2011MATLAB实验教案

1、机 电 工 程 学 院 教 案 实验名称实验一 MATLAB基础与入门实验目的、要求学会MATLAB仿真软件的启动； 熟悉MATLAB的仿真环境； 学会使用MATLAB的帮助系统； 初步掌握MATLAB数值计算功能。实验学时分配2学时实验报告根据上机所做实验内容，写出实验结果。实验内容：1启动MATLAB，熟悉MATLAB的仿真环境，利用MATLAB的帮助系统查找所需内容。例如：查找sum函数。2使用MATLAB的进行矩阵的运算建立矩阵，采取多种方式建立，如逐个元素输入法，冒号生成法，全下标元素赋值法，利用功能函数；例如：逐个元素输入法 a=1 2 3;4 5 6;7 8 9冒号生成法 a=1

2、:9全下标元素赋值法 a(1,4,:)=1:4函数法 a=zeros(1,5);寻访刚刚建立的矩阵元素，并练习改变其中某些元素的值；a(8);%显示第八个元素值a(8)=18;%第八个元素赋值为18a(2,3);%显示第2行，第3列的元素值矩阵的加、减、乘、除运算例1 利用矩阵左除求解下列方程组的解输入：a=2 1 -5 1;1 -3 0 -6;0 2 -1 2;1 4 -7 6;b=8;9;-5;0;x=ab另求方程输入：a=1 1 1 1;1 2 -1 4;2 -3 -1 -5;3 1 2 11;b=5;-2;-2;0;x=abx = 1.0000 2.0000 3.0000 -1.000

3、0 已知AX=B，A= B=,求X。输入：a=1 2 1 0;0 1 0 1;0 0 0 2;0 0 0 3;b=1 2 5 2;0 1 2 -4;0 0 -4 3;0 0 0 9;x=ab3数组的运算已知a=1 2;3 4,b=1 0;1 0, 分别进行左除与右除运算。 a./b与 b.aans = 1 Inf 3 Inf a.b与 b./aans =1.0000 0 0.3333 04复数的运算 例：a=1+i,2+2i,3+3i; a=1+i,2+2*i,3+3*i; real(a) %求实部ans = 1 2 3 imag(a) %求虚部ans = 1 2 3 abs(a) %求模an

4、s = 1.4142 2.8284 4.2426 angle(a) %求相角ans = 0.7854 0.7854 0.78545数值计算函数，掌握一般基本函数使用取整函数求0.1、0.9、2.01四种取整函数（fix、ceil、floor、round）的值。fix(0.1)、floor(0.1)、round(0.1) %结果均为0, ceil(0.1)结果为1;fix(-0.9),floor(-0.9),round(-0.9), ceil(-0.9) %结果为0 -1 -1 0fix(2.01),floor(2.01),round(2.01), ceil(2.01) %结果为2 2 2 3求

5、模、求余函数并比较例：mod(-16,3);rem(-16,3)，结果前者是2，后者是-1。三角函数例：t=(0:0.01:1)*2*pi;y1=sin(t);y2=sin(t).*sin(t)指数、对数、幂指数的使用，包括 exp、log10、log、log2、pow2。例：a=exp(4),b=pow2(10),c=log10(10)6 关系与逻辑运算例：a=rand(1,10); % 0.2760 0.6797 0.6551 0.1626 0.1190 0.4984 0.9597 0.3404 0.5853 0.2238r1=(a0.5)&(a0.5)&(a0 a=a+1; elseif

6、 f=3000 r=0.15;elseif n2000 r=0.1;elseif n1000 r=0.08;else r=0.05;ends=n-n*r;5. 编写程序，将某班学生某门课的成绩为60，75，85，96，52，36，86，56，94，84，77，用switch结构统计各分段的人数，并将各人的成绩变为优、良、中、及格和不及格表示。a=0;b=0;c=0;d=0;e=0;x=60,75,85,96,52,36,86,56,94,84,77;x1=fix(x/10);n=length(x1);for i=1:7 y(i,:)=blanks(8);endfor i=1:n switch

