实验指导书版.docx
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实验指导书版
MATLAB语言实验指导书
华东交通大学电气学院
张永贤
2013年2月
实验一MATLAB工作环境熟悉及简单命令的执行
一、实验目的：
熟悉MATLAB的工作环境，学会使用MATLAB进行一些简单的运算。
二、实验内容：
MATLAB的启动和退出，熟悉MATLAB的桌面（Desktop），包括菜单（Menu）、工具条（Toolbar）、命令窗口（CommandWindow）、历史命令窗口（CommandHistory）、工作空间（Workspace）等；完成一些基本的矩阵操作；学习使用在线帮助系统。
三、实验步骤：
1、启动MATLAB，熟悉MATLAB的桌面。
2、在命令窗口执行命令完成以下运算，观察workspace的变化，记录运算结果。
（1）（365-522-70）3
（2）>>area=pi*2.5^2
（3）已知x=3，y=4，在MATLAB中求z：
（4）将下面的矩阵赋值给变量m1,在workspace中察看m1在内存中占用的字节数。
m1=
执行以下命令
>>m1（2,3）
>>m1（11）
>>m1（:
3）
>>m1（2:
3,1:
3）
>>m1（1,4）+m1（2,3）+m1（3,2）+m1（4,1）
（5）执行命令>>helpabs
查看函数abs的用法及用途，计算abs（3+4i）
（6）执行命令
>>x=0:
0.1:
6*pi;
>>y=5*sin（x）;
>>plot（x,y）
（7）运行MATLAB的演示程序，>>demo，以便对MATLAB有一个总体了解。
四、思考题
1、以下变量名是否合法？
为什么？
（1）x2
（2）3col
（3）_row
（4）for
2、求以下变量的值，并在MATLAB中验证。
（1）a=1:
2:
5
（2）b=[a',a',a'；a]
（3）c=a+b（2,:
）
实验二MATLAB语言矩阵运算
一、实验目的：
掌握基本的矩阵运算及常用的函数。
二、实验内容：
1、下列运算是否合法，为什么？
如合法，结果是多少？
（1）result1=a'
（2）result2=a*b
（3）result3=a+b
（4）result4=b*d
（5）result5=[b;c']*d
（6）result6=a.*b
（7）result7=a./b
（8）result8=a.*c
（9）result9=a.\b
（10）result10=a.^2
（11）result11=a^2
（12）result12=2.^a
2、用MATLAB求解下面的的方程组。
（1）
（2）
3、已知
（1）求矩阵A的秩（rank）
（2）求矩阵A的行列式（determinant）
（3）求矩阵A的逆（inverse）
（4）求矩阵A的特征值及特征向量（eigenvalueandeigenvector）
4、关系运算与逻辑运算
已知a=20,b=-2,c=0,d=1，求以下运算结果
（1）r1=a>b
（2）r2=a>b&c>d
（3）r3=a==b*（-10）
（4）r4=~b|c
三、思考题
求y=？
（运行formatlongg命令后，查看y的值）
实验三选择结构程序设计及调试
一、实验目的：
掌握利用if、switch语句编写选择结构程序，学会MATLAB程序编辑、运行及调试方法。
二、实验内容：
1、求分段函数的值。
用if语句实现，算出下列表中x对应的y值。
X
-5
0
2
5
8
y
2、分别用if和swith语句实现，将百分制成绩转换为成绩等级A、B、C、D、E。
其中90~100分为A，80~89分为B，70~79分为C，60~69分为D，60分以下为E。
对超出百分制范围的成绩，给出错误提示信息。
3、程序的调试（参考P77）：
在以上编写的程序中设置断点，控制程序单步运行，观察程序的执行及变量值的变化情况。
三、思考题
设计程序，完成两位数的加、减、乘、除四则运算，即产生两个两位随机整数，再输入一个运算符号，做相应的运算，并显示相应的结果。
实验四循环结构程序设计及调试
一、实验目的：
掌握利用for、while语句编写循环结构程序，进一步提高MATLAB程序的调试方法。
二、实验内容：
1、启动MATLAB后，点击File|New|M-File，启动MATLAB的程序编辑及调试器（Editor/Debugger），编辑以下程序，点击File|Save保存程序，注意文件名最好用英文字符。
点击Debug|Run运行程序，在命令窗口查看运行结果，程序如有错误则改正。
注：
数论中一个有趣的题目：
任意一个正整数，若为偶数，则用2除之，若为奇数，则与3相乘再加上1。
重复此过程，最终得到的结果为1。
如：
21
3105168421
63105168421
运行下面的程序，修改n的值为1,2,3,5,7等数来验证这一结论。
%classic"3n+1"problemfromnumbertheory.
