《MATLAB及应用》实验指导书

1、MATLAB及应用实验指导书班 级： T943-3 姓 名： 尤敏 学 号： 总评成绩： 汽车工程系电测与汽车数字应用中心目录实验 MATLAB语言基础1实验 MATLAB科学计算及绘图3实验 MATLAB综合实例编程5实验 MATLAB语言基础操作成绩报告成绩1实验目的1) 熟悉MATLAB的运行环境2) 掌握MATLAB的矩阵和数组的运算3) 掌握MATLAB符号表达式的创建4) 熟悉符号方程的求解2实验内容1. 课本第一章第2题.假设x=2和y=5。使用MATLAB计算一下公式的值。a. b. c. d.解：x=3;y=5; a=y*x3/(x-y) b=3*x/2/y c=3/2*x*

2、y d=x5/(x5-1) a =-67.5000b =0.9000c =22.5000d =1.0041 2. 课本第一章第18题.解：a=13,182,-184,2503;roots(a) ans = -15.6850 0.8425 + 3.4008i 0.8425 - 3.4008i 3. 课本第二章第6题.解：A=3 7 -4 12;-5 9 10 2;6 13 8 11;15 5 4 1;B=A(:,2:4)C=A(2:4,:)D=A(1:2,2:4) B = 7 -4 12 9 10 2 13 8 11 5 4 1C = -5 9 10 2 6 13 8 11 15 5 4 1D

3、= 7 -4 12 9 10 2 4. 课本第二章第12题解：A=-7,16;4,9;B=6,-5;12,-2;C=-3,-9;6,8;disp(A+B+C);A+B+Cdisp(A-B+C);A-B+Cdisp(验证结合律：(A+B)+C=A+(B+C);disp(A+B)+C);(A+B)+Cdisp(A+(B+C);A+(B+C)disp(验证交换律：A+B+C=B+C+A=A+C+B);disp(A+B+C);A+B+Cdisp(B+C+A);B+C+Adisp(A+C+B);A+C+B A+B+Cans = -4 2 22 15A-B+Cans = -16 12 -2 19验证结合律

4、：(A+B)+C=A+(B+C)(A+B)+Cans = -4 2 22 15A+(B+C)ans = -4 2 22 15验证交换律：A+B+C=B+C+A=A+C+BA+B+Cans = -4 2 22 15B+C+Aans = -4 2 22 15A+C+Bans = -4 2 22 15 5. 课本第二章第32题.解：t=0:0.5:5;P=zeros(11,3);P(:,1)=2;P(:,2)=10*t+3;r=P(11,:)v=0 10 0;L=cross(r,v) r = 2 53 0L = 0 0 20 6. 课本第三章第4题.解：x=1:10;y1=sinh(x);y2=(e

5、xp(x)-exp(-x)/2;y=y1-y2 y = 1.0e-15 * -0.2220 0 0 0 0 0 0 0 0 0 7. 课本第三章第10题.解：function t=ht(h,v0,g)a=-1/2*g,v0,-h;t=roots(a);计算时输入如下指令：ht(100,50,9.81) ans = 7.46122.73248. 课本第三章第16题.解：function volume,area=torus(a,b)% a = inner diameter% b = outer diametervolume=pi2/4*(a+b).*(b-a).2;area=pi2*(b.2-a.

6、2);end在MATLAB中调用volume,area=torus(3,4)volume = 17.2718area = 69.08729. 课本第四章第2题.解：a=2:4;b=10,24,24;c=12,48,100;for k=1:3disp(NO.,num2str(k)delta=b(k)2-4*a(k)*c(k);x1=(-b(k)+sqrt(delta)/(2*a(k);x2=(-b(k)-sqrt(delta)/(2*a(k);%根据delta的数值分析判断是否显示实部、虚部if(delta0)disp(complex value:real and image part:)dis

7、p(real(x1),imag(x2);elsedisp(real value:)disp(x1,x2);endend NO.1real value: -2 -3NO.2real value: -4 -4NO.3complex value:real and image part: -3 -4 10. 课本第四章第20题.解：a.t0=0;x0=-10;y0=144;for t = 0:0.01:4x=5*t-10;y=25*t2-120*t+144;if(x2+y2)(x02+y02)t0=t;x0=x;y0=y;endenddisp(time:)disp(t0);disp(Minimium

