中南大学matlab课程设计

1、一、matlab程序设计实践matlab基础班级:学号:姓名:表示多晶体材料织构的三维取向分布函数（f=f（ei, e,彷2） 是一个非常复杂的函数，难以精确的用解析函数表达，通常采用离散 空间函数值来表示取向分布函数，data.txt是三维取向分布函数的一 个实例。由于数据量非常大，不便于分析，需要借助图形来分析。请 你编写一个matlab程序画出如下的几种图形来分析其取向分布特征:（1）用slice函数给出其整体分布特征；100 >80、60、4020、0 0(2) 用 pcolor或contour 函数分别给岀(<p2=0, 5, 10, 15, 20, 25, 30,359

2、0）切面上f分布情况（需要用到subplot函数）;5005050500 00 0o50505005000 00 00050500505050050050050（3）用plot函数给出沿a取向线（pl=090,（p=45,.（p2 = 0）的f 分布情况。流程图开始v解：(1)将文件data.txt内的数据按照要求读取到矩阵f(phil，phi,ph中, 代码如下：f id=fopen ( 1 data . txt1;%读取数据文件dmtm . txtfor i=l:18tline=fgetl(fid);endphil=l;phi=l;phi2=l;line=0;f=zeros(19,19,1

3、9);while feof(fid)tline=fgetl(fid);data=str2num(tline);line=line+l;if mod(line,20)=1phi2=(data/5)+1;phi=l;elsefor phil=l:19f (phi1,phi,phi2)=data(phil);endphi=phi+l;endendfclose(fid);将以上代码保存为readtext.m文件并在matlab中运行，运行结果 如下图所示：file edit view debug desktop window helparray editor - f龙 th m p * > jf

4、( <：.!)columns 1 through 91 15500 96620 77981 03381 46601 64821 65771 75611 92501 51351.15120 57670 52620 92591 23541 31901 42241 62161 72331,16440 18540 10220 34840 71080 69290 85861 44910 98210 5155-0 1706-0 06900 49980 47480 07130 71522 53810 1032-0 1995-0 4627-0 005904132-0 13090 53021 290

5、69;4 - '44 0 2535q 4199-0 4562-0 0679-0 06760 7741-0 51282 46816 9044-0 614b 0.43000 02230 26460 20820 80420 09803 19966 9189-1 1374-0 401 10 7240o 0390o 4094 1 0252o o1d92 sx24 t2do310507881 43580 6266-1 2536 1 8070-0 89870 63082 268525160 34742 09790 71581 5873-1 988227660 39700 9857-1 31050 4

6、6322 43391 08901 0766-1 29440 8500-0 60610 351913740 40562 10471 22860 4652-0 6654-0 5153-0 6552-0 13840 61460 31171 42720 96390 0252-0 2275-041540 6155-0 15560 25350 1032-0 00930 34400 45740 49220 3000-0 3111-0 60530 0286 0/18960 5096-0.11400 58820 52000 3300-0 7582-0 24840 98210 2vm3-u t>w/4-u

7、seuu 4us2u 53u1 72330 79730 3386-0 01240 53640 18580 09840 11380 04011 51340 4057-0 47010 38420 98900 26930 08330 55950 09441 15500 1251-0 68150 52091 22940 33310 10700 6204-0 0322columns10 through 18a nay1 qxc11 2”1 zao1 4aaa1 cq"h 77oan qas将以下代码保存为codel l.m文件:fopen(1 readtext.m1);readtext;x,y

8、,z=meshgrid(0:5:90,0:5:90,0:5:90);slice(x,y,zzf, 45, 90, 45, 90, 0,45)%运用slice函数绘制图形运行结果如右图所示figure 1file edit view insert tools desktop window help qpwa n: (2)将以下代码保存为codel_2_l.m文件:fopen(1 readtext m'); readtext;for i=l:19subplot (5,4,i)pcolor (f (:, :,i)end%运用pcolor函数绘制图形d *0q q f； © e q帀

9、口_一nxfigure 1file edit view insert tools desktop wirdow help运行结果如右图所示5 10 155 10 155 10 155 10 155 10 15将以下代码保存为codel_2_2.m文件:fopen ( 1 readtext .mf ) ;%运用contour函数绘制图形readtext;for i=l:19subplot (5,4 z i) contour(f (:, :,i) end运行结果如右图所示:151015*151015105 10155 10 155 10 155 10 15151051510515105ii慚5 1

10、0155 10 155 10 155 10 1515105際負1510515105 10155 10 155 10 155 10 15151051510151051510qfigure 1一口file edt view insert tools desktop window help4 愆 qo® 或 b5 10 155 10 155 10 155 10 155 10 155 10 155 10 15(3)(pl =0-90, (p=45,(p2 = 0 所对应的 f(pl,(p，(p2)即为 f(:,10,l)。将以下代码保存为codel_3.m文件:fopen(1 readtex

11、t m');readtext;plot ( 0 : 5 : 90 , f (:, 10,1) j -bo t%运用plot函数绘制图形text (60,6z *phi=45 phi2 = 0 *)dfigure 1 dfile edit view insert tools desktop window help运行结果如下图所示：d"八宏03，d1.编程实现以下科学计算算法，并举一例应用之。(参考书籍精通matlab科学算法，王正林等著，电子工业出版社，2009年)“多项式拟合”。思考：多项式拟合是用多项式拟合曲线的一种方式，低次数下运用此方法 符合较好，但较高次数下波动太大

