2011MATLAB實(shí)驗(yàn)教案

1、機(jī) 電 工 程 學(xué) 院 教 案 實(shí)驗(yàn)名稱實(shí)驗(yàn)一 MATLAB基礎(chǔ)與入門實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、要求學(xué)會(huì)MATLAB仿真軟件的啟動(dòng)； 熟悉MATLAB的仿真環(huán)境； 學(xué)會(huì)使用MATLAB的幫助系統(tǒng)； 初步掌握MATLAB數(shù)值計(jì)算功能。實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)分配2學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告根據(jù)上機(jī)所做實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，寫出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1啟動(dòng)MATLAB，熟悉MATLAB的仿真環(huán)境，利用MATLAB的幫助系統(tǒng)查找所需內(nèi)容。例如：查找sum函數(shù)。2使用MATLAB的進(jìn)行矩陣的運(yùn)算建立矩陣，采取多種方式建立，如逐個(gè)元素輸入法，冒號(hào)生成法，全下標(biāo)元素賦值法，利用功能函數(shù)；例如：逐個(gè)元素輸入法 a=1 2 3;4 5 6;7 8 9冒號(hào)生成法 a=1

2、:9全下標(biāo)元素賦值法 a(1,4,:)=1:4函數(shù)法 a=zeros(1,5);尋訪剛剛建立的矩陣元素，并練習(xí)改變其中某些元素的值；a(8);%顯示第八個(gè)元素值a(8)=18;%第八個(gè)元素賦值為18a(2,3);%顯示第2行，第3列的元素值矩陣的加、減、乘、除運(yùn)算例1 利用矩陣左除求解下列方程組的解輸入：a=2 1 -5 1;1 -3 0 -6;0 2 -1 2;1 4 -7 6;b=8;9;-5;0;x=ab另求方程輸入：a=1 1 1 1;1 2 -1 4;2 -3 -1 -5;3 1 2 11;b=5;-2;-2;0;x=abx = 1.0000 2.0000 3.0000 -1.000

3、0 已知AX=B，A= B=,求X。輸入：a=1 2 1 0;0 1 0 1;0 0 0 2;0 0 0 3;b=1 2 5 2;0 1 2 -4;0 0 -4 3;0 0 0 9;x=ab3數(shù)組的運(yùn)算已知a=1 2;3 4,b=1 0;1 0, 分別進(jìn)行左除與右除運(yùn)算。 a./b與 b.aans = 1 Inf 3 Inf a.b與 b./aans =1.0000 0 0.3333 04復(fù)數(shù)的運(yùn)算 例：a=1+i,2+2i,3+3i; a=1+i,2+2*i,3+3*i; real(a) %求實(shí)部ans = 1 2 3 imag(a) %求虛部ans = 1 2 3 abs(a) %求模an

4、s = 1.4142 2.8284 4.2426 angle(a) %求相角ans = 0.7854 0.7854 0.78545數(shù)值計(jì)算函數(shù)，掌握一般基本函數(shù)使用取整函數(shù)求0.1、0.9、2.01四種取整函數(shù)（fix、ceil、floor、round）的值。fix(0.1)、floor(0.1)、round(0.1) %結(jié)果均為0, ceil(0.1)結(jié)果為1;fix(-0.9),floor(-0.9),round(-0.9), ceil(-0.9) %結(jié)果為0 -1 -1 0fix(2.01),floor(2.01),round(2.01), ceil(2.01) %結(jié)果為2 2 2 3求

5、模、求余函數(shù)并比較例：mod(-16,3);rem(-16,3)，結(jié)果前者是2，后者是-1。三角函數(shù)例：t=(0:0.01:1)*2*pi;y1=sin(t);y2=sin(t).*sin(t)指數(shù)、對(duì)數(shù)、冪指數(shù)的使用，包括 exp、log10、log、log2、pow2。例：a=exp(4),b=pow2(10),c=log10(10)6 關(guān)系與邏輯運(yùn)算例：a=rand(1,10); % 0.2760 0.6797 0.6551 0.1626 0.1190 0.4984 0.9597 0.3404 0.5853 0.2238r1=(a0.5)&(a0.5)&(a0 a=a+1; elseif

