《科學分析工具MATLAB實驗》實驗指導書2013實驗報告-哈工大完整版絕對很完整

1、科學分析工具MATLAB實驗實驗報告(18學時系列課程實驗) 指導教師： 學 生： 班 級: 學 號: 哈爾濱工業(yè)大學機電工程學院 機械制造及自動化系2012年4月- 11 -實驗一 最小二乘法數(shù)據(jù)處理實驗一、實驗目的通過Matlab上機編程，掌握利用Matlab軟件進行數(shù)據(jù)擬合分析及數(shù)據(jù)可視化方法二、實驗內(nèi)容1.有一組風機葉片的耐磨實驗數(shù)據(jù)，如下表所示，其中X為使用時間，單位為小時h，Y為磨失質量，單位為克g。要求：(1) 編寫一個M文件，對該數(shù)據(jù)進行合理的最小二乘法數(shù)據(jù)擬合；(2) 繪出原始數(shù)據(jù)點和擬合的數(shù)據(jù)曲線。 表1 風機葉片耐磨實驗X1000011000120001300014000

2、1500016000Y24.026.529.832.434.737.741.1X17000180001900020000210002200023000Y42.844.647.365.887.5137.8174.22.對ln（1+x）在0，1內(nèi)的采樣數(shù)據(jù)進行多項式擬合；3.對指數(shù)函數(shù)在0，1內(nèi)的采樣數(shù)據(jù)進行多項式擬合。三、實驗報告內(nèi)容1）1 clcclearxlabel('h')ylabel('g')x=10000:1000:23000; y=24.0 26.5 29.8 32.4 34.7 37.7 41.1 42.8 44.6 47.3 65.3 87.5 1

3、37.8 174.2; p=polyfit(x,y,4) y1=polyval(p,x); plot(x,y,'+',x,y1,'-r')2 clcclearx=0:0.05:1; y=log10(1+x);p=polyfit(x,y,3) y1=polyval(p,x);plot(x,y,'+',x,y1,'-r')3clcclearx=0.05:0.05:1; y=1-sqrt(x);p=polyfit(x,y,3) y1=polyval(p,x);plot(x,y,'+',x,y1,'-r')

4、實驗二 Matlab程序設計實驗一、實驗目的 通過Matlab上機編程，掌握利用Matlab軟件進行多項式運算、方程求解的方法，掌握命令型M文件和函數(shù)型文件的操作方法及這兩種M文件的區(qū)別與聯(lián)系。二、實驗內(nèi)容一元二次方程的求解問題。對于一元二次方程ax2+bx+c=0，針對用戶輸入的不同a、b、c的值，求出方程的解情況。要求不用roots命令和solve命令，編程完成一元二次方程的求解，給出設計的程序源代碼，并針對a、b、c的不同取值情況，給出程序的運行結果。三、實驗報告內(nèi)容要求編寫函數(shù)型M文件，輸入三個系數(shù)，運用判別式法判定根的情形，并輸出各種類型的根。clccleara=input('

5、;please input a=');b=input('please input b=');c=input('please input c=');q=b2-4*a*c;p=sqrt(b2-4*a*c);if q>0 disp( '兩個實根') x1=(-b-p)/(2*a) x2=(-b+p)/(2*a)else if q=0 disp( '一個實根') x=(-b-p)/(2*a)else disp('無實根')x1=(-b-p)/(2*a)x2=(-b+p)/(2*a)end實驗三 生產(chǎn)計劃調(diào)度優(yōu)

6、化實驗一、實驗目的通過Matlab上機編程，掌握利用Matlab軟件進行求解優(yōu)化問題的方法和常用函數(shù)、有約束優(yōu)化問題。二、實驗內(nèi)容某車間有甲、乙、丙三臺車床，可用于加工3種工件。這3臺機床的可用臺時數(shù)分別為720h、850h和650h，3種工件的數(shù)量分別為340個、550個和420個，已知三種不同機床加工單位數(shù)量的不同工件所需的臺時數(shù)和加工費用如下表所示，問怎樣分配機床的加工任務，才能既滿足加工工件的要求，又使加工費用最低？ 表2 機床加工情況表機床類型單位工件加工臺時數(shù)單位工件加工費用可用臺時數(shù)工件1工件2工件3工件1工件2工件3甲0.51.11.013910720乙0.51.21.3141

7、28850丙0.61.30.814137650三、實驗報告內(nèi)容1）建立線性規(guī)劃問題；2）建立約束條件；3）編寫m文件；4）給出運行結果。1） f= 13x甲1+9x甲2+10x甲3+14x乙1+12x乙2+8x乙3+14x丙1+13x丙2+7x丙3其中x甲1代表在甲機床上加工1號工件，其余類推。2）0.5*x甲1+ 1.1*x乙1+1.0* x丙1<=7200.5*x乙1+ 1.2*x乙2+1.3* x乙3<=8500.6*x丙1+ 1.3x丙2+ 0.8*x丙3<=650x甲1+ x乙1+ x丙1=340x乙1+ x乙2+ x乙3=550x丙1+ x丙2+ x丙3=4203

