实验一MATLAB基本操作和绘图

1、本科实验报告课程名称：信号与系统（乙）实验姓名：罗宇鹏系：工科试验班信息专业：光电信息工程学号：3120103549指导教师：吕俊 张建国2014年4月29日2专业：光电信息工程刖户a 票实验报告姓名:学号:日期:地点:罗宇鹏31201035492014.4.29紫金港机房1课程名称：信号与系统（乙）实验 指导老师：吕俊 张建国 成绩： 实验名称：MATLAB基本操作和绘图实验目的1、熟悉MATLAB编程环境；2、学习MATLAB的基本使用方法；3、熟悉plot和stem等绘图函数的用法。实验原理和内容实验原理：订 1.MATLAB 简介：MATLAB 采用了全新的 MATLAB 是matri

2、x laboratory的缩写,是Mathworks公司开发的一款商业软件。它是一种用于数值计算、算法开发、数据分析和可视线化的高级编程语言和编程环境。除向量和矩阵运算、绘制函数/数据图像等基本功能外，i MATLAB也可用来创建图形用户界面（ GUI）,并可与其他高级语言（如 C、C+和 +:FORTRAN等）进行混合编程。1 2.MATLAB的工作环境：左边当前文件夹（Current Folder-）窗口显示的是当前文件夹中 ,的文件；中间是命令行窗口 （Command Window）,在“>>”提示符后输入命令，MATLAB便|会执行相应的操作；右上工作区（Workspace

3、窗口显示的是 MATLAB命令和程序生成的变;量名及其数值；右下是Command History窗口显示输入命令的历史记录。 所有这些窗口都可:改变大小、浮动、关闭及重新打开。 *j3.当前文件夹和搜索路径：通常在使用调用或执行这些文件之前需要确认或设置.m文件：的搜索路径，告诉MATLAB在哪里搜索.m文件。这一步骤可通过“ File”菜单下选择“ Set +'Path”实现。i4.变量和.m文件的命名规则：在 MATLAB中变量和.m文件有相同的命名规则：区分;大小写，第一个字符必须为英文字符（不能为数字开头），不能超过31个字符，其他字符可 :以为英文字符、数字和下划线 一除此之

4、外不能包含其他字符。变量和.m文件的名字不能重I名。同时应尽量避免和 MATLAB预定义的变量。i5.基本运算和函数：使用 MATLAB最大的好处是以往复杂的数学运算和编程可变得相 对简单。它缺省的数据格式为双精度浮点数的矩阵或数组，并且可以直接处理复数，同时会 自动管理执行过程中变量使用内存的分配和回收，不需要额外的处理和编程。6 .MATLAB流程控制语句：MATLAB提供了流程控制语句，用于控制程序执行的流程， 其中比较常用的有：if/elseif/else, switch/case/otherwise, while, for,end, break, continue, return1

5、等。7 .MATLAB的绘图函数：MATLAM提供了丰富的绘图函数可将数据绘制成各种图形， 如曲线、直方图、极坐标图、等位线图、向量场图等。在信号与系统实验中最常用的是plot函数和stem函数。实验内容：1 .熟悉MATLAB软件的使用环境，掌握在 MATLAB环境中输入、保存、运行和 调试程序的过程。2 .编写一个MATLAB脚本计算一个线性方程组x - 3y + 3z = -42x + 3y - z = 154x - 3y - z = 19 的解。3 .取两个不同的间隔步长(如0.5和0.05,或者不同的坐标点数，如20点和200点)， 用plot函数画出sinc函数的波形。要求用sub

6、plot将结果画在同一个绘图窗口中以便比较， 并设定合适的坐标轴范围，同时添加坐标轴标注。4 .用MATLAB可以直接进行复数运算，但在显示信号时通常需要用模和相角、或者用 实部和虚部来表示。5 .在MATLAB中离散时间实指数序列 ak可简单地通过点幕运算。6 .在MATLAB中可用rectpuls和tripuls函数产生指定宽度和高度的矩形和三角脉冲。 分别取脉冲宽度 r = 0.1和0.01,画出单位冲激信号 6(t)的近似波形。三、 实验数据记录、处理和分析»Command Window1 .熟悉MATLAB软件£自1» b-f il (lC*raiid(

7、l. 4)(a)b =实验说明：利用rand产生(0,1)的随机数，fix (10*rand(1,3)e o 2和fix (10*rand (1,4)产生长度为3和4的随机个位整数向量，»剑备在通过conv (a,b)求a和b卷积和。721296322 1S 23源程序：>>a=fix(10*rand(1,3)>>b=fix(10*rand(1,4)>>c=conv(a,b)结果：a=8,9,1;b=9,6,0,2;c=72,129,63,22,18,2两个长度分别为 m和n的序列的卷积和的长度是 m+n-1(b)实验说明:在New Script中

8、保存为.m格式，如图所示，命名为juan.m。EDrroRPUBLISH, u ,OpenJB.SaveQ2 Find FiteaW Compare ,Print -FILEjuan.m *1 -=f ix(10*rand(l, 3)2 -b=f ix(10*rand( 1, -1)3 c-conv (ai b)运行后结果:» juanCommand Wiriidow7265115 8o 4224卷积和：c=72,65,115,85,42,24(c)源程序：functiony,n=conv_m(x,h)y=conv(x,h)» K-f i?c3)» h*f ix(

