MATLAB程序流程控制_习题答案
第4章 MATLAB程序流程控制
习题4
一、选择题
1．下列关于脚本文件和函数文件的描述中不正确的是（）。 A A．函数文件可以在命令行窗口直接运行
B．去掉函数文件第一行的定义行可转变成脚本文件
C．脚本文件可以调用函数文件
D．函数文件中的第一行必须以function开始
2．下列程序的输出结果是（）。D
y=10;
if y==10
y=20;
elseif y>0
y=30
end
disp(y)
A．1 B．30 C．10 D．20 3．有以下语句：
a=eye(5);
for n=a(2:end,:)
for循环的循环次数是（）。C
A．3 B．4 C．5 D．10 4．设有程序段
k=10;
while k
k=k-1
end
则下面描述中正确的是（）。A
A．while循环执行10次B．循环是无限循环C．循环体语句一次也不执行D．循环体语句执行一次5．有以下程序段：
x=reshape(1:12,3,4);
m=0;
n=0;
for k=1:4
if x(:,k)<=6
m=m+1;
else
n=n+1;
end
end
则m和n的值分别是（）。C
A．6 6 B．2 1 C．2 2 D．1 2
6．调用函数时，如果函数文件名与函数名不一致，则使用（）。A A．函数文件名 B．函数名
C．函数文件名或函数名均可 D．@函数名
7．如果有函数声明行为“function [x,y,z]=f1(a,b,c)”，则下述函数调用格式中错误的是（）。B
A．x=f1(a,b,c) B．[x,y,z,w]=f1(a,b,c)
C．[x,b,z]=f1(a,y,c) D．[a,b]=f1(x,y,z)
8．执行语句“fn=@(x) 10*x;”，则 fn是（）。A
A．匿名函数 B．函数句柄 C．字符串 D．普通函数9．执行下列语句后，变量A的值是（）。D
>> f=@(x,y) log(exp(x+y));
>> A=f(22,3);
A．22,3 B．22 C．3 D．25
10．程序调试时用于设置断点的函数是（）。A
A．dbstop B．dbclear C．dbcont D．dbstack
二、填空题
1．将有关MATLAB命令编成程序存储在一个扩展名为.m的文件中，该文件称为。M文件
2．有语句“for k=[12;34]”引导的循环结构，其循环体执行的次数为。1 3．MATLAB中用于控制不确定重复次数的循环语句为，若在循环执行过程中需要终止该循环时采用的语句为。while…end，break
4．函数文件由语句引导。在函数定义时，函数的输入输出参数称为参数，简称。在调用函数时，输入输出参数称为参数，简称。
function，形式，形参，实际，实参
5．在MATLAB中，函数文件中的变量是变量。定义变量是函数间传递信息的一种手段，可以用命令定义。局部，全局，global
6．应用程序的错误有两类，一类是错误，另一类是运行时的错误，即
错误。MATLAB 程序调试方法有两种，一是利用 进行程序调试，二是利用 进行程序调试。
语法，逻辑，调试函数，调试工具
三、应用题
1．写出下列程序的输出结果。
s=0;
a=[12,13,14;15,16,17;18,19,20;21,22,23];
for k=a
for j=1:4
if rem(k(j),2)~=0
s=s+k(j);
end
end
end
s
2．分别用if 语句和switch 语句实现以下计算，其中a 、b 、c 的值从键盘输入。
???
????<≤+<≤+<≤++=5
.55.3,ln 5.35.1,
sin 5.15.0,2x x c b x x b a x c bx ax y c if 语句:
a=input('a=');
b=input('b=');
c=input('c=');
x=input('x=');
if <=x&x<
y=a*x^2+b*x+c;
elseif <=x&x<
y=a*(sin(b))^c+x;
elseif <=x&x<
y=log(abs(b+c/x));
end
y
switch 语句：
a=input('a=');
b=input('b=');
c=input('c=');
x=input('x=');
switch fix(x*10)
case num2cell(5:14)
y=a*x^2+b*x+c;
case num2cell(15:34)
y=a*(sin(b))^c+x;
case num2cell(35:54)
y=log(abs(b+c/x));
otherwise
disp('nsrdxcw')
end
y
3．产生20个两位随机整数，输出其中小于平均值的偶数。
x=fix(10+rand(20)*89);
a=sum(x)/20;
for i=1:20
if x(i) if rem(x(i),2)==0 disp(x(i)) end end end 4．输入20个数，求其中最大数和最小数。要求分别用循环结构和调用MATLAB的max 函数、min函数来实现。 循环结构: for a=1:20 A(a)=input('请输入20个数：'); end A mi=A(1);ma=A(1); for i=1:20 if mi>A(i) mi=A(i); end if ma ma=A(i); end end disp(ma) disp(mi) max 、min 函数: for a=1:20 A(a)=input('请输入20个数：'); end A mi=min(A),ma=max(A) 5．已知 s=1+2+22+23+…+263 分别用循环结构和调用MATLAB 的sum 函数求s 的值。 循环结构: s=0; for x=0:63 s=2^x+s; end disp(s) sum 函数: i=0:63; f=2.^i; sum(f) 6．当n 分别取100、1000、10000时，求下列各式的值： (1) )2ln (1)1(41312111=+-++-+- +ΛΛn n (2) )4 (7151311π=+-+-Λ (3) )31(4164116141=+++++ΛΛn (4) )2()12)(12()2)(2(756653443122πn n n n =??? ? ??+-??? ??????? ??????? ????