MATLAB语言与控制系统仿真-参考答案-第3章

发布时间：2022-11-08 12:49:03

MATLAB语言与控制系统仿真实训教程-参考答案-第3章3.5MATLAB绘图实训3.5.1实训目的1.学会MATLAB绘图的基本知识；2.掌握MATLAB子图绘制、图形注释、图形编辑等基本方法；3.学会通过MATLAB绘图解决一些实际问题；4.练习二维、三维绘图的多种绘图方式，了解图形的修饰方法；5.学会制作简单的MATLAB动画。图3-46炮弹发射示意图3.5.2实训内容1.炮弹发射问题（1）炮弹发射的基础知识炮弹以角度射出的行程是时间的函数，可以分解为水平距离x(t和垂直距离y(t。x(ttv0cos(%水平方向的行程；y(ttv0sin(0.5gt2%垂直方向的行程；其中，v0是初速度；g是重力加速度，为9.8m/s2；t是时间。（2）炮弹发射程序举例：分析以下程序以及图3-47各个图形的实际意义。a=pi/4;v0=300;g=9.8;t=0:0.01:50;x=t*v0*cos(a;y=t*v0*sin(a-0.5*g*t.^2;subplot(221;plot(t,x;grid;title(‘时间-水平位移曲线';subplot(222;plot(t,y;grid;title(‘时间-垂直位移曲线';subplot(223;plot(x,y;grid;title(‘水平位移-垂直位移曲线';subplot(224;plot(y,x;grid;title(‘垂直位移-水平位移曲线';1
MATLAB语言与控制系统仿真实训教程-参考答案-第3章图3-4745角发射曲线（3）编程解决炮弹发射问题①假设在水平地面上以垂直于水平面的角度向上发射炮弹，即发射角90，假设初速度分别为[310，290，270]m/s,试绘制时间-垂直位移曲线，编程求取最高射程；绘图要求：◆标题设为“炮弹垂直发射问题”；◆在图上通过添加文本的方式表明初速度；◆在x轴标注“时间”；◆在y轴上标注“垂直距离”；◆添加网格线；◆将310m/s的曲线改为线粗为2的红色实线；◆将290m/s的曲线改为线粗为3的绿色点划线；◆将270m/s的曲线改为线粗为2的蓝色长点划线；a=pi/2;v1=310;g=9.8;t=0:0.01:50;x1=t*v1*cos(a;y1=t*v1*sin(a-0.5*g*t.^2;plot(t,y1;grid;title('炮弹垂直发射问题';xlabel('时间';ylabel('垂直距离';holdon;v2=290;x2=t*v2*cos(a;y2=t*v2*sin(a-0.5*g*t.^2;plot(t,y2;v3=270;2
MATLAB语言与控制系统仿真实训教程-参考答案-第3章x3=t*v3*cos(a;y3=t*v3*sin(a-0.5*g*t.^2;plot(t,y3;zgsc=[max(y1;max(y2;max(y3]%三次发射的最高射程运行结果如下：zgsc=1.0e+003*4.90314.29083.7194最高射程分别为:4903.1米,4290.8米,3719.4米。②假设距地面3750米的高空（火炮正上方）有一个半径为2000米的圆形漂浮物，火炮初始速度为280m/s,若发射角度为90度，问能击中吗？若发射角度为80度，能击中吗？绘图要求：◆在同一幅图上绘制90和80两条射程曲线；◆把90曲线设为红色粗度为2的点划线形式；◆通过gtext(命令在图上添加文本“高空漂浮物体击打”；◆通过insert‘legend’添加图例，分别注明“90度角发射垂直位移”、“80度角发射垂直位移”；“80度角水平位移”；◆在80的曲线上通过添加箭头方式画一箭头，通过添加文本方式注明最高射程数据。a1=pi/2;a2=80*pi/180;v1=280;v2=280;g=9.8;t=0:0.01:50;x1=t*v1*cos(a1;x2=t*v2*cos(a2;y1=t*v1*sin(a1-0.5*g*t.^2;3
MATLAB语言与控制系统仿真实训教程-参考答案-第3章y2=t*v2*sin(a2-0.5*g*t.^2;plot(t,y1;holdon;plot(t,y2;plot(t,x2grid;gtext('高空漂浮物体击打';zgsc=[max(y1;max(y2]zgsc=1.0e+003*4.00003.8794通过图中可以看出：90度角发射时最高射程为4000米，因为4000＞3750，因而能够击中高空漂浮物。80度角发射时，炮弹至最高点时，水平位移接近1000米时，垂直位移尚未达到3750米，因此80度角发射不能击中漂浮物。③以初速度255m／s射出，发射角度分别为40，45，50，求时间从0到40秒期间的水平位移和垂直位移(在x和y方向上的距离。绘图要求：◆采用子图绘制subplot(命令，绘制1行3列的三个子图；◆第一幅子图形中画出水平距离与时间的关系图；◆第二幅子图形中画出垂直距离与时间的关系图；◆第三幅子图形中画出水平距离与垂直距离的关系图。◆要求添加标题和标注。4
