南昌大學(xué)matlab實(shí)驗(yàn)報告

1、MATLAB實(shí)驗(yàn)報告姓 名 學(xué) 號 班 級 機(jī)制 目錄實(shí)驗(yàn)一 熟悉MATLAB環(huán)境認(rèn)識MATLAB3實(shí)驗(yàn)二 MATLAB運(yùn)算基礎(chǔ) 5實(shí)驗(yàn)三 MATLAB矩陣分析和處理7實(shí)驗(yàn)四 求余弦的積分并繪出圖像 10實(shí)驗(yàn)五、六 用matlab求解多項(xiàng)式并用plot繪制函數(shù)圖象（常微分方程）12實(shí)驗(yàn)七 函數(shù)文件 14實(shí)驗(yàn)八、九 MATLAB程序設(shè)計（循環(huán)、選擇） 16實(shí)驗(yàn)十 采用SIMULINK的系統(tǒng)仿真 18實(shí)驗(yàn)十一 菜單設(shè)計 20實(shí)驗(yàn)一 熟悉MATLAB環(huán)境認(rèn)識MATLAB一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜atlab的安裝與啟動；熟悉matlab用戶界面；熟悉matlab功能、建模元素；熟悉matlab優(yōu)化建模過程。

2、二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器1.微機(jī)2.matlab仿真軟件三、 實(shí)驗(yàn)步驟1. 了解matlab的硬件和軟件必備環(huán)境；2. 啟動matlab；3. 熟悉標(biāo)題欄，菜單欄，工具欄，元素選擇窗口，狀態(tài)欄，控制欄以及系統(tǒng)布局區(qū)；4. 學(xué)習(xí)優(yōu)化建模過程。四、 實(shí)驗(yàn)報告要求1. 寫出matlab系統(tǒng)界面的各個構(gòu)成；以及系統(tǒng)布局區(qū)的組成；以及每一部分的功能；2. 優(yōu)化建模過程應(yīng)用舉例五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（一）、Matlab操作界面1. 命令窗口（command window）2. 命令歷史窗口（command history）3. 工作空間管理窗口（workspace）4. 當(dāng)前路徑窗口（current directory

3、）（二）、實(shí)現(xiàn)下列優(yōu)化建模過程1、簡單矩陣的輸入步驟。A=1 2 3;4 5 6;7 8 9;2、矩陣的分行輸入。A=1,2,34,5,67,8,9 3、指令的續(xù)行輸入S=1-1/2+1/3-1/4+ .1/5-1/6+1/7-1/8 4、畫出衰減振蕩曲線及其它的包絡(luò)線。的取值范圍是> t=0:pi/100:2*pi;>> y=exp(-t/3).*sin(3*t);>> plot(y)>> hold on>> y0=exp(-t/3);>> plot(y0)5、畫出所表示的三維曲面。的取值范圍是。>> x,y=me

4、shgrid(-8:0.1:8);>> z=sin(sqrt(x.*x+y.*y)./sqrt(x.*x+y.*y);>> subplot(1,3,1);>> plot3(x,y,z)>> subplot(1,3,2);>> mesh(x,y,z)>> subplot(1,3,3);>> surf(x,y,z)6、復(fù)數(shù)矩陣的生成及運(yùn)算A=1,3;2,4-5,8;6,9*iB=1+5i,2+6i;3+8*i,4+9*i C=A*B 程序：>> A=1,3;2,4-5,8;6,9*iA = 1.0000

5、 - 5.0000i 3.0000 - 8.0000i 2.0000 - 6.0000i 4.0000 - 9.0000i>> B=1+5i,2+6i;3+8*i,4+9*i B = 1.0000 + 5.0000i 2.0000 + 6.0000i 3.0000 + 8.0000i 4.0000 + 9.0000i>> C=A*BC = 1.0e+002 * 0.9900 1.1600 - 0.0900i 1.1600 + 0.0900i 1.3700 實(shí)驗(yàn)二 MATLAB運(yùn)算基礎(chǔ)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙螅?.掌握建立矩陣的方法。2.掌握MATLAB各種表達(dá)式的書寫規(guī)則以及