6、 f=3000 r=0.15;elseif n2000 r=0.1;elseif n1000 r=0.08;else r=0.05;ends=n-n*r;5. 編寫程序，將某班學(xué)生某門課的成績?yōu)?0，75，85，96，52，36，86，56，94，84，77，用switch結(jié)構(gòu)統(tǒng)計(jì)各分段的人數(shù)，并將各人的成績變?yōu)閮?yōu)、良、中、及格和不及格表示。a=0;b=0;c=0;d=0;e=0;x=60,75,85,96,52,36,86,56,94,84,77;x1=fix(x/10);n=length(x1);for i=1:7 y(i,:)=blanks(8);endfor i=1:n switch

7、x1(i) case 9 y(i,:)=優(yōu)秀 ; a=a+1; case 8 y(i,:)=良好 ; b=b+1; case 7 y(i,:)=中等 ; c=c+1 case 6 y(i,:)=及格 ; d=d+1; otherwise y(i,:)=不及格 e=e+1; endendfor i=1:n fprintf(%d學(xué)生成績等級(jí)為 %sn,x(i),y(i,:);endfprintf(各段學(xué)生人數(shù)%d,%d,%d,%d %dn,a,b,c,d,e);6 編寫m腳本文件，分別使用for和while循環(huán)語句計(jì)算使用for循環(huán)語句:sum=0;for xh=1:10 sum=sum+xh.3

8、;enddisp(sum);使用while循環(huán)語句:sum=0;xh=1;while xh=10 sum=sum+xh.3; xh=xh+1;enddisp(sum)注意事項(xiàng)授課人: 喬世坤 授課班級(jí): 通信 地點(diǎn): 時(shí)間: 年 月 日 節(jié) 機(jī) 電 工 程 學(xué) 院 教 案 實(shí)驗(yàn)名稱實(shí)驗(yàn)四 MATLAB數(shù)值計(jì)算實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒁笳莆找恍?shù)值計(jì)算功能，內(nèi)容包括數(shù)據(jù)分析、矩陣分析、多項(xiàng)式運(yùn)算、函數(shù)分析、數(shù)值積分、常微分方程求解等方面的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)分配2學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1矩陣分析 矩陣的性質(zhì)分析求det(A)、rank(A)、inv(A)、A等。輸入a=-2 1 1;0 2 0;-4 1 3inv

9、(a) %求逆矩陣ans = -1.5000 0.5000 0.5000 0 0.5000 0 -2.0000 0.5000 1.0000det(a) %求行列式值ans =-4a %求矩陣轉(zhuǎn)置ans =-2 0 -4 1 2 1 1 0 3rank(a) %求秩ans =3求方程的解。求方程的解。a=6 3 4;-2 5 7;8 -4 -3;1 5 -7;b=3;-4;-7;9;aba=2 4 2 1;-1 2 0 2;3 5 2 1;b=1;4;6;ab矩陣分解矩陣的特征值輸入：a=3 -1;-1 3; eig(a)ans =2 4v,d=eig(a)v = -0.7071 -0.7071

10、 -0.7071 0.7071d = 2 0 0 4poly(a)ans =1 -6 8inv(v)*d*vans = 3 -1 -1 3矩陣結(jié)構(gòu)形式的提取和變換2學(xué)會(huì)基本的MATLAB多項(xiàng)式運(yùn)算部分分式分解求的部分分式展開式b1=1 2;b2=1 5;b=10.*conv(b1,b2);a1=1 0;a2=1 1;a3=1 3;a4=conv(a1,a2);a=conv(a3,a4);r,p,k=residue(b,a) %r =3.3333 -20.0000 33.3333 ;p =-3 -1 0即已知表達(dá)式g(x)=(x-4)(x+5)(x2-6x+9)，展開多項(xiàng)式，并計(jì)算當(dāng)x=0：20

