace(f5)反拉式变换 syms s a f1=1/silaplace(f1) f2=1/(s+a) ilaplace(f2) f3=1/s^2 ilaplace(f3)f4=w/(s^2+w^2) ilaplace(f4)f5=1/(s*(s+2)^2*(s+3)) ilaplace(f5)ztrans(f4) f5=a^k ztrans(f5)反Z 变换 syms z a T f1=z/(z-1) iztrans(f1)f2=z/(z-exp(-a*T)) iztrans(f2) f3=T*z/(z-1)^2 iztrans(f3) f4=z/(z-a) iztrans(f4)f5=z/((z+2)^2*(z+3)) iztrans(f5)3. 控制系统模型的建立与转化传递函数模型：num=[b1,b2,…bm]，den=[a1,a2,…an]，nn n mm m b s a s a b s b s b den num s G ++++++==-- 121121)( 零极点增益模型：z=[z1,z2,……zm]，p=[p1,p2……pn]，k=[k]，)())(()())(()(2121n m p s p s p s z s z s z s k s G ------=四、实验步骤1.根据参考程序，验证采样定理、拉氏变换和Z变换、控制系统模型建立的方法2.观察记录输出的结果，与理论计算结果相比较3.自行选则相应的参数，熟悉上述的各指令的运用方法五、实验数据及结果分析记录输出的数据和图表并分析六、总结实验二 基于Matlab 的离散控制系统仿真一、 实验目的1. 学习使用Matlab 的命令对控制系统进行仿真的方法2. 学习使用Matlab 中的Simulink 工具箱进行系统仿真的方法二、 实验器材x86系列兼容型计算机，Matlab 软件三、 实验原理1. 控制系统命令行仿真二阶系统闭环传递函数为22222554.025)54.02(51)54.02(5)(+⨯⨯+=⨯⨯++⨯⨯+=s s s ss s s G ，请转换为离散系统脉冲传递函数并仿真，改变参数，观察不同的系统的仿真结果。
计算机仿真实验报告 MATLAB
注：以下所有程序均在MATLAB7.0下运行通过。
实验一MATLAB语言编程一、实验目的：熟悉MATLAB语言及其环境，掌握编程方法。
要求认真听取实验指导老师讲解与演示。
二、具体实验内容、步骤、要求：1.运行交互式学习软件，学习MATLAB语言2.在MATLAB的命令窗口下键入如下命令：INTRO(注意：intro为一个用MATLAB语言编写的幻灯片程序，主要演示常用的MATLAB语句运行的结果。
)然后，根据显示出来的幻灯片右图按钮进行操作，可按START→NEXT→NEXT按钮一步步运行，观察。
3.自编程序并完成上机编辑，调试，运行，存盘：（1）、用MATLAB命令完成矩阵的各种运算。
例如：求出下列运算结果，并上机验证。
（1）A(:,1) %取矩阵A的第一列元素ans =11213141（2）A(2,:) %取矩阵A的第二行元素ans =21 22 23 24（3）A(1:2,2:3) %取矩阵A第一二行第二三列的元素ans =12 1322 23（4）A(2:3,2:3) %取矩阵A第二三行第二三列的元素ans =22 2332 33（5）A(:,1:2) %取矩阵A第一列与第二列元素ans =11 1221 2231 3241 42（6）A(2:3) %取矩阵A第二行与第三行的首列元素ans =21 31（7）A(:) %将矩阵A的所有元素按一列排列ans =11213141122232421323334314243444（8）A(:,:) %显示矩阵Aans =11 12 13 1421 22 23 2431 32 33 3441 42 43 44（9）ones(2,2) %建立一个两行两列的全1矩阵ans =1 11 1（10）eye(2) %建立一个二维的单位矩阵ans =1 00 1（2）、绘制数学函数的图形：例如：，理解数组运算与矩阵运算的功能。
