1、MATLAB 及应用实验指导书班 级： 姓 名： 学 号： 总评成绩： 汽车工程系电测与汽车数字应用中心目 录实验 04051001 熟悉 MATLAB 语言 1实验 04051002 熟悉 GUI/SIMULINK/Simulink7实验 04051003 MATLAB 实例编程 .161实验 04051001 熟悉 MATLAB 语言【实验目的】1.1 掌握 MATLAB 的运行环境1.2 掌握 MATLAB 的矩阵和数组的运算1.3 掌握 MATLAB 符号表达式的创建1.4 熟悉符号方程的求解【实验要求】从下面所列 14 题中任选 6 题，能正确使用函数得到正确结果，并列写语句代码。【
2、实验内容】3.1 利用 rand 等函数产生下列矩阵：产生一均匀分布在（-5 ，5）之间的随机阵（502）,要求精度到小数点后一位（精度控制指令为 format）。3.2 有一测量矩阵 a（100100）矩阵中，删除整行全为 0 的行，删除整列内容全为 0的整列（判断某列元素是否为 0 方法：看 a(,i).*(a(,j)是否为 0）。3.3 假设汽车系在下列各年度的人口统计如表所示类别大一新生 学士毕业生2004 98 942005 105 97年份2006 121 110试用一个二维矩阵 A 表示上述数据。由上题矩阵 A 来算出下列各数值：（1） 汽车系在 2004、2005、2006 年
3、之间的每年平均新生、毕业生人数。（2） 3 年来汽车系共有多少毕业生？（3） 在哪几年，新生数目比毕业生多？（4） 三年来每年的毕业生对新生的比例平均值为何？3.4 使用 randn 产生一个 10X10 的矩阵 A操作成绩报告成绩2（1） 计算 B=（A+A）/2。请注意，B 一定是一个对称矩阵（2） 计算矩阵 B 的特征向量 e1 e2 e10（使用函数 eig）（3） 验证在 i 不等于 j 的情况下，e i 和 ej 的内积必定为 03.5 求 f(x)=4x6-x+x3-95 在（ 0，100）上最大值、最小值，根。（使用函数fminbnd、roots）3.6 求解常微分方程 x=-
4、x+x+1，x (0)=1，x(0)=0 （使用函数 dsolve）3.7 已知 t=an2+bn，测得对应数据如下：（多项式插值 interp1）t=0,20,40,60,80,100,120,140,160,183.5;n=0,1153,2045,2800,3466,4068,4621,5135,5619,6152;试求 a 和 b 的值。3.8 请用梯形法、辛普森法分别计算积分值 （trapz、quad）102dx3.9 计算二重积分 （使用函数 dblquad）1022)( yxyx3.10 矩阵 M=1,2,6; 4,2,7; 8,9,3，求 M 的 LU 分解，QR 分解，对角阵，
5、特征值分解。（使用函数 lu、qr、shol、eig）3.11 a=3,A=4,b=a2,B=b2-1,c=a+A-2B,C=a+B+2c，求 C。（使用函数 solve）3.12 用两种方法求解 Ax=b 的解。（A 为四阶随机矩阵，b 为四阶向量，自己创建）。3.13 建立一 55 矩阵，分别用 polyval 函数和 polyvalm 函数将矩阵代入f(x)=1.35+0.0668x+0436x2+0.695x3 计算结果并比较。3.14 ，用两种方法求函数的根，并求其)1(5).1/()8.0()(3 xxxf 极值与零点。【实验仪器、设备及材料】4.1 高性能的计算机4.2 Matl
6、ab 7.03【实验步骤】打开 Matlab 运行环境在它的功能菜单中共有 File, Edit, View, Web, Windows, Help 六个主菜单，每一个之下又各有下一级子菜单。1 为当前路径选择窗口，可点击 打开文件夹选择框选择当前工作路径。2 中内容可通过点击 3 和 4 分别显示分类帮助文件夹和工作空间，工作空间窗口显示当前已经定义的变量值。5 中内容可通过点击 6 和 7 分别显示指令历史记录与当前目录下文件。8 为指令窗口，在符号“”后键入指令，执行相关动作，本次实验内容便在指令窗口内输入并运行，每输完一条指令，回车即执行。在指令窗操作时应特别注意以下几点：1) 所有输
