Matlab試驗(yàn)參考指導(dǎo)書

試驗(yàn)一：Matlab操作環(huán)境熟悉一、試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)1．初步了解Matlab操作環(huán)境。2．學(xué)習(xí)使用圖形函數(shù)計(jì)算器命令funtool及其環(huán)境。二、試驗(yàn)內(nèi)容熟悉Matlab操作環(huán)境，認(rèn)識(shí)命令窗口、內(nèi)存工作區(qū)窗口、歷史命令窗口；學(xué)會(huì)使用format命令調(diào)整命令窗口數(shù)據(jù)顯示格式；學(xué)會(huì)使用變量和矩陣輸入，并進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算；學(xué)會(huì)使用who和whos命令查看內(nèi)存變量信息；學(xué)會(huì)使用圖形函數(shù)計(jì)算器funtool，并進(jìn)行下列計(jì)算：1．單函數(shù)運(yùn)算操作。求下列函數(shù)符號(hào)導(dǎo)數(shù)(1)y=sin(x);(2)y=(1+x)^3*(2-x);求下列函數(shù)符號(hào)積分(1)y=cos(x);(2)y=1/(1+x^2);(3)y=1/sqrt(1-x^2);(4)y=(x-1)/(x+1)/(x+2);求反函數(shù)(1)y=(x-1)/(2*x+3);(2)y=exp(x);(3)y=log(x+sqrt(1+x^2));代數(shù)式化簡(jiǎn)(1)(x+1)*(x-1)*(x-2)/(x-3)/(x-4);(2)sin(x)^2+cos(x)^2;(3)x+sin(x)+2*x-3*cos(x)+4*x*sin(x);2．函數(shù)和參數(shù)運(yùn)算操作。從y=x^2經(jīng)過參數(shù)選擇去觀察下列函數(shù)圖形改變(1)y1=(x+1)^2(2)y2=(x+2)^2(3)y3=2*x^2(4)y4=x^2+2(5)y5=x^4(6)y6=x^2/23．兩個(gè)函數(shù)之間操作求和(1)sin(x)+cos(x)(2)1+x+x^2+x^3+x^4+x^5乘積(1)exp(-x)*sin(x)(2)sin(x)*x商(1)sin(x)/cos(x);(2)x/(1+x^2);(3)1/(x-1)/(x-2);求復(fù)合函數(shù)(1)y=exp(u) u=sin(x)(2)y=sqrt(u) u=1+exp(x^2)(3)y=sin(u) u=asin(x)(4)y=sinh(u) u=-x三、設(shè)計(jì)提醒1．首次接觸Matlab應(yīng)該注意函數(shù)表示式文本式描述。2．在使用圖形函數(shù)計(jì)算器funtool時(shí)，注意觀察1號(hào)和2號(hào)窗口中函數(shù)圖形。四、試驗(yàn)匯報(bào)要求1．針對(duì)圖形函數(shù)計(jì)算器funtool，對(duì)每一類型計(jì)算統(tǒng)計(jì)其中一個(gè)圖形曲線。2．書寫試驗(yàn)匯報(bào)時(shí)要結(jié)構(gòu)合理，層次分明，在分析描述時(shí)候，需要注意語(yǔ)言流暢。試驗(yàn)二：M文件和Mat文件操作一、試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)1．定制自己工作環(huán)境。2．編寫簡(jiǎn)單M文件。3．保留內(nèi)存工作區(qū)中變量到.mat文件。4．學(xué)會(huì)只用Matlab幫助。二、試驗(yàn)內(nèi)容1．使用format命令和File|Peferences菜單定制自己工作環(huán)境。2．編寫以下M文件，試調(diào)整參數(shù)a大小，觀察并統(tǒng)計(jì)y1、y2波形特征。%example1.mt=0:pi/100:4*pi;a=3;y2=exp(-t/a);y1=y2.*sin(a*t);plot(t,y1,'-r',t,y2,':b',t,-y2,':b');3．