M专业基础实践课设.doc

武汉理工大学Matlab课程设计Matlab应用课程设计任务书学生姓名: 杨博 专业班级: 电信1303 班指导教师: 肖攸安 工作单位: 信息工程学院题 目:Matlab应用第7套综合题初始条件:（1）提供实验室机房及其Matlab6.5以上版本软件； （2）MATLAB教程学习。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）选择一本MATLAB教程，认真学习该教程的全部内容，包括基本使用方法、 数组运算、矩阵运算、数学运算、程序设计、符号计算、图形绘制、GUI设计等内容； （2）对该套综合题的10道题，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）。 （3）对实验结果进行分析和总结； （4）要求阅读相关参考文献不少于5篇； （5）根据课程设计有关规范，按时、独立完成课程设计说明书。时间安排: (1) 布置课程设计任务,查阅资料,学习MATLAB教程 十周； (2) 进行编程设计 一周； (3) 完成课程设计报告书 一周； 指导教师签名: 年 月 日系主任(或责任教师)签名: 年 月 日目录1 前言11.1MATLAB简介11.2MATLAB的功能11.3MATLAB的典型应用12 设计题目33 设计内容53.1题一53.2题二53.3题三63.4题四73.5题五143.6题六143.7题七153.8题八173.9题九183.10题十194 课程设计心得22参考文献231 前言1.1MATLAB简介MATLAB软件由美国Math Works公司于1984年推出，经过不断的发展和完善，如今己成为覆盖多个学科的国际公认的最优秀的数值计算仿真软件。MATLAB具备强大的数值计算能力，许多复杂的计算问题只需短短几行代码就可在MATLAB中实现。作为一个跨平台的软件，MATLAB已推出Unix、Windows、Linux和Mac等十多种操作系统下的版本，大大方便了在不同操作系统平台下的研究工作。MATLAB软件具有很强的开放性和适应性。在保持内核不变的情况下，MATLAB可以针对不同的应用学科推出相应的工具箱(toolbox)，目前己经推出了图象处理工具箱、信号处理工具箱、小波工具箱、神经网络工具箱以及通信工具箱等多个学科的专用工具箱，极大地方便了不同学科的研究工作。国内已有越来越多的科研和技术人员认识到MATLAB的强大作用，并在不同的领域内使用MATLAB来快速实现科研构想和提高工作效率。MATLAB提供了20类图像处理函数,涵盖了图像处理的包括近期研究成果在内的几乎所有的技术方法,是学习和研究图像处理的人员难得的宝贵资料和加工工具箱。这些函数按其功能可分为:图像显示;图像文件I/O;图像算术运算;几何变换;图像登记;像素值与统计;图像分析;图像增强;线性滤波;线性二元滤波设计;图像去模糊;图像变换;邻域与块处理;灰度与二值图像的形态学运算;结构元素创建与处理;基于边缘的处理;色彩映射表操作;色彩空间变换;图像类型与类型转换。1.2MATLAB的功能1) 强大的科学计算机数据处理能力2) 出色的图形处理功能3) 应用广泛的模块集合工具箱4) 实用的程序接口和发布平台1.3MATLAB的典型应用1) 数据分析2) 数值与符号计算；3) 工程与科学绘图；4) 控制系统设计；5) 航天工业；6) 汽车工业；7) 生物医学工程；8) 语音处理；9) 图像与数字信号处理；10) 财务、金融分析；11) 建模、仿真及样机开发；12) 新算法研究开发；13) 图形用户界面设计。2 设计题目第7套题：Matlab应用课程设计7(1).求100,200之间第一个能被21整除的整数。(2).绘制余弦曲线y=cos(x)和指数函数y=x2曲线。(3).计算2+4+6.+100 的值，当和大于2000时终止计算。(4).分析下面每条指令的功能并运行，观察执行结果。X=0:0.25:3;Y=X.*exp(-X);plot(X,Y),xlabel(x), ylabel(y),title(y=x*exp(-x);A=zeros(3,5)A(:)=-7:7L=abs(A)4islogical(L)X=A(L)A=1:5;6:10pow2(A)A=zeros(3,2)A(:)=1:6A=A*(1+i)A1=A.B1=AA=ones(2,3)B=ones(2)C=eye(4)D=diag(C)E=repmat(C,1,3)(5).利用whileend循环结构编程求出1+3+5+101的值。(6).随机生成一个100003的矩阵，并绘制其柱状图。(7). 利用switchcase编写以下程序：某商场对顾客所购买的商品实行打折销售，标准如下(商品价格用price来表示)： price200 无折扣 200price500 5折扣 500price nn = 1053.2题二绘制余弦曲线y=cos(x)和指数函数y=x2曲线。 