《Matlab程序設(shè)計》課程考核任務(wù)

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1、 （一）假設(shè)從實際自然界（力學(xué)、電學(xué)、生態(tài)等）或社會中，抽象出有初始狀 態(tài)為 0 的二階微分方程 x"+0.2x'+0.4x=0.2u(t),u(t) 是單位階躍函數(shù)。 1、應(yīng)用 dsolve 指令求解微分方程（記錄結(jié)果），并用 ezplot 指令繪出微分方程 解的曲線圖形，效果如圖 1 所示。 3、用積分器直接構(gòu)搭模型求解微分方程（記錄結(jié)果）圖2 。并利用存儲到工作空間 的數(shù)據(jù)來繪制微分方程解的曲線圖形，效果如圖 3 所示

2、。將三者結(jié)果進行比較。 圖 1 2、應(yīng)用 Laplace 變換與反變換求解微分方程（記錄結(jié)果） ，并用 ezplot 指令繪 出微分方程解的曲線圖形，效果如圖 2 所示。將兩者結(jié)果進行比較。 圖 3 （二）繪制二階系統(tǒng)階躍響應(yīng) y=1-e - αt cosωt ，綜合演示圖形標識。效果如圖 4 所示。

3、 圖 4 （三）用彩帶繪圖指令ribbon ，繪制歸一化二階系統(tǒng)G＝（ s2+2ζs+1） 在-1不同 ζ 值時的階躍響應(yīng)，效果如圖 5 所示。 提示： （1）程序中要使用 Control Toolbox 中的兩個指令 tf 和 step 。tf 是一個“對 象”。 （2）本任務(wù)需構(gòu)作的 S 是一個單輸入 8 輸出系統(tǒng)，作用于該 S的 step 指令也將在 一次調(diào)用中產(chǎn)生 8 個子系統(tǒng)的階躍響應(yīng)。 （3）為了得到較好的表現(xiàn)效果，應(yīng)采用視角、明暗、色圖、光照控制。 （4） 為使程序有一定

4、通用性，圖例應(yīng)采用元胞數(shù)組生成。 （5）“ → t ”中的斜向箭頭無法由指令生成，而是直接通過“圖形窗”編輯來實現(xiàn)。 （6）本程序應(yīng)有通用性。只要修改阻尼系數(shù)的設(shè)定，就可獲得相應(yīng)的彩帶圖形。  圖 5 （四）對于傳遞函數(shù)為的歸一化二階系統(tǒng)，制作一個能繪制該系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)的圖形用戶界面。 提示：圖形界面的大致生成過程如圖 6～圖 10 所示，包括靜態(tài)文本、

5、編輯框的生成以及坐標方格控制鍵的形成。 圖 6 圖 7 圖 8 圖 9 

6、 圖 10 （五）目標：制作演示“歸一化二階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)”的交互界面。在該界 面中，阻尼比可在 [0.02,2.02] 中連續(xù)調(diào)節(jié)，標志當前阻尼比值；可標志峰值時 間和大小；可標志（響應(yīng)從 0 到 0.95 所需的）上升時間。效果如圖 11 所示。 提示：應(yīng)涉及以下主要內(nèi)容： （A）靜態(tài)文本的創(chuàng)建和實時改寫。 （B）滑動鍵 的創(chuàng)建；'Max' 和'Min' 的設(shè)置；'Value' 的設(shè)置和獲取。（C）檢錄框的創(chuàng)建； 'Value' 的獲取。（D）

7、受多個控件影響的回調(diào)操作。 圖 11 （六）使用 guide 來創(chuàng)建一個如圖 12 所示的圖形用戶界面。該界面應(yīng)具有如下功 能： （1）在編輯框中，可輸入表示阻尼比的標量或“行數(shù)組”數(shù)值，并在按 【Enter 】鍵后，在軸上畫出相應(yīng)的藍色曲線。坐標范圍： X 軸[0, 15] ；Y 軸[0, 2] 。 （2）在點擊【 Grid on】或【 Grid off 】鍵時，在軸上畫出或刪除“分格線”；

8、 缺省時，無分格線。 （3）在菜單【 Options 】下，有 2 個下拉菜單項【 Boxon】和【 Box off 】；缺省 時為 Box off 狀態(tài)。 （4）所設(shè)計的界面和其上圖形對象、控件對象都按比例縮放。 圖 13 步驟二：如圖 14 所示。 圖 12 設(shè)計步驟： 步驟一：如圖 13 所示。 圖 14 步驟三：如圖 15 所示。

9、 圖 15 步驟四：如圖 16 所示。 圖 16 步驟五：編寫程序代碼。 步驟六：如圖 17 所示。 

10、 圖 17 （七）制作紅色小球沿一條帶封閉路徑的下旋螺線運動的實時動畫。效果如圖 18 所示。要求編寫 m文件，調(diào)用該 m文件時可以設(shè)定小球的循環(huán)運動次數(shù)。 圖 18 要求： 1、自由組合三人一組完成全部任務(wù)，在成果報告中指出各自完成的任務(wù)。 2、成果報告電子版下周三上課時上交，延遲上交不計成績。 參考資料： 《精通 MATLAB6.5 版》 北京航空航天大學(xué)出版社 張志涌等編著