ΛΛ 要求分别用循环结构和向量运算（使用sum 或prod 函数）来实现。 (1): 循环结构: n=input('请输入n 的值：'); s=0; for a=1:n s=s+(-1)^(a+1)/a; end s 向量运算: n=input('请输入n的值：'); a=1:n; f=(-1).^(a+1)./a; s=sum(f) (2): 循环结构: n=input('请输入n的值：'); s=0; for a=1:n; s=s+(-1)^(a+1)/(2*a-1); end s 向量运算: n=input('请输入n的值：'); a=1:n; f=(-1).^(a+1)./(2*a-1); s=sum(f) (3): 循环结构: n=input('请输入n的值：'); s=0; for a=1:n s=s+(1/4)^a; end s 向量运算: n=input('请输入n的值：'); a=1:n; f=(1/4).^a; s=sum(f) (4): 循环结构: n=input('请输入n 的值：'); s=1; for a=1:n f=(2*a)^2/((2*a-1)*(2*a+1)); s=s*f; end s 向量运算: n=input('请输入n 的值：'); a=1:n; f=(2*a).^2./((2*a-1).*(2*a+1)); s=prod(f) 7．编写一个函数文件，求小于任意自然数n 的斐波那契（Fibnacci ）数列各项。斐波那契数列定义如下： 121211 (2) n n n f f f f f n --=??=??=+>? function f=Fibnacci(n) for i=1:n if i==1 f=1; elseif i==2 f=1; else f=Fibnacci(i-1)+Fibnacci(i-2); end end n=input('n='); f=Fibnacci(n) 8．编写一个函数文件，用于求两个矩阵的乘积和点乘，然后在脚本文件中调用该函数。 function [C,D]=CJ(A,B) C=A*B; D=A.*B; A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]; B=[1 1 1;1 1 1;1 1 1]; [C,D]=CJ(A,B) 9．先用函数的递归调用定义一个函数文件求1n m i i =∑，然后调用该函数文件求 ∑∑∑===++10501210011k k k k k k 。 function f=xt4_10(m,n) if n<1 f=0; else f=n^m+xt4_10(m,n-1); end xt4_10(1,100)+xt4_10(2,50)+xt4_10(-1,10) 10．写出下列程序的输出结果。 脚本文件： global x x=1:2:5; y=2:2:6; sub(y); x y 函数文件： function fun=sub(z) global x z=3*x; x=x+z; 《Matlab 编程训练》 作业 专 业 学生姓名 班级 学 号 指导教师 完成日期 实训一 MATLAB 语言介绍和数值计算 1．先求下列表达式的值，然后显示MATLAB 工作空间的使用情况并保存变量。 12 2sin851z e =+ . 2. 已知 1234413134787,2033657327A B --???? ????==???? ????-???? ，求下列表达式的值： (1) A+6*B 和A-B+I （其中I 为单位矩阵） A+6*B: A-B+I: (2)A*B和A.*B A*B程序： A=[12 34 -4;34 7 87;3 65 7] B=[1 3 -1;2 0 3;3 -2 7] c=A*B 结果： A.*B程序： A=[12 34 -4;34 7 87;3 65 7] B=[1 3 -1;2 0 3;3 -2 7] D=A.*B 结果： (3)A^3和A.^3 A^3程序： A=[12 34 -4;34 7 87;3 65 7] E=A^3 结果： A．^3程序： A=[12 34 -4;34 7 87;3 65 7] C=A.^3 (4)A/B及B\A A/B程序： A=[12 34 -4;34 7 87;3 65 7] B=[1 3 -1;2 0 3;3 -2 7] C=A/B 结果： B\A程序： A=[12 34 -4;34 7 87;3 65 7] B=[1 3 -1;2 0 3;3 -2 7] D=B\A 结果： (5)将矩阵C=B\A的右下角2*2子矩阵赋给D, 并（3）保存变量（mat文件）程序： A=[12 34 -4;34 7 87;3 65 7]; B=[1 3 -1;2 0 3;3 -2 7]; C=B*inv(A); D=C(2:3,2:3) 结果： MATLAB 第二版课后答案unit3-8 unit3 实验指导 1、 n=input('请输入一个三位数：'); a=fix(n/100); b=fix((n-a*100)/10); c=n-a*100-b*10; d=c*100+b*10+a 2（1） n=input('请输入成绩'); switch n case num2cell(90:100) p='A'; case num2cell(80:89) p='B'; case num2cell(70:79) p='C'; case num2cell(60:69) p='D'; otherwise p='E'; end price=p （2）n=input('请输入成绩'); if n>=90&n<=100 p='A'; elseif n>=80&n<=89 p='B'; elseif n>=70&n<=79 p='C'; elseif n>=60&n<=69 p='D'; else p='E'; end price=p （3）try n; catch price='erroe' end 3 n=[1,5,56,4,3,476,45,6,3,76,45,6,4,3,6,4,23,76,908,6]; b=n(1); for m=2:20 if n(m)>a a=n(m); elseif n(m)=0 disp(A([n],:)); elseif n<0 disp(lasterr); else disp(A([6],:)); disp(lasterr); end 7（1） f=[]; 自动控制原理课程设计设计题目：基于Matlab的自动控制系统设计与校正 目录 第一章课程设计内容与要求分析.................................................... 