保留內(nèi)存工作區(qū)變量a、t、y1、y2到example1.mat文件；關(guān)閉Matlab，再重新開啟；觀察內(nèi)存工作區(qū)；重新依據(jù).mat文件恢復(fù)原來工作區(qū)變量。4．在命令窗口中查看exp函數(shù)幫助；運(yùn)行helpwin查看超文本格式幫助文件，試翻譯并統(tǒng)計(jì)下信號(hào)處理工具箱（SignalProcessingToolbox）中函數(shù)分類（Functions--CategoricalList）。三、設(shè)計(jì)提醒1．能夠用命令語(yǔ)句、菜單或按鈕等多個(gè)方法實(shí)施命令。2．用于編輯M文件文本編輯器還能夠?qū)嵤┖驼{(diào)試程序。3．不一樣工具箱可能包含同名函數(shù)，查看幫助時(shí)應(yīng)注意在左側(cè)欄選擇對(duì)應(yīng)工具箱類別。四、試驗(yàn)匯報(bào)要求1．對(duì)試驗(yàn)內(nèi)容2，說明參數(shù)a大小對(duì)y1、y2波形特征影響。2．翻譯命令窗口中exp函數(shù)幫助信息。3．運(yùn)行helpwin，試翻譯并統(tǒng)計(jì)下信號(hào)處理工具箱（SignalProcessingToolbox）中函數(shù)分類（Functions--CategoricalList）。4．書寫試驗(yàn)匯報(bào)時(shí)要結(jié)構(gòu)合理，層次分明，在分析描述時(shí)候，需要注意語(yǔ)言流暢。試驗(yàn)三：矩陣運(yùn)算和元素群運(yùn)算一、試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)1．掌握數(shù)組和矩陣創(chuàng)建。2．掌握矩陣運(yùn)算和數(shù)組運(yùn)算。3．掌握基礎(chǔ)元素群運(yùn)算。4．掌握向量和矩陣特殊處理。二、試驗(yàn)內(nèi)容1．“：”號(hào)使用方法。用“：”號(hào)生成行向量a=[12345678910]、b=[531-1-3-5]；a=1:1:10b=5:-2:-52．用線性等分命令linspace重新生成上述a和b向量。a=linspace(1,10,10)b=linspace(5,-5,6)3．在100和10000之間用對(duì)數(shù)等分命令logspace生成10維向量c。C=logspace(2,4,10)4．生成范圍在[0，10]、均值為53×5維均勻分布隨機(jī)數(shù)矩陣D。D=10*rand(3,5)5．利用magic函數(shù)生成5×5維魔方矩陣，取其對(duì)角向量e，并依據(jù)向量e生成一個(gè)對(duì)角矩陣E。（所謂魔方矩陣就是各行、各列、各對(duì)角線元素之和相等。）e=magic(5)E=diag(e)6．另AA是3×3維魔方矩陣，BB是由A旋轉(zhuǎn)180°得到。CC是一個(gè)復(fù)數(shù)矩陣，其實(shí)部為AA，虛部為BB。DD是CC轉(zhuǎn)置，EE是CC共軛。分別計(jì)算CC和EE模和幅角。aa=magic(3)bb=rot90(aa)bb=rot90(bb)cc=aa+bb*idd=conj(cc)'ee=conj(cc)cc=abs(cc)ee=abs(ee)cc=angle(cc)ee=angle(ee)7．ｆ是一個(gè)首項(xiàng)為20，公比為0.510維等比數(shù)列；g是一個(gè)首項(xiàng)為1，公差為310維等差數(shù)列。試計(jì)算向量f和g內(nèi)積s。f=zeros(1,10);f(1)=20;forn=2:10;f(n)=f(n-1)*0.5;endg=zeros(1,10);g(1)=1;form=2:10;g(m)=g(m-1)-3;ends=dot(f,g)8．生成一個(gè)9×9維魔方矩陣，提取其中心3×3維子矩陣M，利用sum函數(shù)檢驗(yàn)其各行和各列和是否相等。a=magic(9)m=a(4:6,4:6)sum(a)sum(a')9．已知，利用函數(shù)生成左上三角矩陣。