MATLAB实验报告材料

1、MATLAB实验报告某某： 专业：试验一 MATLAB环境的生疏与根本运算一、试验目的：生疏MATLAB开发环境把握矩阵、变量、表达式的各种根本运算二、试验根本学问：生疏MATLAB环境:MATLAB文件和搜寻路径扫瞄器.MATLAB常用命令clcclc去除命令窗口中内容clearclear去除工作空间中变量help对所选函数的功能、调用格式与相关函数给出说明lookfor查找具有某种功能的函数但却不知道该函数的精确名称who查询工作空间中的变量信息变量与运算符变量命名规如此如下：1变量名可以由英语字母、数字和下划线组成2变量名应以英文字母开头3长度不大于31个4区分大小写MATLAB中设置了

2、一些特殊的变量与常量,列于下表.表1 MATLAB的特殊变量与常量最近一次操作运算结果i或j虚数单位INF无穷大pi圆周率NAN不定值0/0eps浮点数的相对误差nargin函数实际输入参数个数realmax最大的正实数nargout函数实际输出参数个数变量名功能说明变量名功能说明变量名功能说明ANS默认变量名,以应答realmin最小的正实数表 2 MATLAB 算术运算符操作符操作符功能说明操作符功能说明+加矩阵左除-减.数组左除*矩阵乘/矩阵右除.*数组乘./数组右除矩阵乘方矩阵转置.数组乘方.数组转置3 MATLAB操作符操作符功能说明=等于=不等于大于=大于等于=小于等于4 MATL

3、AB规律运算符规律运算符规律运算说明&And规律与|Or规律或Not规律非Xor规律异或表 5 MATLAB 特殊运算符号功能说明示例符号功能说明示例：1:1:4;1:2:11.；分隔行.,分隔列%注释构成向量、矩阵！调用操作系统命令构成单元数组=用于赋值的一维、二维数组的寻访表6 子数组访问与赋值常用的相关指令格式指令格式指令格式指令功能A数组A中r指定行、c指定列之元素组成的子数组A数组A中r指定行对应的全部列之元素组成的子数组A数组A中c指定列对应的全部行之元素组成的子数组A数组A中各列元素首尾相连组成的一维长列子数组A一维长列子数组中的第i个元素A=Sa数组A中r指定行、c指定列之元素

4、组成的子数组的赋值A=D数组全元素赋值,保持A的行宽、列长不变,A、D两组元素总和应一样的根本运算表 7 两种运算指令形式和实质内涵的异同表数组运算数组运算矩阵运算指令含义指令含义A非共轭转置A共轭转置A=s把标量s赋给A的每个元素s+B标量s分别与B元素之和s-B,B-s标量s分别与B元素之差s.*A标量s分别与A元素之积s*A标量s分别与A每个元素之积s./B,B.s标量s分别被B的元素除S*invB阵的逆乘sA.nA的每个元素自乘n次AnA阵为方阵,自乘n次A.p对A各元素分别求非整数幂Ap方阵A的非整数乘方A+B对应元素相加A+B矩阵相加A-B对应元素相减A-B矩阵相减A.*B对应元素

5、相乘A*B内维一样矩阵相乘A./BA的元素别B的对应元素除A/BA右除BB.A与上一样BAA左除Bexp以自然数 e为底,分别以A的元素为指数,求幂expmA的矩阵指数函数log对A的各元素求对数logmA的矩阵对数函数sqrt对A的各元素求平方根sqrtmA的矩阵平方根函数的常用函数表8 标准数组生成函数指令指令含义指令含义diagrand产生均匀分布随机数组eyeeye产生单位数组对高维不适用randn产生正态分布随机数组magic产生魔方数组对高维不适用zeros产生全0数组ones产生全1数组size返回指定矩阵的行数和列数表9 数组操作函数指令指令含义diag提取对角线元素,或生成对

6、角阵flipud以数组水平中线为对称轴,交换上下对称位置上的数组元素fliplr以数组垂直中线为对称轴,交换左右对称位置上的数组元素reshape数rot90矩阵逆时针旋转90度det方阵的行列式值rank矩阵的秩三、试验内容1、学习安装MATLAB软件.2help命令,例如在命令窗口输入help eye使用指令eye其它不会用的指令,依照此方法类推3clcclear,观看mand windowmand history和workspace变化结果.4、初步程序的编写练习,新建M-file,保存自己设定文件名,例如exerc1、exerc2、exerc3,学习使用MATLAB的根本运算符、数组寻