12、，失去真实性。1.1多项式曲线拟合概述对给定数据点(xi,yj (i=l,2,.n),构造m次多项式,p (x) =qo + dxamxm (m<n )由曲线拟合定义，应该使得下式取极小值: 仃i2z为咖-刀/=!通过简单的计算可得岀系数是下面的线性方程组的解:cm+加+1%2ma,n其中,n，伙=0,1, ,2/71)/=!bk=w：,伙= 0,1,加)在matlab中编程实现的多项式曲线拟合函数为:multifit 功能：离散实验数据点的多项式曲线拟合。调用格式：a=multifit (x, y, m)其中：x为实验数据点的x坐标向量；y为实验数据点的y坐标向量；m为拟合多项式的次数

13、；a为拟合多项式的系数向量。1.2多项式曲线拟合编程流程图1.3多项式曲线拟合的matlab程序代码function a=mu 11ifi t (x, y, m)%离散实验数据点的多项式曲线拟合%实验数据点的x坐标向量：x%实验数据点的y坐标向量：y%拟合多项式的次数：m%拟合多项式的系数向量：an=length(x);m=length(y);辻(n 二 m)dispc数据点坐标不匹配！)；return;endc(l: (2*m+l)=0;b(l: (m+l)=o;for j二l:(2*m+l)%求出c和bfor k=l:nc(j)=c(j)+x(k)，(j-1);if (j<(m+2)

14、 b(j)=b(j)+y(k)*x(k)7j-l)； endendendc(l, :)=c(l: (m+1);for s=2:(m+1)c(s, :)=c (s: (m+s);enda二b' c;%直接求解法求出拟合系数1.4多项式曲线拟合应用实例用二次多项式拟合下表所列的数据点。x1234y41018261.4.1操作流程图c, y, 数m.数(x, y, m)1.4.2操作命令» x二1:4;» y=4 10 18 26;>> a 二 mult if it (x, y, 2)1.4.3输出结果0. 16120. 5672输出结果为：a二 0. 048

15、9 即拟合的多项式为：p=0. 0489+0. 1612x+0. 5672/144结果如图matlab-ofile edit d«bug de#ctop window mtlpd (。“謀呼# amrtdwdory“383umtlt 0 hrv ml 0 mrw2、编程解决以下科学计算问题。例8-1-5如图8-1-8所示电路，设r = 2rj= 3 0 rj 4 qjxi,j2» jxa = j3jxc2 = j5»usi = 8z0 v, us2 = 6zo v, uss = 8z0 v, uh = 15z0 v, 求各支路的电流相僮和电压相世。亠ci-图8-1

16、-8例8-1-5的电肖图2.1问题分析解：建模：由等效电流源电路图可知各支路导纳为：yl=l/rl+l/(j*xl); y2=l/r2-l/(j*xcl); y3=l/r3-l/0*xc2) 均为两并联元件导纳之和，按照图屮电流方向，其电流为i l=ua*y 1,i2=(ub-ua)*y2, 13二 ub* y3则a, b两点的电流方程为y1 uay2(ubua)=us l/jxl+us2/r 1y2(ubua)y3ub=us3/r3us4/jxc2us2/r2写成矩阵形式：了1 + y2y2 _uaue jxl + us2/ r-y2y2 + y3ub_us3/r3-us4/jxc2-us2

17、/r2即可写成au=b2.2操作流程图2.3程序代码：function funlrl=2; r2=3; r3=4; xl=2; xc1=3; xc2=5; %给出原始数据usl=8; us2=6; us3=8; us4=15;% 给岀原始数据y1二l/rl+l/( j*xl);%用复数表示各支路导路y2=l/r2-l/( j*xcl);y3 = 1/r3-1 /( j*xc2);a= y1+ y2, -y2;- y2, y2+y3 ; %按线性方程组列ua, ub的系数矩阵b=usl/( j*xl)+us2/rl;us3/r3+us4/(- j*xc2)-us2/r2; %列出线性方程组右 师

18、u二ab;ua=u(1), ub=u(2)%求呃，ubil=ua*yl, 12=( ub -u3)*y2, 13二ub*y3,%求各支路的illr=ua/rl ,lll=ua/( j*xl),i2r= (ub-ua)/r2, i2c=(ub-ua)/(-j*xcl),i3r=ub/r3,13c=ub/(- j*xc2),w=compass(ua, ub, tl, t2, t3)%画向量图，设定此图的图柄为wset (w,' linewidth', 2)%改变向量图线宽end2.4运行结果如图：运行» funlua =4.8845 -0.598 li ub =5.487

19、4+ 2.5752iil=2.1432 -2.7413i12 =-0.8568+ l2587i13 =0.8568 + l7413ii1r =2.4422 - 0.2990ii1l =-0.2990 - 2.4422ii2r =0.2010+ l0578ii2c =-1.0578+ 0.2010ii3r =1.3718 + 0.6438ii3c =-0.5150+ 1.0975i179.0024180.0024181.0024182.0024183.00242.5运行结果截图matlabcofwtteeoavv t mariaftxnwxflfile edit debug desktop wn

20、dow help d " *o ef v2702. (2)钢9.3用二次多项式拟合数据：04 0.5 07 0.7 0.9； y=0.61 0. 92 0. 99 1.52 l47 2.03； 并作出数据点和拟合曲线图。解：由题要求，可用最小二乘拟合法拟合函数流程图程序x=0.1 0.4 0.5 0.7 0.7 0.9;y=0.61 0.92 0.99 1.52 1.47 2.03;cc=polyfit(x,y,2) %求出 a 与 b 的系数 xx=x(l):0.1 :x(length(x);yy 二 polyval(cc,xx);plot(xx,yy,jj hold onplot(x,y；x') %画出图形 axis(0,l,0,3) xlabelcx*)ylabel(y)%坐标轴名称运行结果截图file e4it debug