MATLAB程序如下：t=0:0.1:8; %建立向量ty=1-2*exp(-t.*sin(t)); %计算向量t的函数向量yplot(t,y); %利用plot命令绘图xlabel('t');ylabel('y=1-2*e^(-t*sin(t))'); %注释横坐标与纵坐标图1.1 所对应的函数图像4.理解函数文件与命令文件的区别，并自编函数文件并调用。
MATLAB仿真实例(计算机仿真研究的步骤)
(1.1)
这是一个二阶常微分方程，为了后续步骤的需要，将它转换成状态方 程及输出方程
0 1 x k x 2 m 1 x1 0 f 1 r x m 2 m
当m1k4时分析系统在外力rt1t的作用下要使响应不发生振荡应在什么范围内取值其中f的取值约束为10建立系统的数学模型描述该系统输入输出关系的数学模型为11这是一个二阶常微分方程为了后续步骤的需要将它转换成状态方程及输出方程数学模型转换成仿真模型采用数值积分法中的欧拉公式可以得到离散状态方程及输出方编程和调试采用matlab语言进行编程文件名为exam20001m
【例 2.2】 利用 Simulink 对【例 2.1】中的质量-弹簧-阻尼器系统进 行仿真研究。 【解】 首先将描述该系统输入—输出关系的数学模型改写成传递 函数形式
G (s) Y (s) 1 2 R ( s ) ms fs k
(1.6)
从 Simulink 模块库的信号源子库（Sources）中，选择 Step 模块， 拖 入模型窗口，双击该模块，设置参数 Step time 为：0；从 Simulink 模 块库的连续模块子库（Continuous）中，选择 Tranfer Fcn 模块，拖入 模型窗口, 双击该模块，设置参数 Numerator 为：[1]， Denominator [1 f 4] ； 为： 从 Simulink 模块库的接收器子库 （Sinks） 中， 选择 Scope 模块，拖入模型窗口。
% 置状态变量初值，其中 x(i)代表 xi(0) % Y 为 N×1 阵，记录输出 y，初始时为 1×1 阵，
% H 为 N×1 阵，记录时间 t，初始时为 1×1 阵 xs=x+(A*x+B)*T; % 计算离散状态方程
MATLAB在仿真与模拟方面的应用实例
MATLAB在仿真与模拟方面的应用实例一、简介MATLAB是一款强大且广泛应用于科学计算和工程设计领域的软件工具。
它提供了丰富的函数库和工具箱，方便用户进行数据分析、数值计算、信号处理以及模拟仿真等工作。
本文将介绍MATLAB在仿真与模拟方面的应用实例，分别从电子电路设计、通信系统仿真以及控制系统设计等方面展开。
二、电子电路设计电子电路设计是电子工程领域中一项重要的工作。
MATLAB提供了一系列丰富的工具箱，例如Simulink和Simscape等，可以用于电子电路的建模和仿真。
以放大器设计为例，我们可以使用MATLAB进行仿真。
首先，我们可以使用Simulink建立电路模型，包括信号源、滤波器、放大器等组件，并设置相应的参数。
然后，通过添加信号源以及观察输出信号的方式，可以对放大器的性能进行评估，并通过实时仿真结果进行调整和优化。
此外，MATLAB还提供了各种仿真工具和函数，如电路分析工具箱和电路设计工具箱等，可以用于分析电路参数以及进行设计和优化。
通过MATLAB的电子电路设计工具，工程师们能够更加高效地进行电子电路的仿真和设计工作。
三、通信系统仿真通信系统是一种用于传输和接收信息的系统。
MATLAB提供了用于建模和仿真通信系统的工具箱，例如通信工具箱和信号处理工具箱等。
通过使用MATLAB的通信工具箱，我们可以建立和仿真各种通信系统，如数字调制解调、信道编码解码以及误码率分析等。
我们可以设置发送端和接收端的参数，并使用各种信号处理算法进行仿真。
通过调整参数和算法，可以评估和优化通信系统的性能。
此外，MATLAB还提供了用于处理和分析信号的函数和工具箱，如滤波器设计、频谱分析和信号重构等。
这些工具有助于工程师们更好地理解信号特性，并进行通信系统的仿真和设计。
四、控制系统设计控制系统是一种用于控制和调节系统行为的系统。
MATLAB提供了用于建模和仿真控制系统的工具箱，例如控制系统工具箱和优化工具箱等。
控制系统的MATLAB计算及仿真
控制系统的MATLAB计算及仿真控制系统是一种用来实现对物理系统或工程系统进行控制的方法和工具。