7、访指令、标准数组生成函数和数组操作函数.留意：每一次M-file的修改后,都要存盘.四、试验结果练习A：（1）helprand,然后随机生成一个26的数组,观看mandwindowmandhistory和workspace等窗口的变化结果.2学习使用clc、clear,了解其功能和作用.3输入C=1:2:20,如此Ci表示什么？其中i=1,2,3,10.4输入A=7 1 5；2 5 6；3 1 5,B=1 1 1; 2 2 2; 3 3 3,在命令窗口中执行如下表达式,把握其含义：AAAA*B A*B A.*B A2 A.2 B/A B./AA.*B二维数组的创建和寻访,创建一个二维数组48A

8、,查询数组第2行、第3列的元素,查询数组A第2行的全部元素,查询数组A第列的所有元素.两种运算指令形式和实质内涵的比拟.设有3个二维数组A,B242,C,写出全部由2个数组参与的合法的数组运算和矩阵指令.422学习使用表8列的常用函数通过help方法.学习使用表9数组操作函数.练习B9用reshape指令生成如下矩阵不超过3次操作,并取出方框内的数组元素.五、心得体会这次试验是一次上机进展,所以只有一步一步依据试验的步骤做,通过这次试验更加明白了一些学问和一些用法,光从书本上还是无法真的知道各种用法的区分的.试验二 MATLAB数值与符号运算一、 试验目的：1、把握矩阵的根本运算2、把握矩阵的

9、数组运算3、把握多项式的根本运算4、会求解代数方程5、把握创建符号表达式和矩阵的方法6、把握符号表达式的微分和积分运算二、 试验根本学问：1、多项式运算poly 产生特征多项式系数向量roots 求多项式的根p=poly2str以习惯方式显示多项式conv,convs多项式乘运算deconv多项式除运算多项式微分polyder: 求p的微分polyder: 求多项式a,b乘积的微分2、代数方程组求解1.恰定方程组的解方程ax=b两种求解方法： x=inv b 接受求逆运算解方程x=ab接受左除运算解方程超定方程组的解方程ax=b ,mn时此时不存在唯一解.x=-1 a b 求逆3欠定方程组的解

10、matlab可求出两个解：用除法求的解x是具有最多零元素的解是具有最小长度或X数的解,这个解是基于伪逆pinv求得的.3、符号矩阵的创建1用matlab函数sym创建矩阵symbolic的缩写命令格式：A=sym2用字符串直接创建矩阵4、符号矩阵与数值矩阵的转换将数值矩阵转化为符号矩阵,函数调用格式：double numeric 5、符号微积分与积分变换diff 对缺省变量求微分diff 对指定变量v求微分diff 对指定变量v求nint对fint 对f表达式的v变量求积分int 对f表达式的v变量在a,b区间求定积分6、符号代数方程求解solve 求一个方程的解solve 求n个方程的解7、

11、符号微分方程求解指令：dsolve命令格 式： dsolve ： f 微分方程, 可多至 12 个微分方程的求解；g为初始条件,默认自变量为 x,可任意指定自变量t, u等,微分方程的各阶导数项以大写字母D表示三、试验内容与结果：1、a=1 2 3;4 5 6;7 8 0,求其特征多项式并求其根.2、多项式a=x2+2x+3,b=4x2+5x+6,求a,b的积并微分.x 2x 83、求解方程12x1 3x 1312x2x1x22 1x 123x 22 x4x 312x 2x3x11232x 3x4x 21234、用两种方法创建符号矩,A =a, 2*b3*a,05、计算二重不定积分 xe xy

