MATLAB专业工具软件实验指导书.docx

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1、自动化工具软件实验指导书常熟理工学院电气及自动化工程学院2019.8书目试验一介绍1试验二基本运算.6试验三数据可视化9试验四符号运算14试验五分支语句及编程设计17试验六循环结构20试验七用户图形界面设计23试验八仿真设计27试验九原理图设计基础30试验十设计电路原理图37试验十一设计层次原理图45试验十二编译项目及生成原理图报表49试验十三原理图元件库的管理53试验十四印制电路板设计基础60试验十五稳压电源板设计65试验十六电路板综合设计及板制作75试验十七制图基础81试验十八简洁图形的绘制85试验十九常用电气元件的绘制87试验二十三相异步电动机限制电气设计99试验二十一三相异步电动机正反

2、转限制103试验二十二变电工程设计104试验二十三电子电路图的绘制108试验二十四限制电气图的绘制109第一部分基础试验一介绍试验目的.熟识开发环境。驾驭各种表达式的书写规则以及常用函数的运用。熟识的基本操作试验原理（矩阵试验室的简称）是种专业的计算机程序，用于工程科学的矩阵数学运算。但在以后的几年内，它渐渐发展为一种极其敏捷的计算体系，用于解决各种重要的技术问题。程序执行语言，并供应了个极其广泛的预定义函数库，这样就使得技术工作变得简洁高效。试验任务及步骤1、学习了解的试验环境：在桌面上，双击图标，即可进入系统吩咐窗口。图1-1系统吩咐窗口当运行时，有多种类型的窗口，有的用于接收吩咐，有的用

3、于显示信息。三个重要的窗口有吩咐窗口：图像窗口；编辑/调试窗口；它们的作用分别为输入吩咐；显示图形；充许运用者创建和修改程序。在本节课中我们将会看到这三个窗口的例子。当程序启动时，一个叫做桌面的窗口出现了。默认的桌面结构如图1-1所示。在集成开发环境下，它集成了管理文件、变量和应用程序的很多编程工具。在桌面上可以得到和访问的窗口主要有:吩咐窗口O 吩咐历史窗口（） 启动平台（） 编辑调试窗口O 工作台窗口和数组编辑器（） 帮助空间窗口O 当前路径窗口O1.1 吩咐窗口桌面的右边是吩咐窗口。在吩咐窗口中，用户可以在吩咐行提示符0）后输入系列的吩咐，这些吩咐的执行也是在这个窗口中实现的。假设你要计

4、算一个半径为2.5m的圆的面积。在吩咐窗口中的操作如下：当回车键敲下的瞬间，结果被计算了出来，并被存储到个叫的变量中（其实是一个1X1的数组）。这个变量的数值将显示在吩咐窗口。而且这个变量能进行进步的计算。（留意n是预先定义好的变量，所以不须要预先声明。）假如个语句在行内书写太长了，可能要另起行接着写，在这种状况下我们须要在第一行末打上半个省略号（.），再起先其次行的书写。将系列吩咐写入个文件，在吩咐窗口（）输入此文件的文件名，然后就起先执行这个文件，而不是用干脆在吩咐窗口（）键入的方法，这样的文件叫做脚木文件0,由于脚本文件（）的扩展名为，所以这它也叫做M文件。1.2 历史吩咐窗口O历史吩咐

5、窗口O用于记录用户在吩咐窗口（），其依次是按逆序排列的。即最早的吩咐在排在最下面，最终的吩咐排在最上面。这些吩咐会始终存在下去，直到它被人为删除。双击这些吩咐可使它再次执行。在历史吩咐窗口（）删除个或多个吩咐，可以先选择，然后单击右键，这时就有一个弹出菜单出现，选择。任务就完成了。1.3 启动平台O启动平台是一个特殊的工具，为和其工具箱供应帮助、其他相关文件和应用程序等参考及料。这些信息是产品附带的，全部的参考资料都在每个产品或工具箱后面列出。不同的人拥有不同的产品，所以这个内容随个人安装的不同而不同。图1-2显示的是只带有基本产品的参考资料的启动平台。双击其中一个条目，你将会得到的帮助,运行

