MAAB实验报告Word文档下载推荐.docx
《MAAB实验报告Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《MAAB实验报告Word文档下载推荐.docx（30页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
减
.\
数组左除
*
矩阵乘
/
矩阵右除
.*
数组乘
./
数组右除
^
矩阵乘方
'
矩阵转置
.^
数组乘方
.'
数组转置
表3MATLAB关系运算符
==
等于
~=
不等于
>
大于
<
小于
=
大于等于
小于等于
表4MATLAB逻辑运算符
逻辑运算符
逻辑运算
说明
&
And
逻辑与
|
Or
逻辑或
~
Not
逻辑非
Xor
逻辑异或
表5MATLAB特殊运算
符号
功能说明示例
：
1:
4;
2:
11
.
；
分隔行
..
，
分隔列
…
（）
%
注释
[]
构成向量、矩阵
！
调用操作系统命令
{}
构成单元数组
用于赋值
4.MATLAB的一维、二维数组的寻访
表6子数组访问与赋值常用的相关指令格式
指令格式
指令功能
A（r,c）
数组A中r指定行、c指定列之元素组成的子数组
A（r,:
）
数组A中r指定行对应的所有列之元素组成的子数组
A（:
c）
数组A中c指定列对应的所有行之元素组成的子数组
数组A中各列元素首尾相连组成的“一维长列”子数组
A（i）
"
一维长列"
子数组中的第i个元素
A（r,c）=Sa
数组A中r指定行、c指定列之元素组成的子数组的赋值
）=D（:
数组全元素赋值，保持A的行宽、列长不变，A、D两组元素
总和应相同
5.MATLAB的基本运算
表7两种运算指令形式和实质内涵的异同表
数组运算
矩阵运算
指令
含义
A．'
非共轭转置
A’
共轭转置
A=s
把标量s赋给A的每个元素
s+B
标量s分别与B元素之和
s-B,B-s
标量s分别与B元素之差
s.*A
标量s分别与A元素之积
s*A
标量s分别与A每个元素之积
s./B,B.\s
标量s分别被B的元素除
S*inv（B）
B阵的逆乘s
A.^n
A的每个元素自乘n次
A^n
A阵为方阵，自乘n次
A.^p
对A各元素分别求非整数幂
A^p
方阵A的非整数乘方
A+B
对应元素相加
矩阵相加
A-B
对应元素相减
矩阵相减
A.*B
对应元素相乘
A*B
内维相同矩阵相乘
A./B
A的元素别B的对应元素除
A/B
A右除B
B.\A
与上相同
B\A
A左除B
exp（A）
以自然数e为底，分别以A的元素为指数，求幂
expm（A）
A的矩阵指数函数
log（A）
对A的各元素求对数
logm（A）
A的矩阵对数函数
sqrt（A）
对A的各元素求平方根
sqrtm（A）
A的矩阵平方根函数
6.MATLAB的常用函数
表8标准数组生成函数
diag
产生对角形数组（对高维不适用）
rand
产生均匀分布随机数组
eye
产生单位数组（对高维不适用）
randn
产生正态分布随机数组
magic
产生魔方数组（对高维不适用）
zeros
产生全0数组
ones
产生全1数组
size（）
返回指定矩阵的行数和列数
表9数组操作函数
提取对角线元素，或生成对角阵
flipud
以数组“水平中线”为对称轴，交换上下对称位置上的数组元素
fliplr
以数组“垂直中线”为对称轴，交换左右对称位置上的数组元素
reshape
在总元素数不变的前提下，改变数组的“行数、列数”
rot90
矩阵逆时针旋转90度
det
方阵的行列式值
rank
矩阵的秩
三、实验内容
1、学习安装MATLAB软件。
2、学习使用help命令，例如在命令窗口输入helpeye，然后根据帮助说明，学习使用指令eye（其它不会用的指令，依照此方法类推）
3、学习使用clc、clear，观察commandwindow、commandhistory和workspace等窗口的变化结果。