错误！未定义书签。 1.1设计内容 (1) 1.2 设计要求 (1) 1.3 Matlab软件 (2) 1.3.1基本功能 (2) 1.3.2应用 (2) 第二章控制系统程序设计 (4) 2.1 校正装置计算方法 (4) 2.2 课程设计要求计算 (4) 第三章利用Matlab仿真软件进行辅助分析 (6) 3.1校正系统的传递函数 (6) 3.2用Matlab仿真 (6) 3.3利用Matlab/Simulink求系统单位阶跃响应 (8) 3.2.1原系统单位阶跃响应 (8) 3.2.2校正后系统单位阶跃响应 (8) 3.2.3校正前、后系统单位阶跃响应比较 (8) 3.4硬件设计 (8) 3.4.1在计算机上运行出硬件仿真波形图 (9) 课程设计心得体会 (10) 参考文献 (12) 1 第一章 课程设计内容与要求分析 1.1设计内容 针对二阶系统 )1()(+= s s K s W ， 利用有源串联超前校正网络（如图所示）进行系统校正。当开关S 接通时为超前校正装置，其传递函数 11 )(++-=Ts Ts K s W c c α， 其中 1 3 2R R R K c += ， 1 ) (13243 2>++ =αR R R R R ，C R T 4=， “-”号表示反向输入端。若Kc=1，且开关S 断开，该装置相当于一个放大系数为1的放大器（对原系统没有校正作用）。 1.2 设计要求 1 1.0)(≤∞e ，开环截止频率ω’≥45°； 2 3） 4）设校正装置网络元件参数R4、5R=100K ，C=1μF 、10μF 若干个）； 6）利用Matlab 仿真软件辅助分析，绘制校正前、后及校正装置对数频率特性曲线,并验算设计结果； 7）在Matlab-Simulink 下建立系统仿真模型，求校正前、后系 统单位阶跃响应特性，并进行系统性能比较； 8）利用自动控制原理实验箱完成硬件设计过程，包括：搭建校正前后 c R R 实验二Matlab程序设计基本方法 覃照乘自092 电气工程学院 一、实验目的： 1、熟悉MATLAB 程序编辑与设计环境 2、掌握各种编程语句语法规则及程序设计方法 3、函数文件的编写和设计 4、了解和熟悉跨空间变量传递和赋值 二、实验基本知识： ◆for循环结构 语法：for i＝初值：增量：终值 语句1 …… 语句n end 说明：1．i＝初值：终值，则增量为1。 2．初值、增量、终值可正可负，可以是整数，也可以是小数，只须符合数学逻辑。 ◆while 循环结构 语法：while 逻辑表达式 循环体语句 end 说明：1、whiIe结构依据逻辑表达式的值判断是否执行循环体语勾。若表达式的值为真，执行循环体语句一次、在反复执行时，每次都要进行判断。若表达 式的值为假，则程序执行end之后的语句。 2、为了避免因逻辑上的失误，而陷入死循环，建议在循环体语句的适当位 置加break语句、以便程序能正常执行。（执行循环体的次数不确定； 每一次执行循环体后，一定会改变while后面所跟关系式的值。） 3、while循环也可以嵌套、其结构如下： while逻辑表达式1 循环体语句1 while逻辑表达式2 循环体语句2 end 循环体语句3 end ◆if-else-end分支结构 if 表达式1 语句1 else if 表达式2(可选) 语句2 else(可选) 语句3 end end 说明：1.if结构是一个条件分支语句，若满足表达式的条件，则往下执行；若不满足，则跳出if结构。 2．else if表达式2与else为可选项，这两条语句可依据具体情况取舍。 3．注意：每一个if都对应一个end，即有几个if，记就应有几个end。 ◆switch-case结构 语法：switch表达式 case常量表达式1 语句组1 case常量表达式2 语句组2 …… otherwise 语句组n end 基本操作 -5/(4.8+5.32)^2 area=pi*2.5^2 x1=1+1/2+1/3+1/4+1/5+1/6 exp(acos(0.3)) a=[1 2 3;4 5 6;7 8 9] a=[1:3,4:6,7:9] a1=[6: -1:1] a=eye(4) a1=eye(2,3) b=zeros(2,10) c=ones(2,10) c1=8*ones(3,5) d=zeros(3,2,2)； r1=rand(2, 3) r2=5-10*rand(2, 3) r4=2*randn(2,3)+3 arr1=[1.1 -2.2 3.3 -4.4 5.5] arr1(3) arr1([1 4]) arr1(1:2:5) arr2=[1 2 3; -2 -3 -4;3 4 5] arr2(1,:) arr2(:,1:2:3) arr3=[1 2 3 4 5 6 7 8] arr3(5:end) arr3(end) 绘图 x=[0:1:10]; y=x.^2-10*x+15; plot(x,y) x=0:pi/20:2*pi y1=sin(x);y2=cos(x); plot(x,y1,'b-'); hold on; plot(x,y2,‘k--’); legend (‘sin x’,‘cos x’); x=0:pi/20:2*pi; y=sin(x); figure(1) plot(x,y, 'r-') grid on 以二元函数图 z = xexp(-x^2-y^2) 为例讲解基本操作，首先需要利用meshgrid 函数生成X-Y平面的网格数据，如下所示： xa = -2:0.2:2; ya = xa; [x,y] = meshgrid(xa,ya); z = x.*exp(-x.^2 - y.^2); mesh(x,y,z); 建立M文件 function fenshu( grade ) if grade > 95.0 disp('The grade is A.'); else if grade > 86.0 disp('The grade is B.'); else Matlab程序设计 班级 姓名 学号 《MATLAB程序设计》作业 1、考虑如下x-y 一组实验数据： x=[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10] y=[1.2, 3, 4, 4, 5, 4.7, 5, 5.2, 6, 7.2] 分别绘出plot的原始数据、一次拟合曲线和三次拟合曲线，给出MATLAB代码和运行结果。 