6、的示例，访问这个程序所支持的标准工具，或访问在互联网上的网站。图1-2带有基本产品的参考资料的启动平台1.4 编辑调试器编辑调试器般用于创建M文件，或者修改已存在的M文件。当你打开或修改一个M文件，编辑调试器会自动被调用。创建一个M文件的方法：一、在菜单按创建；二、单击图标口。打开一个已存在的M文件也有两个方法：一、按路径”打开；二、单击图标8。编程调试器是个重要的程序的文档编辑器，语言的些特性会被不同的颜色表现出来。M文件中的评论用绿色表示，变量和数字用黑色来表示，字符变量用红色表示，语言的关键字用蓝色表示。如图1-3显示了一个包含有M文件的简洁的编辑窗口。图1-3显示了个包含有M文件的简洁

7、的编辑窗口当M文件保存完后，在吩咐窗口（）中输入这个M文件的名字，它就可以被执行了。1.5 图像窗口（）图像窗口主要是用于显示图像。它所显示的图像可以是数据的二维或三维坐标图，图片，或用户图形接口。下面是一个简洁的脚本文件（）用于计算函数并打印出图像。假如此文件以为文件名保存，那么你可以在吩咐窗口（）输入此文件名就可以执行文件了。当脚本文件。被编译后，将会找开个图像窗口，并在窗口打印出函数的图像。图1-4函数的图像1.6 工作区阅读器当前工作区的内容也可以通过基于的工作空间窗口检测到。工作空间窗口默认出现在桌面的左上角，它供应了和吩咐可得到的相同的信息，并当工作区内的内容发生变更时，其内的信息

8、也会随之更新。工作空间窗口O允许用户变更工作区内的任何一个变量的内容。图1-5工作空间窗口典型的工作空间窗口O如图15.你能看到它显示的信息和吩咐得到的信息是样的。双击这个窗口任变量便产生了个数组编辑器，这个编辑器允许用户修改保存在变量中的信息。1.7 帮助你有三种方法可以得到的帮助。最好的方法是运用帮助空间窗口（）你可以单击桌面工具栏上的图标，也可以在吩咐窗口。中输入或来启动帮助空间窗口（）。你可以通过阅读参考证书或搜寻特殊吩咐的细微环节得到帮助。帮助空间窗口如图厂6所示。图1-6帮助空间窗口另外还有两种运用吩咐行的原始形式得到帮助。第种方法是在吩咐窗口（）中输入或和所须要的函数的名字。假如

9、你在吩咐窗口0中只输入，将会显示连串的函数。假如有个特地的函数名或工具箱的名字包含在内，那么将会供应这个函数或工具箱。其次种方法是通过吩咐得到帮助。吩咐及吩咐不同，吩咐要求及函数名精确匹配，而只要求及每个函数中的总结信息有匹配。吩咐比吩咐运行起来慢得多，但它提高了得到有用信息的机会。举个例子，假设你想找到一个求矩阵的逆阵O的函数。但是中没有叫的函数，这时吩咐就不起作用了，只能用吩咐，得到结果.2、试验内容1）练习F面指令：，。2） 一小球从空中下落的位移公式为：，用计算小球在时的位置，已知=10】,vn=15m/s,a=-9.84w/s203)先求下列表达式的值，然后显示工作空间的运用状况并保

10、存全部变量。a),b)Z,=ln(x+yl+x2),M1I3X=/，2-0.455r,0lc)Zj=2-lYi2,其中，=0:0.525r-2r+l,2r(1,5,5)(1,5.5,5)(1,5,5.5)一维数组的引用：引用格式：(n)；引用一维数组中的第n个元素(nl2)；引用维数组中的第nl至n2个元素(nln2);引用一维数组中的第nl和n2个元素(nln2)；引用维数组中的第nl和n2个元素(x)例题：l,2f3,4,5A(3)A(1:3)二维数组的创建例题123456:654321-5(25),10-5,0+5(-5),5二维数组的引用，引用格式：0;引用二维数组的第m行n列的元素(