8、distance is:);d=sqrt(x02+y02);disp(d); time: 2.2300Minimium distance is: 1.3581 b.t=0:0.01:4;x=5*t-10;y=25*t.2-120*t+144;d=sqrt(x.2+y.2);d_min,pos=min(d);disp(time:)disp(t(pos);disp(Minimiom distance is:);disp(d_min); time: 2.2300Minimiom distance is: 1.3581 3思考题1. MATLAB中，数组与矩阵在表示与应用上有哪些区别。答：在表示上一维

9、数组相当于向量，二维数组相当于矩阵，所以矩阵是数组的子集。在应用上矩阵运算按线性变换定义，使用通常符号；数组运算按对应元素运算定义，使用点运算符。实验 MATLAB科学计算及绘图操作成绩报告成绩1实验目的1) 熟悉MATLAB所提供的常用数值计算的函数(方程（组）的求解、插值、拟合)；2) 掌握MATLAB二维图形绘制命令及其图形控制（plot、loglog、contour、polar等）；3) 熟悉MATLAB三维图形绘制命令及其图形控制(mesh、surf等)。2实验内容1. 课本第五章第8题.解：a.t=0:10;x1=t;y1=0.5*t.2+10;y2=2*x1+6;plot(x1,

10、y1,x1,y2,-)xlabel(time(hour);legend(ship,boundary) 由图可以看出，该船并未越过边界线。b.t=0:10;x1=t;y1=0.5*t.2+10;A=2;B=-1;C=6;d=(A*x1+B*y1+C)/sqrt(A2+B2);d=abs(d);plot(t,d);xlabel(time(hour);ylabel(distance from boundary); 2. 课本第五章第22题.解：x=1990,1991,1992,1993,1994;y=18,19,21,17,20;subplot(3,1,1);stem(x,y)xlabel(year

11、);ylabel(temperature);subplot(3,1,2);bar(x,y)xlabel(year);ylabel(temperature);subplot(3,1,3);stairs(x,y)xlabel(year);ylabel(temperature); 3. 课本第六章第6题.解：a.A=12 -5 0;-3 4 7;6 2 3;b=11;-3;22;solution=AbA*solution solution = 3.0000 5.0000 -2.0000b.A=6 -3 4;12 5 -7;-5 2 6;b=41;-26;14;solution=AbA*solutio

12、n solution = 2 -3 54. 课本第六章第8题.解：a.A=-2,1;-2,1;b=-5;-5.00001;if(det(A)=0)if(rank(A)=rank(A b)disp(此方程组无解！);endend 此方程组无解！ 故此方程组无解！b.A=1,5,-1,6;2,-1,1,-2;-1,4,-1,3;3,-7,-2,1;det(A) ans = 80.0000 b=19;7;20;75;Ab ans = 17.0000 8.1250 -47.6250 -14.3750 5. 课本第六章第20题.解：a.A=1 -5 -2;6 3 1;7 3 -5;b=11;13;10;

13、solution=Ab solution = 3.0000 -2.0000 1.0000 故x=3c,y=-2c,z=cb.c=-10:10;x=3.*c;y=-2.*c;z=c;plot(c,x,-ob,c,y,-sr,c,z,:dg);xlabel(c);legend(x,y,z); 6. 课本第七章第2题.解：y=243,236,389,628,143,417,205,. 404,464,605,137,123,372,439,. 497,500,535,577,441,231,675,. 132,196,217,660,569,865,725,.457,347;y_min=round(

14、min(y(:)/10)*10;y_max=round(max(y(:)/10)*10;subplot(3,1,1)hist(y,y_min:50:y_max);xlabel(Force(Pound)subplot(3,1,2) hist(y,y_min:100:y_max); xlabel(Force(Pound) subplot(3,1,3) hist(y,y_min:200:y_max); xlabel(Force(Pound) 7. 课本第七章第4题.解：x1=5*rand(1,300)+1;x1=round(x1);x2=5*rand(1,300)+1;x2=round(x2);hi