n=1%n等于1,2,3,5,7等数
a=n;
whilen>1
ifrem（n,2）==0
n=n/2;
else
n=3*n+1;
end
a=[a,n];
end
a
2、根据
，当n分别取100、1000、10000时，求x的值分别是多少？
3、编程求满足
的最小m值。
三、思考题
已知y和t的函数关系：
求下面表格中与t对应的y值
t
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
y
实验五函数的编写及调试
一、实验目的：
掌握MATLAB函数的编写及调试方法。
二、实验内容：
1、编写一个函数，计算下面函数的值，给出标量x的值，调用该函数后，返回y的值。
function[y]=myfun1（x）
选择一些数据测试你编写的函数。
2、编写一个函数求向量x中元素的平均值、最大值、最小值、均方根值。
function[m_x,max_x,min_x,rms_x]=myfun2（x）
方均根值（RootMeanSquare）的计算公式为：
用下面数据测试你写的函数：
（1）x=sin（0:
0.01:
6*pi）
（2）x=rand（1,200），得到的x为200个（0，1）之间均匀分布的随机数。
3、编写一个函数，给出一个向量
，生成如下范德蒙矩阵。
function[v]=myvander（x）
例如：
>>v=myvander（[2345]）
得v=
生成一些数据测试你写的函数。
三、思考题
编写程序，用如下迭代公式求
，a的值分别为：
3，17，113。
迭代的终止条件为
，迭代初值
迭代次数不超过100次。
分别对迭代结果和准确值进行比较，并统计迭代次数。
实验六MATLAB的绘图
一、实验内容：
1、在同一坐标系下绘制下面三个函数在t[0，4]的图象。
2、编写程序，选择合适的步距，绘制下面函数在区间[-6，6]中的图象。
3、用compass函数画下面相量图
ua=1;ub=cos（-2*pi/3）+sin（-2*pi/3）*i;uc=cos（2*pi/3）+sin（2*pi/3）*i;
compass（[ua,ub,uc,ua-ub,ub-uc,uc-ua]）
4、三维空间曲线绘制
z=0:
0.1:
4*pi;
x=cos（z）;
y=sin（z）;
plot3（x,y,z）
5、用mesh或surf函数，绘制下面方程所表示的三维空间曲面，x和y的取值范围设为[-3，3]。
附:
画抛物面
theta=linspace（0,2*pi,60）
R=linspace（0,5,20）;
X1=R'*cos（theta）;
Y1=R'*sin（theta）;
Z1=X1.*X1/10+Y1.*Y1/10;
mesh（X1,Y1,Z1）
axissquare
二、思考题
用对分法求解方程
在[0，1]内的解，并验证，在程序中统计出对分次数。
提示：
先将原方程转化成
的形式。
对分法的基本思想是：
一个一元方程f（x）=0，若f（x1）*f（x2）<0，则在[x1,x2]区间内有实数解。
取该区间的中点xm=（x1+x2）/2，判定f（x1）和f（x2）二者中哪一个与f（xm）异号，若f（x1）*f（xm）<0，则解存在的区间缩小为[x1,xm]，否则解存在的区间缩小为[xm,x2]。
重复这样的步骤，直到区间的长度小于一个可以接受的小数（比如1e-10）,则认为中点即是原方程的解。
实验七MATLAB数值运算
一、实验目的：
掌握MATLAB常用的数值运算函数。
二、实验内容：
1、求代数方程
的5个根，并将其用星号（*）标记在复平面图上。
（用roots和plot函数）。
2、求代数方程
的5个根，并将其用星号（*）标记在复平面图上。