11、m,:)；引用二维数组的第m行的全部列元素0:引用二维数组的第n列的全部行元素(ml2)；引用二维数组的第n列中ml至m2行的元素(12)；引用二维数组的第m行中nl至n2列的元素(mlm2)；引用二维数组的第n列中ml行和m2行的元素(m,nln2)；引用二维数组的第m行中nl列和n2列的元例题：1,2,3,4,5:6,7,8,9,10(1,:)A(:,3)(2,1:2)A(1:2,2)4特殊变量在中有很多预先定义好的特殊变量。在中这些特殊变量可以随时运用，不用初始化。一些常见的预定义值列在表2.2。表2.2预定义特殊变量5标,运算和数组运算位于赋值号右边的表达式，可以包含标量，数组，括号和

12、数学符号的任个有效联合运算。两标量间的标准运算符号如表2.3所示。表2.3两标量间的数学运和符表2.4常见的数组和矩阵运算当我们须要的时候，我们可以运用括号来限制运算.依次。括号内的表达式优先于括号外的表达式来计算。在数组运算中供应了两种不同类型的运算，一种是数组运.算()，种是矩阵运算O。数组运算是种用于元素对元素的运算。也就是说，这个运算是针对两数组相对应的运克运用的。留意两数组的行及列必需相同。否则，将产生错误。数组运算可以用于数组及标量的运算。当一个数组和一个标量进行运券时，标量将会和数组中的每一元素进行运算。相对地，矩阵运算则遵守线性代数的般规则，像矩阵的乘法。用个特殊的符号来区分矩

13、阵运算和数组运算。在须要区分两者不同的时候，把点置于符号前来指示这是一个数组运算(例如，.*)0表2.4给出的是一些常见的数组和矩阵运算。B是方程A*的解；是方程X*的解。若A为非奇异矩阵，则AB和可如下获得：()*B*（八）求矩阵的秩例题：求矩阵A的秩。其中123:4560123;456（八）矩阵的特征值例题：求矩阵A的特征值。其中1O0;020;0O3O1O0;02O;OO3（八）方阵的行列式例题：求方阵A的行列式的值。其中11O;002；05-lo110;002;05-1（八）6试验内容1)已知：求下列表达式的值：7/7/12345Zlxl/Ixl/(VKll=A+6*8和KI2=A-8

14、+/(其中I为单位矩阵)K21=A*8和K22=A*8K31=A-3和K32=A3K4I=A8和K42=BAK5I=A阴和K52=A(13.:);B2(6)求矩阵A的秩()；(7)求矩阵A的行列式()(8)求矩阵A的逆O;(8)求矩阵A的特征值及特征向量()2)设有矩阵A和B(1)求它们的乘积C：b(2) r2=ab&cd(3) r3=ab*(-10)(4) r4=Ic7)一个内阻R,=50。电动势V=120V的电源驱动一个负载Rl。当R1.为多少时，R1.的功率最大？在这种状况下，功率为多少？画以R1.为自变量的R1.功率图。四、思索题1 .数组，矩阵，向量有什么区分?2 .如何让显示一个实

15、数，带有I五个有效的数字，并有指数形式？IO3 .y=Z2=2-+1.+2、2、求？（用查看y的值）n=-0五、试验总结见试验第五条。试验三数据可视化一.试验目的驾驭绘制二维、三维图形的常用函数熟识利用图形对象进行绘图操作的方法。驾驭绘制图形的协助操作。二试验原理的扩展性和机制独立的画图功能是一个极其重要的功能。这个功能使数据画图变得特别简洁。绘图的般步骤包括：1）曲线数据打算2）指定图形窗口和子图位置3）绘制图形4）设置坐标轴和图形注释5）仅对三维图形运用的着色和视点等设置6）图形的精细修饰7）按指定格式保存或导出图形三.试验任务及步骤1.基本绘图函数中最基本的绘图函数是绘制曲线函数。(y)