MATLAB是一种强大的计算机软件包，能够方便地进行控制系统的计算和仿真。
本文将介绍MATLAB在控制系统中的应用，并以一个简单的例子来说明如何用MATLAB进行控制系统的计算和仿真。
首先，我们需要打开MATLAB软件并创建一个新的脚本文件。
在脚本文件中，我们可以使用MATLAB提供的函数来定义控制系统的传递函数和状态空间模型。
例如，我们可以使用tf函数来定义一个传递函数模型。
传递函数是描述系统输入与输出之间关系的一种数学模型。
以下是一个例子：```MATLABs = tf('s');G=1/(s^2+2*s+1);```这个传递函数模型表示一个具有二阶惯性的系统。
我们可以使用step函数来绘制系统的阶跃响应曲线：```MATLABstep(G);```通过运行脚本文件，我们可以得到系统的阶跃响应曲线。
此外，MATLAB还提供了许多其他的函数和命令来计算和仿真控制系统。
另外，我们还可以使用stateSpace函数来定义一个状态空间模型。
状态空间模型是控制系统中另一种常用的数学模型。
以下是一个例子：```MATLABA=[01;-1-1];B=[0;1];C=[10];D=0;sys = ss(A, B, C, D);```这个状态空间模型描述了一个二阶系统的状态方程和输出方程。
我们可以使用step函数来绘制系统的阶跃响应曲线：```MATLABstep(sys);```通过运行脚本文件，我们可以得到系统的阶跃响应曲线。
除了step函数外，MATLAB还提供了许多其他的函数和命令来计算和仿真状态空间模型。
在控制系统中，还常常需要对系统进行参数调节和性能优化。
MATLAB提供了一系列的控制系统工具箱，用于进行控制系统的分析和设计。
例如，Control System Toolbox提供了用于线性系统分析和设计的工具。
用MatLab仿真通信原理系列实验
用MatLab仿真通信原理系列实验一、引言通信原理是现代通信领域的基础理论，通过对通信原理的研究和仿真实验可以更好地理解通信系统的工作原理和性能特点。
MatLab作为一种强大的数学计算软件，被广泛应用于通信原理的仿真实验中。
本文将以MatLab为工具，介绍通信原理系列实验的仿真步骤和结果。
二、实验一：调制与解调1. 实验目的通过MatLab仿真，了解调制与解调的基本原理，并观察不同调制方式下的信号特征。
2. 实验步骤（1）生成基带信号：使用MatLab生成一个基带信号，可以是正弦波、方波或任意复杂的波形。
（2）调制：选择一种调制方式，如调幅（AM）、调频（FM）或相移键控（PSK），将基带信号调制到载波上。
（3）观察调制后的信号：绘制调制后的信号波形和频谱图，观察信号的频谱特性。
（4）解调：对调制后的信号进行解调，还原出原始的基带信号。
（5）观察解调后的信号：绘制解调后的信号波形和频谱图，与原始基带信号进行对比。
3. 实验结果通过MatLab仿真，可以得到不同调制方式下的信号波形和频谱图，观察到调制后信号的频谱特性和解调后信号的还原效果。
可以进一步分析不同调制方式的优缺点，为通信系统设计提供参考。
三、实验二：信道编码与解码1. 实验目的通过MatLab仿真，了解信道编码和解码的基本原理，并观察不同编码方式下的误码率性能。
2. 实验步骤（1）选择一种信道编码方式，如卷积码、纠错码等。
（2）生成随机比特序列：使用MatLab生成一组随机的比特序列作为输入。
（3）编码：将输入比特序列进行编码，生成编码后的比特序列。
（4）引入信道：模拟信道传输过程，引入噪声和干扰。
（5）解码：对接收到的信号进行解码，还原出原始的比特序列。
（6）计算误码率：比较解码后的比特序列与原始比特序列的差异，计算误码率。
3. 实验结果通过MatLab仿真，可以得到不同编码方式下的误码率曲线，观察不同信道编码方式对信号传输性能的影响。
如何使用Matlab进行模拟实验
如何使用Matlab进行模拟实验引言：Matlab是一种广泛应用于科学计算和工程领域的强大软件工具。
它提供了丰富的算法库和功能，使得科学家和工程师能够对复杂的问题进行建模、仿真和分析。
本文将介绍如何使用Matlab进行模拟实验的基本步骤和注意事项。