7、x1(i) case 9 y(i,:)=优秀 ; a=a+1; case 8 y(i,:)=良好 ; b=b+1; case 7 y(i,:)=中等 ; c=c+1 case 6 y(i,:)=及格 ; d=d+1; otherwise y(i,:)=不及格 e=e+1; endendfor i=1:n fprintf(%d学生成绩等级为 %sn,x(i),y(i,:);endfprintf(各段学生人数%d,%d,%d,%d %dn,a,b,c,d,e);6 编写m脚本文件，分别使用for和while循环语句计算使用for循环语句:sum=0;for xh=1:10 sum=sum+xh.3

8、;enddisp(sum);使用while循环语句:sum=0;xh=1;while xh=10 sum=sum+xh.3; xh=xh+1;enddisp(sum)注意事项授课人: 乔世坤 授课班级: 通信 地点: 时间: 年 月 日 节 机 电 工 程 学 院 教 案 实验名称实验四 MATLAB数值计算实验目的、要求掌握一些数值计算功能，内容包括数据分析、矩阵分析、多项式运算、函数分析、数值积分、常微分方程求解等方面的应用。实验学时分配2学时实验报告实验内容：1矩阵分析 矩阵的性质分析求det(A)、rank(A)、inv(A)、A等。输入a=-2 1 1;0 2 0;-4 1 3inv

9、(a) %求逆矩阵ans = -1.5000 0.5000 0.5000 0 0.5000 0 -2.0000 0.5000 1.0000det(a) %求行列式值ans =-4a %求矩阵转置ans =-2 0 -4 1 2 1 1 0 3rank(a) %求秩ans =3求方程的解。求方程的解。a=6 3 4;-2 5 7;8 -4 -3;1 5 -7;b=3;-4;-7;9;aba=2 4 2 1;-1 2 0 2;3 5 2 1;b=1;4;6;ab矩阵分解矩阵的特征值输入：a=3 -1;-1 3; eig(a)ans =2 4v,d=eig(a)v = -0.7071 -0.7071

10、 -0.7071 0.7071d = 2 0 0 4poly(a)ans =1 -6 8inv(v)*d*vans = 3 -1 -1 3矩阵结构形式的提取和变换2学会基本的MATLAB多项式运算部分分式分解求的部分分式展开式b1=1 2;b2=1 5;b=10.*conv(b1,b2);a1=1 0;a2=1 1;a3=1 3;a4=conv(a1,a2);a=conv(a3,a4);r,p,k=residue(b,a) %r =3.3333 -20.0000 33.3333 ;p =-3 -1 0即已知表达式g(x)=(x-4)(x+5)(x2-6x+9)，展开多项式，并计算当x=0：20

11、取值处对应的g(x)值，计算出g(x)=0的根。b1=1 -4;b2=1 5;b3=1 -6 9m=conv(b1,b2);p=conv(m,b3)g=polyval(p,0:20)roots(p)将多项式g(x)=x4-5x3-17x2+129x-180,当x=0：20取值的多项式值g加上随机数的偏差（偏差大小自定）构成g1,对g1分别进行3阶、4阶拟合；g1=g+10.*rand(1,21)polyfit(0:20,g1,3)polyfit(0:20,g1,4) x=0:9;y=0,1.8,2.1,0.9,0.2,-0.5,-0.2,-1.7,-0.9,-0.3; %已知十组数据x1=0:

12、0.01:9;利用一维插值函数interp1进行插值，计算x1对应各点值。要求：选择三种以上插值方式，并作图比较。x=0:9;y=0,1.8,2.1,0.9,0.2,-0.5,-0.2,-1.7,-0.9,-0.3; x1=0:0.01:9;y1=interp1(x,y,x1,linear);y2=interp1(x,y,x1,spline);y3=interp1(x,y,x1,cubic);3熟悉数据分析与统计函数如 max、min、mean、sum、sort、cov、std、diff等。例a=1 2 3 4 5 6;b=2 4 6 8 6 3x=6 9 3 4 0;5 4 1 2 5;6