11、取值處對(duì)應(yīng)的g(x)值，計(jì)算出g(x)=0的根。b1=1 -4;b2=1 5;b3=1 -6 9m=conv(b1,b2);p=conv(m,b3)g=polyval(p,0:20)roots(p)將多項(xiàng)式g(x)=x4-5x3-17x2+129x-180,當(dāng)x=0：20取值的多項(xiàng)式值g加上隨機(jī)數(shù)的偏差（偏差大小自定）構(gòu)成g1,對(duì)g1分別進(jìn)行3階、4階擬合；g1=g+10.*rand(1,21)polyfit(0:20,g1,3)polyfit(0:20,g1,4) x=0:9;y=0,1.8,2.1,0.9,0.2,-0.5,-0.2,-1.7,-0.9,-0.3; %已知十組數(shù)據(jù)x1=0:

12、0.01:9;利用一維插值函數(shù)interp1進(jìn)行插值，計(jì)算x1對(duì)應(yīng)各點(diǎn)值。要求：選擇三種以上插值方式，并作圖比較。x=0:9;y=0,1.8,2.1,0.9,0.2,-0.5,-0.2,-1.7,-0.9,-0.3; x1=0:0.01:9;y1=interp1(x,y,x1,linear);y2=interp1(x,y,x1,spline);y3=interp1(x,y,x1,cubic);3熟悉數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計(jì)函數(shù)如 max、min、mean、sum、sort、cov、std、diff等。例a=1 2 3 4 5 6;b=2 4 6 8 6 3x=6 9 3 4 0;5 4 1 2 5;6

13、7 7 8 0 ;7 8 9 10 0y=max(a) %最大值xm,index=max(x) %index返回一個(gè)下標(biāo)向量mean(x)%最平均值cov(x) %協(xié)方差矩陣C對(duì)角線元素代表矩陣第i列的方差; %非對(duì)角線上的元素代表第j、i列方差.s=std(x,0) %求標(biāo)準(zhǔn)偏差函數(shù)s = 0.8165 2.1602 3.6515 3.6515 2.5000s=std(x,1) %求標(biāo)準(zhǔn)偏差函數(shù)s = 0.7071 1.8708 3.1623 3.1623 2.1651e,index=sort(x) %排序函數(shù)e,index=sort(b) %排序函數(shù)4函數(shù)分析與數(shù)值積分（選作）利用內(nèi)聯(lián)函數(shù)

14、inline創(chuàng)建一個(gè)內(nèi)聯(lián)對(duì)象;f=inline(1./(x-0.3).2+.01)+1./(x-0.9).2+.04)-6)利用fplot或ezplot繪圖在區(qū)間上函數(shù)曲線。f=2*exp(-x).*sin(x)figure(1);ezplot(f,0 8);figure(2);fplot(f,0 8);用數(shù)值積分法求解微分方程：。設(shè)初始時(shí)間，終止時(shí)間，初始條件，。clf,t0=0,tf=3*pi;xot=0;0;t,x=ode45(exampfun,t0,tf,xot)y=x(:,1);function xdot=exampfun(t,x)u=1-(t.2)/(pi*2);xdot=0,1;

15、-1,0*x+0,1*u;計(jì)算積分。y=quadl(x.2.*sqrt(2*x.2+3),1,5)注意事項(xiàng)授課人: 喬世坤 授課班級(jí): 通信 地點(diǎn): 時(shí)間: 年 月 日 節(jié) 機(jī) 電 工 程 學(xué) 院 教 案實(shí)驗(yàn)名稱實(shí)驗(yàn)五 Simulink仿真應(yīng)用實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒁? 初步了解Simulink，熟悉Simulink的窗口環(huán)境，掌握Simulink的基本操作，學(xué)會(huì)利用Simulink搭建模型。2 掌握Simulink基本的仿真參數(shù)設(shè)置。3 了解Simulink中的子系統(tǒng)的概念，并學(xué)會(huì)對(duì)子系統(tǒng)進(jìn)行封裝實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)分配2學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告1 畫出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、2的仿真模型圖。2 畫出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3的仿真模型圖，并簡要說明其

16、封裝過程。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：12用Simulink來實(shí)現(xiàn)兩個(gè)正弦信號(hào)的相乘，假定兩個(gè)正弦波的頻率分別是1 Hz和10Hz，幅值為1，采用定步長法，并將最大步長設(shè)為0.001秒。 在simulationsimulation parameters中設(shè)置定步長法，最大步長為0.001秒。 Sine Wave的參數(shù)設(shè)置中，輸入頻率為角頻率值。3練習(xí)對(duì)子系統(tǒng)進(jìn)行封裝，子系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)y=ax3+bx+c。封裝系統(tǒng)的一般過程：選中待封裝的子系統(tǒng)，在主菜單中執(zhí)行“Edit”/“Mask subsystem”命令，對(duì)“封裝子系統(tǒng)”各個(gè)選項(xiàng)卡進(jìn)行設(shè)置。其中：“Parameters”選項(xiàng)卡-定義封裝子系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置，設(shè)置參