8、） clc;clear;f = 13;9;10;14;12;8;14;13;7;A = 0.5 1.1 1.0 0 0 0 0 0 0;0 0 0 0.5 1.2 1.3 0 0 0;0 0 0 0 0 0 0.6 1.2 0.8;b = 720;850;650;Aeq=1 0 0 1 0 0 1 0 0;0 1 0 0 1 0 0 1 0;0 0 1 0 0 1 0 0 1;beq=340;550;420;lb = zeros(9,1);x,fval = linprog(f,A,b,Aeq,beq,lb) 4）x = 230.0000 550.0000 0.0000 54.1355 0.00

9、00 0.0000 55.8645 0.0000 420.0000fval = 1.2420e+004所以1號工件在甲機床上加工230件，在乙機床加工54件，丙機床加工56件。2號工件在甲機床上加工550件。3號工件在丙機床上加工420件?？傎M用為12420。實驗四 運動學分析實驗一、實驗目的通過Matlab上機編程，掌握Matlab語言變量、函數(shù)、Matlab常用程序結構和流程控制語句、交互控制語句、程序調(diào)試運行等。二、實驗內(nèi)容凸輪是把一種運動轉化為另一種運動的裝置，通常凸輪做旋轉運動，并轉化為從動件的振動、直線運動或者二者的結合。對基圓為的凸輪，為最小圓周半徑，與凸輪表面相切，并和凸輪的轉

10、軸同心。則從動件的運動方程為：對于旋轉運動，假定有： 其中，為從動件的最大位移，為凸輪轉角，為從動件擺角，并且。如果凸輪的角速度為常量，試求出當=60°時從動件的位移、速度、加速度、瞬時加速度的變化曲線。三、實驗報告內(nèi)容1) 建立M文件，求解從動件的位移、速度、加速度及瞬時加速度；2) 繪制=60°時從動件的位移、速度、加速度、瞬時加速度的變化曲線。clc;clear;b=pi/3;x=linspace(0,2*pi)for k=1:1:100if x(k)>=0 & x(k)<=b s(k)=x(k)/b-sin(2*pi*x(k)/b)/(2*pi)

11、 v(k)=(1-cos(2*pi*x(k)/b)/b a(k)=2*pi*sin(2*pi*x(k)/b)/(b*b) j(k)=4*pi*pi/b3*cos(2*pi*x(k)/b)elseif x(k)>pi/3 & x(k)<2*pi/3 s(k)=2-x(k)/b+sin(2*pi*(x(k)-b)/b)/(2*pi) v(k)=-(1-cos(2*pi*(x(k)-b)/b)/b a(k)=2*pi*sin(2*pi*(x(k)-b)/b)/(b*b) j(k)=4*pi*pi/b3*cos(2*pi*(x(k)-b)/b)else s(k)=0 v(k)=0

12、a(k)=0 j(k)=0endendsubplot(2,2,1)plot(x,s)subplot(2,2,2)plot(x,v)subplot(2,2,3)plot(x,a)subplot(2,2,4)plot(x,j)實驗五 機電系統(tǒng)仿真實驗一、 實驗目的 通過Matlab上機編程，掌握利用SIMULINK進行機電控制系統(tǒng)仿真，包括仿真的基本概念、機電系統(tǒng)建?；A、利用SIMULINK進行機電控制系統(tǒng)仿真的案例分析。二、實驗內(nèi)容 如下圖所示為一標有連接件編號和位置角度的曲柄滑塊機構示意圖，已知連桿的長度r2=15 mm、r3=55 mm，滑塊初始位置r1=70 mm，曲柄初始角度2(0)= 3(0)=0º, 曲柄輸入角速度2=150 rad/s，試建立系統(tǒng)的運動學模型，并利用SIMULINK進行系統(tǒng)仿真，要求根據(jù)輸入轉速求出滑塊的速度和位移曲線。三、實驗報告內(nèi)容1) 建立系統(tǒng)的數(shù)學模型；2) 給出利用SIMULINK進行系統(tǒng)仿真的結果。1） 如圖是個只有一個自由度的曲柄滑塊機構，其輸入為，輸出分別為、。設每一連桿（包括固定桿件）均由一位移矢量表示，下圖給出了該機構各個桿件之間的矢量關系，則機構的運動學方程可如下導出：曲柄滑塊機構的閉環(huán)位移矢量方程閉環(huán)矢量方程的分解曲柄滑塊機