matlab课程设计

课程设计。

课程名称：《matlab语言及系统**》

设计题目： matlab应用及系统**

学院：电气信息学院

学系：电气自动化研究所

专业：电气工程及其自动化

年级。学号。

姓名。指导老师。

2024年 6月 30 日。

课程设计任务书。

一．本课程设计的目的。

1）熟练掌握matlab的基本知识和技能，解决简单系统的**问题；

2）掌握基本matlab的绘图与gui的设计方法；

3）掌握线性微分方程的求解方法及控制系统的分析方法；

4）掌握simulink的模型建立和**方法；

5）理解电气系统**、虚拟现实**和机构系统**的应用；

6）培养分析、解决问题的能力，提高实验报告和科技**写作能力。

二．课程设计的时间。

第14周至16周，在第18周的周末(6月30日)前提交到课程**上。

三．课程设计的任务。

应用matlab和工具箱完成以下的系统设计与**。

1．绘图与gui的设计；（20分）

2．利用simulink建立以下的模型并进行**分析：（40分）

1）．线性微分 2）．时域分析 3）．频域分析 4）．误差分析。

3．工具箱的应用；

1）．电气系统**分析（8分）

2）．利用stateflow实现简单的计数器（8分）

3）．利用vr完成飞机围绕摩天大楼作环形飞行；（8分）

4）．球体的变形**；（8分）

5）．建立平面四连杆连杆**模型。（8分）

四．课程设计的要求。

1. 系统软件界面设计美观，控件摆放整齐，通过菜单能打开相应模型，并能进行分析；

2. 程序调试通过后，完成程序文档的处理，源**添加必要的注释和功能说明；

3. 粘贴所建立的模型图，开始运行的视图和结束时的视图(可粘多个用以说明操作过程或参数设置，每个图的下方要有文字说明图的标题)；

4. 写出心得体会；

5. 按照课程设计模板的规格书写本课程设计报告；

6. 提交文件格式：(xxxx---为学号后四位)

将课程设计报告的电子文档单独提交，将系统开发的所有文件放到一个文件夹里打包后上传到课程**上；

1 课程设计报告：

2 系统开发文件打包为。

五、创新要求

在完成本课题的基础上，如有能力和时间可以增加一些创新特色，完成更多功能和界面设计得更加完美。

评阅人成绩。

年月日。课程设计报告。

—matlab应用及系统**。

一。绘图与gui的设计。

1．参照例题，完成如下的gui界面设计。

2．参照下表设计系统菜单。

关于”菜单能够打开一个新的窗口，显示你的软件信息，至少包含你的学号和姓名。

退出”菜单直接退出系统。

关闭”菜单，应能弹出一对话框，确认是否退出。

二。利用simulink建立以下的模型并进行**分析。

一）．建立线性微分方程的模型，并绘制**结果曲线。

1．建立模型ex4_

建立simulink**模型：

2．系统**参数设置：

在模型的initfcn**函数中加入初始条件：t=1;

在模型的stopfcn**函数中加入作图命令：

plot(tout,yout);

在系统菜单中添加响应函数：

if(findobj('userdata',gcb))

disp('仅可打开一个模型');

elseopen_system('ex4_2');

end3．**结果分析：（图及简单说明）

**结果为：

利用ode45() 求解题目中所给的微分方程，**时间设置为10s，**结果说明调用函数ode45() 是可行的。

二）．时域分析。

1．建立模型：建立起如下图所示的非线性系统的simulink框图，并观察在单位阶跃信号输入下系统的输出曲线和误差曲线。

建立simulink**模型：

2．系统**参数设置：

在模型的stopfcn**函数中加入作图命令：

subplot(2,1,1);

plot(tout,yout(:,1));

title('out1');

subplot(2,1,2)

plot(tout,yout(:,2));

title('out2');