一、了解Matlab的基本操作和语法：在开始使用Matlab进行模拟实验之前，我们首先需要对Matlab的基本操作和语法有所了解。
Matlab的命令行界面（Command Window）是我们与Matlab交互的主要窗口，通过在命令行中输入命令，我们可以进行变量定义、函数调用、图形绘制等操作。
此外，Matlab还提供了丰富的算法函数和工具箱，我们可以使用这些函数和工具箱来完成各种模拟实验的任务。
二、数据预处理和准备：在进行模拟实验之前，我们通常需要对原始数据进行预处理和准备。
预处理的任务包括：数据清洗、数据归一化、数据平滑等。
为了方便后续的数据分析和建模，我们还需要将原始数据从外部导入到Matlab中，并进行相应的格式转换和处理。
Matlab提供了丰富的数据导入和处理函数，我们可以灵活地根据实际需求进行操作。
三、建立模型和仿真：建立模型是进行模拟实验的核心步骤。
在Matlab中，我们可以使用各种数学建模和仿真工具来构建模型，并对模型进行仿真和分析。
常见的建模工具包括：微分方程、差分方程、状态空间模型等。
在建立模型之前，我们需要对实验问题进行深入的研究和分析，明确问题的目标和约束条件，并选择合适的建模方法和技术。
在建立模型之后，我们可以使用Matlab中的仿真函数对模型进行仿真，从而获得系统的响应和性能指标。
四、数据分析和结果展示：在模拟实验完成之后，我们通常需要对实验结果进行分析和评估。
Matlab提供了丰富的数据分析函数和工具，我们可以使用这些函数和工具对实验数据进行统计、回归、频谱分析等操作。
此外，Matlab还提供了灵活强大的图形绘制功能，我们可以使用这些功能将实验结果以图形的形式展示出来，从而更直观地理解和分析实验结果。
MATLAB仿真实例
一、实验目的 (1)二、实验题目 (1)三、实验内容 (1)3.1傅里叶变换与傅里叶反变换 (1)3.2题目一：正弦信号波形及频谱 (2)3.2.1仿真原理及思路 (2)3.2.2程序流程图 (3)3.2.3仿真程序及运行结果 (3)3.2.4实验结果分析 (5)3.3题目二：单极性归零（RZ）波形及其功率谱 (5)3.3.1仿真原理及思路 (5)3.3.2程序流程图 (6)3.3.3仿真程序及运行结果 (6)3.3.4实验结果分析 (8)3.4题目三：升余弦滚降波形的眼图及其功率谱 (8)3.4.1仿真原理及思路 (8)3.4.2程序流程图 (8)3.4.3仿真程序及运行结果 (8)3.4.4实验结果分析： (10)3.5题目四：完成PCM编码及解码的仿真 (11)3.5.1仿真原理及思路 (11)3.5.2程序流程图 (12)3.5.3仿真程序及运行结果 (12)3.5.4实验结果分析 (15)3.6附加题一：最佳基带系统的Pe~Eb\No曲线，升余弦滚降系数a=0.5，取样值的偏差是Ts/4 (16)3.6.1仿真原理及思路 (16)3.6.2程序流程图 (16)3.6.3仿真程序及运行结果 (16)3.6.4实验结果分析 (18)3.7附加题二：试作出Pe～Eb/No曲线。
升余弦滚降系数a＝0.5，取样时间无偏差，但信道是多径信道，C(f)=|1-0.5-j2 ft|,t=T s/2 (18)3.7.1仿真原理及思路 (18)3.7.2程序流程图 (19)3.7.3仿真程序及运行结果 (19)3.7.4实验结果分析 (21)四、实验心得 (21)一、 实验目的⏹ 学会MATLAB 软件的最基本运用。
MATLAB 是一种很实用的数学软件，它易学易用。
MATLAB 对于许多的通信仿真类问题来说是很合适的。
⏹ 了解计算机仿真的基本原理及方法，知道怎样通过仿真的方法去研究通信问题。
⏹ 加深对通信原理课程有关内容的理解。
matlab仿真教程
前言MA TLAB的简介MATLAB是一种适用于工程应用的各领域分析设计与复杂计算的科学计算软件，由美国Mathworks公司于1984年正式推出，1988年退出3.X（DOS）版本，19992年推出4.X（Windows）版本；19997年腿5.1（Windows）版本，2000年下半年，Mathworks公司推出了他们的最新产品MATLAB6.0（R12）试用版，并于2001年初推出了正式版。
随着版本的升级，内容不断扩充，功能更加强大。