t=[1,2,3,4;2,3,4,5;3,4,5,6;4,5,6,7]t=flipud(t)t=tril(t)t=flipud(t)三、設(shè)計(jì)提醒1．等比數(shù)列可利用首項(xiàng)和公比元素群冪乘積生成。2．提取子矩陣，可靈活應(yīng)用“：”號(hào)或空陣[]。3．盡可能用Matlab函數(shù)生成上述矩陣或向量，不要用手工逐一輸入。四、試驗(yàn)匯報(bào)要求1．編寫實(shí)現(xiàn)第二節(jié)試驗(yàn)內(nèi)容中所使用函數(shù)命令，并統(tǒng)計(jì)對(duì)應(yīng)生成結(jié)果。2．思索題：是否存在2×2維魔方矩陣？。3．書寫試驗(yàn)匯報(bào)時(shí)要結(jié)構(gòu)合理，層次分明，在分析描述時(shí)候，需要注意語(yǔ)言流暢。試驗(yàn)四：線性方程組求解一、試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)1．掌握恰定方程組解法。2．了解欠定方程組、超定方程組解法。3．掌握左除法求解線性方程組。4．學(xué)會(huì)測(cè)試程序運(yùn)行時(shí)間。二、試驗(yàn)內(nèi)容1．用兩種方法求下列方程組解，并比較兩種方法實(shí)施時(shí)間。左除法a=[7,14,-9,-2,5;3,-15,-13,-6,-4;-11,-9,-2,5,7;5,7,14,16,-2;-2,5,12,-11,-4];b=[100,200,300,400,500]';>>x=a\b逆陣法a=[7,14,-9,-2,5;3,-15,-13,-6,-4;-11,-9,-2,5,7;5,7,14,16,-2;-2,5,12,-11,-4];>>b=[100,200,300,400,500]';>>inv(a)*b2．判定下列方程是恰定方程組、欠定方程組還是超定方程組，并求其解。a=[6,9,14,-11,5;1,14,-7,-15,-6;-2,1,-7,12,-1;6,11,11,-9,-13];b=[68,294,-441,103]';x=a\b3．用網(wǎng)孔電流法求以下電路各支路電流。a=[4,-1,0;-2,6,4;0,-1,2];b=[2,1,1]’;x=a\b4．用結(jié)點(diǎn)電壓法求以下電路結(jié)點(diǎn)電壓un1、un2。a=[3,-1;-9,11];b=[0,0]’;x=a\b三、設(shè)計(jì)提醒1．在計(jì)算程序?qū)嵤r(shí)間之前，應(yīng)注意用clear命令將內(nèi)存變量清空。2．求得線性方程組解以后，代入原方程驗(yàn)證是否正確。四、試驗(yàn)匯報(bào)要求1．編寫實(shí)現(xiàn)第二節(jié)試驗(yàn)內(nèi)容中所使用函數(shù)命令，并統(tǒng)計(jì)對(duì)應(yīng)生成結(jié)果。2．對(duì)于電路求解，應(yīng)列出對(duì)應(yīng)網(wǎng)孔方程和結(jié)點(diǎn)方程，并注意方向。3．書寫試驗(yàn)匯報(bào)時(shí)要結(jié)構(gòu)合理，層次分明，在分析描述時(shí)候，需要注意語(yǔ)言流暢。試驗(yàn)五：函數(shù)編寫和程序設(shè)計(jì)一、試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)1．掌握函數(shù)編寫規(guī)則。2．掌握函數(shù)調(diào)用。3．會(huì)用Matlab程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)部分工程算法問題。二、試驗(yàn)內(nèi)容1．編寫一個(gè)[y,y1,y2]=mwave(f1,m1,f2,m2)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)以下功效，并繪出y1、y2、y在t∈[0，2π]區(qū)間500個(gè)樣點(diǎn)圖形。