4、初步程序的编写练习，新建M-file，保存（自己设定文件名，例如exerc1、exerc2、exerc3……），学习使用MATLAB的基本运算符、数组寻访指令、标准数组生成函数和数组操作函数。
注意：
每一次M-file的修改后，都要存盘。
四、实验结果
练习A：
（1）helprand，然后随机生成一个2×
6的数组，观察commandwindow、commandhistory和workspace等窗口的变化结果。
（2）学习使用clc、clear，了解其功能和作用。
（3）输入C=1:
20，则C（i）表示什么？
其中i=1,2,3,…,10。
（4）输入A=[715；
256；
315]，B=[111;
222;
333]，在命令窗口中执行下列表达式，掌握其含义：
A（2,3）A（:
2）A（3,:
）A（:
1:
3）A（:
3）.*B（:
2）A（:
3）*B（2,:
）A*BA.*BA^2A.^2B/AB./A
（5）二维数组的创建和寻访，创建一个二维数组（4×
8）A，查询数组A第2行、第3列的元素，查询数组A第2行的所有元素，查询数组A第6列的所有元素。
（6）两种运算指令形式和实质内涵的比较。
设有3个二维数组A2×
4，B2×
4，C2×
2，写出所有由2个数组参与的合法的数组运算和矩阵指令。
（7）学习使用表8列的常用函数（通过help方法）
（8）学习使用表9数组操作函数。
练习B
（9）用reshape指令生成下列矩阵（不超过3次操作），并取出方框内的数组元素。
五、心得体会
这次实验是一次上机进行，所以只有一步一步按照实验的步骤做，通过这次实验更加明白了一些知识和一些用法，光从书本上还是无法真的知道各种用法的区别的。
实验二MATLAB数值及符号运算
一、实验目的：
1、掌握矩阵的基本运算
2、掌握矩阵的数组运算
3、掌握多项式的基本运算
4、会求解代数方程
5、掌握创建符号表达式和矩阵的方法
6、掌握符号表达式的微分和积分运算
二、实验基本知识：
1、多项式运算
poly——产生特征多项式系数向量
roots——求多项式的根
p=poly2str（c,‘x’）（以习惯方式显示多项式）
conv,convs多项式乘运算
deconv多项式除运算
多项式微分
polyder（p）:
求p的微分
polyder（a,b）:
求多项式a,b乘积的微分
2、代数方程组求解
1）.恰定方程组的解
方程ax=b（a为非奇异）两种求解方法：
x=inv（a）?
b—采用求逆运算解方程
x=a\b—采用左除运算解方程
2）超定方程组的解
方程ax=b,m<
n时此时不存在唯一解。
x=（a'
a）-1a'
b——求逆法
3）欠定方程组的解
matlab可求出两个解：
用除法求的解x是具有最多零元素的解
是具有最小长度或范数的解，这个解是基于伪逆pinv求得的。
3、符号矩阵的创建
1）用matlab函数sym创建矩阵（symbolic的缩写）
命令格式：
A=sym（'
[]'
2）用字符串直接创建矩阵
4、符号矩阵与数值矩阵的转换
将数值矩阵转化为符号矩阵，函数调用格式：
double（A）
将符号矩阵转化为数值矩阵，函数调用格式：
numeric（A）
5、符号微积分与积分变换
diff（f）—对缺省变量求微分
diff（f,v）—对指定变量v求微分
diff（f,v,n）—对指定变量v求n阶微分
int（f）—对f表达式的缺省变量求积分
int（f,v）—对f表达式的v变量求积分
int（f,v,a,b）—对f表达式的v变量在（a,b）区间求定积分
6、符号代数方程求解
solve（f）——求一个方程的解
solve（f1,f2,…fn）——求n个方程的解
7、符号微分方程求解指令：
dsolve
dsolve（f,g）：
f——微分方程，可多至12个微分方程的求解；
g为初始条件，默认自变量为'
x'
可任意指定自变量'
t'
'
u'
等，微分方程的各阶导数项以大写字母D表示
三、实验内容及结果：
1、已知a=[123;
456;
780]，求其特征多项式并求其根。