6、常用函數(shù)的使用。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及程序：計算表達(dá)式的值 ，程序：>> x=(sin(pi*48/180)+sqrt(7)/(1+log2(15)-2i);>> y=abs(1+3i)/(1+exp(2);>> z=x2+y2z = 0.4346 + 0.2859i2. 矩陣的直接建立及矩陣的運(yùn)算（1）請利用直接建立矩陣的方法，采用兩種方式建立如下矩陣：；（2）將矩陣A第2至3行中第1，3，4列元素賦給矩陣B；（3）將矩陣A的每個元素加30，并且將第1行和第3行進(jìn)行交換。程序：(1)方法一 >> A=1 2 3 10;4 5 6 12;7 8 9 14

7、A = 1 2 3 10 4 5 6 12 7 8 9 14方法二>> A=1 2 3 104 5 6 127 8 9 14A = 1 2 3 10 4 5 6 12 7 8 9 14(2) >> B=A(2:3,1 3 4)B = 4 6 12 7 9 14(3) >> C=ones(3,4);>> A=1 2 3 10;4 5 6 12;7 8 9 14;>> A=A+30.*C>> A(1 3,:)=A(3 1,:) A = 37 38 39 44 34 35 36 42 31 32 33 403（1）建立一個的零矩

8、陣、單位矩陣和元素全為1的方陣。 （2）請使用直接建立矩陣的方法，并結(jié)合MATLAB中建立矩陣的函數(shù)，生成如下矩陣。程序：(1)>> B=zeros(4,5)B = 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0>> B=eye(4,5)B = 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0>> B=ones(4,5)B = 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1(2) >> d=0 1 3,;0 1 4;0 1 5d = 0 1 3 0 1

9、4 0 1 54當(dāng)x=0.2，0.4，0.6，0.8時，分別求的值。程序：>> x=0.2 0.4 0.6 0.8;>> y=sin(x).*cos(x)y = 0.1947 0.3587 0.4660 0.4998三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論1. 如何訪問數(shù)組中的元素？設(shè)一個矩陣a，訪問其第i個元素則為ai-1，其中以列為主順序依次查詢2. 如何輸出顯示字符型變量？Sprintf(%c,x)實(shí)驗(yàn)三 MATLAB矩陣分析和處理一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握生成特殊矩陣的方法。2掌握矩陣分析的方法。4用矩陣求逆法解線性方程組。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1產(chǎn)生3行二列的單位矩陣、隨機(jī)矩陣、零矩陣和對角矩陣。程序

10、：>> E=eye(3); >> R=rand(3,2); >> O=zeros(2,3);>> S=diag(2,2);>> A=E R;O S;>> B1=A2 B1 = 1.0000 0 0 2.4442 2.7401 0 1.0000 0 2.7174 1.8971 0 0 1.0000 0.3810 0.2926 0 0 0 4.0000 0 0 0 0 0 4.0000>> B2=E R+R*S;O S2B2 = 1.0000 0 0 2.4442 2.7401 0 1.0000 0 2.7174

11、1.8971 0 0 1.0000 0.3810 0.2926 0 0 0 4.0000 0 0 0 0 0 4.00002產(chǎn)生5階希爾伯特矩陣H和5階帕斯卡矩陣P,求其行列式的值Hh和Hp以及他們的條件數(shù)Th和Tp，判斷哪個矩陣性能更好，為什么？程序：>> H=hilb(5)；>> P=pascal(5)；>> Hh=det(H)Hh = 3.7493e-12>> Hp=det(P)Hp = 1>> Th=cond(H) Th = 4.7661e+05>> Tp=cond(P) Tp = 8.5175e+03所以，希爾伯