分析：绘制曲线用plot函数。为方便观察两个图像，应适当设置横纵坐标的大小，这需要用到axis(xmin xmax ymin ymax)函数。设置其x在（0,2pi），y为（-3,3）较为合适。1) 程序如下x=0:pi/30:2*pi; %产生一个0到2pi的等差数列y1=cos(x);y2=x.*x; %定义关于y1和y2的函数plot(x,y1,-ro,x,y2) %将y1 y2的图像以不同的样式绘制出来axis(0,2*pi,-3,3) %定义x和y的最值h = legend(cos_x,x.*x,2); %添加两个函数的标注2）运行结果为图1 题3.2程序运行结果3.3题三计算2+4+6.+100 的值，当和大于2000时终止计算。分析：此题为求偶数的和第一次大于2000时的值，因此要设置累加后的值放在sum里面，用while循环，令m的初值为2步长为2，终值为100.1）程序如下：sum=0; %定义sum的初值为0m=2; %定义m的初值为2while sum4islogical(L)X=A(L)分析：A=zeros(3,5)会产生一个3*5阶的全0矩阵A，A(:)=-7:7会将矩阵元素从-7到7依次赋值，L=abs(A)4会标记矩阵A中元素的绝对值大于4的元素，islogical(L) 判断L是不是逻辑数，X=A(L) 取出A中绝对值大于4的元素组成一个新的矩阵A。1） 程序如下： A=zeros(3,5)A(:)=-7:7L=abs(A)4islogical(L)x=A(L)2） 结果如下： A = 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0A = -7 -4 -1 2 5 -6 -3 0 3 6 -5 -2 1 4 7L = 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1ans = 1x = -7 -6 -5 5 6 73.4.3 分析下面指令的功能并运行，观察执行结果。 A=1:5;6:10pow2(A)分析：A=1:5;6:10为矩阵的第一行从1到5依次赋值，第二行，从6到10依次赋值，pow2(A)将A按矩阵运算出平方。1） 程序如下：A=1:5;6:10pow2(A)2） 结果如下：A = 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10ans = 2 4 8 16 32 64 128 256 512 10243.4.4 分析下面指令的功能并运行，观察执行结果。A=zeros(3,2)A(:)=1:6A=A*(1+i)A1=A.B1=A分析：A=zeros(3,2)得到一个3*2的全零矩阵。A(:)=1:6将1到6内的整数值赋给A，形成新的矩阵A。A=A*(1+i)计算A*（1+i），得到新矩阵A。A1=A.得到非共轭转置矩阵A1。B1=A得到共轭转置矩阵B1。1） 程序如下：A=zeros(3,2)A(:)=1:6A=A*(1+i)A1=A.B1=A2） 运行结果如下：A = 0 0 0 0 0 0A = 1 4 2 5 3 6A = 1.0000 + 1.0000i 4.0000 + 4.0000i 2.0000 + 2.0000i 5.0000 + 5.0000i 3.0000 + 3.0000i 6.0000 + 6.0000iA1 = 1.0000 + 1.0000i 2.0000 + 2.0000i 3.0000 + 3.0000i 4.0000 + 4.0000i 5.0000 + 5.0000i 6.0000 + 6.0000iB1 = 1.0000 - 1.0000i 2.0000 - 2.0000i 3.0000 - 3.0000i 4.0000 - 4.0000i 5.0000 - 5.0000i 6.0000 - 6.0000i3.4.5 分析下面指令的功能并运行，观察执行结果。 A=ones(2,3)B=ones(2)C=eye(4)D=diag(C)E=repmat(C,1,3)分析：A=ones(2,3) 得到2*3全1矩阵A。B=ones(2)得到全1二阶方阵B。C=eye(4)得到四阶单位矩阵C。D=diag(C)提取C的对角矩阵D。E=repmat(C,1,3) 复制矩阵C并在第一行平铺三个。1） 程序如下：A=ones(2,3)B=ones(2)C=eye(4)D=diag(C)E=repmat(C,1,3)2） 结果如下：A = 1 1 1 1 1 1B = 1 1 1 1C = 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1D = 1 1 1 1图3 题3.4.5运行结果3.5题五利用whileend循环结构编程求出1+3+5+101的值。 