（用roots和plot函数）。
3、求下面函数在[0.5,4]区间内的过零点。
（用fzero函）
4、
已知R=50欧姆，U=4V，二极管D正向电流与电压的关系为：
其中：
Ud为二极管正向电压
Is为反向饱合电流，取10-12A
K为玻尔茨曼常数，1.38*10-23
T为绝对温度，取300开尔文（27摄氏度）
q为电子电荷1.6*10-19C
求此电路中的电流Id和二极管正向电压Ud（要求用fsolve函数求解）
5、实验数据处理：
已知某压力传感器的测试数据如下表
p
0.0
1.1
2.1
2.8
4.2
5.0
6.1
6.9
8.1
9.0
9.9
u
10
11
13
14
17
18
22
24
29
34
39
p为压力值，u为电压值，试用多项式
来拟合其特性函数，求出a,b,c,d，并把拟合曲线和各个测试数据点画在同一幅图上。
实验七-4：
参考程序
R=50;U=4;Is=1e-12;K=1.38e-23;T=300;q=1.6e-19;
%Ud+Id*R-U=0;
%Id-Is*exp（Ud*q/（K*T）-1）=0;
Ud=0:
0.01:
0.7;
Id=Is*exp（Ud*q/（K*T）-1）;
Ud1=0:
0.01:
4;
Id1=（U-Ud1）/R
plot（Ud,1000*Id,'r'）
holdon
plot（Ud1,1000*Id1,'b'）
grid
holdoff
legend（'二极管伏安特性','负载线'）
x=fsolve（@UdId,[10.05]）
functionf=UdId（x）
R=50;U=4;Is=1e-12;K=1.38e-23;T=300;q=1.6e-19;
Ud=x
（1）;Id=x
（2）;
f=[Ud+Id*R-U
Id-Is*exp（Ud*q/（K*T）-1）];
实验八MATLAB应用
用Simulink求解下图所示电路0~100微秒内的响应。
已知R=6*10-4欧，C=1700微法，L=6*10-9享，uc（0）=15kV。
电路方程为:
●模块参数设置:
Integrator1的Initialcondition:
15kV
在命令窗口为R,L,C赋值。
●仿真参数设置如下：
Starttime:
0
Stoptime:
100e-6
SolverType:
Variable-step
Solver:
ode45
Maxstepsize:
1e-7
Minstepsize:
auto
Initialstepsize:
auto
Relativetolerance:
1e-3
Absolutetolerance:
1e-6
第1~5章需掌握的例题：
例1.1例1.2例1.3
例2.1例2.2例2.3例2.5例2.6
例3.1例3.2例3.5例3.6例3.8例3.9
例4.1例4.2例4.3例4.4例4.5例4.6例4.7例4.8例4.9
例4.11例4.13例4.14例4.16例4.17例4.18例4.21
例5.1例5.2例5.3例5.4例5.6例5.8例5.9例5.10例5.13
例5.15
期末上机考试
✓时间：
1个小时，独立完成。
✓每人可领到三个题目，与前后左右均不同。
题目范围为上机实验的题目及教材上第1~5章需掌握的例题。
✓一张A4纸开卷（书本大小，写上姓名，不能复印其他同学的）。
✓调试完成后，将调试过程及结果写到活页报告纸上，并将题目和报告粘贴在一起上交。
✓完成速度分：
按上交的先后顺序得系数J=0.15：
-0.005：
0
✓考核成绩=0.6*平时成绩+（0.4+J）*考试成绩
✓作弊者考试成绩得零分。
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