近几年来，Mathworks公司将推出MATLAB语言运用于系统仿真和实时运行等方面，取得了很多成绩，更扩大了它的应用前景。
MATLAB已成为美国和其他发达国家大学教学和科学研究中最常见而且必不可少的工具。
MATLAB是“矩阵实验室”（Matrix Laboratory）的缩写，它是一种以矩阵运算为基础的交互式程序语言，着重针对科学计算、工程计算和绘图的需要。
在MATLAB中，每个变量代表一个矩阵，可以有n*m个元素，每个元素都被看做复数摸索有的运算都对矩阵和复数有效，输入算式立即可得结果，无需编译。
MATLAB强大而简易的做图功能，能根据输入数据自动确定坐标绘图，能自定义多种坐标系（极坐标系、对数坐标系等），讷讷感绘制三维坐标中的曲线和曲面，可设置不同的颜色、线形、视角等。
如果数据齐全，MATLAB通常只需要一条命令即可做图，功能丰富，可扩展性强。
MATLAB软件包括基本部分和专业扩展部分，基本部分包括矩阵的运算和各种变换、代数和超越方程的求解、数据处理和傅立叶变换及数值积分风，可以满足大学理工科学生的计算需要，扩展部分称为工具箱，它实际上使用MATLAB的基本语句编成的各种子程序集，用于解决某一方面的问题，或实现某一类的新算法。
现在已经有控制系统、信号处理、图象处理、系统辨识、模糊集合、神经元网络及小波分析等多种工具箱，并且向公式推倒、系统仿真和实时运行等领域发展。
Matlab仿真应用详解 讲义
《Matlab仿真应用详解》一、基本概念1．1、什么是计算机仿真1、仿真定义基本思想：仿真的基本思想是利用物理的或数学的模型来类比模仿现实过程，以寻求过程和规律。
它的基础是相似现象，相似性一般表现为两类：几何相似性和数学相似性。
当两个系统的数学方程相似，只是符号变换或物理含义不同时，这两个系统被称为“数学同构”。
仿真的方法可以分为三类：(1)实物仿真。
它是对实际行为和过程进行仿真，早期的仿真大多属于这一类。
物理仿真的优点是直观、形象，至今在航天、建筑、船舶和汽车等许多工业系统的实验研究中心仍然可以见到。
比如：用沙盘仿真作战，利用风洞对导弹或飞机的模型进行空气动力学实验、用图纸和模型模拟建筑群等都是物理仿真。
但是要为系统构造一套物理模型，不是一件简单的事，尤其是十分复杂的系统，将耗费很大的投资，周期也很长。
此外，在物理模型上做实验，很难改变系统参数，改变系统结构也比较困难。
至于复杂的社会、经济系统和生态系统就更无法用实物来做实验了。
(2)数学仿真。
就是用数学的语言、方法去近似地刻画实际问题，这种刻画的数学表述就是一个数学模型。
从某种意义上，欧几里德几何、牛顿运动定律和微积分都是对客观世界的数学仿真。
数学仿真把研究对象(系统)的主要特征或输入、输出关系抽象成一种数学表达式来进行研究。
数学模型可分为：●解析模型(用公式、方程反映系统过程)；●统计模型(蒙特卡罗方法)；●表上作业演练模型然而数学仿真也面临一些问题，主要表现在以下几个方面：●现实问题可能无法用数学模型来表达，即刻画实际问题的表达式不存在或找不到；●找到的数学模型由于太复杂而无法求解；●求出的解不正确，可能是由模型的不正确或过多的简化近似导致的。
(3)混合仿真。
又称为数学—物理仿真，或半实物仿真，就是把物理模型和数学模型以及实物联合在一起进行实验的方法，这样往往可以获得较好的效果。
2、计算机仿真计算机仿真也称为计算机模拟，就是利用计算机对所研究系统的结构、功能和行为以及参与系统控制的主动者——人的思维过程和行为，进行动态性的比较和模仿，利用建立的仿真模型对系统进行研究和分析，并可将系统过程演示出来。
如何利用Matlab技术进行模拟实验
如何利用Matlab技术进行模拟实验引言：模拟实验是一种基于计算机仿真的方法，通过对系统的数学建模及仿真模拟，来了解和研究实际问题。
MATLAB作为一种功能强大的数学软件，提供了丰富的工具和函数，可以用于各种领域的模拟实验。
本文将介绍如何利用MATLAB技术进行模拟实验，并分析其优势和应用案例。
一、使用MATLAB进行数学建模数学建模是模拟实验的基础，通过数学模型的建立，可以将实际问题转化为数学表达式，进而进行仿真模拟分析。
在MATLAB中，有一些常用的数学建模工具和函数可以帮助我们完成这个过程。