9、10*rand(l, 4):» convi.ts,. h)04811011987274B HO 11967275n=length(y) end长度n=6卷积和：y=0,48,110,119,87,272 .解线性方程组。利用x=Ab:实验说明：解方程组Ax=b,只需要输入A矩阵，然后输 入b矩阵，利用x=Ab就可以解除出方程。源程序:>>A=1,-3,3;2,3,-1;4,-3,-1;>>b=-4;15;19;>> x=AbCommand Window» ACl,-333;2, 3t-1;4,-33 -1J;» b=-4;15;

10、19l:» s-Ab51-214结果：x=5;1;-2,即 x=5,y=1,z=-2。» b-C-4：15：13：» x-inv(A)*b5. 00001. 0000-2. 0000利用 x=inv(A)*b:源程序:>> A=1,-3,3;2,3,-1;4,-3,-1;>> b=-4;15;19;>> x=inv(A)*b结果：x=5.0000,y=1.0000,z=-2.000a两种方法不同：上述两种方法第一种采用左除运算解方程组，第二种采用求逆运算解方程组。利用C语言解决此问题有三种方法，分别是迭代法，高斯列主元消去法，矩

11、阵的三角分 解法，三种方法因为都多次使用循环，代码量都需要100行左右，所以利用MATLAB单方程组极大简便计算。3 .抽样函数实验说明：先通过t=-10:0.5:10 来在-10到10每隔0.5选取坐标点，通过subpolt来在 同一个图像表示出来。(a) >> help sinc>> doc sinc>> edit sinc获得MATLAB函数的在线帮助、联机文档和源代码。Command Window» tl-10:04 5： 10 ;» t2=-10: 0405: 10：» yl=sinc (tl)；» y2=s

12、inc(t2);» subplot (1, 2, 1) ；plot (tl, yl) ：Klabel(7 tT ) ；ylabel(, yln) ;axis(>10 10 *1 1>：>> subplot (1, 2, 2) :plot (t2P y2) :ilabel (' t2 ) ;ylabel( y2 ) ： axis (-10 10 -I 1)：波形：t1t24 .复指数信号(a)function x = myexp(t3 sigma, omegaTA) switch naxgin case 1s igma=-0. 2:oiiega-5 ：A

13、=1 ： case 4 otherwiseerror ( Trong_number_ of - arguments.)： endxx=A+exp(sigma+i+omega)*t);if nargout -。，newplotmag=abs fxx) ; phase=angle(x?t) *180/pi;xr=real(xx)： xi-inag(xx)：subplot(221); plat(t, mag); title(' Magnitude );subplot(222): plat(t, phase)： titlePhase')：subplot (223) ; plot (t,

14、 xr) ; t itle C Real _Part ) ：|subplot (224) ; plot (tP Mi) ; title( Imag inary_Fart'); elsex=xx;end end直接用 myexp(t,-0.2,5,1)调用:用 y=myexp(t,-0.2,5,1)调用:toluuiM 1 thj-cmgh i1. 0000 +0. OOOOi 0.2322 - 0. 7S511-0.5624 - 0.36471. -Q. 4169+ 0. 35691Coluans 5 through :0. 1S34 + 0. 41C210. 3646 - 0.01S

15、71(b)n=3结果：yi -Columns 1 through 60-42440.42440.4244Column 70. 4244n=5结果：y2 =CoIujnis 1 through 60.55170.55170.5517ColLLim 70.5517n=7结果：y3 =Calimns 1 through 50.46030.46080.460SColumn 70.0465 - 0.297610. 42440. 42440. 42440. 55170.55170. 55170.46080.46。80.45090.4608n=5n 二3-0510n=7051006040.200 2-0.4

16、-O.&-0 8n - 8时，得到的信号是：实部是方波，虚部是冲激函数5.离散时间实指数序列Command Window» k7：5：» subplot 3,1) ; stet&(k, (0. 5), k, filled');» subplot(2.3,2);st«a(k,(1). nfilled1);» subplot 3, 3);stea(k,(2). n filled1);» subplot 3, 4) ; steatk, (-0. 5)k.'filled* ):» subplot3,5

17、);st«a(k,(-1). *k,1 filled );» subplot (2. 3, 5) ; st«a(k, (-2). *k,7 filled7 );结果:6.单位冲激信号产生方波脉冲源程序:Command Window> > t=-l: 0.1:1;> > ftl=rectpuls(t,0.1);> > ft2=rectpul£(t,0.1):> > 5Vbplot(L 2, I) ;plot (t, ftl)O1)Nitle C T = dl ):» siibpLot (1,2, 2

18、) ;plot(t.ft2) ;asisCE-l, 1> 0,1):titleC T = 00. 1');图像:产生三角脉冲源程序:Command Window®» t=-i：o. i： i：» ftl«tripuls(t, 0.1)：» ft2-tripuls(tF 0. 01);> > subplot (lr2Fl);axis(-LLOrlI) ;title(7 T = Q, V );> subplot (1,2. 2) ;plat (tvft2) ;axis(-L 1,0,1);titleC T ' CO. T )图像：四、讨论实验心得体会：通过本次实验，我对MATLAB的基础知识有了全面的了解，包括对 MATLAB的使用环 境，在MATLAB环境中输入、保存、运行和调试