15、st(x1+x2,1:12);num=hist(x1+x2,1:12);disp(num(8)disp(num(3:5)sum(num(1:8)grid on,title(2骰子投掷300次绝对值方图) 52 17 21 31ans = 229 8. 课本第七章第8题.某织物的抗断裂强度数据分析显示：其服从均值为200lb和方差为9的正态分布。a.估计抗裂强度不低于194lb的织物样品百分比。b.估计抗裂强度不低于194lb又不大于203lb的织物样品百分比。mu=200;x=9;sigma=sqrt(x);b1=194;b2=203;p1=1/2*(1+erf(b1-mu)/(sigma*s

16、qrt(2);%低于194lb的百分比p=1-p1p2=1/2*(erf(b2-mu)/sigma/sqrt(2)-erf(b1-mu)/sigma/sqrt(2) p = 0.9772p2 = 0.8186 结果：由上可知，抗裂强度不低于194lb的织物样品百分比为97.72%，抗裂强度不低于194lb又不大于203lb的织物样品百分比为81.86%9. 课本第七章第14题.使用一个随机数生成器产生1000个均匀分布发随机数：其均值为10；最小值为2；最大值为18.获得这些随机数的均值和直方图，并讨论他们是否为均匀分布，同时又具有预期的均值。解：y=(18-2)*rand(1,1000)+2

17、;y_m=mean(y)p=std(y)hist(y,2:18) y_m = 10.1939p = 4.5652 10. 课本第七章第26题.当生产产品时，使用计算机控制的机床来切割和成形金属及其他材料。这些机器常常使用三次样条指定切割的路线。以下的坐标指定了汽车前挡泥板的形状。用一系列三次样条拟合这个坐标，同时绘制样条曲线和坐标点。解：x=0,0.25,0.75,1.25,1.5,1.75,1.875,2,2.125,2.25;y=1.2,1.18,1.1,1,0.92,0.8,0.7,0.55,0.35,0;x_int=0:0.05:2.25;y_int=interp1(x,y,x_int

18、,spline);plot(x,y,o,x_int,y_int);xlabel(x(inch),ylabel(y(inch); 3思考题1. MATLAB求多项式的根是用什么方法，与传统方法相比有何优点？答：MATLAB求多项式的根使用roots(a)函数，a是多项式的系数行矩阵；与传统方法相比简单明了。2. 画出横坐标在（-15，15）上的函数的曲线，应该使用什么命令。答：应该使用ezplot(sin(x),-15,15)3. 请思考网络线有什么作用，为什么要对图形进行标注。答：网格线可以使图形具有好的可读性；标注使图形表达的信息更加清楚，便于读图。实验 MATLAB综合实例编程操作成绩报告

19、成绩1实验目的1) 了解Windows界面编程的基本概念和方法掌握MATLAB程序设计的方法；2) 掌握MATLAB/Simulink的使用方法和基本步骤；3) 将MATLAB应用到所学专业。2 实验内容1. 建立二自由度汽车SIMULINK模型。更改参数，观察不同参数下前轮角阶跃输入下的汽车稳态响应。1） MATLAB指令窗口下输入指令simulink，打开simulink编辑器并新建一个mdl。2） 分别将两个拉入编辑窗口，并命名为k1、k2。3） 将拉入编辑窗口并双击打开属性窗口，将“List of signs”改为“+”，命名为k1+k2，再将k1、k2与之相连。4） 如步骤2）创建B

20、，将拉入编辑窗口，再将k1+k2、B与之相连。5） 分别将、拉入编辑窗口，更改相应属性并连线6） 如步骤2）创建a、b，将拉入2个编辑窗口并双击打开属性窗口，分别将“Expression”改为“u*u”， “u*u”。7） 采用如上方法，得到最终框图。8） 点击运行仿真，结束后双击“Scope”与“Scope1”观察曲线Scope Scope19） 更改k1、k2等参数，运行仿真，不同参数下前轮角阶跃输入下的汽车稳态响应曲线。k1=3,k2=3 Scope Scope1k1=5,k2=5 Scope Scope12. 课本第九章第2题.为以下方程绘制一个仿真图框。5y+3y+7y=f(t)解：仿真图框如下：3. 课本第九章第4题.建立一个simulink模型来绘制以下方程的解图形，其中。10y=7sin4t+5cos3t y(0)=4 y(0)=1解：simulink模型：方程的解图形：4