1.符号计算工具包(Symbolic Math Toolbox)：该工具包提供了符号化数学计算的功能，可以进行符号运算、求解方程、求导、积分等操作。
通过符号计算，可以将数学问题抽象为符号表达式，方便后续的建模和仿真。
2.方程求解器(Solver)：MATLAB中内置了多种求解方程的算法和函数，可以快速准确地求解各种数学模型中的方程。
例如，可以使用fsolve函数来求解非线性方程组，使用ode45函数来求解常微分方程等。
3.优化工具箱(Optimization Toolbox)：该工具箱提供了多种优化算法和函数，可以用于求解最优化问题。
例如，使用fmincon函数可以进行约束最优化，使用linprog函数可以进行线性规划等。
二、MATLAB的仿真建模功能MATLAB不仅可以进行数学建模，还提供了强大的仿真建模功能，可以根据建立的数学模型进行仿真实验，并得到模拟结果。
1.图形化建模界面(Simulink)：MATLAB中的Simulink是一个图形化建模和仿真环境，可以用于构建动态系统的模型。
用户可以通过将各种功能块组合在一起，建立整个系统的模型。
Simulink支持各种类型的信号和系统，包括连续时间、离散时间、混合时间等。
通过Simulink可以直观地展示系统的动态行为，并进行仿真和分析。
2.系统动态仿真：MATLAB提供了一系列用于系统动态仿真的函数和工具箱。
matlab仿真实例
峰值时间tp=32s 上升时间tr=10.3s 调整时间ts=3.9e+003s
超调量σ%=96.7%
图一
图二
图三
4)修改参数，分别实现ξ=1和ξ=2的响应曲线，并记录:
ξ=1:
程序: >> zeta=1;
>> wn=sqrtm(10)
wn =
3.1623
>> sys=tf(10,[1,2*wn*zeta,10]);
>> step(sys)
>> title('ξ=1响应曲线' )
(图见下页)
ξ=2:
程序:
>> zeta=2;
程序:
>> sys=tf(10,[1,2,10]);step(sys)
>> sys=tf(10,[1,2,10]);
>>step(sys)
>>hold on
>>sys=tf([1,0.5,10],[1,2,10]);
>>step(sys)
>>gtext('\leftarrow G(s)');
>>gtext('\leftarrow G2(s)');
G(s)=0.01/(s^2+0.002*s+0.01)的峰值时间tp上升时间tr调整时间ts超调量
σ%。
G(s)=120/(s^2+12*s+120):
程序:
>> sys=tf(120,[1,12,120]);
>> step(sys)
如何使用Matlab进行模拟与仿真
如何使用Matlab进行模拟与仿真使用Matlab进行模拟与仿真引言：现今，计算机软件在工程领域的应用越来越广泛。
特别是在模拟与仿真方面，计算机软件成为了工程师们不可或缺的工具。
在诸多的计算机软件中，Matlab无疑是一个备受赞誉的工具，它凭借其强大的数学计算和数据处理功能，成为了工程师们首选的软件之一。
在本文中，我们将探讨如何使用Matlab进行模拟与仿真。
一、Matlab的基础知识Matlab是一款专业的科学计算软件，它可以进行数值计算、矩阵运算、绘图和数据分析等多种功能。
在使用Matlab进行模拟与仿真之前，我们需要掌握一些基础知识。
首先，我们需要了解Matlab的环境。
Matlab的环境分为三个主要窗口：命令窗口、编辑器窗口和工作空间窗口。
命令窗口是用户与Matlab交互的地方，可以输入命令进行计算和操作；编辑器窗口用于编辑和保存Matlab脚本文件；工作空间窗口显示了当前的变量和数据。
其次，我们需要了解Matlab的基本语法。
Matlab的语法与其他编程语言有些不同，它使用矩阵和向量的形式进行计算。
我们可以使用Matlab提供的函数进行数学计算，也可以自定义函数来实现特定的功能。
最后，我们需要熟悉Matlab的常用函数和工具箱。
Matlab提供了丰富的函数和工具箱，用于各种不同类型的模拟和仿真任务。
例如，Simulink工具箱是用于系统仿真和控制设计的工具箱，Signal Processing工具箱是用于信号处理和滤波的工具箱。