代码如下： x=[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]; y=[1.2,3,4,4,5,4.7,5,5.2,6,7.2]; plot(x,y); title('原始数据'); p=polyfit(x,y,1); q=polyval(p,x); figure,plot(x,q); title('一次拟合'); p=polyfit(x,y,2); q=polyval(p,x); figure,plot(x,q); title('二次拟合'); 运行结果如下： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 3 4 5 6 7 8 原始数据 123 456789 102 2.5 3 3.54 4.5 55.56 6.57一次拟合 123456789 101 2 3 4 5 6 7 二次拟合 2、在[0，3π]区间，绘制y=sin(x)曲线（要求消去负半波，即(π，2π)区间内的函数值置零），求出曲线y 的平均值，以及y 的最大值及其最大值的位置。给出执行代码和运行结果。 代码如下： clear clc x=(0:0.01:3*pi); y=sin(x); plot(x,y); y1=(y>=0).*y; figure,plot(x,y1); 实验指导 1、 n=input('请输入一个三位数：'); a=fix(n/100); b=fix((n-a*100)/10); c=n-a*100-b*10; d=c*100+b*10+a 2（1） n=input('请输入成绩'); switch n case num2cell(90:100) p='A'; case num2cell(80:89) p='B'; case num2cell(70:79) p='C'; case num2cell(60:69) p='D'; otherwise p='E'; end price=p （2）n=input('请输入成绩'); if n>=90&n<=100 p='A'; elseif n>=80&n<=89 p='B'; elseif n>=70&n<=79 p='C'; elseif n>=60&n<=69 p='D'; else p='E'; end price=p （3）try n; catch price='erroe' end 3 n=[1,5,56,4,3,476,45,6,3,76,45,6,4,3,6,4,23,76,908,6]; a=n(1)； for m=2:20 if n(m)>a a=n(m); elseif n(m)=0 disp(A([n],:)); elseif n<0 disp(lasterr); else disp(A([6],:)); disp(lasterr); end 7（1） f=[]; for n=1:40 自动控制原理实验报告 ——控制系统的阶跃响应 09021209 侯竟骁 一、实验目的 1、观察学习控制系统的单位阶跃响应； 2、记录单位阶跃响应曲线； 3、掌握时间响应分析的一般方法。 二、实验步骤 1、开机执行程序 c:\ml\bin\matlab-s.exe （用鼠标双击图标）进入MATLAB 命令窗口：“Command Windows ”。 2、建立系统模型 在MATLAB 命令窗口上，以立即命令方式建立系统的传递函数。在MATLAB 下，系统传递函数有三种描述方式，在实验中只用到多项式模型和零点极点模型 多项式模型 ) ()()(s s s den num G = 式中“num(s)”表示分子多项式的系数，“den(s)”表示分母多项式的系数，全部按照复自变量s 的降幂排列，以行向量的方式输入。例如，程序为 num=[0 1 3]; 分子多项式系数 den=[1 2 2 1]; 分母多项式系数 printsys(num,den); 构造传递函数G(s)并显示 零点极点模型 ∏ ∏--= n i m j s s s ) () ()(p z k G 式中，k 为增益值，z j 为第j 个零点值，p i 为第i 个零点值。例如，程序为 k=2; 赋增益值，标量 z=[1]; 赋零点值，向量 p=[-1 2 -3]; 赋极点值，向量 [num,den]=zp2tf(z,p,k); 零点极点模型转换成多项式模型 printsys(num,den); 构造传递函数G(s)并显示 给定系统传递函数)(s G 的多项式模型，求系统的单位脉冲响应。传递函数为 ) ()()(s s s den num G = 式中，num (s)为系统传递函数)(s G 的分子多项式系数向量，den (s)为系统传递函数)(s G 的分母多项式系数向量。 函数格式1：给定num 、den 求系统的阶跃响应。时间向量t 的范围自动设定。 函数格式2：时间向量t 的范围可以由人工给定。（t=0:0.1:10） 函数格式3：返回变量格式。计算所得的输出y 、状态x 及时间向量t 返回至MATLAB 命令窗口，不作图。更详细的命令说明，可键入“help step ”在线帮助查阅。 例如 4 4)(2 ++= s s s G MATLAB 程序 num=[4]; den=[1 1 4]; step(num,den); 响应曲线如图所示。 给定特征多项式系数向量，计算系统的闭环根、阻尼比、无阻尼振荡频率。 三、实验内容 1、二阶系统为10 210)(2 1++= s s s G （a ）键入程序，观察、记录阶跃响应曲线。 （b ）键入damp(den)计算系统的闭环根、阻尼比、无阻尼振荡频率，并作记录。 MATLAB 程序设计方法及若干程序实例 樊双喜 (河南大学数学与 信息科学学院开封475004) 摘要本文通过对 MATLAB 程序设计中的若干典型问题做简要的分析和总结,并在此基础上着重讨论了有关算法设计、程序的调试与测试、算法与程序的优化以及循环控制等方面的问题.