MATLAB语言与控制系统仿真实训教程-参考答案-第3章a1=40*pi/180;a2=45*pi/180;a3=50*pi/180;v0=255;g=9.8;t=0:0.01:40;x1=t*v0*cos(a1;x2=t*v0*cos(a2;x3=t*v0*cos(a3;subplot(131;plot(t,x1,'b-',t,x2,'r:',t,x3,'g-.';grid;title('时间-水平位移曲线';y1=t*v0*sin(a1-0.5*g*t.^2;y2=t*v0*sin(a2-0.5*g*t.^2;y3=t*v0*sin(a3-0.5*g*t.^2;subplot(132;plot(t,y1,'b-',t,y2,'r:',t,y3,'g-.';grid;title('时间-垂直位移曲线';subplot(133;plot(x1,y1,'b-',x2,y2,'r:',x3,y3,'g-.';grid;title('水平位移-垂直位移曲线';2.理财在利滚利的情况下，以下公式表示了储蓄的增长情况：MM0(1zr其中,M是当前余额,M0是初始余额,z是增长率(以小数形式表示,r是投资的时间。如果你的投资金额为1000美元，利率为5％(0.05,用x轴表示时间、y轴表示当前余额进行绘图，试绘制20年范围内的储蓄增长情况。绘图要求：◆创建一幅图形，包含三幅子图；◆在第一幅子图中，使用线性坐标系绘制f与P的关系图；◆在第二幅子图中，x轴使用对数坐标、绘制f与P的关系图；◆在第三幅子图中，y轴使用对数坐标，绘制f与P的关系图；x=1:20;y=1000*(1+0.05.^x;subplot(131;plot(x,y;title('x轴y轴均按线性分度';grid;subplot(132;semilogx(x,y;title('x轴按对数分度';grid;5
MATLAB语言与控制系统仿真实训教程-参考答案-第3章subplot(133;semilogy(x,y;title('y轴按对数分度';grid;3.向量G表示高等数学课程的期末考试成绩分布。G＝[78，82，65，80，72，89，46，25，86，66，69，75，93，88，60，78，71，63，75，95，68，74，96，38，81](1使用MATLAB对这些数据进行排序，并创建一幅成绩的条形图。(2创建饼图，表示该成绩分布。>>G=[78,82,65,80,72,89,46,25,86,66,69,75,93,88,60,78,71,63,75,95,68,74,96,38,81];>>sort(Gans=25384660636566686971727475757878808182868889939596>>hist(G>>pie3(G6
MATLAB语言与控制系统仿真实训教程-参考答案-第3章4.存款复利滚存问题，城乡居民及单位存款利率如下，假设各档次利率10年保持不变。存期年利率活期0.72三个月3.33半年3.78一年二年三年4.144.685.40五年5.85现有现金10万元，采用以下存款方式，计算10年后的本息总额，并用直方图的形式绘图比较。方案1：定期三个月，自动转存，总共10年；方案2：定期六个月，自动转存，总共10年；方案3：定期1年，自动转存，总共10年；方案4：定期2年，自动转存，总共10年；方案5：定期5年，自动转存，总共10年；>>f1=10*((1+0.0333/4^(10*12/3f2=10*((1+0.0378/2^(10*12/6f3=10*((1+0.0414^(10/1f4=10*((1+0.0468*2^(10/2f5=10*((1+0.0585*5^(10/5t=1:5;f=[f1,f2,f3,f4,f5];bar(t,ff1=13.9323f2=14.5422f3=15.0029f4=15.6420f5=16.70567
MATLAB语言与控制系统仿真实训教程-参考答案-第3章5.按照要求完成以下题目。在图形窗口中绘制函数y1sinxcosx(红色点划线，在同一图形窗口中绘制函数y21cos(2x(绿色实线,y3e0.2xcos(2x（蓝色线），x的范围都是[0，12]，给图形加上标题“一图多线”，在x轴上加注“x轴”，在y轴上加注“y轴”,把“衰减余弦曲线”字符串放置到图形中鼠标所指定的位置上。x=0:0.01:12;y1=sin(x+cos(x;y2=1-cos(2*x;y3=exp(-0.2*x.*cos(2*x;plot(x,y1,'r:',x,y2,'g-',x,y3,'b';xlabel('x轴';ylabel('y轴';title('一图多线';gtext('衰减余弦曲线';6.已知某基金单位净值、累计净值、增长率如下表所示，试绘制自1至20连续20个交易日单位净值曲线及平均值线、累计净值曲线及平均值线、增长率曲线及平均值线。顺序号123单位净值(元累计净值(元增长率(%0.66340.66120.677282.54692.54472.5607-0.41%-0.33%2.42%