12、dxdy6、对符号方程f = ax2+bx+c 求解.1对x求解,2对a求解.7d 2 y2dy 2y y(0) dy (0) 0 .dx2dxdx8、系统冲激响应为 h=0.05,0.24,0.40,0.24,0.15,-0.1,0.1 , 系统输入u由指令randn;u=2*randn0.5-1产生,该输入信号的起始作用时刻为0.试用直杆图提示：用stem指令画出分别显示该系统输入、输出信号的两X子图.四、心得体会这次试验进一步提升自己的力量,虽然刚开头试验时没有把全部的试验做完, 回来后又一个人把没做完的补完,学习的过程是很奇特的.期望一次比一次有进步.试验三 MATLAB语言的程序设计

13、一、试验目的：1、生疏MATLAB程序编辑与设计环境2、把握各种编程语句语法规如此与程序设计方法3、函数文件的编写和设计4、了解和生疏跨空间变量传递和赋值1、程序流程把握语句for循环结构语法：fori语句1 语句n end说明：1i初值：终值,如此增量为1.规律.while语法：while 规律表达式循环体语句endwhiIe结构依据规律表达式的值推断是否执行循环体语2、为了防止因规律上的失误,而陷入死循环,建议在循环体语句的适当位置加break次执行循环体后,肯定会转变while后面所跟关系式的值.3、while循环也可以嵌套、其结构如下：while规律表达式1循环体语句1 规律表达式循环

14、体语句2end循环体语句3end支结构if 表达式1语句1else if 表达式2可选语句2else语句3endend满足,如此跳出if结构.else if表达式2与else为可选项,这两条语句可依据具体状况取舍.留意：每一个if都对应一个end,即有几个if,记就应有几个end.e构语法：switch表达式case常量表达式1 语句组1case常量表达式2语句组2 otherwise 语句组nend说明：1switch后面的表达式可以是任何类型,如数字、字符串等.2case后面常量表达式的值相等时,就执行这个cas语句组假如全部的常量表达式的值都与这个表达式的值不相等时 ,如此执行other

15、wise后的执行语句.程序流程把握指令break、return、pause2、函数文件的结构和编写方法函数只能在函数体内对变量进展操作,也就是只能访问函数本身工作空间中的变量.M函数文件的结构1函数定义行function2 H1行函数挂念文本的第一行3函数挂念文本4函数体5注释函数文件编写后,保存时,其文件名必需与函数名一样.留意：函数名不要与MATLAB自身的函数命令一样.三、试验内容与结果：练习A1、生疏MATLAB程序编辑与设计环境2、用 for 循环语句实现求 1100 的3forn件.4100Fibonaccia,Fibonacci10000元素.练习 B 思考题.4一维数组A=2,

16、4,5,8,10,B=4,6,9,3,4,用for循环语句实现.求和函数可用 sum.5、利用for循环求1！+2！+3！+5！的值.6My2=e-t/3siny1=e-t/3,口输入命令语句绘制曲线,tX.0,4.7、设时,xf,编写一个 M 函数文件,使得调用 f.阵.四、心得体会这次试验,是我第一次练习用m文件写程序,然后再运行.用m文件要比直接在窗口上写要好一些,由于m文件是可以保存下来,这样自己当时没有截取结果,以后也是可以在自己的电脑上打开.试验四接受SIMULINK的系统仿真一、试验目的：1、生疏SIMULINK 工作环境与特点2、把握线性系统仿真常用根本模块的用法3、把握SIM

17、ULINK 的建模与仿真方法二、试验根本学问：了解SIMULINK模块库中各子模块根本功能SIMULINK的建模与仿真方法.12创建子系统：当模型大而简单时,可创建子系统.3设置仿真把握参数.三、试验内容与结果练习SIMULINK仿真实际应用.利用SIMULINKd 2 x dt 2 x2 ) dtx 0,方程的初始条件为x=1, dx(0) 0 .在增益模块 Gain取值分别为 2和100dt的状况下即 2， 100）运行,给出运行结果.,.四、心得体会此次试验,我们是需要用SIMULINKSIMULINK有些慌慌 XX,由于不清楚一些模块的位置.后来通过老师的提点知道位置并成功把图画出来了

