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