7、入的指令、公式或数值必须按下回车键以后才能执行。例如：(10*19+2/4-34)/2*3 （回车）ans= 234.750042) 所有的指令、变量名称都要区分字母的大小写。3) %作为 MATLAB 注释的开始标志，以后的文字不影响计算的过程。4) 应该指定输出变量名称，否则 MATLAB 会将运算结果直接存入默认的输出变量名 ans。5) MATLAB 可以将计算结果以不同的精确度的数字格式显示，可以在直接在指令视窗键入不同的数字显示格式指令。例如：format short (这是默认的)6) MATLAB 利用了二个游标键可以将所下过的指令叫回来重覆使用。按下则前一次指令重新出现，之后
8、再按 Enter 键，即再执行前一次的指令。而键的功用则是往后执行指令。其它在键盘上的几个键如,Delete,Insert，其功能则显而易见，无须多加说明。当要暂时执行作业系统（例如 Dos）的指令而还要执行MATLAB，可以利用!加上原作业系统的指令，例如 !dir, !format a: 。注意：有三种方法可以结束 MATLAB：1）点击操作桌面窗口右上角的号；2）在指令窗键入 quit 后回车；3）点击 File 菜单下的 Exit MATLAB 菜单项。如果你是个初学者，可在指令窗键入 demo，将会出现下图所示的界面，这可是学习的好帮手。一旦发现指令不知如何使用时，help 命令将告
9、诉你使用。在指令窗中键入（help+指令名称）就可使用 MATLAB 的帮助系统，这是最快捷的取得帮助的途径。例如：help sinSIN Sine.SIN(X) is the sine of the elements of X.5Overloaded methodshelp sym/sin.m【思考题】6.1 数组与矩阵在 MATLAB 表示与应用上有哪些区别。6.2 MATLAB 求多项式的根是用什么方法，与传统方法相比有何优点?67实验 04051002 熟悉 GUI 与 SIMULINK【实验目的】1.1 掌握各种图形的绘制1.2 掌握 GUI 的使用1.3 掌握 Simulink 模
10、型的创建1.4 掌握连续系统和离散系统的模型分析【实验要求】完成全部 3 题，得到正确图形结果，适当添加标注，列写程序代码。【实验内容】3.1 假设汽车系在 2004、2005、2006 年的人员组成如表所示：类别大一 大二 大三 大四2004 10 21 23 142005 21 32 33 24年份206 15 23 23 44a) 请用 bar3 命令来画出上述数据的立体长条图b) 请用各种你可以想到的方法，在上述图形中加入各种解释和说明的文字。3.2 北京内燃机总厂生产的 492Q 发动机，由试验测得的转矩特性为：发动机转速 n（rmin-1）1000 1500 2000 2500 3
11、000 3500 3800 4000发动机转矩 T（N m）135.33 147.10 152.98 156.91 147.10 138.27 133.37 125.53试求出转矩特性的多项式表示，并作出发动机的外特性图（要有适当的标注）。3.3 建立二自由度汽车 SIMULINK 模型。操作成绩报告成绩8.121221 .)()( )(rzrrrIakbkaubkauvm更改参数，观察不同参数下前轮角阶跃输入下的汽车稳态响应。【实验仪器、设备及材料】4.1. 高性能的计算机4.2 Matlab 7.0【实验步骤】5.1 文件编辑调试器的使用点击 MATLAB 操作界面的 New m-File
12、 图标 ，就可打开下图所示的文件编辑调试器。其窗口名为 untitled，用户即可在空白窗口中编写程序。说明：在运行某文件之前，应先使该文件处于 MATLAB 的搜索路径上。选择菜单 DebugRun 运行程序本次实验内容 3.1、3.2 在文件编辑调试器编写程序。5.2 Simulink 的使用点击 MATLAB 操作界面的 Simulink 图标 ，将会进入 Simulink 模块库浏览器，9如下所示：从 Simulink 模块库浏览器中，双击 Simulink 可将 Simulink 库浏览树展开，如下所示：由上可知，Simulink 提供了 8 类基本模块：Continuous（连续系
13、统）、Discrete（离散系统）、Function & Tables（函数与表）、Math（数学运算）、Nonlinear（非线性系统）、Signal & System（信号与系统）、 Sinks（输出）和Sources（输入源）等标准模块库。点击 Simulink 模块库浏览器中的图标 ，即可进入模型窗口，如下所示：10在 Simulink 中，系统模型的构建就是绘制系统方框图，方框图的绘制几乎完全依赖于鼠标的操作，鼠标指针的不同形状表示不同的操作。5.2.1 标准模块的选取单击某一标准模块库，在 Simulink 模块库浏览器中将出现该模块库的所有模块，例单击 Continuous 模块