（其中調(diào)用參數(shù)2≤f1、f2≤20Hz；0.5≤m1、m2≤2）function[y,y1,y2]=mwave(f1,m1,f2,m2)%依據(jù)給定頻率和幅值計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)正弦函數(shù)y1、y2及其疊加y波形。if(f1<2)|(f1>20)error('f1超出范圍！'),return,endif(f2<2)|(f1>20)error('f2超出范圍！'),return,endif(m1<0.5)|(m1>2)error('m1超出范圍！'),return,endif(m2<0.5)|(m2>2)error('m2超出范圍！'),return,end%---------------------------------------------------t=0:2*pi/(500-1):2*pi;y1=m1*sin(2*pi*f1*t);y2=m2*sin(2*pi*f2*t);y=y1+y2;figuresubplot(311);plot(t,y1);title('y1波形');subplot(312);plot(t,y2);title('y2波形');subplot(313);plot(t,y);title('y=y1+y2波形');%===================================================2．程序設(shè)計(jì)：相傳古代印度國(guó)王要褒獎(jiǎng)她聰慧能干宰相達(dá)依爾（國(guó)際象棋發(fā)明者），問她要什么？達(dá)依爾回復(fù)：“陛下只要在國(guó)際象棋棋盤第一個(gè)格子上放一粒麥子，第二個(gè)格子上放二粒麥子，以后每個(gè)格子麥子數(shù)全部按前一格兩倍計(jì)算。假如陛下按此法給我64格麥子，就感激不盡，其它什么也不要了。”國(guó)王想：“這還不輕易！”讓人扛了一袋麥子，但很快用光了，再扛出一袋還不夠，請(qǐng)你為國(guó)王算一下共要給達(dá)依爾多少小麥？（1袋小麥約1.4×108粒）。a=1;s=0fori=1:64s=s+a;a=2*a;endn=s/1.4/10^83．程序設(shè)計(jì)：公元前五世紀(jì)中國(guó)古代數(shù)學(xué)家張丘建在《算經(jīng)》一書中提出了“百雞問題”：雞翁一值錢五，雞母一值錢三，雞雛三值錢一。百錢買百雞，問雞翁、母、雛各幾何？forx=0:19fory=0:33forz=0:100if(x+y+z==100)&(5*x+3*y+z/3==100)d=[x,y,z]endendendend三、設(shè)計(jì)提醒1．函數(shù)名和函數(shù)文件名應(yīng)相同；對(duì)調(diào)用參數(shù)取值范圍要檢驗(yàn)是否符合要求，如不符合要求，應(yīng)給出犯錯(cuò)信息（用if和error函數(shù)實(shí)現(xiàn)）。2．程序設(shè)計(jì)——“百雞問題”答案不唯一。提醒：設(shè)x：雞翁數(shù)，則x范圍：0～19；y：雞母數(shù)，則y范圍：0～33；z：雞雛數(shù)，則z范圍：0～100。四、試驗(yàn)匯報(bào)要求1．編寫實(shí)現(xiàn)第二節(jié)試驗(yàn)內(nèi)容（1）所使用函數(shù)文件。2．程序設(shè)計(jì)用M文件編寫，并統(tǒng)計(jì)實(shí)施結(jié)果?！鞍匐u問題”答案不唯一，要給出全部答案。3．書寫試驗(yàn)匯報(bào)時(shí)要結(jié)構(gòu)合理，層次分明，在分析描述時(shí)候，需要注意語(yǔ)言流暢。試驗(yàn)六：二維圖形和三維圖形創(chuàng)建一、試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)1．掌握二維圖形繪制。2．掌握?qǐng)D形標(biāo)注3．了解三維曲線和曲面圖形繪制。二、試驗(yàn)內(nèi)容1．生成1×10維隨機(jī)數(shù)向量a，分別用紅、黃、藍(lán)、綠色繪出其連線圖、脈沖圖、階梯圖和條形圖，并分別標(biāo)出標(biāo)題“連線圖”、“脈沖圖”、“階梯圖”、“條形圖”。