12、特矩陣H的性能更好。因?yàn)镠的條件數(shù)Th更接近1。3建立一個5x5矩陣，求它的行列式的值、跡、秩和范數(shù)程序：>> a=rand(5)a = 0.2785 0.9706 0.4218 0.0357 0.7431 0.5469 0.9572 0.9157 0.8491 0.3922 0.9575 0.4854 0.7922 0.9340 0.6555 0.9649 0.8003 0.9595 0.6787 0.1712 0.1576 0.1419 0.6557 0.7577 0.7060>> b=det(a)b = -0.1322>> c=trace(a)c =

13、3.4127>> d=rank(a)d = 5>> e=norm(a)e =3.27594已知，求特征值和特征向量，并分析其數(shù)學(xué)意義程序：>> A=-29 8 1820 5 12-8 8 5;>> v d=eig(A)v = 0.7438 0.1995 0.3004 -0.5822 -0.7924 0.8747 0.3282 0.5765 0.3803 %列向量分別為相應(yīng)的特征向量d = -27.3185 0 0 0 -8.7656 0 0 0 17.0841 %特征值構(gòu)成的對角矩陣5下面是一個線性方程組（1） 求方程的解（2）將方程右邊向量第三

14、個元素0.52改為0.53，并比較解的變化（3）計算系數(shù)矩陣A的條件數(shù)并分析結(jié)論程序：(1)>> A=1/2 1/3 1/4;1/3 1/4 1/5;1/4 1/5 1/6;>> P=0.95 0.67 0.52'>> x=AP %求方程的解x = 1.2000 0.60000.6000(2)>> P(3)=0.53 %將0.52變?yōu)?.53P = 0.9500 0.6700 0.5300>> x2=APx2 = 3.0000 -6.6000 6.6000>> t=cond(A)t = 1.3533e+0036建立

15、A矩陣，試比較sqrtm(A)和sqrt(A)，并分析他們的區(qū)別程序：>> A=4 2;3 9;>> B1=sqrtm(A) %矩陣A的平方根B1 = 1.9364 0.4086 0.6130 2.9580>> B2=sqrt(A)B2 = 2.0000 1.41421.7321 3.0000Sqrtm(A)求出的是矩陣A的平方根，即：AA=A，求出的是A1Sqrt(A)求出的是A中每個元素的平方根，即A2. A2=A，求出的是A2 實(shí)驗(yàn)四 求余弦的積分并繪出圖像一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、了解繪圖工具的使用。二、實(shí)驗(yàn)要求 1(不定積分)用int計

16、算下列不定積分，并用diff驗(yàn)證，程序：（1）>> x=sym('x');>> f=x*sin(x2);>> int(f) ans = -1/2*cos(x2)（2）>> x=sym('x');>> f=1/(1+cos(x);>> int(f)ans = tan(1/2*x)驗(yàn)證： （1）>> syms x y;>> f=-1/2*cos(x2);>> diff(f) ans = sin(x2)*x（2）>> syms x y;>>

17、; f=tan(1/2*x);>> diff(f) ans = 1/2+1/2*tan(1/2*x)22(定積分)用trapz,int計算下列定積分(2個),程序：>> x=sym('x);>> int(sin(x)/x,0,1) ans = sinint(1)>> syms x;>> s=exp(x).*sin(2*x);>> int(s,0,2*pi) 2/5 - (2*exp(2*pi)/5 >> x=0:2*pi/100:2*pi;>> s=exp(x).*sin(2*x);>

18、> trapz(x,s) -213.44503(橢圓的周長) 用定積分的方法計算橢圓的周長>> t=0:0.001:pi/2;a=3;b=2;x=a*cos(t); %x即為橢圓周上的點(diǎn)的橫坐標(biāo)y=b*sin(t); %y即為橢圓周上的點(diǎn)的縱坐標(biāo)X=x(2:end);Y=y(2:end);x(end)=;y(end)=;x=X-x;y=Y-y;d=sqrt(x.2+y.2);d=4*sum(d)d = 15.8559 4（二重積分）計算積分>> syms p t;f=sym('p+cos(t)*p2+sin(t)*p2');f1=int(f,p,0

