matlab设计报告.docx
《matlab设计报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《matlab设计报告.docx（24页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
matlab设计报告
课程设计任务书
学生姓名：
尹龙剑专业班级：
电信1005班
指导教师：
祝立华阙大顺工作单位：
信息工程学院
课程设计名称：
Matlab应用课程设计
课程设计题目：
Matlab运算与应用设计三
初始条件：
1.Matlab6.5以上版本软件；
2.课程设计辅导资料：
“Matlab语言基础及使用入门”、“Matlab及在电子信息课程中的应用”等；
3.先修课程：
信号与系统、数字信号处理、Matlab应用实践及信号处理类课程等。
要求完成的主要任务：
（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）
1.课程设计时间：
1周；
2.课程设计内容：
根据指导老师给定的7套题目，按规定选择其中1套完成；
3.本课程设计统一技术要求：
研读辅导资料对应章节，对选定的设计题目进行理论分析，针对具体设计部分的原理分析、建模、必要的推导和可行性分析，画出程序设计框图，编写程序代码（含注释），上机调试运行程序，记录实验结果（含计算结果和图表），并对实验结果进行分析和总结。
具体设计要求包括：
1初步了解Matlab、熟悉Matlab界面、进行简单操作；
2MATLAB的数值计算：
创建矩阵、矩阵运算、多项式运算、线性方程组、数值统计；
3基本绘图函数：
plot,plot3,mesh,surf等，要求掌握以上绘图函数的用法、简单图形标注、简单颜色设定等；
4使用文本编辑器编辑m文件，函数调用；
5能进行简单的信号处理Matlab编程；
6按要求参加课程设计实验演示和答辩等。
4.课程设计说明书按学校“课程设计工作规范”中的“统一书写格式”撰写，具体包括：
1目录；
2与设计题目相关的理论分析、归纳和总结；
3与设计内容相关的原理分析、建模、推导、可行性分析；
4程序设计框图、程序代码（含注释）、程序运行结果和图表、实验结果分析和总结；
5课程设计的心得体会（至少500字）；
6参考文献（不少于5篇）；
7其它必要内容等。
指导教师签名：
年月日
系主任（或责任教师）签名：
年月日
目录
1Matlab概述.................................................................................3
1.1MATLAB简介..................................................................................3
1.2MATLAB的功能..............................................................................3
1.3MATLAB的典型应用包括...................................................................3
2设计题目：
Matlab运算与应用设计套题三.................................4
3设计内容...............................................................................................4
3.1题一.....................................................................................................................4
3.2题二.....................................................................................................................4
3.3题三.....................................................................................................................5
3.4题四.....................................................................................................................6
3.5题五....................................................................................................................11
3.6题六....................................................................................................................11
3.7题七.....................................................................................................................................12
3.8题八.....................................................................................................................................12
3.9题九.....................................................................................................................................13
3.10题十.....................................................................................................................14