16、%绘制以y为纵坐标的二维曲线O燧会制以X为横坐标y为纵坐标的二维曲线(xll22)先在同一窗口绘制多条二维曲线图说明：X和y可以是实数向量或矩阵，也可以是复数向量或矩阵。例如：绘制矩阵y为2X3的曲线图123;456;(y)X和y为向量或矩阵时的0,当()吩咐中的参数X和y是向量或矩阵时，分别有以下几种状况： X是向量y是矩阵时:X的长度及矩阵y的行数或列数必需相等,假如X的长度及y的每列元素个数相等，向量X及y的每列向量画条曲线；假如X的长度及y的每行元素个数相等，则向量X及矩阵y的每行向量对应画一条曲线：假如y是方阵，X和y的行数和列数都相等，则向量X及矩阵y的每列向量画条曲线。 X是矩阵

17、y是向量时：y的长度必需等于X的行数或列数，绘制的方法及前一种相像。 X和y都是矩阵时：X和y大小必需相同，矩阵X的每列及y的每列画一条曲线。2多个图形的绘制1).同一个窗口多个子图运用函数建立子图，函数的吩咐格式如下：%将窗口分成(mXn)幅子图中，第i幅为当前图说明：中的逗号(，)可以省略：了图的编排序号原则是：左上方为第1幅，先从左向右后从上向下依次排列，子图被此之间独立。例如：在同个窗口中建立四个子图，在子图中分别绘制(x)、(X)、(2x)和(2x)曲线。0:0.1:10;(2,2,1)%第一行左图()(2,2,2)%第一行右图(x)(2,2,3)与其次行左图(x,(2*x)(2,2

18、,4)*其次行右图(x,(2*x)2)双纵坐标图双纵坐标图是指在同个坐标系中运用左右两个不同刻度的坐标轴。(xll22)舟以左、右不同的纵轴绘制两条曲线3)同一窗口多次会绘运用吩咐可以保留原图形，使多个函数在个坐标系中不断叠4）指定图形窗口(n)%产生新图形窗口3设置曲线绘制方式、坐标轴和图形注释1）曲线的线型、颜色和数据点形在函数中还可以通过字符串参数来设置曲线的线型、颜色和数据点形等,吩咐格式如下：据y,s）说明：S为字符串，设置曲线的线型、颜色和数据点形等的，线型、颜色及数据点形参数。例在图形中设置曲线的不同线型和西0:0.2:10;2)设置坐标轴3)分隔线和坐标框4)图形注释图形注释是

19、对打开的正在编辑的图形进行文字标注，文字标注包括设置标题（）、设置坐标轴标签（）、设置图例（）和添加标注元素Oo4特殊图形和坐标的绘制1）柱状图柱状图常用于对统计的数据进行显示，便于视察在肯定时间段中数据的变更趋势，比较不同组数据集以及单个数据在全部数据中的分布状况，特殊适用于少量且离散的数据。（,参数）画柱状图2）面积图面积图及柱状图相像，只不过是将组数据的相邻点连接成曲线，然后在曲线及横轴之间填充颜色，适合于连续数据的统计显示。O%画面积图3）饼形图饼形图适用于显示向量或矩阵中各元素占总和的百分比。%画二维饼形图 X是向量，用于绘制饼形图： 是及X同长度的向量，用来确定是否从饼图中分别对应