MATLAB语言与控制系统仿真实训教程-参考答案-第3章45678910111213141516171819200.69240.68980.68060.68830.68720.67620.69590.69420.70210.70750.71100.71120.71820.71620.72070.73300.74632.57592.57332.56412.57182.57072.55972.57942.57772.58562.59102.59452.59472.60172.59972.60422.61652.62982.24%-0.38%-1.33%1.13%-0.16%-1.60%2.91%-0.24%1.14%0.77%0.49%0.03%0.98%-0.28%0.63%1.71%1.81%d=[0.6634,0.6612,0.6772,0.6924,0.6898,0.6806,0.6883,0.6872,0.6762,0.6959,0.6942,0.7021,0.7075,0.7110,0.7112,0.7182,0.7162,0.7207,0.7330,0.7463];dpj=mean(d*ones(size(d;plot(d;holdon;plot(dpj;holdoff;title('单位净值曲线及净值均值线';grid;lj=[2.5469,2.5447,2.5607,2.5759,2.5733,2.5641,2.5718,2.5707,2.5597,2.5794,2.5777,2.5856,2.5910,2.5945,2.5947,2.6017,2.5997,2.6042,2.6165,2.6298];ljpj=mean(lj*ones(size(lj;plot(lj;9
MATLAB语言与控制系统仿真实训教程-参考答案-第3章holdon;plot(ljpj;holdoff;title('累计净值曲线及累计净值均值线';grid;zzl=[-0.41,-0.33,2.42,2.24,-0.38,-1.33,1.13,-0.16,-1.60,2.91,-0.24,1.14,0.77,0.49,0.03,0.98,-0.28,0.63,1.71,1.81];zzlpj=mean(zzl*ones(size(zzl;plot(zzl;holdon;plot(zzlpj;holdoff;title('增长率曲线及增长率均值线';grid;7.复数绘图，已知复数g的表达式g60，的范围(j1(j2(j5(j610
MATLAB语言与控制系统仿真实训教程-参考答案-第3章200,200，增量取0.01。w=-200:0.01:200;g=60./((1+j*w.*(2+j*w.*(5+j*w.*(6+j*w;plot(g;grid;8.用不同标度在同一坐标内绘制曲线y1cos(xsin(xy220.22x(x8cos(x21,x[0,15]。x=0:0.01:15;y1=cos(x.*sin(x;y2=2.^(-0.22*x.*(x-8.*cos(sqrt(x.^2+1;plotyy(x,y1,x,y2;grid11和
MATLAB语言与控制系统仿真实训教程-参考答案-第3章9.绘制y10的对数坐标图与直角线性坐标图，x0.1,100；(0.1x1(0.2x1x=0.1:0.01:100;y=10./((0.1*x+1.*(0.2*x+1;subplot(1,3,1;semilogx(x,y;title('x轴按对数分度';grid;subplot(1,3,2;semilogy(x,y;title('y轴按对数分度';grid;subplot(1,3,3;plot(x,y;title('线性分度';grid;10.绘制rcos(3t，t0,3的极坐标（polar）图。t=0:0.01:3*pi;r=cos(3*t;polar(t,r11.利用函数绘图命令绘制ye0.5xsin(2x/8，其中x[0,5]；>>fplot('exp(-0.5*x.*sin(2*x-pi/8',[0,5,-1.1,1.1]12
MATLAB语言与控制系统仿真实训教程-参考答案-第3章12.采用图形保持，在同一坐标内绘制曲线y1sin(x,y2e0.5xsin(x,y3cos(x,x[0,10]。x=0:0.01:10;y1=sin(x;y2=exp(-0.5*x.*sin(x;y3=cos(x;plot(x,y1,'k';holdon;plot(x,y2,'r';plot(x,y3,'b';holdoff;13.分别以直方图（bar）、阶梯图(stairs、杆图(stem和填充图(fill形式绘制曲线y2sin(x0.5,x[0,8],标题分别标注为“正弦曲线直方图”、“正弦曲线阶梯图”、“正弦曲线杆图”、“正弦曲线填充图”。x=0:0.25:8;y=2*sin(x+0.5;subplot(2,2,1;bar(x,y,'b';axis([0,8,-2.2,2.2];title('正弦曲线直方图';subplot(2,2,2;stairs(x,y,'k';13