17、數(shù)設(shè)置對(duì)話框中出現(xiàn)的參數(shù)設(shè)置提示符、該參數(shù)與子系統(tǒng)內(nèi)部哪能個(gè)變量相關(guān)聯(lián)。“Initialization”選項(xiàng)卡-對(duì)封裝子系統(tǒng)進(jìn)行初始化?！癐ron” 選項(xiàng)卡-定義封裝子系統(tǒng)的外觀?！癉ocumentation” 選項(xiàng)卡-定義封裝子系統(tǒng)的文檔。子系統(tǒng)模型圖 驗(yàn)證模型圖4 練習(xí)模型與工作空間的數(shù)據(jù)交換。從工作空間中獲取輸入外部輸入可以是數(shù)組、帶時(shí)間項(xiàng)的結(jié)構(gòu)、輸入時(shí)間表達(dá)式。試一試仿真結(jié)果送入工作空間。Array(數(shù)組)t=(0:0.1:10);u=exp(t),sin(t),cos(t);5 熟悉Simulink的常用功能模塊，如Sources模塊庫正弦、階躍信號(hào)等，Sinks中示波器等。注意事項(xiàng)

18、授課人: 喬世坤 授課班級(jí): 通信 地點(diǎn): 時(shí)間: 年 月 日 節(jié) 機(jī) 電 工 程 學(xué) 院 教 案 實(shí)驗(yàn)名稱實(shí)驗(yàn)六 電子電路仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、要?學(xué)習(xí)如何利用MATLAB進(jìn)行電路分析及其技巧。2掌握如何使用MATLAB來實(shí)現(xiàn)對(duì)組合邏輯電路、數(shù)字時(shí)序邏輯電路的仿真及其方法和技巧。實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)分配2學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告1. 寫出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1的仿真程序。2畫出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2的Simlink仿真模型，并做簡要說明。3畫出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3的Simlink仿真模型，寫出主要仿真參數(shù)設(shè)置及結(jié)果。4畫出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容5的Simulink仿真模型及仿真結(jié)果圖。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1. 編寫M文件進(jìn)行仿真，求電路圖中流過R5的電流。程序如下：r1=10;

19、r2=10;r3=4;r4=4;r5=8;r6=2;v1=40,v2=20;a11=r6+r2+r4;a12=-r2;a13=-r4;a21=-r2;a22=r2+r1+r3;a23=-r3;a31=-r4;a32=-r3;a33=r3+r4+r5;b1=-v1;b2=-v2;b3=v2;a=a11,a12,a13;a21,a22,a23;a31,a32,a33;b=b1;b2;b3;i=ab; i(3)2含有受控源電路如下,試畫出Simlink仿真模型圖，并做簡要說明。4利用Simulink模塊搭建一位二進(jìn)制比較器的仿真模型。（選作）4. 在上題基礎(chǔ)上，利用Simulink模塊搭建一個(gè)2位二

20、進(jìn)制比較器的仿真模型。5 若RC充放電電路如下圖，電阻R=1，c=500uf,試?yán)肧imulink仿真RC充電過程。注意事項(xiàng)授課人: 喬世坤 授課班級(jí): 通信 地點(diǎn): 時(shí)間: 年 月 日 節(jié)機(jī) 電 工 程 學(xué) 院 教 案實(shí)驗(yàn)名稱實(shí)驗(yàn)七 數(shù)字信號(hào)處理仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、要求初步了解如何使用MATLAB來實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字信號(hào)處理的仿真,掌握常用信號(hào)的仿真, 初步了解對(duì)離散時(shí)間信號(hào)分析的仿真方法。實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)分配2學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告1寫出所編寫的實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3、4的程序。2寫出所編寫的卷積計(jì)算函數(shù)。3寫出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容5實(shí)現(xiàn)語句及結(jié)果。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1 常用信號(hào)信號(hào)仿真2 編程實(shí)現(xiàn)信號(hào)序列的運(yùn)算3n=0:10w=randn(si