20、的一部分块，非零元素表示该部分须要分别； 是用来标注饼形图的字符串数组。4）直方图直方图又称为频数直方图，适于显示数据集的分布状况并具有统计的功能。O*统计每段的元素个数并画出直方图O%统计出每段元素个数图3-20绘制直方图说明：n分段的个数，n省略时则默认为分成10段：X是向量，用于指定所分每个数据段的中间值：y可以是向量或矩阵，假如是矩阵则按列分段：N是每段元素个数，N可省略，省略时绘制图形。5）离散数据图（1）函数将数据用个垂直于横轴的火柴棒表示，火柴头的小圆表示数据点。（,参数）先绘制火柴杆图（2）函数函数用于绘制阶梯图，吩咐格式如下：图3-21火柴杆图和阶梯图（,线型）燧会制阶梯图6

21、）误差条图误差条图是用来绘制误差的条形图，显示沿着曲线的误差，常用于数理统计。（,线型）绘制在（）处长为E的误差条（,线型）先绘制在O处向下长为1.向上长为U的误差条7）极坐标图（,参数）与依据相角和离原点的距离绘制极坐标图5基5三维绘图吩咐D三维曲线图3（,线型）%绘制三维曲线说明：X,y,Z必需是相同尺寸的数组，当是向量时则绘制条三维曲线，当是矩阵时绘制多条曲线，三维曲线的条数等于矩阵的列数。2)三维曲面图包括三维网线图和三维表面图，三维曲面图及三维曲线图的不同是三维曲线图是以线来定义而三维曲面图是以面来定义，因此面上的点都要连接起来。(1)产生矩形网格=O%产生矩形网格说明：X和y分别是

22、有n个和m个元素的一维数组，XfIlY都是nXm的矩阵，每个()对应一个网格点；假如y省略，则X和Y都是nXn的矩阵。(2)三维网线图三维网线图就是将平面上的网格点()对应Z值的顶点画出，并将各顶点用线连接起来。()/绘制网格点数据对应的三维网线(3)三维表面图三维表面图及网线图相像，但不同的是网线图中网格范围内的区域为空白，而三维表面图则用颜色来填充。0舟绘制网格点数据对应的三维表面图另外，函数还有两个派生的函数和，用来绘制三维表面图并加等高线，用来绘制三维表面图并加光照效果。(4)设置视角()为通过方位角和俯仰角设置视角()先通过O直角坐标设置视角(5)设置色调运用函数来设置色图以及显示色

23、图矩阵的值，运用显示色图的颜色条。6试验内容1)绘制下列曲线：=Zy=x-/dscif,-xb,(b)bd;(c)ab&cd;(d)ab;(e)a&bc;(f)5)变量a,b,c,d定义如下，计算后面的表达式。a=2;b=3;c=10;d=0：求（八）a*b2a*c;(b)d!bba;(c)(db)a四.思索题有一分数序列：编写一段程序，求前16项的和。五试验总结见试验一第五条。试验六循环结构一.试验目的.(1)驾驭循环；(2)驾驭循环结构；(3)和语句；(4)驾驭循环嵌套。二试验原理循环()是一种结构，它允许我们多次执行一系列的语句。循环结构有两种基本形式循环和循环。两者之间的最大不同在于代

24、码的重复是如何限制的。在循环中，代码的重复的次数是不能确定的，只要满足用户定义的条件，重复就进行下去。相对地，在循环中，代码的重复次数是确定的，在循环起先之前，我们就知道代码羽复的次数了。三试验任务及步骤1循环只要满足肯定的条件，循环是个重复次数不能确定的语句块。它的基本形如下条件表达式循环体假如条件表达式的值非零()，程序将执行代码块()，然后返回到语句执行。假如条件表达式的值仍旧非零，那么程序将会再次执行代码。直到条件表达式的值变为O，这个重复过程结束。当程序执行到语句且条件表达式的值为O之后，程序将会执行后面的第一个语句。2.循环循环结构是另一种循环结构，它以指定的数目重复地执行特定的语