19、,2*sin(t);f2=int(f1,t,0,pi)f2 = 2*pi5 (廣義積分)計算廣義積分>> syms x;s=exp(-x2)/(1+x4);int(s,-inf,inf)ans = pi(1/2)*LommelS2(0,1/2,1) 實(shí)驗(yàn)五、六  用matlab求解多項(xiàng)式并用plot繪制函數(shù)圖象（常微分方程）  一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、 了解MATLAB中主要用dsolve求符號解析解，ode45,ode23,ode15s求數(shù)值解。2、 s=dsolve(方程1, 方程2,初始條件1，初始條件2 ,自變量)  用

20、字符串方程表示，自變量缺省值為t。導(dǎo)數(shù)用D表示，2階導(dǎo)數(shù)用D2表示，以此類推。S返回解析解。在方程組情形，s為一個符號結(jié)構(gòu)。tout,yout=ode45(yprime,t0,tf,y0) 采用變步長四階Runge-Kutta法和五階Runge-Kutta-Felhberg法求數(shù)值解，yprime是用以表示f(t,y)的M文件名，t0表示自變量的初始值，tf表示自變量的終值，y0表示初始向量值。輸出向量tout表示節(jié)點(diǎn)(t0,t1, ,tn)T,輸出矩陣yout表示數(shù)值解，每一列對應(yīng)y的一個分量。若無輸出參數(shù)，則自動作出圖形。ode45是最常用的求解微分方程數(shù)值解的命令，對于剛性方程組不宜采用

21、。ode23與ode45類似，只是精度低一些。ode12s用來求解剛性方程組，是用格式同ode45?？梢杂胔elp dsolve, help ode45查閱有關(guān)這些命令的詳細(xì)信息.3、熟悉plot繪圖二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容   1求下列微分方程的解析解(2個) 程序：>> y=dsolve('D2y+2*Dy-3*y=exp(-3*x)','x')y =exp(-3*x)*C2+exp(x)*C1-1/4*x*exp(-3*x)>> y=dsolve('D2y+Dy+y=cos(x)','y(0

22、)=0','Dy(0)=3/2','x')y =1/3*exp(-1/2*x)*sin(1/2*3(1/2)*x)*3(1/2)+sin(x)2求方程的解析解和數(shù)值解,并進(jìn)行比較（用plot繪圖）y=dsolve('(1+x2)*D2y=2*x*Dy','y(0)=1','Dy(0)=3','x')y輸出結(jié)果：x3 + 3*x + 1x=-2*pi:0.01:2*pi; plot(x,eval(y)建立m文件function dy=myfun(x,y)dy=zeros(2,1);dy(1)=

23、y(2);dy(2)=2*x*y(2)/(1+x2);endx45,y45=ode45('myfun',0 10,1 3); hold on;plot(x45,y45(1:49),'r')3分別用ode45和ode15s求解Van-del-Pol方程的數(shù)值解,并進(jìn)行比較.（用plot繪圖）建m文件function dy=qq(x,y)dy=zeros(2,1);dy(1)=y(2);dy(2)=1000*(1-x2)*y(2)+x;end%0de45算法x45,y45=ode45('qq',0 3,0 1); plot(x45,y45(

24、:,1)%0de15s算法x45,y45=ode15s('qq',0 3,0 1);hold on;plot(x45,y45(:,1),r)實(shí)驗(yàn)七 函數(shù)文件 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、理解函數(shù)文件的概念。2、掌握定義和調(diào)用MATLAB函數(shù)的方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（選作2題）1、定義一個函數(shù)文件，求給定復(fù)數(shù)的指數(shù)、對數(shù)、正弦和余弦，并在命令文件中調(diào)用該函數(shù)文件。33function f1=fushu(a)a1=exp(a);disp('它的e指數(shù)為：')disp(a1);a2=log(a);disp('它的對數(shù)為：')disp(a2);a3=sin(a);dis