分析：用whileend循环结构编程求1+3+5+101需要一个循环变量k和一个累加变量s，最终得到的s即为求和的值。1） 程序如下：s=0; %定义s并赋初值0k=1; %定义k并赋初值1while k3.6题六随机生成一个100003的矩阵，并绘制其柱状图。分析：生成随即矩阵需要用到函数rand（），绘制柱状图需要用到函数bar(）。1）程序如下：A=rand(10000,3);bar(A)2结果如下图4 题3.6运行结果3.7题七利用switchcase编写以下程序：某商场对顾客所购买的商品实行打折销售，标准如下(商品价格用price来表示)： price200 无折扣 200price500 5折扣 500price1000 10折扣 Price1000 15折扣输入所售商品的价格，求其实际销售价格。 分析：用switch语句来编写，需要将价格的不同区间对应不同的数字，用fix函数将price/100的结果靠近0取整后，可以使小于200对应情况为(0 1)，200到500对应情况为(2 3 4)，500到1000对应情况为(5 7 8 9)。同时为避免用户输入负数这种不可能出现的价格情况，用while语句设置一个循环判断，是用户输入小于0的数字时提示其输入错误，需要重新输入，这样的话剩下的最后一种情况即为价格大于1000的情况，可以用otherwise语句编写。1） 程序如下：price=input(price);while price circle (0.5)；s = 0.7854l =3.1416 circle (5);s =78.398l = 31.41593.9题九已知，其中t的范围是0 10，计算y的微分和积分并给出曲线图。分析：首先需要定义两个变量t和y，将所求函数用y=exp(-1)*cos(t)表示出来，求积分需要用到int（）函数，求微分需要用到diff（）函数，vpa函数用于控制精度，画图像用ezplot（）函数比较简单，只需方程式即可画出图像。1）程序如下：syms t y a b c d %定义变量t yy=exp(-1)*cos(t) %表达出函数y=exp(-1)*cos(t)a=int(y,0,10); %求y的积分并赋给ab=diff(y,0,10); %求y的微分并赋给bezplot(y,0,10) %画出y的图像c=vpa(a); %控制a的精度后并把其赋给cd=vpa(b); %控制b的精度后并把其赋给dcd2)运行如下c = -.20013418225944862880696669467031 d = -.36787944117144233402427744294982*cos(t)图5 题3.9运行结果3.10.题十编写程序，用plot(x,y)绘制图六、图七所示曲线。 图6 图73.10.1分析：有图像很容易可以求出函数的表达式为y=3*x+1，x取值范围为（0,5），画图像可以用到plot（）函数，再用xlabel(x),ylabel(y)两个语句确定其横纵坐标轴的名称。1）程序如下：x=0:0.001:5;y=3*x+1; plot(x,y); %画出y的曲线xlabel(x),ylabel(y);2）结果如下：图8 题3.10.1运行结果3.10.2分析：容易看出这是两个表达式的图像所形成的图形，分别为y1=x+1和y2=-x+3，可以用plot（）函数画出其图形，但要注意的是画出第一个图形后需要用hold on语句将第一个图形锁住，再画第二个图形，否则第二个图形会将第一个图形覆盖，无法得出如题所示图形。1） 程序如下：x=0:0.1:1;y1=x+1;y2=-x+3;plot(x,y1),hold on,plot(x,y2); %画出y1和y2的两条曲线并同时显示2）结果如下：图9 题3.10.2运行结果4 课程设计心得Matlab作为一款数学处理软件，其功能是非常强大的，通过对该软件的学习，我有学会了一种方法去解决比较纠结的数学问题。刚开始我是先找了一本电子工业出版社的MATLAB及在电子信息工程课程中的应用这本书，通过对这本书的学习，我对Matlab有了初步的了解，然后又在网上找了些视频，跟着学做了几次就开始自己做了，感觉只要是以认真学Matlab不是很难。首先，Matlab是针对矩阵的，然后好多的与方程的解有关的问题便迎刃而解，还有就是比较强大的绘图功能，以前在高中的时候只看过书本上做的一些比较复杂的图像，但现在可以自己做感觉还是蛮激动的，Matlab有个很方便的工具，就是它的帮助，遇到什么不懂的问题只要查一下help就能解决了。在help中输入不理解的函数