25、句块。循环的形式如卜力循环变量循环体其中可以是向量也可以是矩阵，循环执行的次数就是的列数，每次循环中循环变量依次取的各列并执行循环体，直到全部列取完。I)运算的细微环节在用循环时，我们必需检查很多重要的细微环节。（八）没有必要缩进循环的循环体。(b)在循环中，我们不能随意修改循环指数。循环指数常被用作计算%(C)用赋值的方法可以扩展一个已知的数组。(d)用循环和向量计算是特别常见的。2)和语句有两个附加语句可以限制和循环和语句。语句可以中止循环的执行和跳到后面的第一句执行，而只中止本次循环，然后返回循环的顶部。假如语句在循环体中执行，那么体的执行中I匕然后执行循环后的第一个可执行性语句。3)循

26、环嵌套一个循环完全出现在另一个循环当中，这种状况常常发生。假如个循环完全出现在另个循环当中，我们称这两个循环为带嵌套的循环。留意外部循环指数变量增加之前，内部循环要完全执行完。当遇到一个语句，它将及最内部的开放结构联合。假如在循环嵌套中个语句突然被删除，将会产生很多难以发觉的错误。假如循环是嵌套的，那么它们必需含有独立的循环变量。假如它们含有相同的循环变量，那么内部循环将变更外部循环指数的值。假如或语句出现在循环嵌套的内部，那么语句将会在包含它的最内部的循环起作用。4)流程限制吩咐（八）吩咐吩咐用于提前结束程序的执行，并马上返回到上一级调用函数或等待键盘输入吩咐，般用于遇到特殊状况须要马上退出

27、程序或终止键盘方式。应留意当程序进入死循环时，则按键来终止程序的运行。(b)吩咐吩咐用来使程序暂停运行，等待键盘吩咐，吩咐窗口出现“K”提示符，当键盘输入后，程序才接着运行。吩咐可以用来在程序调试或程序执行时(c)吩咐(,s)先从键盘中输入数据保存到变量r(d)吩咐吩咐是较常用的显示吩咐，常用来显示字符串型的信息提示。(e)吩咐吩咐用来使程序暂停运行，当用户按随意键才接着执行。常用于程序调试或查看中间结果，也可以用来限制执行的速度。的吩咐格式如下：(n)%暂停n秒3M文件结构结构的程序假如要保存则运用扩展名是的M文件，M文件有两种即M脚本文件O和M函数文件()。1)M文件的一般结构（八）函数声

28、明行函数声明行是在M函数文件的第一行，只有M函数文件必需有,以“”引导并指定函数名、输入和输出参数，M脚本文件没有函数声明行。(b)Hl行Hl行是帮助文字的第一行。(C)帮助文本(d)程序代码程序代码由语句和注释语句构成。2) M脚本文件M脚本文件的说明如下：（八）在运行脚本文件时，只是简洁地按依次从文件中读取条条吩咐，送到吩咐窗口中去执行；(b)M脚本文件运行产生的变量都驻留在的工作空间中，可以很便利地查看变量，在吩咐窗口中运行的吩附都可以运用这些变量：(c)脚本文件的吩咐可以访问工作空间的全部数据，因此要留意避开工作空间和脚本文件中的同名变量相互覆盖，一般在M脚本文件的开头运用“”吩咐清除

29、工作空间的变量。3) M函数文件M函数文件的说明如下：(a) M函数文件中的函数声明行是必不行少的；(b) M函数文件在运行过程中产生的变量都存放在函数本身的工作空间中，函数的工作空间是独立的、临时的，随具体的M函数文件调用而产生并随调用结束而删除，在运行过程中假如运行多个函数则产生多个临时的函数空间；(c)当文件执行完最终一条吩咐或遇到“”吩咐时就结束函数文件的运行，同时函数工作空间的变量被清除：(cl)一个M函数文件至少要定义一个函数。函数声明行的格式如下：输出参数列表=函数名(输入参数列表)函数名是函数的名称，保存时最好函数名及文件名样，当不一样时，以文件名为准；输入参数列表是函数接收的