实验五 MATLAB语言的程序

设计

一、

实验目的

1、 掌握M脚本文件和函数文件的创建方法，理解两者在形式上和运行上的区别； 2、 理解基本空间和函数空间的含义。

3、 掌握以控制流进行MATLAB程序设计的方法以及向量化程序设计方法，了解两者之间

的异同； 二、

实验原理

1、 M脚本文件和函数文件

用MATLAB语言编写的程序，称为M文件。M文件是一个文本文件，它可以用任何编辑程序来建立和编辑，而一般常用且最为方便的是使用MATLAB提供的文本编辑器。

M文件可以根据调用方式的不同分为两类：脚本文件(Script File)和函数文件(Function File)。

M 文件是MALTAB从前到后顺序执行文件所写的指令，只是一串按用户意图排列而成的MATLAB指令集合。脚本文件执行后，所产生的所有变量都驻留在MALTAB基本工作空间；只有用户不用clear指令加以清除，且不退出MATLAB，这些变量一直保存在基本工作空间中。基本工作空间随着MATLAB的启动而产生；只有关闭MATLAB时，该基本空间才被删除。

类似于C语言中函数的定义，M函数文件是专门用于对函数进行定义的。对外界来看，只需关心函数的输入参量和送出来的计算结果，内部运作可以不需知道。M函数文件与脚本文件在形式上和运行上都不同。函数文件第一行总是以”function”引导的“函数声明行”形式书写

function [x,y,z]=fun(a,b,c)

函数声明行罗列出函数与外界的联系的全部输入输出宗量，输入输出宗量的数目没有限制(可以很多，也可以没有)。

每当函数文件运行，MATLAB就会专门为它开辟一个临时工作空间，该控制称为函数工作空间。所有中间变量都存放在函数工作空间中，当执行完文件最后一条指令时，或遇到return，就结束该函数文件的运行，同时该函数空间及其所有的中间变量就立即被清除。函数空间随具体M函数文件的被调用而产生，随调用结束而删除。在MATLAB整个运行期间，可以产生任意多个临时函数空间。假如在函数文件中，发生对某脚本文件的调用，那么该脚本文件运行产生的所有变量都存放于该函数空间中，而不是存放在基本空间。 3、MATLAB控制流

与C语言一样，MATLAB提供了控制程序流的结构，包括： (1) for循环 (2) while循环

(3) if-else-end分支结构 (4) switch-case结构 (5) try-catch结构

各种结构的使用方法与C语言中基本相同，在此不再赘述。

11

三、 实验内容 (一)控制结构

1、 求下列分段函数的值：

?x2?x?6，x?0且x??3?y??x2?5x?60?x?10,x?2且x?3

?x2?x?1，其它?要求：用if语句实现，分别输出x=-5, -3, 1, 2, 2.5, 3, 10, 20时的值

2、 输入一个数，判断该数是否能被5整除？ 要求：用switch语句实现。

3、 使用for循环产生以下矩阵：

?4812??101418?? A???162024???222630??

4、 已知y?1?11??2232?1，当n?100时，求y的值。 n2要求：使用for循环实现

5、 从键盘输入若干个数，当输入0时结束输入，求这些数的和以及平均值。 要求：使用while循环和if控制语句实现。

提示：设输入的数存放在x中，sum表示和，n表示读入的个数，则求若干个数的和，就是对x进行累加，即sum=sum+x，其中sum的初值为0。如果输入的数x等于0，则输出sum、sum/n。 (二)、函数文件和脚本文件

1、分别建立M脚本文件和函数文件，将华氏温度f转换为摄氏温度c,已知c=5*(f-32)/9。

其中f从键盘输入(提示：使用input函数)。

(1) 建立脚本文件，实现以上功能；

(2) 建立函数文件实现华氏温度转换为摄氏温度(提示：输入参数为f，输出参数为c)，

并重新编写一脚本文件，调用所建立的函数文件，实现把从键盘输入的华氏温度转换为摄氏温度。

12

2、利用函数文件，实现直角坐标(x,y)与极坐标??,??之间的转换。已知极坐标的矢径、相角分别为：r?x2?y2，??arctany。 x提示：输入参数为x和y，输出参数为r和theta。

要求：脚本文件中使用input函数输入要转换的直角坐标，使用disp函数显示转换之后的结果。

3、定义一个函数文件，求给定复数的指数、对数、正弦和余弦，并在脚本文件中调用该函数文件。

提示：输入参数为复数的实部和虚部，输出参数为转换后的指数、对数、正弦和余弦值。 要求：脚本文件中使用input函数输入复数的实部和虚部，使用disp函数显示转换之后的结果。

四、 实验报告要求

1、简述实验目的、实验原理及其要点；

2、把所有实验内容涉及的指令都以M文件方式创建并运行，保存实验结果。 3、总结实验中的主要结论。

13

实验六 SIMULINK交互式仿真

集成环境

一、 实验目的

1、 掌握SIMULINK组件模块操作的基本方法； 2、 掌握常用连续系统模块的使用方法； 3、 掌握连续系统建模的基本方法；

4、 理解SIMULINK仿真的基本配置方法与内在运行机制。

二、 实验原理

Simulink是MATLAB的重要组成部分，提供建立系统模型、选择仿真参数和数值算法、启动仿真程序对该系统进行仿真、设置不同的输出方式来观察仿真结果等功能。 1、 Simulink的基本模块

Simulink的模块库提供了大量模块。单击模块库浏览器中Simulink前面的“+”号，将看到Simulink模块库中包含的子模块库，单击所需要的子模块库，在右边的窗口中将看到相应的基本模块，选择所需基本模块，可用鼠标将其拖到模型编辑窗口。同样，在模块库浏览器左侧的Simulink栏上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中单击Open the ‘Simulink’ Libray 命令，将打开Simulink基本模块库窗口。单击其中的子模块库图标，打开子模块库，找到仿真所需要的基本模块。

Simulink中几乎所有模块的参数都允许用户进行设置，只要双击要设置的模块或在模块上按鼠标右键并在弹出的快捷菜单中选择相应模块的参数设置命令就会弹出模块参数对话框。该对话框分为两部分，上面一部分是模块功能说明，下面一部分用来进行模块参数设置。同样，先选择要设置的模块，再在模型编辑窗口Edit菜单下选择相应模块的参数设置命令也可以打开模块参数对话框。

一个Simulink仿真模型的基本模块包括信源、信宿以及系统三个部分。其中，信源可以是常数、正弦波、阶梯波等信号源，信宿可以是示波器、图形记录仪等，系统则是被研究系统的SIMULINK方框图。系统、信源、信宿，可以从SIMULINK模块库中直接获得，也可以根据用户意愿用库中的模块构建而成。 2、 连续系统的建模与仿真

连续系统指的是可以用微分方程来描述的系统。用于建模连续系统的模块：Simulink模块组中的Continous、Math以及Nonlinear模块库中。

利用Simulink进行系统仿真的步骤如下：

(1) 建立系统仿真模型，这包括添加模块、设置模块参数以及进行模块连接等操作。 (2) 设置仿真参数。

(3) 启动仿真并分析仿真结果。

三、 实验内容

1、 搭建观察使用示波器观察正弦波信号的基本仿真模型，其中正弦波频率为100rad/s，幅

度为-2V~2V。 2、 利用SIMULINK求解

I??e?xdx012。

14