2、已知多项式a（x）=x2+2x+3，b（x）=4x2+5x+6，求a，b的积并微分。
3、求解方程1）
2）
3）
4、用两种方法创建符号矩阵，A=[a,2*b]
[3*a,0]
5、计算二重不定积分
6、对符号方程f=ax2+bx+c求解。
1）对x求解，2）对a求解。
7、求解微分方程
。
8、已知系统冲激响应为h（n）=[0.05,0.24,0.40,0.24,0.15,-0.1,0.1]，系统输入u（n）由指令randn（'
state'
1）;
u=2*（randn（1,100）>
0.5）-1产生，该输入信号的起始作用时刻为0。
试用直杆图（提示：
用stem指令）画出分别显示该系统输入、输出信号的两张子图。
四、心得体会
这次实验进一步提升自己的能力，虽然刚开始实验时没有把所有的实验做完，回来后又一个人把没做完的补完，学习的过程是很美好的。
希望一次比一次有进
步。
实验三MATLAB语言的程序设计
1、熟悉MATLAB程序编辑与设计环境
2、掌握各种编程语句语法规则及程序设计方法
3、函数文件的编写和设计
4、了解和熟悉跨空间变量传递和赋值
1、程序流程控制语句
for循环结构
语法：
fori＝初值：
增量：
终值
语句1
……
语句n
end
说明：
1．i＝初值：
终值，则增量为1。
2．初值、增量、终值可正可负，可以是整数，也可以是小数，只须符合数学逻辑。
while循环结构
while逻辑表达式
循环体语句
1、whiIe结构依据逻辑表达式的值判断是否执行循环体语勾。
若表达式的值为真，执行循环体语句一次、在反复执行时，每次都要进行判断。
若表达式的值为假，则程序执行end之后的语句。
2、为了避免因逻辑上的失误，而陷入死循环，建议在循环体语句的适当位置加break语句、以便程序能正常执行。
（执行循环体的次数不确定；
每一次执行循环体后，一定会改变while后面所跟关系式的值。
3、while循环也可以嵌套、其结构如下：
while逻辑表达式1
循环体语句1
while逻辑表达式2
循环体语句2
循环体语句3
if-else-end分支结构
if表达式1
elseif表达式2（可选）
语句2
else（可选）
语句3
1.if结构是一个条件分支语句，若满足表达式的条件，则往下执行；
若不满足，则跳出if结构。
2．elseif表达式2与else为可选项，这两条语句可依据具体情况取舍。
3．注意：
每一个if都对应一个end，即有几个if，记就应有几个end。
switch-case结构
switch表达式
case常量表达式1
语句组1
case常量表达式2
语句组2
otherwise
语句组n
1．switch后面的表达式可以是任何类型，如数字、字符串等。
2．当表达式的值与case后面常量表达式的值相等时，就执行这个case后面的语句组如果所有的常量表达式的值都与这个表达式的值不相等时，则执行otherwise后的执行语句。
程序流程控制指令
break、return、pause
2、函数文件的结构和编写方法
函数只能在函数体内对变量进行操作，也就是只能访问函数本身工作空间中的变量。
M函数文件的结构
（1）函数定义行（function）
（2）H1行（函数帮助文本的第一行）
（3）函数帮助文本
（4）函数体
（5）注释
函数文件编写后，保存时，其文件名必须与函数名相同。
函数名不要与MATLAB自身的函数命令相同。
练习A
2、用for循环语句实现求1～100的和。
?
3、用for循环语句实现编写一个求n阶乘的函数文件。
4、一行100列的Fibonacci数组a，元素满足Fibonacci规则：
a
（1）=a
（2）=1，a（i）=a（i-1）+a（i-2）（i=3,4,…），求该数组中第一个大于10000的元素。
练习B思考题
4、已知一维数组A=[2,4,5,8,10],B=[4,6,9,3,4]，用for循环语句实现
求和函数可用sum（）。
5、利用for循环求1！
+2！
+3！
+?
…?