还通过对一些程序实例做具体解析,来方便读者进行编程训练并掌握一些有关MATLAB 程序设计方面的基本概念、基本方法以及某些问题的处理技巧等.此外,在文章的最后还给出了几个常用数学方法的算法程序, 供读者参考使用.希望能对初学者进行 MATLAB 编程训练提供一些可供参考的材料,并起到一定的指导和激励作用,进而为MATLAB 编程入门打下好的基础. 关键字算法设计；程序调试与测试；程序优化；循环控制 1 算法与程序 1.1 算法与程序的关系算法被称为程序的灵魂,因此在介绍程序之前应先了 解什么是算法.所谓算 法就是对特定问题求解步骤的一种描述.对于一个较复杂的计算或是数据处理的问题,通常是先设计出在理论上可行的算法,即程序的操作步骤,然后再按照算法逐步翻译成相应的程序语言,即计算机可识别的语言. 所谓程序设计,就是使用在计算机上可执行的程序代码来有效的描述用于解决特定问题算法的过程.简单来说,程序就是指令的集合.结构化程序设计由于采用了模块分化与功能分解,自顶向下,即分而治之的方法,因而可将一个较复杂的问题分解为若干子问题,逐步求精.算法是操作的过程,而程序结构和程序流程则是算法的具体体现. 1.2MATLAB 语言的特点 MATLAB 语言简洁紧凑,使用方便灵活,库函数极其丰富,其语法规则与科技人员的思维和书写习惯相近,便于操作.MATLAB 程序书写形式自由,利用其丰富 1. p138 第6题在同一坐标轴中绘制下列两条曲线并标注两曲线交叉点。 >> t=0:0.01:pi; >> x1=t; >> y1=2*x1-0.5; >> x2=sin(3*t).*cos(t); >> y2=sin(3*t).*sin(t); >> plot(x1,y1,'r-',x2,y2,'g-') >> axis([-1,2,-1.5,1]) >> hold on >> s=solve('y=2*x-0.5','x=sin(3*t)*cos(t)','y=sin(3*t)*sin(t)'); >> plot(double(s.x),double(s.y),'*'); 截图： p366 第4题绘制极坐标曲线，并分析对曲线形状的影响。 function [ output_args ] = Untitled2( input_args ) %UNTITLED2 Summary of this function goes here % Detailed explanation goes here theta=0:0.01:2*pi; a=input('请输入a的值：'); b=input('请输入b的值：'); n=input('请输入n的值：'); rho=a*sin(b+n*theta); polar(theta,rho,'k'); end 下面以a=1，b=1，n=1的极坐标图形为基础来分析a、b、n的影响。 对a的值进行改变：对比发现a只影响半径值的整倍变化 对b的值进行改变：对比发现b的值使这个圆转换了一定的角度 对n的值进行改变：对比发现当n>=2时有如下规律 1、当n为整数时，图形变为2n个花瓣状的图形 2、当n为奇数时，图形变为n个花瓣状的图形 分别让n为2、3、4、5 大学社区网收集整理https://www.360docs.net/doc/7618194597.html, 评分 日期湖南商学院北津学院实验报告 课程名称MATLAB科学计算编程语言 实验名称MATLAB程序设计 专业班级信科1121班 姓名xxx 学号xxx 实验日期2012年11月5日 2012—2013学年度第一学期 一、实验目的 1.掌握利用if语句、switch语句实现选择结构的方法。 2.掌握利用for语句、while语句实现循环结构的方法。 3.熟悉利用向量运算来代替循环操作的方法并理解MATLAB程序设计的特点 4.掌握定义和调用MATLAB函数的方法。 二、实验环境 系统windows7旗舰版 处理器Intel(R)Core(TM)i7-3610M CPU @ 2.30GHz 安装内存 4.00GB （3.07GB 可用）系统类型64位操作系统运行环境 MATLAB 5.3 三、实验基本原理 利用上课所学知识解决以下问题： 1.从键盘输入一个3位数的整数，将它反向输出。如输入639，输出936。 2.输入一个百分制成绩，要求输出成绩等级A、B、C、D、E。其中90~100分为A，80~89分为B，70~79分为C，60~69分为D，60分以下为E。 要求： (1)分别用if 语句和switch 语句实现。 (2)输入百分制成绩后要判断该成绩的合理性，对不合理的成绩应输出出错信息。3.输入20个数，求其中最大数和最小数。要求分别用循环结构和调用MATLAB 的max 函数、min 函数来实现。 4.23.0ln )3.0sin(23.03.0a a e e y a a +++?=?，当a 取-3.0、-2.9、-2.8、…、2.8、2.9、 3.0时，求各点的函数值。要求分别用顺序结构和循环结构实现。 5.当n 分别取100、1000、10000时，求下列各式的值： (1)) 6...(n 1...31211122222π=+++++(2)) 2...()12)(12()2)(2(...756653443122π =??? ?????+?????????××????????××????????××n n n n 要求分别用循环结构和向量运算（使用sum 函数）来实现。 6.建立5×6矩阵，要求输出矩阵第n 行元素。当n 值超过矩阵的行数时，自动转为输出矩阵最后一行元素，并给出出错信息。 7已知,o999 ) 20()30()40(f f f y += (1)当)5ln(10)(2 ++=n n n f 时，y 的值是多小。 (2)当+×+×+×=433221)(n f …+)1(+×n n 时，y 的值是多小。 8.先用函数的递归调用定义一个函数文件求 ∑=n i m i 1，然后调用该函数文件求 《自动控制系统》课程设计基于Matlab控制系统的Bode图超前校正设计 2O11 年11月 12日 摘要：串联超前校正，是在频域内进行的系统设计，是一种间接地设计方法。因为设计结果满足的是一些频域指标，而不是时域指标，然而，在频域内进行设计，又是一种简便的方法，在伯德图的虽然不能严格地给出系统的动态系能，但却方便地根基频域指标确定校正参数，特别是对已校正系统的高频特性有要求时，采用频域法校正较其他方法更为简便。 