18、,同时自己也把握 SIMULINK 的建模与仿真方法 .试验五接受SIMULINK的系统仿真二一、试验目的：1、生疏SIMULINK 工作环境与特点2、把握线性系统仿真常用根本模块的用法3、把握SIMULINK 的建模与仿真方法4、子系统的创建和封装设计二、试验根本学问：了解SIMULINK模块库中各子模块根本功能SIMULINK的建模与仿真方法12创建子系统：当模型大而简单时,可创建子系统.3三、试验内容与试验结果1、用两种滤波器设计方法实现如下问题：sss构建一个低通滤波系统的 SIMULINK模型.输入信号是一个受正态噪声干扰的采样信x(kT ) sin(210kT )1.5100kT

19、)n(kT sssn(kT) N (0,0.22 ) ,01 10 Butterworth ,以便从输入信号中过滤获得 10Hz 的输出信号.2Simulink 求解I (t) t e x 在区间t 0,1的积分,并求出积分0值I.3、时变系统的仿真：对时变受控对象模型考虑一个把握系统模型如以下图,其中K 200,K10, 2Pi均为常数,试分析闭环系统的阶跃响应曲线.四、心得体会,由于用到的模块多而且比拟简单也不好查找.但是却让我们学习了很多,解决一个问题的方法有很多,.,.试验六 MATLAB的图形绘制一、试验目的：1、学习MATLAB图形绘制的根本方法；2、生疏和了解MATLAB图形绘制

20、程序编辑的根本指令；3MATLAB注；4、把握plot、subplot的指令格式和语法.二、试验根本学问：1、plot绘制由x,y所确定的曲线；2、多组变量绘图：plot；3、图形窗口的分割；4、图形编辑窗口的使用.三、试验内容与结果练习A二维曲线绘制的根本指令plot根本调用格式plot特殊留意是离散点形连续线型和点线颜色三种设置数据构成的字符串三种设置数据可以组合使用挨次任意.plot：单色或多色绘制多条曲线 ：plot：用s 指定的点形线型颜色绘制多条曲线.plot：接受默认的颜色次序用细实线绘制多条曲线 .多三元组绘制多条曲线plot单输入量绘线plot当XYmn,将绘制出n条曲线.每

21、条曲线的几何位置由、Y对应的列确定.当X两个输入量中有一个是一维数组,且该数组的长度与另一个输入量的将绘制出plot：只能用指定的同一颜色绘制多条曲线.二维曲线绘图根本指令演示.本例运作后,再试验plot, plot, plot 以观看产生图形的不同.t=; k=0.4:0.1:1;Y=cos*k; plot用图形表示连续调制波形Y=sinsin 与其包络线.t=0:pi/1000:pi;y1=sin.*sin; y2=sin; plott,y1,t,y2*1,-1,r- hold ont0=linspace; for i=1:lengtht00=fzeroy1,t0; plotend plo

22、t在一个图形窗口绘制正弦和余弦曲线,要求给图形加标题 正弦和余弦曲线,X轴Y轴分别标注为 时间t和正弦、余弦 ,在图形的某个位置标注sincos,并加图例,显示网格,坐标为正方形坐标系.t=0:pi/100:2*pi; y1=sin; y2=cos;plot; legendsin,cos; axis square;titletext1,-0.4,cosrightarrow text2.8,0.4,leftarrowsin xlabel;ylabel四、心得体会,MATLAB个软件格外的奇特,先自己写,再运行,然后再比照结果进展修改.试验七MATLAB在信号与系统中的应用一、试验目的：把握利用M

23、ATLAB求解LTI系统的方法把握用MATLAB中滤波分析的函数命令.生疏MATLAB信号处理工具箱.二、试验根本学问：1、绘制三维网格曲面图指令mesh.filter. 函数调用格式：filter:对输入为向量x进展滤波处理.三、试验内容与结果：1H(s2ns2 nns 2n,当 n 1时,试计算阻尼比 1时的二阶系统的阶跃响应,并绘制阶跃响应三维网格曲面图.1,2、某LTI系统的单位冲激响应 h(t) e0.1t ,输入 x(t) 0,1t,初始条件为0,求系统响应 y.3、n=0:31的响应y.x、输出y波形.四、心得体会MATLABLTIMATLAB试验八：频率采样法设计 FIR 数字