+5！
的值。
6、编写M函数表示曲线y2=e-t/3sin（3t）以及它的包络线y1=e-t/3，并从命令窗口输入命令语句绘制曲线，t的取值范围是[0,4π]。
7、设
，编写一个M函数文件，使得调用f（x）时，x可用矩阵代入，得出的f（x）为同阶矩阵。
这次实验，是我第一次练习用m文件写程序，然后再运行。
用m文件要比直接在窗口上写要好一些，因为m文件是可以保存下来，这样自己当时没有截取结果，以后也是可以在自己的电脑上打开。
实验四采用SIMULINK的系统仿真
1、熟悉SIMULINK工作环境及特点
2、掌握线性系统仿真常用基本模块的用法
3、掌握SIMULINK的建模与仿真方法
1．了解SIMULINK模块库中各子模块基本功能
2.SIMULINK的建模与仿真方法
（1）打开模块库，找出相应的模块。
鼠标左键点击相应模块，拖拽到模型窗口中即可。
（2）创建子系统：
当模型大而复杂时，可创建子系统。
（3）设置仿真控制参数。
三、实验内容及结果
练习
SIMULINK仿真实际应用.
1.利用SIMULINK求解微分方程
，方程的初始条件为x（0）=1，
在增益模块‘Gain’取值分别为2和100的情况下（即
运行，给出运行结果。
2.已经系统框图，求传递函数，并求阶跃响应。
此次实验，我们是需要用SIMULINK来完成。
刚开始用SIMULINK时，有些慌慌张张，因为不清楚一些模块的位置。
后来通过老师的提点知道位置并成功把图画出来了，同时自己也掌握SIMULINK的建模与仿真方法。
实验五采用SIMULINK的系统仿真
（二）
4、子系统的创建和封装设计
三、实验内容及实验结果
1、用两种滤波器设计方法实现下列问题：
构建一个低通滤波系统的SIMULINK模型。
输入信号是一个受正态噪声干扰的采样信号
在此，而（秒）采用10阶Butterworth低通滤波器，以便从输入信号中过滤获得10Hz的输出信号。
2、利用Simulink求解
在区间
[0,1]的积分，并求出积分值I
（1）.
3、时变系统的仿真：
对时变受控对象模型
考虑一个控制系统模型如图所示，其中
均为常数，试分析闭环系统的阶跃响应曲线。
这次的实验相比于上一次的实验难度要大一些，因为用到的模块多而且比较复杂也不好寻找。
但是却让我们学习了很多，解决一个问题的方法有很多，题目的解答也不是只有一种。
通过多种方法的解答，更能学习到很多。
实验六MATLAB的图形绘制
1、学习MATLAB图形绘制的基本方法；
2、熟悉和了解MATLAB图形绘制程序编辑的基本指令；
3、熟悉掌握利用MATLAB图形编辑窗口编辑和修改图形界面，并添加图形的各种标注；
4、掌握plot、subplot的指令格式和语法。
1、plot（x,y）------绘制由x,y所确定的曲线；
2、多组变量绘图：
plot（x1,y1,选项1,x2,y2,选项2,……）；
3、图形窗口的分割；
4、图形编辑窗口的使用。
二维曲线绘制的基本指令plot
•基本调用格式plot（x,y,'
s'
特别注意：
’s’是离散点形、连续线型和点线色彩三种设置数据构成的字符串，三种设置数据可以组合使用,顺序任意。
•plot的衍生调用格式：
1.单色或多色绘制多条曲线：
plot（X,Y,‘s’）：
用s指定的点形线型色彩绘制多条曲线。
plot（X,Y）：
采用默认的色彩次序用细实线绘制多条曲线。
2.多三元组绘制多条曲线
plot（X1,Y1,'
s1'
X2,Y2,'
s2'
...,Xn,Yn,'
sn'
3.单输入量绘线
plot（Y）
Ø
当X、Y均为（m×
n）数组时，将绘制出n条曲线。
每条曲线的几何位置由X、Y对应的列确定。
当X、Y两个输入量中有一个是一维数组，且该数组的长度与另一个输入量的“行数”（或“列数”）相等时，将绘制出“列数”（或“行数”）条曲线。