二、使用Matlab进行模拟Matlab提供了强大的数值计算能力，可以用于各种数字系统的模拟。
在进行模拟之前，我们需要定义我们要模拟的系统方程或模型，并设置合适的参数。
在模拟之前，我们可以使用Matlab的绘图功能来可视化我们的系统或模型。
Matlab提供了各种绘图函数，可以绘制出系统的输入输出关系图、频率响应图等。
通过可视化，我们可以更好地理解系统的特性和行为。
利用matlab进行仿真的案例
利用matlab进行仿真的案例利用Matlab进行仿真可以涉及多个领域的案例，下面列举10个案例：1. 汽车碰撞仿真：利用Matlab中的物理仿真库，可以模拟汽车碰撞的过程，分析碰撞时车辆的变形、撞击力等参数。
可以根据不同的碰撞角度和速度，评估不同碰撞条件下的安全性能。
2. 电力系统仿真：利用Matlab中的电力系统仿真工具，可以模拟电力系统的运行情况，包括电压、电流、功率等参数的变化。
可以用于分析电力系统的稳定性、短路故障等问题，并进行相应的优化设计。
3. 通信系统仿真：利用Matlab中的通信系统仿真工具箱，可以模拟无线通信系统的传输过程，包括信号的发送、接收、调制解调等环节。
可以用于评估不同调制方式、编码方式等对通信系统性能的影响。
4. 智能控制仿真：利用Matlab中的控制系统仿真工具，可以模拟各种控制系统的运行情况，包括PID控制、模糊控制、神经网络控制等。
可以用于设计、优化和评估各种控制算法的性能。
5. 雷达系统仿真：利用Matlab中的雷达仿真工具，可以模拟雷达系统的工作原理和性能，包括发射、接收、信号处理等过程。
可以用于评估雷达系统的探测能力、跟踪精度等指标，并进行系统参数的优化设计。
6. 气候变化模拟：利用Matlab中的气候模型，可以模拟气候系统的变化过程，包括温度、降水、风速等参数的变化。
可以用于研究气候变化对生态环境、农业生产等方面的影响，以及制定相应的应对策略。
7. 人体生理仿真：利用Matlab中的生理仿真工具箱，可以模拟人体的生理过程，包括心血管系统、呼吸系统、神经系统等。
可以用于研究不同疾病、药物对人体的影响，以及评估各种治疗方案的效果。
8. 金融市场仿真：利用Matlab中的金融工具箱，可以模拟金融市场的价格变化过程，包括股票、期货、汇率等。
可以用于研究不同投资策略、风险管理方法等对投资收益的影响，并进行相应的决策分析。
9. 电子器件仿真：利用Matlab中的电子器件仿真工具，可以模拟各种电子器件的工作原理和性能，包括二极管、晶体管、集成电路等。
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图 7
在 MATLAB 的指令窗中运行指令 >> f=5 然后点击模型窗中“仿真启动”图标►，仿真开始。 经过短暂的仿真过程后，双击 Scope 模块，可以看到类似于图 8 的响 应曲线。 （注意符号 的作用！ ）
图 8 同样取 f=2.5， f=7.5， 和 f=4 进行三次试验， 分别得到三条响应曲线。
fy ky r y 描述该系统输入—输出关系的数学模型为 m
(1.1)
这是一个二阶常微分方程，为了后续步骤的需要，将它转换成状态方 程及输出方程
0 1 x k x 2 m 1 x1 0 f 1 r x m 2 m
% 置状态变量初值，其中 x(i)代表 xi(0) % Y 为 N×1 阵，记录输出 y，初始时为 1×1 阵，
% H 为 N×1 阵，记录时间 t，初始时为 1×1 阵 xs=x+(A*x+B)*T; % 计算离散状态方程
% 计算离散输出方程 Y=[Y;y];H=[H;t]; % 记录 y 和 t 的值，这时 Y 阵
和 T 阵均增加 1 行 x=xs;
end plot(H,Y); grid; ⅴ 仿真模型的校核和验证 为了使仿真研究更加有效，比较仿真程序运行所获得的数据与实 际系统运行所观测到的数据以确认数学模型的正确性。 ⅵ 在计算机上进行仿真试验，并对仿真结果进行分析 选择试验点进行试验。 % 绘制输出曲线 % 在“坐标纸”上画小方格
(1.2)
x y [1 0] 1 x2
(1.3)
ⅲ 数学模型转换成仿真模型 采用数值积分法中的欧拉公式，可以得到离散状态方程及输出方 程