24、滤波器数字滤波器从滤波器功能上可以分为低通、高通、带通、带阻以与全通滤波器；依据系统的单位冲击响应的特性,又可以分为有限长单位冲激响应滤波器FIR和无限长单位冲激响应滤波器IIR.IIR,FIR到有严格的线性相位特性.设FIRh的长度为N,数为：当滤波器的系数 N 满足肯定的对称条件时,就可以获得线性相位.线性相位 FIR 滤波器共分为四种类型,分别为：I,系数对称,即II,系数对称,即III,系数反对称,即IV,1频率采样法,N 为奇数.,N 为偶数.,N 为奇数.,N 为偶数.设计滤波器时,通常给出的是幅频特性的技术指标要求,可直接在频域进展理,依据抱负的频率特性,在到2 之间等间隔采样N

25、点,得到：然后用 H的傅里叶逆变换作为滤波器的系数：构成一个系统传递函数为方法称为频率采样法.的实际的 FIR 数字滤波器,这种设计在使用频率采样法设计 FIR 数字滤波器时,应留意如下问题：.1依据频域抽样定理,被采样的抱负频率特性其采样点数N与滤波器的长度应满足NM,否如此将造成混叠.本试验取N=M.202才能观看到其对称图形 .习惯上,我们一般利用其对称性 ,只做 0 频段上的图形.3抱负频率特性的相位特性应当与频率成线性关系,即满足线性相位的条件.2频率采样法的优化设计为了提高阻带的衰减,减小通带的波动,可以接受频率采样的优化设计法,即在连续点区间内插入一个或几个过渡带采样点.例1.

26、用频率采样法设计一个FIR数字低通滤波器,3dB截止频率,采样点数分别取N=21N=61数对滤波器特性的影响.参考程序如下：N = 21;n = 0:N-1;wc=0.4*pi;%截止频率N1=fixwc/;2*pi/N,N1wcN2=N - 2*N1 - 1;%N2 为阻带样点数A = ones,zeros,ones; %建立幅度特性样本序theta = -pi*/N * 0 : N-1;%建立相位特性样本序wa = 0:N-1/N*2;%为作图建立对应的频率向量%画图subplot;.plot;axis;title; xlabel; ylabelH;subplot; plot;axis;t

27、itle; xlabel; ylabelphi;N = 61;n = 0:N-1;wc=0.4*pi;%截止频率N1=fixwc/;2*pi/N,N1wcN2=N - 2*N1 - 1;%N2 为阻带样点数A = ones,zeros,ones; %建立幅度特性样本序theta = -pi*/N * 0 : N-1;%建立相位特性样本序wa = 0:N-1/N*2;%为作图建立对应的频率向量%画图subplot; plot;axis;title;.xlabel; ylabelH; subplot; plot;axis;title; xlabel; ylabelphi;020 频段上显示特性曲线

28、.%N = input;N = 41;n = 0:N-1;wc = 0.4*pi; % 截 止 频 率N1 = fixwc/;2*pi/N,N1wcN2 = N - 2*N1 -1; %N2A = ones,zeros,ones; %建立幅度特性样本序theta = -pi*/N *0: N-1;%建立相位特性样本序Hk = A.*exp; %建立频域特性样本序列h = realifft; %由反变换求脉冲序列 h,并取实部H,w = freqz; %计算滤波器的频率响应.H1 = H;Hw1 = w;mag = abs;db = 20*log/max;pha = angle;wa = 0:N

29、-1/N*2;%画图subplot;plot;axis;title; xlabel; ylabelH;subplot; stem;title; xlabel; ylabelh; subplot;plot,title;N = 21N = 61例 2：在满足上面显示抱负/实际滤波器幅频响应等的设计要求下,在过渡带中增加一个样点 T1,取值 0.42.要求显示其幅频特性曲线,观看增加了过渡带采样点后对滤波器特性的影响.提示：只需将建立幅频特性样本序列的一句程序修改高.程序如下：%N = input;N41; %采样点数n = 0:N-1;wc = 0.4*pi;%截止频率N1 = fixwc/;%样点间隔为2*pi/N,N1为wc的样点N2 = N - 2*N1 -1;%N2为阻带样点数T1=0.42;A=ones,T1,zeros,T1,ones;%建立幅度特性样本序theta = -pi*/N *0: N-1;%建立相位特性样本序列Hk = A.*exp;%建立频域特性样本