在系统菜单中添加响应函数：

if(findobj('userdata',gcb))

disp('仅可打开一个模型');

elseopen_system('shiyufenxi');

end3．**结果分析：（图及简单说明）

**结果为：

利用ode45()函数进行**，**时间设置为10s。

图中out1曲线为输出曲线，out2曲线为误差曲线，从误差曲线可知，2s内误差约为于0，**结果的精度较高；2~5s的时间内，误差在±50以内，**结果的精度较好；5~10s的时间内，误差曲线先上升再下降，在6s左右时误差达到最大。

三）．频域分析。

1．题目：单位负反馈系统的开环传递函数为，试绘制闭环系统的bode图、nyquist图和nichols图，并给出闭环频率特性性能指标谐振峰值、谐振频率和系统带宽。

建立simulink**模型：

2．系统**参数设置及程序**：

在模型的stopfcn**函数中加入作图命令：

s=tf('s');

gk=1/s/(0.5*s+1)/(s+1);

g=feedback(gk,1); 闭环系统的传递函数。

w=logspace(-1,1); 从10-1~101共50个频率值。

mag,phase,w]=bode(g,w); 返回闭环系统bode图参数。

mp,k]=max(mag谐振峰值。

resonantpeak=20*log10(mp) %谐振峰值单位转换。

resonantfreq=w(k) %谐振频率。

n=1;while 20*log10(mag(n))>3

n=n+1;

endsubplot(2,1,1)

nyquist(g,w)

subplot(2,1,2)

nichols(g,w)

figure(2);

bandwidth=w(n系统带宽。

bode(g,w),grid系统bode图。

在系统菜单中添加响应函数：

if(findobj('userdata',gcb))

disp('仅可打开一个模型');

elseopen_system('pinyufenxi');

end3．**结果分析：（图及简单说明）

第1个图形是系统的bode图；第2个图的上面那块是系统的nyquist图；下面那块图形是系统的nichols图。

闭环频率特性性能指标——谐振峰值、谐振频率和系统带宽，分别是：

谐振峰值：resonantpeak = 5.2388

谐振频率：resonantfreq = 0.7906

系统带宽：bandwidth = 1.2649

四）．误差分析。

1．题目：对如下系统模型，假设已知误差信号e(t)，试增加求取itae，ise，iste准则的封装模块。要求：

误差信号e(t)为该模块的输入信号，双击该模块弹出一个对话框，允许用户用列表框的方式选择输出信号形式、待选定的itae，ise，iste之一作为模块的输出端显示出来。在系统**函数中，绘制所选定准则的曲线图。

控制系统框图。

系统模型图。

建立simulink**模型：

2．系统**参数设置及程序**：

在模型的stopfcn**函数中加入作图命令：

subplot(2,1,1);

plot(tout,yout(:,1));

title('output');

subplot(2,1,2);

plot(tout,yout(:,2));

title('error');

在系统菜单中添加响应函数：

if(findobj('userdata',gcb))

disp('仅可打开一个模型');

elseopen_system('work4');

end3．**结果分析：（图及简单说明）

系统输出曲线和itae曲线如下图所示：

系统输出曲线和ise曲线如下图所示：

系统输出曲线和iste曲线如下图所示：

三。工具箱的应用。

一）.实现一个电气系统**模型（p317中3，4，5之一）

操作过程描述。

第1步：打开simulink，新建一个model并保存为。

第2步：建立相应的电路，并接入电压源、三极管的工作电压源和电压表，还有各种信号源（如chirp signal 信号、repeating sequence 信号和step 信号等）；

第3步：更改各元件的名称并设置相应的参数，其中电阻设为，电容设为，正弦信号的frequency(rad/sec)设置为10，三极管的工作电压源（positive supply rain）的constant voltage设置为；

第4步：在模型的stopfcn**函数中加入作图命令：

plot(tout,yout);

**模型。建立simulink**模型：

**参数设置。

在系统菜单中添加响应函数：

if(findobj('userdata',gcb))

disp('仅可打开一个模型');

elseopen_system('b763b');

end系统**分析及结果图：

**结果如图所示。

chirp signal 信号repeating sequence 信号。

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