a=rand(1,10)subplot(221);plot(a,'r');title('連線圖');subplot(222);stem(a,'y');title('脈沖圖');subplot(223);stairs(a,'b');title('階梯圖');subplot(224);bar(a,'g');title('條形圖');2．在同一個(gè)圖形窗口中，繪制兩條曲線；并分別在靠近對(duì)應(yīng)曲線處標(biāo)注其函數(shù)表示式。x=-5:0.1:5;y1=2.^x;y2=(1/2).^x;plot(x,y1,'r');text(2,10,'y1=2^x');hold;plot(x,y2,'b');text(-3,10,'y2=(1/2)^x');3．編寫一個(gè)mcircle(r)函數(shù)，調(diào)用該函數(shù)時(shí)，依據(jù)給定半徑r，以原點(diǎn)為圓心畫一個(gè)圖所表示紅色空心圓。（圖例半徑r=5）function[y,t]=mcircle(r)r=5t=linspace(0,2*pi,65);y=ones(size(t));subplot(121),polar(t,y,'*r')X=r*cos(t);Y=r*sin(t);subplot(122),plot(X,Y,'*r')axisequalaxissquare4．（1）繪一個(gè)圓柱螺旋線（形似彈簧）圖。圓柱截面直徑為10，高度為5，每圈上升高度為1。如左圖所表示。（2）利用（1）結(jié)果，對(duì)程序做少許修改，得到如右圖所表示圖形。t=0:pi/180:2*pi*5;r1=5;x1=r1*cos(t);y1=r1*sin(t);z=t/(2*pi);subplot(121),plot3(x1,y1,z);gridonr2=linspace(5,0,length(t));x2=r2.*cos(t);y2=r2.*sin(t);subplot(122),plot3(x2,y2,z)gridon三、設(shè)計(jì)提醒1．Matlab許可在一個(gè)圖形中畫多條曲線：plot(x1，y1，x2，y2，……)指令繪制等多條曲線。Matlab自動(dòng)給這些曲線以不一樣顏色。標(biāo)注可用text函數(shù)。2．繪圖時(shí)能夠考慮極坐標(biāo)和直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。3．三維曲線繪圖函數(shù)為plot3。四、試驗(yàn)匯報(bào)要求1．編寫實(shí)現(xiàn)第二節(jié)試驗(yàn)內(nèi)容中所使用函數(shù)命令，并對(duì)二-2統(tǒng)計(jì)對(duì)應(yīng)生成結(jié)果。2．書寫試驗(yàn)匯報(bào)時(shí)要結(jié)構(gòu)合理，層次分明，在分析描述時(shí)候，需要注意語(yǔ)言流暢。試驗(yàn)七：Matlab多項(xiàng)式和符號(hào)運(yùn)算一、試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)1．掌握Matlab多項(xiàng)式運(yùn)算。2．了解符號(hào)運(yùn)算。二、試驗(yàn)內(nèi)容1．將多項(xiàng)式化為x降冪排列。A=[2,-3,7,-1]AA=poly(A)即：P(x)=X^4+(-5)^3+(-19)^2+29x+422．求一元高次方程根。P=[1,-5,-30,150,273,-1365,-820,4100,576,-1880];R=roots(P)3．求一元高次方程根，并畫出左邊多項(xiàng)式函數(shù)在區(qū)間內(nèi)曲線。P2=[10-201];x2=roots(P2)n=1;forx=-2:0.01:2y(n)=sum(P2.*(x.^[(length(P2)-1):-1:0]));%或y(n)=x^4-2*x^2+1;n=n+1;endx=-2:0.01:2;plot(x,y)4．求多項(xiàng)式和乘積；并求商和余式。