4课程设计心得....................................................................................15
5参考文献............................................................................................17
1.MATLAB概述
11MATLAB简介
MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。
MATLAB是矩阵实验室（MatrixLaboratory）的简称，和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。
它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。
MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。
1.2.MATLAB的功能
1-2-1MATLAB具有很强的数值计算功能
●MATLAB以矩阵作为数据操作的基本单位，但无需预先指定矩阵维数
●按照IEEE的数值计算标准进行计算
●提供十分丰富的数值计算函数，方便计算，提高效率
●MATLAB命令与数学中的符号，公式非常接近，可读性强，容易掌握
1-2-2MATLAB的符号计算功能
●MATLAB和著名的符号计算语言Maple相结合
1-2-3MATLAB的绘图功能
●MATLAB提供丰富的绘图命令，很方便实现数据的可视化
1-2-4MATLAB的编程功能
●MATLAB具有程序结构控制，函数调用，数据结构，输入输出，面向对象等程序语言特征，而且简单易学，编程效率高
3、MATLAB应用
MATLAB产品族可以用来进行以下各种工作：
●数值分析
●数值和符号计算
●工程与科学绘图
●控制系统的设计与仿真
●数字图像处理技术
●数字信号处理技术
●财务与金融工程
MATLAB的应用范围非常广，包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。
附加的工具箱（单独提供的专用MATLAB函数集）扩展了MATLAB环境，以解决这些应用领域内特定类型的问题。
2.设计题目：
Matlab运算与应用设计套题三
3.题目内容
3-1.计算
和
理论分析：
利用MATLAB的基本函数cos（）和sqrt（）就可以处理这两个算式。
程序代码如下：
>>20*cos（0.5*pi）/（2+sqrt（3））
ans=
3.2814e-016
>>5*cos（0.4*pi）/（4+sqrt（3））
ans=
0.2696
小结：
要注意乘法要用‘*’而不能用‘·’或者不写。
分母要用括号括起来，而‘π’直接写'pi'就可以了。
这与平时的一些书写习惯有所差别。
通过计算这两个算式可以看见matlab计算功能的强大。
带着这份激动，让我继续去揭开matlab的神秘面纱吧。
3-2.绘制函数
在
时的曲线。
理论分析：
利用matlab的绘图功能绘制曲线图，我用的是最基本的plot（）函数.
程序代码：
>>x=0:
0.05:
1;
y=x.*exp（-x）;
plot（x,y）
图形如图一所示：
图一
小结：
在二维绘图函数中，最重要、最基本的函数就是plot函数。
其可以在二维坐标系中绘制线性图形。
其调用格式为
Plot（y）
Plot（x1,y1,......）
Plot（x1,y1,Linespace,......）
Plot（....,'PropertyName','PropertyValue',....）
H=plot（....）
3-3.用图形表示离散函数
。
理论分析：
在这道题目中，运用到绝对值函数abs（）,描粗方格函数gridon以及上题所用到的绘图函数plot（）
程序代码：
>>n=（0:
12）;
y=1./abs（n-6）;
plot（n,y,'r*','MarkerSize',20）
Gridon
图形如图二所示：
图二
3-4.分析下面每条指令的功能并运行，观察执行结果。
3-4-1.题目X=0:
0.25:
3;
Y=X.*exp（-X）;
plot（X,Y）,xlabel（‘x’）,ylabel（‘y’）,title（‘y=x*exp（-x）’）;
理论分析：
x=0:
0.25:
3;表示自变量x的变化范围是0到3，每次自增0.25；y=x.*exp（-x）表示应变量与自变量之间的函数关系；plot（x,y）表示用plot函数在二维坐标系里绘制线性函数；xlabel（‘x’）,ylabel（‘y’）表示在当前坐标轴上加注x轴，y轴的表示一次为x，y。
而title（‘y=x*exp（-x）’）表示将"y=x.*exp（-x）"标注为图形的标题。
或者注释如下：
X=0:
0.25:
3;%长度为13的x轴采样点
Y=X.*exp（-X）;%函数表达式
plot（X,Y）;%绘制一条曲线，如下所示
xlabel（‘x’）;%将水平轴标注为x轴
ylabel（‘y’）;%将竖直轴标注为y轴
title（‘y=x*exp（-x）’）;%将函数图形取名为y=x.*exp（-x）
程序代码：
>>X=0:
0.25:
3;
Y=X.*exp（-X）;
plot（X,Y）;
xlabel（'x'）;
ylabel（'y'）;
title（'y=x*exp（-x）'）;
图形如图三所示：
图三
3-4-2题目：
A=zeros（3,5）
A（:
）=-4:
5
L=abs（A）>4
islogical（L）
X=A（L）
理论分析：
（声明：
A数组取值有误，应将3改为2）指令功能如下
A=zeros（2,5）%取0数组A，2行5列
A（:
）=-4:
5%将-4至5的10个数值按列依次给A数组赋值
L=abs（A）>4%判断A中元素的绝对值与4的大小，将结果赋值给L
islogical（L）%将L变为L的逻辑数组
X=A（L）%将逻辑值为1的元素列写出来
程序代码：
>>a=zeros（2,5）
a（:
）=-4:
5
l=abs（a）>4
islogical（l）
x=a（l）
a=
00000
00000
a=
-4-2024
-3-1135
l=
00000
00001
ans=
1
x=
5
3-4-3.题目：
A=[1:
5;6:
10]
pow2（A）
理论分析：
A=[1:
5;6:
10]%输入数组A
pow2（A）%依次计算数组A中元素以2为底的幂
程序代码：
A=[1:
5;6:
10]
pow2（A）
A=
12345
678910
ans=
2481632
641282565121024
3-4-4题目：
A=zeros（3,2）
A（:
）=1:
6
A=A*（1+i）
A1=A.’