13、7 7 8 0 ;7 8 9 10 0y=max(a) %最大值xm,index=max(x) %index返回一个下标向量mean(x)%最平均值cov(x) %协方差矩阵C对角线元素代表矩阵第i列的方差; %非对角线上的元素代表第j、i列方差.s=std(x,0) %求标准偏差函数s = 0.8165 2.1602 3.6515 3.6515 2.5000s=std(x,1) %求标准偏差函数s = 0.7071 1.8708 3.1623 3.1623 2.1651e,index=sort(x) %排序函数e,index=sort(b) %排序函数4函数分析与数值积分（选作）利用内联函数

14、inline创建一个内联对象;f=inline(1./(x-0.3).2+.01)+1./(x-0.9).2+.04)-6)利用fplot或ezplot绘图在区间上函数曲线。f=2*exp(-x).*sin(x)figure(1);ezplot(f,0 8);figure(2);fplot(f,0 8);用数值积分法求解微分方程：。设初始时间，终止时间，初始条件，。clf,t0=0,tf=3*pi;xot=0;0;t,x=ode45(exampfun,t0,tf,xot)y=x(:,1);function xdot=exampfun(t,x)u=1-(t.2)/(pi*2);xdot=0,1;

15、-1,0*x+0,1*u;计算积分。y=quadl(x.2.*sqrt(2*x.2+3),1,5)注意事项授课人: 乔世坤 授课班级: 通信 地点: 时间: 年 月 日 节 机 电 工 程 学 院 教 案实验名称实验五 Simulink仿真应用实验目的、要求1 初步了解Simulink，熟悉Simulink的窗口环境，掌握Simulink的基本操作，学会利用Simulink搭建模型。2 掌握Simulink基本的仿真参数设置。3 了解Simulink中的子系统的概念，并学会对子系统进行封装实验学时分配2学时实验报告1 画出实验内容1、2的仿真模型图。2 画出实验内容3的仿真模型图，并简要说明其

16、封装过程。实验内容：12用Simulink来实现两个正弦信号的相乘，假定两个正弦波的频率分别是1 Hz和10Hz，幅值为1，采用定步长法，并将最大步长设为0.001秒。 在simulationsimulation parameters中设置定步长法，最大步长为0.001秒。 Sine Wave的参数设置中，输入频率为角频率值。3练习对子系统进行封装，子系统用于实现y=ax3+bx+c。封装系统的一般过程：选中待封装的子系统，在主菜单中执行“Edit”/“Mask subsystem”命令，对“封装子系统”各个选项卡进行设置。其中：“Parameters”选项卡-定义封装子系统的参数设置，设置参

17、数设置对话框中出现的参数设置提示符、该参数与子系统内部哪能个变量相关联。“Initialization”选项卡-对封装子系统进行初始化。“Iron” 选项卡-定义封装子系统的外观。“Documentation” 选项卡-定义封装子系统的文档。子系统模型图 验证模型图4 练习模型与工作空间的数据交换。从工作空间中获取输入外部输入可以是数组、带时间项的结构、输入时间表达式。试一试仿真结果送入工作空间。Array(数组)t=(0:0.1:10);u=exp(t),sin(t),cos(t);5 熟悉Simulink的常用功能模块，如Sources模块库正弦、阶跃信号等，Sinks中示波器等。注意事项