目录 一、设计的要求 (4) 二设计意义 (4) 三、设计思路 (4) 四、参数的计算 (6) 参考文献 (13) ) 101.0)(11.0(1 )(++=s s s k s G 一、设计的要求 试用 Bode 图设计方法对系统进行超前串联校正设计，要求： （1）在斜坡信号 r (t ) = v t 作用下，系统的稳态误差 ess ≤ 0.01v0； （2）系统校正后，相角稳定裕度 γ 满足 : 48deg ≤ γ； （3）剪切频率 ωc ≥ 170rad/s 。 二设计意义 对于一个控制系统来说，如果它的元部件及其参数已经给定，就要分析它是否能满足所要求的各项性能指标。一般把解决这类问题的过程称为系统的分析。在实际工程控制问题中，还有另一类问题需要考虑，即往往事先确定了满足的性能指标，让我们设计一个系统并选择适当的参数来满足性能指标要求；或考虑对原已选定的系统增加某些必要的原件或环节，使系统能够全面的满足所要求的性能指标。利用超前网络或PD 控制器进行串联校正的基本原理，是利用超前网络或PD 控制器的相角超前特性。只要正确的将超前网络的交接频率1/aT 和1/T 选在待校正系统截止频率的两旁，并适当选择参数a 和T ，就可以使已校正系统的截止频率和相角裕度满足性能指标的要求，从而改善闭环系统的动态性能。 三、设计思路 。 1．根据稳态误差要求，确定开环增益K 。 2．根据已确定的开环增益K ，绘制原系统的对数频率特性曲线0()L ω、()o ?ω，计算其稳定裕度o γ、0g L 。 3．确定校正后系统的截止频率'c ω和网络的a 值。 ①若事先已对校正后系统的截止频率'c ω提出要求，则可按要求值选定'c ω。 1，编写M 函数实现求一个数是否为素数，再编写一主程序（脚本文件），要求通过键盘输入一个整数，然后调用判断素数函数，从而确定它是否素数。 x=input('请输入一个整数x:'); if myprime(x) disp('您输入的整数x是一个素数。') else disp('您输入的数x不是一个素数。') end function y=myprime(x) y=1; for i=2:fix(sqrt(x)) if mod(x,i)==0 y=0; end end 2，编写M 函数统计一数值中零的个数，然后编写脚本文件，实现统计从1—2007 中零的总个数。 function num=number0(a) %统计十进制数值中0的个数 sa=num2str(a);%将数值装化为字符串 num=length(find(sa=='0'));% ));%求取字符串中'0’的个数 y=0; for a=1:2006 num=number0(a); y=num+y; end disp(y) 504 3，编写程序计算x∈[-3,3],字长0.01：并画出曲线x = -3:0.01:3; y=zeros(size(x)); for i = 1:length(x) if -3<= x(i)& x(i)<=-1 y(i)=(-x(i).^2-4*x(i)-3)/ 2; elseif -1<= x(i) & x(i)<=1 y(i)=-x(i).^2+1; elseif 1<=x(:,i)<=3 y(i)=(-x(i).^2+4*x(i)-3)/2; end end plot(x,y) -3-2-10123 第4章M A T L A B程序流程控制-习题答案 第4章MATLAB程序流程控制 习题4 一、选择题 1．下列关于脚本文件和函数文件的描述中不正确的是（）。A A．函数文件可以在命令行窗口直接运行 B．去掉函数文件第一行的定义行可转变成脚本文件 C．脚本文件可以调用函数文件 D．函数文件中的第一行必须以function开始 2．下列程序的输出结果是（）。D y=10; ify==10 y=20; elseify>0 y=30 end disp(y) A．1B．30C．10D．20 3．有以下语句： a=eye(5); forn=a(2:end,:) for循环的循环次数是（）。C A．3B．4C．5D．10 4．设有程序段 k=10; whilek k=k-1 end 则下面描述中正确的是（）。A A．while循环执行10次B．循环是无限循环 C．循环体语句一次也不执行D．循环体语句执行一次 5．有以下程序段： x=reshape(1:12,3,4); m=0; n=0; fork=1:4 ifx(:,k)<=6 m=m+1; else n=n+1; end end 则m 和n 的值分别是（）。C A ．66 B ．21 C ．22 D ．12 6．调用 函数时 ，如 果函数 文件名与 函数 名不一 致用（）。A A ．函数文件名B ．函数名 C ．函数文件名或函数名均可 D ．@函数名 7．如果有函数声明行为“f unction[x,y,z]=f1(a,b,c)”，则下述函数调用格式中错误的是 （）。B A ．x=f1(a,b,c)B ．[x,y,z,w]=f1(a,b,c) C ．[x,b,z]=f1(a,y,c)D ．[a,b]=f1(x,y,z) 8．执行语句“f n=@(x)10*x;”，则fn 是（）。A A ．匿名函数B ．函数句柄C ．字符串D ．普通函数 9．执行下列语句后，变量A 的值是（）。D >>f=@(x,y)log(exp(x+y)); >>A=f(22,3); A ．22,3B ．22C ．3D ．25 10．程序调试时用于设置断点的函数是（）。A A ．dbstopB ．dbclearC ．dbcontD ．dbstack 二、填空题 1．将有 关M A T L A B 命令编成程序存储在展名为.m 的文件中，该文件称 为。M 文件 2．有语句“f ork=[12;34]”引导的循环结构，其循环体执行的次数为。1 3．M A T L A B 中用于控制不确定重复次 数 的 循 环 中需要终止该循用的语句为。while ?end ，break 4．函数文件由语 句引导。在函 数 定 义时，函数数。在调用函数时，输入输出为参数。 function ，形式，形参，实际，实参 5．在MATLAB 中，函数文件中的变量是变量。定义变量是函数间 传递信息的一种手段用命令定义。局部，全局，global 6．