0 x1 ((n 1)T ) x1 (nT ) x (n 1)T ) x (nT ) k 2 2 m y[(n 1)T ] x1[(n 1)T ]
1 模型
不同的物理系统的信息传递关系相似， 就可以用同一个数学模型 描述。即不同的物理系统可能对应于同一个数学模型。
图1
图2 如果只考虑输入量和输出量之间的数学关系， 则两个数学模型都 是二阶常系数微分方程，是同一类数学模型。
仿真的定义：建立实际系统的模型，并在模型上进行试验的过程。 仿真是一种试验——广义试验 。
f=input('请输入阻尼系数 f:'); t=0;T=0.01; A=[0 1;-k/m -f/m]; B=[0 1/m]'; tmax=10; 的初值 x=[0,0]'; Y=0; N 为总步数 H=t; while(t<tmax) y=xs(1); t=t+T; %
ห้องสมุดไป่ตู้
置时间变量 t 和仿真步长 T 的初值 % 计算状态方程矩阵 % 置仿真总时间 tmax
2 计算机仿真研究的步骤
【例 2.1 】 考虑如图 2 所示的质量- 弹簧 -阻尼器系统。当质量系数 m=1， 弹簧刚性系数 k=4 时， 为了使系统的单位阶跃响应不发生振荡， 阻尼系数 f（ 0 f 10 ）应在什么范围内取值？ 【解】 该问题可分为以下几步进行研究。 ⅰ 问题的描述 要求研究的问题是：当 m=1 ， k=4 时，分析系统在外力 r(t)=1(t) 的作用下，要使响应不发生振荡， f 应在什么范围内取值，其中，f 的取值约束为 0 f 10 ⅱ 建立系统的数学模型
连接各模块后得到的 Simulink 模型，如图 6 所示。
图 6 设置系统的仿真参数：单击模型编辑窗口的“Simulation”菜单中的 “Configuration Parameters”命令，设置仿真的开始时间和停止时间 分别为 0 和 3。设置算法为固定步长算法“Fixed_step”并在其右端算 法编辑框中选择“ode5”即 5 阶龙格库塔算法。再把“Fixed step size” 设为 0.02 秒。 完 成 存 盘 操 作 后 的 Simulink 模 型 ， 如 图 7 所 示 （ 文 件 名 ： exam20002.mdl）
【例 2.2】 利用 Simulink 对【例 2.1】中的质量-弹簧-阻尼器系统进 行仿真研究。 【解】 首先将描述该系统输入—输出关系的数学模型改写成传递 函数形式
G (s) Y (s) 1 2 R ( s ) ms fs k
(1.6)
从 Simulink 模块库的信号源子库（Sources）中，选择 Step 模块， 拖 入模型窗口，双击该模块，设置参数 Step time 为：0；从 Simulink 模 块库的连续模块子库（Continuous）中，选择 Tranfer Fcn 模块，拖入 模型窗口, 双击该模块，设置参数 Numerator 为：[1]， Denominator [1 f 4] ； 为： 从 Simulink 模块库的接收器子库 （Sinks） 中， 选择 Scope 模块，拖入模型窗口。
1 0 x1 (nT ) 1 r (nT )T f x2 (nT ) m m
(1.4) (1.5)
式中，T 为计算步距 。 ⅳ 编程和调试 采用 MATLAB 语言进行编程， 文件名为 exam20001.m。 程序如下： % 这是例 1.1 的仿真程序 clear; m=1;k=4; % 质量系数 m 值，弹簧刚性系数 k 值 % 从键盘输入阻尼系数 f 值
图3
f=4
图5
f=7.5
经过若干次试验后，可知：当 f＜4 时，系统响应发生振荡；当 f4 时，系统响应不发生振荡。f =4 为临界值。 计算机仿真步骤 1．确定仿真目的和基本需求 给出仿真的研究对象（即系统） 。 2．建立系统的数学模型
对实际系统进行简化或抽象，用数学的形式对系统的行为、特征 等进行描述。 3．建立系统的仿真模型 将数学模型通过一定的方式转变成能在计算机上实现和运行的 模型 ，称为系统的二次建模。 4．编程并调试 编制数字仿真模型的程序，并进行调试。 5．仿真模型的校核和验证 仿真模型的校核：数字仿真模型与数学模型的一致性检验。 仿真模型的验证：数字仿真模型与实际系统的一致性检验。