计算机仿真实验教案Word文档格式.doc

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一、实验目的

1．熟悉MATLAB基本的操作界面。

2．掌握MATLAB中变量、数组、向量和矩阵等对象的生成和基本运算方法。

3．掌握MATLAB中绘图的基本操作。

4．掌握MATLAB中的常用帮助命令使用方法

二、实验原理

1．常见数学函数

表1-1常见数学函数

2、系统的在线帮助

（1）help命令：

1）当不知系统有何帮助内容时，可直接输入help以寻求帮助:

>

>

help（回车）

2）当想了解某一主题的内容时，如输入：

helpsyntax（了解Matlab的语法规定）

3）当想了解某一具体的函数或命令的帮助信息时，如输入：

helpsqrt（了解函数sqrt的相关信息）

（2）lookfor命令

现需要完成某一具体操作，不知有何命令或函数可以完成，如输入：

lookforline（查找与直线、线性问题有关的函数）

3．常量与变量

系统的变量命名规则：

变量名区分字母大小写；

变量名必须以字母打头，其后可以是任意字母，数字，或下划线的组合。

此外，系统内部预先定义了几个有特殊意义和用途的变量，见表1-2：

表1-2特殊的变量、常量

（1）数值型向量（矩阵）的输入

1）任何矩阵（向量），可以直接按行方式输入每个元素：

同一行中的元素用逗号（，）或者用空格符来分隔；

行与行之间用分号（；

）分隔。

所有元素处于一方括号[]内。

2）系统中提供了多个命令用于输入特殊的矩阵：

表1-3特殊矩阵函数

注：

上面函数的具体用法，可以用帮助命令help得到

（2）符号向量（矩阵）的输入

1）用函数sym定义符号矩阵：

函数sym实际是在定义一个符号表达式，这时的符号矩阵中的元素可以是任何的符号或者是表达式，而且长度没有限制。

只需将方括号置于单引号中。

2）用函数syms定义符号矩阵

先定义矩阵中的每一个元素为一个符号变量，而后像普通矩阵一样输入符号矩阵。

4．数组（矩阵）的点运算

运算符：

+（加）、-（减）、./（右除）、.\（左除）、.^（乘方），

5．矩阵的运算

+（加）、-（减）、*（乘）、/（右除）、\（左除）、^（乘方）、’（转置）等；

常用函数：

det（行列式）、inv（逆矩阵）、rank（秩）、eig（特征值、特征向量）、rref（化矩阵为行最简形）

6．平面绘图

（1）MATLAB能绘制非常丰富的平面图形，以下是一些常用的MATLAB绘图函数，以绘制不同平面图元和实现不同的平面图形绘制功能：

表1-4常见绘图命令

（2）MATLAB提供了丰富的绘图点型，线型和颜色如表1-5所示。

表1-5常见的点型，线型和颜色

（3）MATLAB提供了其它的各种二维函数图如表1-6所示。

表1-6其它二维图形函数

三、实验仪器设备与器材

计算机，MATLAB语言环境

四、实验内容与步骤：

1．输入A=[715；

256；

315]，B=[111;

222;

333]，在命令窗口或M文件中执行下列表达式，掌握其含义：

A（2,3）A（:

2）A（3,:

）A（:

1:

2:

3）A（:

3）.*B（:

2）A（:

3）*B（2,:

）A*BA.*B

A^2A.^2B/AB./A

2.先求下列表达式的值，然后显示MATLAB工作空间的使用情况并保存全部变量。

（1）；

（2）；

（3）

；

（4）

3．输入C=1:

20，则C（i）表示什么？

其中i=1,2,3,…,10。

4．练习把y=sin（x）/x，z=cos（x），u=2sin（x），v=sin（x）/cos（x）在[0,2pi]区间内的四个子图分别用不同的颜色、点型和线型绘制在同一个窗口中，并给其中加上纵坐标,标题、图例和网格线。

5．建立一个矩阵，求其行列式值、迹、秩和范数。

6．下面是一个线性方程组：

（1）求方程的解；

（2）将方程右边向量元素改为0.53，再求解，并比较的变化和解的相对变化；

（3）计算系数矩阵A的条件数并分析结论。

五、实验结果（或数据）与分析

1．根据实验内容中第1和3部分实验结果，分析总结矩阵和数组中各元素提取的命令。

2．根据实验内容中第1部分实验结果，分析总结矩阵运算和矩阵的点运算之间的区别。

3．根据实验内容中第2部分实验结果，分析总结MATLAB中基本数学表达式计算的方法。

4．根据实验内容中第4部分实验结果，分析总结MATLAB中二维绘图的基本操作。

5．根据实验内容中第5、6部分实验结果，分析总结MATLAB中矩阵函数运算的基本操作实现和应用。

六、实验总结与思考

1．写明实验目的，实验原理，实验仪器设备和器材，实验内容和步骤，以及对实验结果进行详尽的分析。

2．总结实验中的主要结论、实践技能和心得体会。

3、附上实验过程中所用的程序。

教学后记：

基本操作以及变量数组、向量和矩阵等对象的生成和基本运算方法不熟练。

实验二MATLAB程序设计（设计性实验）

1．掌握建立和执行M文件的方法。

2．掌握利用if语句实现选择结构的方法。

3．掌握利用switch语句实现多分支选择结构的方法。

4．掌握定义和调用MATLAB函数的方法。

if语句实现选择结构的方法。

switch语句实现多分支选择结构的方法。

定义和调用MATLAB函数的方法。

一、实验目的

二、设计内容

1．求分段函数的值

用if语句实现，分别输出

2.输入一个百分制成绩，要求输出成绩等级A，B，C，D，E。

其中90分~100分为A，80分~89分为B，70分~79分为C，60分~69分为D，60分以下为E。

要求：

（1）分别用if语句和switch语句实现。

（2）输入百分制后要判断该成绩的合理性，对不合理的成绩应输出出错信息。

3．硅谷公司员工的工资计算方法如下：

（1）工作时数超过120小时者，超过部分加发15%；

（2）工作时数低于60小时者，扣发700元；

（3）其余按每小时84元计发。

试编程按输入的工号和该号员工的工时数，计算应发工资。

4.一个物理系统可用下列方程组表示：

从键盘输入

三、设计要求

1．实验2中要求采用if语句和switch语句分别实现。

2．实验4要求定义一个求解线性方程组AX=B的函数文件，然后在命令文件中调用该函数文件来实现设计内容。

四、实验仪器设备与器材

计算机，MATLAB语言环境

1．根据实验内容中第1、2、3部分实验过程和结果，分析总结MATLAB中流程控制语句的使用方法。

2．根据实验内容中中第4部分实验过程和结果，分析总结MATLAB中函数文件的创建和调用方法。

定义和调用MATLAB函数的方法不熟练。

实验三Simulink基本操作（验证性实验）

1．熟悉Simulink基本模块（信号发生器，数学模块，示波器）的使用。

2．掌握Simulink仿真参数的设置。

3．熟悉构建Simulink子系统。

4．学习自建模快的封装，帮助文档的编写。

5．掌握MATLAB命令窗口与Simulink的交互。

MATLAB命令窗口与Simulink的交互。

1．熟悉Simulink基本模块（信号发生器，数学模块，示波器）的使用。

1、使用Simulink进行建模和仿真的过程

　　启动MATLAB之后，在命令窗口中输入命令“Simulink”或单击MATLAB工具栏上的Simulink图标，打开Simulink模块库窗口。

在Simulink模块库窗口中单击菜单项“File|New