应用程序的错误有两类，一类是错误，另一类是运行时的错误，即 2 自动控制常见MATLAB 函数的应用 1、在matlab 中采用roots 函数求解多项式的根，采用conv 函数实 现多项式的积，相互连接的模块的模型求解也相当简单（1）、串联连接命令G=G1*G2（2）、并联连接命令G=G 1±G2（3）、反馈连接命令G=feedback （G1，G2，Sign ）（sign 用来表示系统是正反馈或负反馈，sign=-1为负反馈） 例如：① 程序如下： >>p=[1304]; >>roots(p) ans = -3.3553 0.1777+1.0773i 0.1777-1.0773i ②、用matlab 实现： 程序如下： >>p=[321];q=[14]; >>n=conv(p,q) n = 31494③、一个传递函数模型，可以由下面的命令输入：32()34p s s s =++2 ()(321)(4)n s s s s =+++325()345 s G s s s s +=+++ >>num=[15];den=[1345]; >>G=tf(num,den) Transfer function: s +5 --------------------- s^3+3s^2+4s +5 ④、如下图所示，前向传递函数为G （S ） ,反馈回路传递函数为H(S)，利用feedback 计算系统的闭环传递函数 程序如下： >>numg=[1];deng=[50000]; >>numh=[11];denh=[12]; >>[num,den]=feedback(numg,deng,numb,denh,-1); >>[num,den]=feedback(numg,deng,numh,denh,-1); >>G=tf(num,den) () R S ???→ 实验六 高层绘图操作 %第一题： 程序代码如下： x=linspace(0,2*pi,101); y=(0.5+3*sin(x)./(1+x.^2)).*cos(x); plot(x,y) 01234567 -1 -0.5 0.5 1 1.5 %第二题： %（1） 程序代码如下： x=linspace(-2*pi,2*pi,100); y1=x.^2; y2=cos(2*x); y3=y1.*y2; plot(x,y1,'b-',x,y2,'r:',x,y3,'y--'); text(4,16,'\leftarrow y1=x^2'); text(6*pi/4,-1,'\downarrow y2=cos(2*x)'); text(-1.5*pi,-2.25*pi*pi,'\uparrow y3=y1*y2'); -8 -6 -4 -2 2 4 6 8 -30-20 -10 10 20 30 40 %（2） 程序代码如下： x=linspace(-2*pi,2*pi,100); y1=x.^2; y2=cos(2*x); y3=y1.*y2; subplot(1,3,1);%分区 plot(x,y1); title('y1=x^2');%设置标题 subplot(1,3,2); plot(x,y2); title('y2=cos(2*x)'); subplot(1,3,3); plot(x,y3); title('y3=x^2*cos(2*x)'); -10 10 0510 15202530 35 40y1=x 2 -10 10 -1-0.8 -0.6 -0.4-0.200.20.4 0.6 0.8 1y2=cos(2*x) -10 10 -30-20 -10 10 20 30 40 y3=x 2*cos(2*x) %（3） 程序代码如下： x=linspace(-2*pi,2*pi,20); y1=x.^2; subplot(2,2,1);%分区 bar(x,y1); title('y1=x^2的条形图');%设置标题 subplot(2,2,2); stairs(x,y1); title('y1=x^2的阶梯图'); subplot(2,2,3); stem(x,y1); title('y1=x^2的杆图'); subplot(2,2,4); fill(x,y1,'r');%如果少了'r'则会出错 title('y1=x^2的填充图'); %其他的函数照样做。 实验二 MATLAB 程序设计 一、 实验目的 1.掌握利用if 语句实现选择结构的方法。 2.掌握利用switch 语句实现多分支选择结构的方法。 3.掌握利用for 语句实现循环结构的方法。 4.掌握利用while 语句实现循环结构的方法。 5.掌握MATLAB 函数的编写及调试方法。 二、 实验的设备及条件 计算机一台（带有MATLAB7.0以上的软件环境）。 M 文件的编写： 启动MATLAB 后，点击File|New|M-File ，启动MATLAB 的程序编辑及调试器（Editor/Debugger ），编辑以下程序，点击File|Save 保存程序，注意文件名最好用英文字符。点击Debug|Run 运行程序，在命令窗口查看运行结果，程序如有错误则改正 三、 实验容 1.编写求解方程02=++c bx ax 的根的函数（这个方程不一定为一元二次方程，因c b a 、、的不同取值而定），这里应根据c b a 、、的不同取值分别处理，有输入参数提示，当0~,0,0===c b a 时应提示“为恒不等式!”。并输入几组典型值加以检验。 （提示：提示输入使用input 函数） 2.输入一个百分制成绩，要求输出成绩等级A+、A 、B 、C 、D 、E 。其中100分为A+，90分～99分为A ，80分～89分为B ，70分～79分为C ，60分～69分为D ，60分以下为E 。 要求：（1）用switch 语句实现。 （2）输入百分制成绩后要判断该成绩的合理性，对不合理的成绩应输出出错信息。 （提示：注意单元矩阵的用法） 3.数论中一个有趣的题目：任意一个正整数，若为偶数，则用2除之，若为奇数，则与3相乘再加上1。重复此过程，最终得到的结果为1。如： 2→1 3→10→5→16→8→4→2→1 6→3→10→5→16→8→4→2→1 MATLAB 程序设计实验报告 一、实验目的 1. 通过实验熟悉MATLAB 仿真软件的使用方法； 2. 掌握用MATLAB 对连续信号时域分析、频域分析和s 域分析的方法，利用绘图命令绘制出典型信号的波形，了解这些信号的基本特征； 3. 