f1=[1357];f2=[8-64-2];f=conv(f1,f2)f11=[zeros(1,length(f)-length(f1)),f1]%補(bǔ)0，和f同維[q,r]=deconv(f-f11,f2)5．求符號(hào)導(dǎo)數(shù)。y='x^5+tan(4*x^2)+3';diff(y)6．用符號(hào)運(yùn)算求試驗(yàn)內(nèi)容4中表示式。f1=sym('x^3+3*x^2+5*x+7');f2=sym('8*x^3-6*x^2+4*x-2');f=f1*f2collect(f)(f-f1)/f2collect(ans)三、設(shè)計(jì)提醒1．相關(guān)多項(xiàng)式運(yùn)算函數(shù)有poly、roots等。2．多項(xiàng)式做加減運(yùn)算時(shí)要注意等長(zhǎng)度。3．符號(hào)表示式輸入能夠用字符串方法，也能夠用sym函數(shù)。四、試驗(yàn)匯報(bào)要求1．編寫實(shí)現(xiàn)第二節(jié)試驗(yàn)內(nèi)容中所使用函數(shù)文件，并統(tǒng)計(jì)對(duì)應(yīng)生成結(jié)果和圖形。2．對(duì)于多項(xiàng)式結(jié)果應(yīng)以多項(xiàng)式向量和多項(xiàng)式表示式兩種方法統(tǒng)計(jì)。3．書寫試驗(yàn)匯報(bào)時(shí)要結(jié)構(gòu)合理，層次分明，在分析描述時(shí)候，需要注意語(yǔ)言流暢。試驗(yàn)八：線性時(shí)不變系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)一、試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)1．掌握線性時(shí)不變系統(tǒng)三種描述形式——傳輸函數(shù)描述法、零極點(diǎn)增益描述法、狀態(tài)空間描述法。2．掌握三種描述形式之間轉(zhuǎn)換。3．掌握連續(xù)和離散系統(tǒng)頻率響應(yīng)求解。二、試驗(yàn)內(nèi)容（邊做試驗(yàn)，邊將生成結(jié)果和圖形拷貝到Word文檔中）1．生成20個(gè)點(diǎn)單位脈沖信號(hào)、單位階躍信號(hào)，并統(tǒng)計(jì)下函數(shù)命令和波形。2．生成占空比為30％矩形波。Jnbbnn3．將連續(xù)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為傳輸函數(shù)形式，并顯示其表示式。4．將離散系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為零極點(diǎn)增益描述形式，并顯示其表示式。5．分別求試驗(yàn)內(nèi)容3和4頻率響應(yīng)（對(duì)離散系統(tǒng)取256樣點(diǎn)，采樣頻率取8000Hz）。6．分別求試驗(yàn)內(nèi)容3和4單位沖激響應(yīng)（對(duì)離散系統(tǒng)，作60樣點(diǎn)圖）。三、設(shè)計(jì)提醒1．顯示傳輸函數(shù)模型用tf(b,a)；顯示零極點(diǎn)增益模型用zpk(z,p,k)。注意：z、p為列向量。2．連續(xù)系統(tǒng)頻率響應(yīng)用freqs函數(shù)；離散系統(tǒng)用freqz函數(shù)。3．連續(xù)系統(tǒng)沖激響應(yīng)用impulse函數(shù)；離散系統(tǒng)用impz函數(shù)。四、試驗(yàn)匯報(bào)要求1．編寫實(shí)現(xiàn)第二節(jié)試驗(yàn)內(nèi)容中所使用函數(shù)文件，并統(tǒng)計(jì)對(duì)應(yīng)生成結(jié)果。2．書寫試驗(yàn)匯報(bào)時(shí)要結(jié)構(gòu)合理，層次分明，在分析描述時(shí)候，需要注意語(yǔ)言流暢。五、參考答案第3題：k=0.5;z=[1,-3]';p=[-1,-2,-4]';sys_zpk=zpk(z,p,k)[b,a]=zp2tf(z,p,k);sys_tf=tf(b,a)結(jié)果