25、p('它的正弦值為：')disp(a3);a4=cos(a);disp('它的余弦值為：')disp(a4);end2、一個自然數(shù)是素數(shù)，且它的數(shù)字位置經(jīng)過任意對換后仍為素數(shù)，則稱是絕對素數(shù)。例如13是絕對素數(shù)。試求所有兩位絕對素數(shù)。要求：定義一個判斷素數(shù)的函數(shù)文件。function f2=sushu(a)disp('所有兩位的素數(shù)：');for i=10:1:99 for j=3:1:i b1=rem(i,j-1); if(b1=0) if(j<i) continue; else end else break; end m1=rem(i,

26、10); m2=floor(i/10); m3=m1*10+m2; for j=3:1:m3 b2=rem(m3,j-1); if(b2=0) if(j<m3) continue; else end else break; end fprintf('%d ',i); end end endfprintf('n');for i=3:a b1=rem(a,i-1); if(b1=0) fprintf('您輸入%d不是絕對素n',a); break; else if(i=a) m1=rem(i,10); m2=floor(i/10); m3=m1

27、*10+m2; for j=3:1:m3 b2=rem(m3,j-1); if(b2=0) if(j<m3) continue; else end else break; end fprintf('您輸入%d是絕對素n',a); end fprintf('您輸入%d不是絕對素n',a); else end endendend 3、已知(1)當(dāng)f(n)=n+10ln時，求y的值。（2）當(dāng)時，求y的值。function f2=yz(a)sum=0;d=0 0 0;sum=0;d=0 0 0;c=a+10.*log(a.2+5);y=c(1)/(c(2)+c(3

28、);disp('第一問的y的值為:');disp(y);for i=1:3 for j=1:a(i) sum=sum+j*(j+1); end d(i)=sum;endy=d(1)/(d(2)+d(3);disp('第二問的y的值為:');disp(y);end實(shí)驗(yàn)八，九 MATLAB程序設(shè)計（循環(huán)、選擇）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握利用if語句實(shí)現(xiàn)選擇結(jié)構(gòu)的方法；2、掌握利用switch語句實(shí)現(xiàn)多分支選擇結(jié)構(gòu)的方法；3、掌握循環(huán)結(jié)構(gòu)的程序書寫方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、硅谷公司員工的工資計算方法如下：（1）工作時數(shù)超過120小時者，超過部分加發(fā)15%；（2）工作時數(shù)低于60

29、小時者，扣發(fā)700元；（3）其余按每小時84元計發(fā)。編程按輸入的工號和該號員工的工作時數(shù)，計算應(yīng)發(fā)工資。function f1=gz(a,b)if(b>120) gz=84*120+(1+0.15)*84*(b-120);elseif(b<60) gz=84*b-700; if(gz<=0) gz=0; else endelse gz=b*84;endc=num2str(a);fprintf('工號為 %s 的員工應(yīng)發(fā)工資為：%f元n',c,gz);end2、用switchcase語句得出各月份的季節(jié)（如3，4，5月輸出為春季）。function f1=jij

30、ie()for i=1:12 switch(i) case 3,4,5 fprintf('%d月份是春季n',i); case 6,7,8 fprintf('%d月份是夏季n',i); case 9,10,11 fprintf('%d月份是秋季n',i); case 12,1,2 fprintf('%d月份是春冬季n',i); endendend3、計算1+3+5+99的值，當(dāng)和大于1000的時候終止計算，要求顯示終止時候的求和結(jié)果以及最后一位計算的整數(shù)值。function f1=jiafa()sum=0;for i=1:99 s

31、um=sum+i; if(sum>1000) fprintf('終止時候的求和結(jié)果為: %dn',sum); fprintf('最后一位計算的整數(shù)為: %dn',i); break else endendend4、分別采用循環(huán)語句和sum語句實(shí)現(xiàn)的計算。采用sum語句：a=zeros(1,64);for i=1:64a(i)=2(i-1);endsum(a,2)ans = 1.8447e+019采用循環(huán)語句：sum=0;for i=0:63sum=sum+2i;end sumsum = 1.8447e+019三、思考題1、break語句和continue語句有