掌握用MATLAB 对离散信号时域分析、频域分析和z 域分析的方法，利用绘图命令绘制出典型信号的波形，了解这些信号的基本特征； 4. 通过绘制信号运算结果的波形，了解这些信号运算对信号所起的作用。 二、实验设备 1. 计算机 ： 2. MATLAB R2007a 仿真软件 三、实验原理 对系统的时域分析 信号的时域运算包括信号的相加、相乘，信号的时域变换包括信号的平移、反折、倒相及信号的尺度变换。 （1）信号的相加和相乘：已知信号)(1t f 和)(2t f ，信号相加和相乘记为 )()(1t f t f =)(2t f +；)()(1 t f t f =)(2t f *。 （2）信号的微分和积分：对于连续时间信号，其微分运算是用diff 函数来完成的，其语句格式为：diff(function,’variable’,n)，其中function 表示需要进行求导运算的信号，或者被赋值的符号表达式；variable 为求导运算的独立变量；n 为求导的阶数，默认值为求一阶导数。连续信号的积分运算用int 函数来完成，语句格式为：diff(function,’variable’,a,b)，其中function 表示需要进行被积信号，或者被赋值的符号表达式；variable 为求导运算的独立变量；a,b 为积分上、下限，a 和b 省略时为求不定积分。 （3）信号的平移、翻转和尺度变换 信号的平移包含信号的左移与右移，信号的翻转包含信号的倒相与折叠，平移和翻转信号不会改变信号)(t f 的面积和能量。信号的尺度变换是对信号)(t f 在时间轴上的变化，可使信号压缩或扩展。)(at f 将原波形压缩a 倍，)/(a t f 将原波形扩大a 倍。 ￥ 对系统频率特性的分析 Matlab 上机实验一、二 3.求下列联立方程的解???????=+-+-=-+=++-=--+4 1025695842475412743w z y x w z x w z y x w z y x >> a=[3 4 -7 -12;5 -7 4 2;1 0 8 -5;-6 5 -2 10]; >> b=[4;4;9;4]; >> c=a\b 4．设???? ??????------=81272956313841A ，??????????-----=793183262345B ，求C1=A*B’;C2=A’*B;C3=A.*B,并求上述所有方阵的逆阵。 >> A=[1 4 8 13;-3 6 -5 -9;2 -7 -12 -8]; >> B=[5 4 3 -2;6 -2 3 -8;-1 3 -9 7]; >> C1=A*B' >> C2=A'*B >> C3=A.*B >> inv(C1) >> inv(C2) >> inv(C3) 5．设 ?? ????++=)1(sin 35.0cos 2x x x y ，把x=0~2π间分为101点，画出以x 为横坐标，y 为纵坐标的曲线。 >> x=linspace(0,2*pi,101); >> y=cos(x)*(0.5+(1+x.^2)\3*sin(x)); >> plot(x,y,'r') 6．产生8×6阶的正态分布随机数矩阵R1, 求其各列的平均值和均方差。并求该矩阵全体数的平均值和均方差。 （mean var ） a=randn(8,6) mean(a) var(a) k=mean(a) k1=mean(k) i=ones(8,6) i1=i*k1 i2=a-i1 i3=i2.*i2 g=mean(i3) g2=mean(g) 第二章 1 求下列表达式的值。 （1） w=sqrt(2)*(1+0.34245*10^(-6)) (2) a=3.5; b=5; c=-9.8; x=(2*pi*a+(b+c)/(pi+a*b*c)-exp(2))/tan(b+c)+a (3) a=3.32; b=-7.9; y=2*pi*a^(2)*[(1-pi/4)*b-(0.8333-pi/4)*a] (4) t=[2,1-3*i;5,-0.65]; z=1/2*exp(2*t)*log(t+sqrt(1+t^(2))) 2 求下列表达式 A=[-1,5,-4;0,7,8;3,61,7]; B=[8,3,-1;2,5,3;-3,2,0]; (1) A+6*B A^2-B+eye (2) A*B A.*B B.*A (3) A/B B\A (4) [A,B] [A([1,3],:);B^2] 3 根据已知，完成下列操作 （1） A=[23,10,-0.778,0;41,-45,65,5;32,5,0,32;6,-9.54,54,3.14]; K=find(A>10&A<25); A(K) （2） A=[23,10,-0.778,0;41,-45,65,5;32,5,0,32;6,-9.54,54,3.14]; B=A(1:3,:) C=A(:,1:2) D=A(2:4,3:4) E=B*C （3） E f=input('输入一个数：','s'); f(end :-1:1) 2 用if语句 score=input('请输入成绩:'); if score>=90&&score<=100 disp('A'); elseif score>=80&&score<=89 disp('B'); elseif score>=70&&score<=79 disp('C'); elseif score>=60&&score<=69; disp('D'); elseif score<60&&score>=0; disp('E'); else disp('出错'); end 用switch语句 score=input('请输入成绩:'); switch fix(score/10) case {9,10} disp('A'); case {8} disp('B'); case {7} disp('C'); case {6} disp('D'); case {0,1,2,3,4,5} disp('E'); otherwise disp('出错'); end 第四章1题 1) X=0:10; Y=x-x.^3/6; P lot(x,y)MATLAB编程作业
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基于Matlab的自动控制系统设计与校正
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