14、库会出现下图：在右边的模块中，用鼠标单击选取某一模块，一直按下鼠标左键将该模块拖放至模型窗口中再松开鼠标左键，即完成模块的复制。5.2.2 模块的编辑模块的编辑包括模块的移动、拷贝、剪切、粘贴和删除。所有的这些操作都与Windows 环境下的操作一样。115.2.3 模块的连接将鼠标指针移到模块端口附近，鼠标指针变为“+”，按下左键，拖动鼠标到另一连接点，松开左键即可。若要划分支线，则将鼠标指针移到要分支的线上，按下右键，拖动鼠标到另一连接点，松开右键即可。5.2.4 模块与连接线的命名将鼠标指针移到模块下面字符处，单击左键，当出现一方框后，即可更改模块名。双击连接线即可对连接线进行改名操作。
15、5.3 simulink 仿真步骤假设系统中某变量 p 满足 ，其中 a，b 为常数。0),(baf1）通过化简得到 ),g2）利用微分模块 得到 p，3）利用 simulink 提供的功能模块表示 ，并接在 dp 上p4）运行 simulink，观看结果。5.4 本次实验 3.3 步骤如下：1） Matlab 指令窗口下输入指令simulink打开 simulink 编辑器并新建一个 mdl。2） 分别将 2 个 拉入编辑窗口，分别命名为 dv，dw，即可得到，这里红色虚线表示现还没有与其他模块连接好。wv3） 将 1 个 拉入编辑窗口，并命名为 u，代表控制车速，双击，在弹出的属性对话框中
16、“constant value”一项改为 100，表示速度为 100。4） 将 拉入编辑窗口，如图接线，图中 B 代表实际车速与给定车速比值12。5） 分别将 2 个 拉入编辑窗口，并命名为 k1、k2。6） 将 拉入编辑窗口并双击打开属性窗口，将“List of signs”改为“+”，命名为 k1+k2，再将 k1、k2 与之相连。7） 将 拉入编辑窗口，再将 k1+k2、B 与之相连。8） 分别将 、 、 、 拉入编辑窗口，更改相应属性并连线13其中线“1”做法为在线“2”上按下右键，拖动鼠标到另一连接点，松开右键即可9） 如步骤 3）创建 a、b，将 拉入 2 个编辑窗口并双击打开属性
17、窗口，分别将“Expression”项改为“u*u”， “u*u”。10）如图接线，得到 的模型表示。v11）如图接线，得到最终框图。1412）点击 运行仿真，结束后双击“Scope”与“Scope1”观察曲线13）更改 k1、k2 等参数，运行仿真，不同参数下前轮角阶跃输入下的汽车稳态响应曲线。【思考题】6.1 请思考网络线有什么作用，为什么要对图形进行标注。6.2 画出横坐标在（-15，15）上的 y=sinx 函数的曲线，应该使用什么命令。1516实验 04051003 MATLAB 实例编程【实验目的】1.1 掌握 MATLAB 程序设计的方法1.2 学会用户参数交互输入设计技术1.3
18、 能将 MATLAB 应用到所学专业【实验要求】从下面 4 题中任选一题，写出设计思路、程序流程框图、详细程序使用说明，并打印出主要曲线图与程序代码。【实验内容】结合汽车理论知识，针对汽车某项性能设计一仿真软件，要求可根据输入参数绘制相应曲线。3.1 动力性计算，参数见汽车理论习题 1.3设计完成以下工作：A、 可进行整车参数输入B、 计算最高车速、加速时间（2 档起步 070km/h），最大爬坡度C、 绘制驱动力阻力平衡图、汽车加速时间曲线、汽车爬坡度图3.2 经济性计算，参数见汽车理论习题 1.3，2.7设计完成以下工作：A、可进行整车参数输入B、计算显示 JB3352-83 规定的六工况
19、循环行驶的百公里油耗C、绘制汽车功率平衡图、最高档及次高档等速百公里油耗曲线3.3 制动性计算，参数见汽车理论习题 4.3设计完成以下工作：A、 可进行整车与制动系统参数输入B、 计算同步附着系数、空载制动距离、满载制动距离C、 计算前部管路损坏时的空载制动距离、满载制动距离D、 计算后部管路损坏时的空载制动距离、满载制动距离E、 绘制空、满载的理想制动力分配曲线，利用附着系数曲线、制动效率曲线操作成绩报告成绩173.4 操作稳定性计算，参数见汽车理论习题 5.11设计完成以下工作：A、可进行整车参数输入B、计算显示稳定形因数 K、特征车速、静态储备系数 ay=1.4C、绘制稳态横摆角速度曲线D、绘制时瞬态响应曲线