B1=A’
理论分析：
A=zeros（3,2）%取0数组A，3行2列
A（:
）=1:
6%将1至6的6个数值按列依次给A数组赋值
A=A*（1+i）%将矩阵A转化为复数矩阵
A1=A.’%将矩阵A转置
B1=A’%将矩阵A共轭转置
程序代码：
A=zeros（3,2）
A（:
）=1:
6
A=A*（1+i）
A1=A.'
B1=A'
A=
00
00
00
A=
14
25
36
A=
1.0000+1.0000i4.0000+4.0000i
2.0000+2.0000i5.0000+5.0000i
3.0000+3.0000i6.0000+6.0000i
A1=
1.0000+1.0000i2.0000+2.0000i3.0000+3.0000i
4.0000+4.0000i5.0000+5.0000i6.0000+6.0000i
B1=
1.0000-1.0000i2.0000-2.0000i3.0000-3.0000i
4.0000-4.0000i5.0000-5.0000i6.0000-6.0000i
3-4-5A=ones（2,3）
B=ones
（2）
C=eye（4）
D=diag（C）
E=repmat（C,1,3）
理论分析：
指令说明如下
A=ones（2,3）%2行3列全1矩阵A
B=ones
（2）%2阶全1方阵B
C=eye（4）%4阶单位矩阵，对角线上元素全为1，其余元素均为0
D=diag（C）%提取对角矩阵C
E=repmat（C,1,3）%生成一个包含3个C的复制的大矩阵E
程序代码：
A=ones（2,3）
B=ones
（2）
C=eye（4）
D=diag（C）
E=repmat（C,1,3）
A=
111
111
B=
11
11
C=
1000
0100
0010
0001
D=
1
1
1
1
E=
Columns1through10
1000100010
0100010001
0010001000
0001000100
Columns11through12
00
00
10
01
3-5计算
在x=0.1与10处的值。
理论分析1：
可以直接输入方程式，然后就可以计算出结果，如下所示。
输入x=0.1
x=10
y=2*x^5+0.1*x^3-10
输出
x=
0.1000
y=
-9.9999
x=
10
y=
200090
理论分析2：
对于多项式的计算，matlab提供了专用的函数polyval（）,通过polyval（）函数可以很快的计算出在相应值的下的多项式结果。
程序代码：
>>p=[200.10-10];
>>polyval（p,0.1）
ans=
-9.9988
>>polyval（p,10）
ans=
20000
3-6求函数
n=100的值。
理论分析1：
在这道题目中我用了两种方法，这是第一种即编写程序算出结果。
代码如下：
>>y=0;
n=100;
fork=1:
n
y=y+1/（k^3）;
end
>>y
y=1.2020
理论分析2：
在matlab中有专门的计算级数和的函数即symsum（）函数。
其格式为：
symsum（x,y,a,b）计算级数x的和，其中y为自变量，x为符号表达式，[a，b]为参数y的取值范围。
代码如下：
>>symsn;
>>s=1/n^3;
>>symsum（s,n,1,100）
ans=
81473483330743503583074181861672511931518122336172216406894149391331289704097519580221863303145356050828007873151451209887/67781182783092495848656345091844021571734190630914590229332161379950257170828098031102950264769178652556660142954086400000
而