21、ze(n);x=n.*(stepseq(0,0,10)-stepseq(5,0,10);x=x+w;subplot(2,1,1);stem(n,x);xlabel(n);ylabel(x(n);x1,n1=sigfold(x,n);x1,n1=sigshift(x1,n1,2);x2,n2=sigshift(x,n,-1);x2,n2=sigmult(x,n,x2,n2);y,m=sigadd(x1,n1,x2,n2);subplot(2,1,2);stem(m,y);xlabel(n);ylabel(y);4.產(chǎn)生如下序列并繪圖x(n)=nu(n)-u(n-5)+w(n) (0=n=10)y

22、(n)=x(2-n)+x(n)*x(n+1)其中，w(n)具有零均值及單位方差的高斯隨機(jī)序列。n=1:19;hn=ones(1,19);hn=hn.*(power(0.8,n);xn1,n1=impseq(0,0,20);xn2,n2=sigshift(xn1,n1,20);xn3,n3=sigshift(xn1,n1,40);xn2=2*xn2;xn3=4*xn3;xn,nx=sigadd(xn1,n1,xn2,n2);xn,nx=sigadd(xn,nx,xn3,n3);4.產(chǎn)生如下序列并繪圖x(n)=nu(n)-u(n-5)+w(n) (0=n=10)y(n)=x(2-n)+x(n)*x

23、(n+1)其中，w(n)具有零均值及單位方差的高斯隨機(jī)序列。n=1:19;hn=ones(1,19);hn=hn.*(power(0.8,n);xn1,n1=impseq(0,0,20);xn2,n2=sigshift(xn1,n1,20);xn3,n3=sigshift(xn1,n1,40);xn2=2*xn2;xn3=4*xn3;xn,nx=sigadd(xn1,n1,xn2,n2);xn,nx=sigadd(xn,nx,xn3,n3); 5. 卷積運(yùn)算卷積運(yùn)算可以用函數(shù)conv來實(shí)現(xiàn)，但該函數(shù)假定兩個(gè)序列都是從n=0開始，需先將序列時(shí)移到原點(diǎn)再用conv函數(shù)計(jì)算。試編寫更通用的卷積計(jì)算函

24、數(shù), 不必將序列時(shí)移到原點(diǎn)。利用卷積運(yùn)算函數(shù)計(jì)算上題h(n)與x(n)的卷積。function y,ny=conv_m(x,nx,h,nh)nyb=nx(1)+nh(1);nye=nx(length(x)+nh(length(h);ny=nyb:nye;y=conv(x,h);利用卷積運(yùn)算函數(shù)計(jì)算實(shí)驗(yàn)內(nèi)容4中的h(n)與x(n)的卷積。M文件如下：yn1,ny1=conv_m(hn,n,xn,nx);stem(ny1,yn1); 5Z反變換求反變換。求反變換。r,p,k=residuez(10,1,-1,1,0,0.25)r,p,k=residuez(1,0.5,1,0.5,-0.25)注意事

25、項(xiàng)授課人: 喬世坤 授課班級(jí): 通信 地點(diǎn): 時(shí)間: 年 月 日 節(jié)機(jī) 電 工 程 學(xué) 院 教 案實(shí)驗(yàn)名稱實(shí)驗(yàn)八 數(shù)字通信仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、要求初步了解MATLAB數(shù)字通信仿真； 熟悉MATLAB信源函數(shù)、均勻量化函數(shù)及最佳量化器； 初步掌握均勻量化、編碼編程。實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)分配2學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告寫出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2、3、4、6的實(shí)現(xiàn)程序。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1熟悉randint函數(shù)、randsrc函數(shù)；out=randint(3,5,-4,7)out=randsrc(2,10,-3 -1 1 3;.25 .25 .25 .25)2. 利用quantiz函數(shù)、最佳量化器編制對(duì)y=sint量化程序。t=0:.1:2*pi;sig=sin(t);partition=-1:.1:1;codebook=-1:.1:1.2;a,b,c=quantiz(sig,part