plot（X,Y,‘s’）：
只能用s指定的同一色彩绘制多条曲线。
【1】二维曲线绘图基本指令演示。
本例运作后，再试验plot（t）,plot（Y）,plot（Y,t），以观察产生图形的不同。
t=（0:
pi/50:
2*pi）'
;
k=0.4:
0.1:
1;
Y=cos（t）*k;
plot（t,Y）
【2】用图形表示连续调制波形Y=sin（t）sin（9t）及其包络线。
t=0:
pi/1000:
pi;
y1=@（t）sin（t）.*sin（9*t）;
y2=sin（t）;
plot（t,y1（t）,t,y2'
*[1,-1],'
r--'
holdon
t0=linspace（0,pi,10）;
fori=1:
length（t0）
t00=fzero（y1,t0（i））;
plot（t00,0,'
o'
plot（pi,0,'
【3】在一个图形窗口绘制正弦和余弦曲线，要求给图形加标题“正弦和余弦曲线”，X轴Y轴分别标注为“时间t”和“正弦、余弦”，在图形的某个位置标注“sin（t）”“cos（t）”，并加图例，显示网格，坐标为正方形坐标系。
pi/100:
2*pi;
y1=sin（t）;
y2=cos（t）;
plot（t,y1,'
r.'
t,y2,'
g.'
）;
legend（'
sin（t）'
cos（t）'
axissquare;
title（'
sintcost'
text（1,-0.4,'
cos（t）\rightarrow'
text（2.8,0.4,'
\leftarrowsin（t）'
xlabel（'
时间'
ylabel（'
正弦、余弦'
这次是通过写程序得到绘制的图形，突然觉得MATLAB这个软件非常的神奇，先自己写，再运行，然后再对比结果进行修改。
这个过程看到了波形格式各样的变换很精彩。
实验七MATLAB在信号与系统中的应用
1．掌握利用MATLAB求解LTI系统的方法
2．掌握用MATLAB中滤波分析的函数命令。
3.熟悉MATLAB信号处理工具箱。
1、绘制三维网格曲面图指令mesh（）。
2.对于线性定常离散系统的响应函数为filter（）。
函数调用格式：
filter（B,A,x）:
对输入为向量x进行滤波处理。
1、已知二阶系统传递函数为
，当
时，试计算阻尼比
从0.1～1时的二阶系统的阶跃响应，并绘制阶跃响应三维网格曲面图。
2、某LTI系统的单位冲激响应
，输入
，初始条件为0，求系统响应y（t）.
3、已知滤波器fc=30,fs=1000,为10阶的butterworth滤波器，对信号输入x（n）=0.8n（n=0:
31）的响应y（n）.画出输入x（n）、输出y（n）波形。
此次实验学习了很多，掌握利用MATLAB求解LTI系统的方法，同时也掌握用MATLAB中滤波分析的函数命令。
实验八：
频率采样法设计FIR数字滤波器
数字滤波器从滤波器功能上可以分为低通、高通、带通、带阻以及全通滤波器；
根据系统的单位冲击响应的特性，又可以分为有限长单位冲激响应滤波器（FIR）和无限长单位冲激响应滤波器（IIR）。
与IIR滤波器相比，FIR滤波器在保证幅度特性满足技术要求的同时，很容易做到有严格的线性相位特性。
设FIR滤波器单位脉冲响应h（n）的长度为N,其系统函数为：
当滤波器的系数N满足一定的对称条件时，就可以获得线性相位。
线性相位FIR滤波器共分为四种类型，分别为：
1）类型
，系数对称，即
N为奇数。
2）类型
，N为偶数。
3）类型
，系数反对称，即
，N为奇数。
4）类型
1）频率采样法
设计滤波器时，通常给出的是幅频特性的技术指标要求，可直接在频域进行处理，按照理想的频率特性
，在
到2
之间等间隔采样N点，得到：
然后用H（k）的傅里叶逆变换作为滤波器的系数：
构成一个系统传递函数为
的实际的FI
升级会员 