>>81473483330743503583074181861672511931518122336172216406894149391331289704097519580221863303145356050828007873151451209887/67781182783092495848656345091844021571734190630914590229332161379950257170828098031102950264769178652556660142954086400000
ans=
1.2020
小结：
对于级数求和函数symsum（）要注意先定义变量，而计算结果一开始是一大串数数字，我以为错了，最后才发现中间还有一个'/'号。
我把结果运算一下，和上面所得结果一样。
3-7求1500个元素的随机数向量A中大于0.5的元素个数。
理论分析：
对于列写随机数需要用到函数rand（）.得到矩阵后需要用程序控制，有循环语句，选择语句和嵌套循环语句。
程序代码：
A=rand（50,30）;
n=0;
fori=1:
50;
forj=1:
30;
ifA（i,j）>0.5,n=n+1;
end,end,end
>>
>>n
n=
760
小结：
在写代码的过程中需要注意‘，’与‘；’之间的区别，而最后三个end与for,for,if三者依次对应，缺一不可，否则得不到最终结果。
3-8.用图形表示连续调制波形
运行下面的程序，观察结果，并简单说明。
t1=（0:
11）/11*pi;y1=sin（t1）.*sin（9*t1）;
t2=（0:
100）/100*pi;y2=sin（t2）.*sin（9*t2）;
subplot（2,2,1）,plot（t1,y1,'r.'）,axis（[0,pi,-1,1]）,title（'子图
（1）'）
subplot（2,2,2）,plot（t2,y2,'r.'）,axis（[0,pi,-1,1]）,title（'子图
（2）'）
subplot（2,2,3）,plot（t1,y1,t1,y1,'r.'）
axis（[0,pi,-1,1]）,title（'子图（3）'）
subplot（2,2,4）,plot（t2,y2）
axis（[0,pi,-1,1]）,title（'子图（4）'）
解答：
指令分析
t1=（0:
11）/11*pi;%定义一组自变量y1=sin（t1）.*sin（9*t1）;%数组的乘法
t2=（0:
100）/100*pi;y2=sin（t2）.*sin（9*t2）;
subplot（2,2,1）,%将窗口分为4个，当前为第一个
plot（t1,y1,'r.'）,%将点描绘在坐标轴上
axis（[0,pi,-1,1]）,%控制x,y轴的数值范围
title（'子图
（1）'）%显示标题
subplot（2,2,2）,plot（t2,y2,'r.'）,axis（[0,pi,-1,1]）,title（'子图
（2）'）
subplot（2,2,3）,plot（t1,y1,t1,y1,'r.'）%点少时显示的是折线
axis（[0,pi,-1,1]）,title（'子图（3）'）
subplot（2,2,4）,plot（t2,y2）%点多时才显示曲线
axis（[0,pi,-1,1]）,title（'子图（4）'）
结果如图四所示：
图四
3-9.计算下列矩阵A正交阵。
理论分析：
运用orth（）函数处理即可
程序代码：
A=[114;225;336]
orth（A）
A=
114
225
336
ans=
-0.40800.8166
-0.56330.1268
-0.7185-0.5631
3-10.用FFT直接计算x=3sin（2*pi*50*t）+2cos（2*pi*120*t）+w（t）的功率谱。
理论分析：
调用方法X=FFT（x）;X=FFT（x,N）;x=IFFT（x）;x=IFFT（x,N）做分析时，幅值的大小与FFT的选择点数有关，但不影响分析结果。
在做IFFT时已经做了处理，要得到真实的幅值大小，只要将得到的变换后结果乘以2除以N即可。
程序如下：
clf
fs=100;N=128;
n=0:
N-1;t=n/fs;
w=ra
升级会员 