MATLAB实验指导书.docx

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MATLAB实验指导书

实验及课后上机作业　报　告

课程名称：

　　　MATLAB基础　

授课班级：

学　　号：

姓　　名：

指导老师：

MATLAB实验一：

MATLAB语言基本概念实验

一、实验目的：

1. 熟悉MATLAB语言及使用环境；

2.  掌握MATLAB的常用命令；

3．掌握MATLAB的工作空间的使用；

4.  掌握MATLAB的获得帮助的途径。

5. 掌握科学计算的有关方法，熟悉MATLAB语言及其在科学计算中的运用；

6.  掌握MATLAB的命令运行方式和M文件运行方式；

7.  掌握矩阵在MATLAB中的运用。

二、实验方案分析及设计：

本次实验主要目的是了解MATLAB的使用环境，以及常用的一些命令的使用；了解矩阵在MATLAB实验中的具体运用，以及相关的一些符号命令的使用。

三、实验器材：

电脑一台，MATLAB软件

四、实验步骤：

打开MATLAB程序，将实验内容中的题目依次输入MATLAB中，运行得到并记录结果，最后再对所得结果进行验证。

五、实验内容及要求：

1.熟悉MATLAB工作空间的功能，将工作空间中的变量保存为M文件，并提取该文件中的变量。

（该题只需在MATLAB环境中操作，不用在实验报告中写结果）

2．熟悉MATLAB获取帮助的途径，将所有plot开头的函数列出来，并详细给出plotfis函数的使用方法。

（该题只需在MATLAB环境中操作，不用在实验报告中写结果）

3.输入A=[715;256;315]，B=[111;222;333]，

在命令窗口中执行下列表达式，写出实验结果并掌握其含义：

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

4．输入C=1:

2:

20，则C（i）表示什么（写出实验结果）？

其中i=1,2,3,…,10。

5.试用help命令理解下面程序各指令的含义：

（请在程序语句右边写上自己的理解，用注释符％开头。

）

clear

t=0:

0.001:

2*pi;

subplot（2,2,1）;

polar（t,1+cos（t））

subplot（2,2,2）;

plot（cos（t）.^3,sin（t）.^3）

subplot（2,2,3）;

polar（t,abs（sin（t）.*cos（t）））

subplot（2,2,4）;

polar（t,（cos（2*t））.^0.5）

6．计算矩阵

与

之和。

（写出程序及运行结果）

7．求

的共轭转置。

（写出程序及运行结果）

8．计算

与

的数组乘积。

（写出程序及运行结果）

9．对于

，如果

，

，求解X。

（写出程序及运行结果）

10．已知：

，分别计算a的数组平方和矩阵平方。

（写出程序及运行结果）

11．

，

，观察a与b之间的六种关系运算的结果。

（写出程序及运行结果）

12．将矩阵

、

和

组合成两个新矩阵：

[a（:

）’;b（:

）’;c（:

）’]’（写出程序及运行结果）

（1）组合成一个43的矩阵，第一列为按列顺序排列的a矩阵元素，第二列为按列顺序排列的b矩阵元素，第三列为按列顺序排列的c矩阵元素，即

（2）按照a、b、c的列顺序组合成一个行矢量，即

六、实验心得体会：

实验时间

批阅老师

实验成绩

MATLAB实验二：

数值计算基础实验

一、实验目的：

1.  掌握科学计算的有关方法，熟悉MATLAB语言及其在科学计算中的运用；

2.  掌握MATLAB的命令运行方式和M文件运行方式；

3.  掌握MATLAB进行数值计算的功能。

二、实验方案分析及设计:

本次实验主要目的是了解数值分析在MATLAB实验中的具体运用。

三、实验器材：

电脑一台，MATLAB软件

四、实验步骤：

打开MATLAB程序，根据实验内容中的题目要求进行设计和编程，在MATLAB中运行得到并记录结果。

五、实验内容及要求：

（第1～8题写出程序及运行结果）

1.求解多项式x3-7x2+2x+40的根。

2.求解在x=8时多项式（x-1）（x-2）（x-3）（x-4）的值。

3.计算多项式乘法（x2+2x+2）（x2+5x+4）。

4.对下式进行部分分式展开：

5.计算多项式

的微分和积分。

6.有一组测量数据如下表所示，数据具有y=c1+c2x2的变化趋势，用最小二乘法求解y。

x

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

y

-1.4

2.7

3

5.9

8.4

12.2

16.6

18.8

26.2

7.y=sin（x），x从0到2，x=0.01，求y的最大值、最小值、均值和标准差。

8.有一正弦衰减数据y=sin（x）.*exp（-x/10），其中x=0:

pi/5:

4*pi，用三次样条法进行插值。

9.试编程对输入的任何一个矩阵，求矩阵的秩、行列式值、转置，并以文

本方式保存到磁盘。

（提高题，目的为初步熟悉MATLAB程序设计，请在程序语句右边写上自己的理解，用注释符％开头。

）

disp（'请输入矩阵A的值：

'）;

A=input（'A='）;

p=1;

whilep==1;

disp（'1.求矩阵的秩'）;

disp（'2.求矩阵的行列式值'）;

disp（'3.求转置矩阵'）;

disp（'4.保存结果'）;

disp（'5.退出'）;

i=input（'请选择'）

switch（i）

     case1

     disp（'矩阵的秩为：

'）;

     rank（A）    

     case2

     disp（'矩阵的行列式值为：

'）;

     det（A）    

     case3

     disp（'矩阵的转置为：

'）;

     A'

     case4

     y=sym（ans）;

     stry=char（y）;

     fy=fopen（'jieguo.txt','wt'）;

     fprintf（fy,'%s',stry）;

     fclose（fy）;

     disp（'…………成果将结果保存在jieguo.txt文件中…………'）

     end

     disp（'1.返回主菜单   2.退出'）;

     p=input（'请选择'）;

end

六、实验心得体会

实验时间

批阅老师

实验成绩

MATLAB实验三：

符号数学基础实验

一、实验目的：

1.  掌握科学计算的有关方法，熟悉MATLAB语言及其在科学计算中的运用；

2.  掌握MATLAB的命令运行方式和M文件运行方式；

3.  掌握MATLAB符号数学的使用。

二、实验方案分析及设计:

本次实验主要目的是了解MATLAB中相关的一些符号命令的使用。

三、实验器材：

电脑一台，MATLAB软件

四、实验步骤：

打开MATLAB程序，根据实验内容中的题目要求进行设计和编程，在MATLAB中运行得到并记录结果。

五、实验内容及要求：

（第1～7题写出程序及运行结果）

1.矩阵

，计算a的行列式和逆矩阵。

2.用符号函数法求解方程at2+b*t+c=0。

3.求矩阵

的行列式值、逆和特征根。

4.因式分解：

5.

，用符号微分求df/dx。

6.求代数方程组

关于x,y的解。

7.用雅克比迭代法解下列方程组（取

）

（提高题，目的为进一步体会MATLAB程序设计特点，请参考数值分析中雅克比迭代法的原理，编程实现。

）

六、实验心得体会：

实验时间

批阅老师

实验成绩

MATLAB实验四：

绘制图形与图象处理实验

一、实验目的：

1.  掌握科学计算的有关方法，熟悉MATLAB语言及其在科学计算中的运用；

2.  掌握MATLAB的命令运行方式和M文件运行方式；

3.  熟悉使用MATLAB进行图形的绘制和图象处理的初步使用。

4.  全面了解MATLAB在与专业有关课程中的应用。

二、实验方案分析及设计:

本次实验主要目的是了MATLAB实验中的图形绘制函数的具体运用，以及图象处理的初步使用。

三、实验器材：

电脑一台，MATLAB软件

四、实验步骤：

打开MATLAB程序，根据实验内容中的题目要求进行设计和编程，在MATLAB中运行得到并记录结果。

五、实验内容及要求：

（第1～5题写出程序）

1、有一组测量数据满足

，t的变化范围为0～10，用不同的线型和标记点画出a=0.1、a=0.2和a=0.5三种情况下的曲线。

添加标题

和图例框，并用箭头线标识出各曲线a的取值。

2、表中列出了4个观测点的6次测量数据，将数据绘制成为分组形式和堆叠形式的条形图。

第1次

第2次

第3次

第4次

第5次

第6次

观测点1

3

6

7

4

2

8

观测点2

6

7

3

2

4

7

观测点3

9

7

2

5

8

4

观测点4

6

4

3

2

7

4

3、创建一个用于绘图参数选择的菜单对象PlotOption，其中包含三个选项LineStyle、Marker和Color，每个选项下面又包含若干的子项分别可以进行选择图线的类型、标记点的类型和颜色。

（写出关键程序）

提示：

（1）打开菜单编辑器，建立第一级菜单项PlotOption；

（2）在PlotOption菜单项下面建立第二级子菜单项LineStyle、Marker和Color；

（3）在第二级菜单项下面分别建立第三级子菜单项。

。

4、x=[6649715638]，绘制饼图，并将第五个切块分离出来。

5、建立三个输入窗口的输入对话框，如图所示。

（第6～7题为MATLAB数字信号处理初步，只需运行程序观察结果）

6、一维数字低通滤波器的系统函数：

Fca=[3.0/128.0,-15.0/128.0,111.0/128.0,37.0/128.0,-10.0/128.0,2.0/128.0]

用MATLAB画出其频率响应：

[h,w]=freqz（fca,500,'whole'）;

h1=[h（257:

512）;h（1:

256）];

w1=w'-pi;

plot（w1/pi,abs（h1））;

7、二维数字低通滤波器的系统函数：

fc2=[0.011700000.0117;

0-0.066400-0.06640;

000.30470.304700;

000.30470.304700;

0-0.066400-0.06640;

0.011700000.0117]

用MATLAB画出其频率响应：

提示：

[H,f1,f2]=freqz2（fc2）;

[X,Y]=meshgrid（f1,f2）

[C,h]=contour（X,Y,H）;

clabel（C,h）;

六、实验心得体会：

实验时间

批阅老师

实验成绩

MATLAB实验五：

M文件程序设计基础实验

一、实验目的：

1.  掌握科学计算的有关方法，熟悉MATLAB语言及其在科学计算中的运用；

2.  掌握MATLAB中M文件程序设计和调试方法；

3.   了解MATLAB在电子信息工程专业有关课程中的应用。

二、实验方案分析及设计:

本次实验主要目的是了解MATLAB中M语言的编程与调试功能，以及在电子信息工程专业有关课程中的应用。

三、实验器材：

电脑一台，MATLAB软件

四、实验步骤：

打开MATLAB程序，根据实验内容中的题目要求进行设计和编程，在MATLAB中运行得到并记录结果。

五、实验内容及要求：

1．有一组学生的考试成绩（见表），根据规定，成绩在100分时为满分，成绩在90～99之间时为优秀，成绩在80～89分之间时为良好，成绩在60～79分之间为及格，成绩在60分以下时为不及格，编制一个根据成绩划分等级并显示出来的程序。

学生姓名

王

张

刘

李

陈

杨

于

黄

郭

成绩

72

83

56

94

100

88

96

68

54

2．某商场对顾客所购买的商品实行打折销售，已知打折标准，求所售商品的实际销售价格。

程序如下：

price=input（'请输入商品价格'）;

switchfix（price/100）

case{0,1}

rate=0;

case{2,3,4}

rate=3/100;

casenum2cell（5:

9）

rate=5/100;

casenum2cell（10:

24）

rate=8/100;

casenum2cell（25:

49）

rate=10/100;

otherwise

rate=14/100;

end

price=price*（1-rate）

1）读懂程序并对改写程序，要求对输入的任何一个价格进行打折；

2）填写下面表格

商品价格

88

199

213

356

801

1002

3846

5132

12564

实际价格

3．编写一个子函数：

把摄氏温度转化为华氏温度。

并编写一主程序，实现用户输入和调用该子函数以及结果输出功能。

（摄氏温度与华氏温度的关系为：

华氏温度=摄氏温度*9/5+32）

4.编写函数文件求半径为r的圆的面积和周长。

函数文件如下：

function[s,p]=fcircle（r）

%CIRCLEcalculatetheareaandperimeterofacircleofradiir

%r圆半径

%s圆面积

%p圆周长

将以上函数文件以文件名fcircle.m存入c:

\matlab\work下，然后在MATLAB命令窗口调用该函数：

[s,p]=fcircle（10）

5.有一周期为4的正弦波上叠加了方差为0.1的正态分布的随机噪声的信号，用循环结构编制一个三点线性滑动平均的程序。

（提示：

①用0.1*randn（1,n）产生方差为0.1的正态分布的随机噪声；②三点线性滑动平均就是依次取每三个相邻数的平均值作为新的数据，如x1

（2）=（x

（1）+x

（2）+x（3））/3，x1（3）=（x

（2）+x（3）+x（4））/3……）

六、实验心得体会：

实验时间

批阅老师

实验成绩

MATLAB实验六：

Simulink建模与仿真实验

一、实验目的：

1.  掌握科学计算的有关方法，熟悉MATLAB中Simulink仿真环境的使用；

2.  掌握MATLAB中Simulink建模与仿真的过程；

3.   了解MATLAB在电气信息类专业有关课程中的应用。

二、实验方案分析及设计:

本次实验主要目的是了解MATLAB中simulink的建模与仿真功能，以及在电子信息工程专业有关课程中的应用。

三、实验器材：

电脑一台，MATLAB软件

四、实验步骤：

打开MATLAB程序，根据实验内容中的题目要求进行设计和编程，在MATLAB中运行得到并记录结果。

五、实验内容及要求：

（题1～4要求建立Simulink模型及打印粘贴在题后，并标出主要模块来自哪些模块库。

）

1.假设从实际应用领域（力学、电学、生态或社会）中，抽象出有初始状态为0的二阶微分方程x"+0.2x'+0.4x=0.2u（t）,u（t）是单位阶跃函数。

用积分器直接构造求解微分方程的模型exm1.mdl。

步骤如下：

（1）改写微分方程。

把原方程改写为：

x"=0.2u（t）-0.2x'-0.4x

（2）利用Simulink模块库中的标准模块构作模型。

（3）仿真操作。

（3）保存在MATLAB工作空间中的数据。

2.建立二阶系统

的脉冲响应模型，设ωn=10Hz，观察当0<ζ<1、ζ=0、ζ=1及ζ>1时系统的响应。

3．皮球以15米/秒的速度从10米高的地方落下，建立显示球弹跳轨迹的模型。

4.利用使能原理构成一个正弦半波整流器。

操作步骤如下：

（1）打开Simulink模块库浏览器以及新建一个模型窗口。

（2）双击空子系统模块Subsystem，打开其结构模型窗。

（3）将Simulink浏览库中的In输入口模块、Out输出口模块、Enable使能模块拖至子系统的结构模型窗；把In模块的输出直接送到Out模块的输入端；Enable模块无须进行任何连接，且采用它的缺省设置实现题目所需使能子系统。

（4）完成新建模型窗口中各模块间的连接并存盘。

（5）双击示波器模块，打开显示窗。

然后选择Simulink菜单中的Start命令，就可看到半波整流波形。

（第5~6题为提高题，目的为初步接触基于MATLAB/Simulink的电路参数影响的分析法）

5.　电阻电路的计算电路如图6-1　其中R1=2

，R2=4

，R3=12

，R4=4

R5=12

，R6=4

，R7=2

，Us=10V。

求i3，U4，U7；

图6-1

建立Simulink模型如图6-2

图6-2

请写出仿真的建立和运行操作步骤：

6.在图6-3电路中，已知

，

求AB支路的电流、电压。

图6-3

建立Simulink模型如图6-4

图6-4

请写出仿真的建立和运行操作步骤：

六、实验心得体会：

实验时间

批阅老师

实验成绩