MATLAB语言与控制系统仿真实训教程-参考答案-第3章axis([0,8,-2.2,2.2];title('正弦曲线阶梯图';subplot(2,2,3;stem(x,y,'m';axis([0,8,-2.2,2.2];title('正弦曲线杆图';subplot(2,2,4;fill(x,y,'r:';axis([0,8,-2.2,2.2];title('正弦曲线填充图';14.绘制饼图某空调销售公司全年各季度的销售额(单位：万元分别为：185,297,93,312，试用饼图作统计分析，并添加图例。pie([185,297,93,312];title('饼图';legend('一季度','二季度','三季度','四季度';15.绘制向量图绘制复数的向量图：2,-3,1.5i,-2.6i,2.3+4.6i,-2.5+6.4i,-2.9+5.2i,-2.5-3.5i，5+1.3i,6-2i。要求通过图形的可视化编辑将各向量用不同的线型和颜色进行区分。>>compass([2,-3,1.5i,-2.6i,2.3+4.6i,-2.5+6.4i,-2.9+5.2i,-2.5-3.5i,5+1.3i,6-2i];14
MATLAB语言与控制系统仿真实训教程-参考答案-第3章16.在0x4区间内，绘制曲线y1sin(2x和y2cos(2x，通过gtext给图形添加图形标注“正弦曲线”、“余弦曲线”，通过坐标轴控制命令使横坐标控制在[0，12.8]，纵坐标控制在[-1.2，1.2]，添加网格线。x=0:0.01:4*pi;y1=sin(2*x;y2=cos(2*x;plot(x,y1,x,y2;gtext('正弦曲线';gtext('余弦曲线';axis([0,12.8,-1.2,1.2];17.绘制三维曲线，xsin(2t，ycos(2t，z(t1cos(2tsin(2t0.9，15
MATLAB语言与控制系统仿真实训教程-参考答案-第3章0t55。t=0:0.01:55;x=sin(2*t;y=cos(2*t;z=(t+1.*cos(2*t.*sin(2*t+0.9;plot3(x,y,z;title('三维曲线';xlabel('X';ylabel('Y';zlabel('Z';gridon;18.绘制三维曲面图zsin(xcos(ysin(0.2x，其中[x,y]=meshgrid(0:0.2:13。[x,y]=meshgrid(0:0.2:13;z=sin(x+cos(y-sin(0.2*x;mesh(x,y,z;title('三维曲面图';19.运用子图绘制命令绘制以下标准三维曲面图形，分2行2列显示，要求0t6.8。（1）[x,y,z]=cylinder(1.8+sin(t,18;（2）[x,y,z]=sphere;（3）[x,y,z]=peaks(40;（4）[x,y,z]=peaks(25;t=0:0.3:6.8;[x,y,z]=cylinder(1.8+sin(t,18;16
MATLAB语言与控制系统仿真实训教程-参考答案-第3章subplot(2,2,1;surf(x,y,z;subplot(2,2,2;[x,y,z]=sphere;surf(x,y,z;subplot(2,2,3;[x,y,z]=peaks(40;surf(x,y,z;subplot(2,2,4;[x,y,z]=peaks(25;surf(x,y,z;20.绘制三维图形(1绘制魔方阵magic(4的三维条形图(bar3。>>bar3(magic(4;>>title('三维条形图'17
MATLAB语言与控制系统仿真实训教程-参考答案-第3章(2以三维杆图(stem3形式绘制曲线y=sin(2x,0x2。>>x=0:0.1:2*pi;>>y=sin(2*x;>>stem3(y(3已知x=[152,230,315,96]，绘制三维饼图（pie3）。>>pie3([152,230,315,96];>>title('饼图'18
MATLAB语言与控制系统仿真实训教程-参考答案-第3章21绘制多峰函数peaks(33的瀑布图waterfall(X,Y,Z和等高线图contour3(X,Y,Z,12,'r'。subplot(1,2,1;[X,Y,Z]=peaks(33;waterfall(X,Y,Zxlabel('X',ylabel('Y',zlabel('Z';subplot(1,2,2;contour3(X,Y,Z,12,'r';%其中12代表高度的等级数xlabel('X',ylabel('Y',zlabel('Z';22.绘制暖色的剔透玲珑球，要求采用插补明暗处理，外层网状球面半径为2.5，内层球面半径为1，要求产生透视效果，且不显示坐标轴。[X1,Y1,Z1]=sphere(35;%产生单位球面的三维坐标X=2.5*X1;Y=2.5*Y1;Z=2.5*Z1;%产生半径为2.5的球面的三维坐标clf,surf(X1,Y1,Z1;%画单位球面shadinginterp%采用插补明暗处理holdon,mesh(X,Y,Z,colormap(hot,holdoff%采用hot色图hiddenoff%产生透视效果axisequal,axisoff%不显示坐标轴19
