计算机仿真实验.docVIP

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《计算机仿真》

上机实验报告

姓名:

学号:

专业:自动化

班级:自动化10级

实验一常微分方程的求解及系统数学模型的转换

一.实验目的

通过实验熟悉计算机仿真中常用到的Matlab指令的使用方法,掌握常微分方程求解指令和模型表示及转换指令,为进一步从事有关仿真设计和研究工作打下根底。

二.实验设备

个人计算机,Matlab软件。

三.实验准备

预习本实验有关内容〔如教材第2、3、5章中的相应指令说明和例题〕,编写本次仿真练习题的相应程序。

四.实验内容

1.Matlab中常微分方程求解指令的使用

题目一:请用MATLAB的ODE45算法分别求解以下二个方程。要求:1.编写出Matlab仿真程序;2.画出方程解的图形并对图形进行简要分析;3.分析以下二个方程的关系。

2.

1.m函数:

functionxprim=xprim2(t,x)

xprim=-x^2

程序:

运行结果:

2.

程序:[t,x]=ode45(xprim2,[0,1],-1);

plot(t,x,o,t,x,+);

xlabel(timet0=0,tt=1);

ylabel(xvaluesx(0)=-1);

grid

运行结果:

通过这次用Matlab求解常微分方程,我认识到了ODE45求解的方法。方程一的曲线为一条从初始值x〔0〕=1〔t=0〕逐渐减小的曲线,x(t)=0.5时,t=1。方程二的曲线为一条从初始值x〔0〕=-1〔t=0〕逐渐增大的曲线,t=1,x(t)=-0.5。两个方程的曲线关于x(t)=0这条直线对称。

题目二:下面方程组用在人口动力学中,可以表达为单一化的捕食者-被捕食者模式〔例如,狐狸和兔子〕。其中表示被捕食者,表示捕食者。如果被捕食者有无限的食物,并且不会出现捕食者。于是有,那么这个式子是以指数形式增长的。大量的被捕食者将会使捕食者的数量增长;同样,越来越少的捕食者会使被捕食者的数量增长。而且,人口数量也会增长。请分别调用ODE45、ODE23算法求解下面方程组。要求编写出Matlab仿真程序、画出方程组解的图形并对图形进行分析和比拟。

函数:functionfun=fun(t,x)

fun=[x(1)-0.1*x(1)*x(2)+0.01*t;-x(2)+0.02*x(1)*x(2)+0.04*t]

程序:[t,x]=ode45(fun,[020],[30;20]);

plot(t,x);

xlabel(timet0=0,tt=20);

ylabel(xvaluesx1(0)=30x2(0)=20);

grid

运行结果:

2.Matlab中模型表示及模型转换指令的使用

题目三:假设给定系统的的传递函数为

请用MATLAB编程求解其系统的极零点模型。

程序:

num=[6,12,6,10];

den=[1,2,3,1,1];

G=tf(num,den)

[z,p,k]=tf2zp(num,den)

题目四:习题2.4系统传递函数略。

程序:num=[145];

den=conv([11],[156]);

sys=tf(num,den);

canon(sys,modal)

运行结果如下:

题目五:习题5.8

程序:

num=1;

den=[1-0.30.02];

G=tf(num,den,0.02);

G2=d2d(G,0.1)

运行结果如下:

五.总结与体会

通过这次的实验,我对计算机仿真中常用到的Matlab指令的使用方法有了进一步的认识,同时还根本掌握了常微分方程求解指令和模型表示及转换指令,Matlab的ODE45算法如何求解方程的解。如何将一个传递函数转换为对角标准型,如何改变离散系统的采样周期等等。为进一步从事有关仿真设计和研究工作打下了根底。

实验二Matlab优化工具箱的使用

一.实验目的

通过上机操作熟悉Matlab优化工具箱的主要功能及其使用方法,掌握优化工具箱中常用函数的功能和语法,并利用其进行极值运算、求解线性和非线性问题等,为进一步的仿真设计和研究打下根底。

二.实验设备

个人计算机,Matlab软件。

三.实验准备

预习本实验有关内容〔如教材第6章中的相应指令说明和例题〕,编写本次仿真练习题的相应程序。

四.实验内容

1.应用Matlab优化工具箱求解优化问题

例题6.6~6.10,选做2题,要求自行修改方程系数,并比拟运行结果。

6.6

M文件

functionF=myfun(x)

F=[3*x(1)-2*x(2)-exp(-x(1));

-2*

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