MATLAB语言与控制系统仿真实训教程-参考答案-第3章23．隐函数绘图（ezplot）,绘制成3行2列的子图形式。（1）x2y210（2）x22y216（3）2x2y216（4）x2y5（5）2yx5（6）x3y52xyx3e2xxsin(y52222subplot(3,2,1;ezplot('x^2+y^2-10';text(-5,5,'x^2+y^2=10';title('(1';subplot(3,2,2;ezplot('x^2+2*y^2-16';text(-5,5,'x^2+2y^2=16';title('(2';subplot(3,2,3;ezplot('2*x^2+y^2-16';text(-5,5,'2x^2+y^2=16';title('(3';subplot(3,2,4;ezplot('x^2-2*y^2-5';text(-5,5,'x^2-2y^2=5';title('(4';subplot(3,2,5;ezplot('2*y^2-x^2-5';text(-5,5,'2y^2-x^2=5';title('(5';subplot(3,2,6;ezplot('x^3-y^5+2*x*y*sqrt(x+3+exp(-2*x-x*sin(y-5';text(-5,5,'x^3-y^5+2xysqrt(x+3+exp(-2x-xsin(y=5';title('(6';20
MATLAB语言与控制系统仿真实训教程-参考答案-第3章24.应用视角函数view采用4种不同视角观察图形peaks(30。>>p=peaks(30;subplot(221;mesh(p;view(-10,10;subplot(222;mesh(p;view(-25,25;subplot(223;mesh(p;view(-35,35;subplot(224;mesh(p;view(-45,45;21
MATLAB语言与控制系统仿真实训教程-参考答案-第3章25.应用色图变换观察peaks(25的以下10种色图。色图函数coolhothsvjetcopper色图说明冷色色图暖色色图饱和-渐变色图Ⅰ饱和-渐变色图Ⅱ铜色色图色图函数graybonepinkflagprism色图说明灰色色图蓝色调灰色图粉红色色图红白蓝黑交替色图光谱色图>>figure(1;peaks(25;colormapcool;title('冷色图';>>figure(2;peaks(25;colormaphot;title('暖色色图';>>figure(3;peaks(25;colormaphsv;title('饱和-渐变色图Ⅰ';>>figure(4;peaks(25;colormapjet;title('饱和-渐变色图Ⅱ';>>figure(5;peaks(25;colormapcopper;title('铜色色图';>>figure(6;peaks(25;colormapgray;title('灰色色图';>>figure(7;peaks(25;colormapbone;title('蓝色调灰色图';>>figure(8;peaks(25;colormappink;title('粉红色色图';>>figure(9;peaks(25;colormapflag;title('红白蓝黑交替色图';>>figure(10;peaks(25;colormapprism;title('光谱色图';22
MATLAB语言与控制系统仿真实训教程-参考答案-第3章23
MATLAB语言与控制系统仿真实训教程-参考答案-第3章26.绘制peaks函数曲面peaks(35并且将它绕z轴旋转，采用暖色色图，播放画面2次。（参考例3-39）。[X,Y,Z]=peaks(35;surf(X,Y,Zaxis([-4,4,-4,4,-10,10]axisoff;shadinginterp;colormap(hot;m=moviein(30;%建立一个30列大矩阵fori=1:30view(-35+25*(i-1,30%改变视点m(:,i=getframe;%将图形保存到m矩阵endmovie(m,2;%播放画面2次27.卫星返回地球动态演示，轨道收缩率采用e0.08t，地球采用sphere(20模拟，观察动画效果，（参考例3-41）。T0=2*pi;a=12;b=9;T=5*T0;dt=0.001;t=[0:dt:T]';f=sqrt(a^2-b^2;%地球与另一焦点的距离24
MATLAB语言与控制系统仿真实训教程-参考答案-第3章th=12.5*pi/180;%未经轨道与x-y平面的倾角E=exp(-0.08*t;%轨道收缩率x=E.*(a*cos(t-f;y=E.*(b*cos(th*sin(t;z=E.*(b*sin(th*sin(t;plot3(x,y,z,'b'%画全程轨线holdon,sphere(20;%画地球axisofftitle('卫星返回地球动态演示'axisequalcomet3(x,y,z,0.01;%画运动轨线holdoff25

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