18、授课人: 乔世坤 授课班级: 通信 地点: 时间: 年 月 日 节 机 电 工 程 学 院 教 案 实验名称实验六 电子电路仿真实验目的、要求1学习如何利用MATLAB进行电路分析及其技巧。2掌握如何使用MATLAB来实现对组合逻辑电路、数字时序逻辑电路的仿真及其方法和技巧。实验学时分配2学时实验报告1. 写出实验内容1的仿真程序。2画出实验内容2的Simlink仿真模型，并做简要说明。3画出实验内容3的Simlink仿真模型，写出主要仿真参数设置及结果。4画出实验内容5的Simulink仿真模型及仿真结果图。实验内容：1. 编写M文件进行仿真，求电路图中流过R5的电流。程序如下：r1=10;

19、r2=10;r3=4;r4=4;r5=8;r6=2;v1=40,v2=20;a11=r6+r2+r4;a12=-r2;a13=-r4;a21=-r2;a22=r2+r1+r3;a23=-r3;a31=-r4;a32=-r3;a33=r3+r4+r5;b1=-v1;b2=-v2;b3=v2;a=a11,a12,a13;a21,a22,a23;a31,a32,a33;b=b1;b2;b3;i=ab; i(3)2含有受控源电路如下,试画出Simlink仿真模型图，并做简要说明。4利用Simulink模块搭建一位二进制比较器的仿真模型。（选作）4. 在上题基础上，利用Simulink模块搭建一个2位二

20、进制比较器的仿真模型。5 若RC充放电电路如下图，电阻R=1，c=500uf,试利用Simulink仿真RC充电过程。注意事项授课人: 乔世坤 授课班级: 通信 地点: 时间: 年 月 日 节机 电 工 程 学 院 教 案实验名称实验七 数字信号处理仿真实验目的、要求初步了解如何使用MATLAB来实现对数字信号处理的仿真,掌握常用信号的仿真, 初步了解对离散时间信号分析的仿真方法。实验学时分配2学时实验报告1写出所编写的实现实验内容3、4的程序。2写出所编写的卷积计算函数。3写出实验内容5实现语句及结果。实验内容：1 常用信号信号仿真2 编程实现信号序列的运算3n=0:10w=randn(si

21、ze(n);x=n.*(stepseq(0,0,10)-stepseq(5,0,10);x=x+w;subplot(2,1,1);stem(n,x);xlabel(n);ylabel(x(n);x1,n1=sigfold(x,n);x1,n1=sigshift(x1,n1,2);x2,n2=sigshift(x,n,-1);x2,n2=sigmult(x,n,x2,n2);y,m=sigadd(x1,n1,x2,n2);subplot(2,1,2);stem(m,y);xlabel(n);ylabel(y);4.产生如下序列并绘图x(n)=nu(n)-u(n-5)+w(n) (0=n=10)y

22、(n)=x(2-n)+x(n)*x(n+1)其中，w(n)具有零均值及单位方差的高斯随机序列。n=1:19;hn=ones(1,19);hn=hn.*(power(0.8,n);xn1,n1=impseq(0,0,20);xn2,n2=sigshift(xn1,n1,20);xn3,n3=sigshift(xn1,n1,40);xn2=2*xn2;xn3=4*xn3;xn,nx=sigadd(xn1,n1,xn2,n2);xn,nx=sigadd(xn,nx,xn3,n3);4.产生如下序列并绘图x(n)=nu(n)-u(n-5)+w(n) (0=n=10)y(n)=x(2-n)+x(n)*x

23、(n+1)其中，w(n)具有零均值及单位方差的高斯随机序列。n=1:19;hn=ones(1,19);hn=hn.*(power(0.8,n);xn1,n1=impseq(0,0,20);xn2,n2=sigshift(xn1,n1,20);xn3,n3=sigshift(xn1,n1,40);xn2=2*xn2;xn3=4*xn3;xn,nx=sigadd(xn1,n1,xn2,n2);xn,nx=sigadd(xn,nx,xn3,n3); 5. 卷积运算卷积运算可以用函数conv来实现，但该函数假定两个序列都是从n=0开始，需先将序列时移到原点再用conv函数计算。试编写更通用的卷积计算函

24、数, 不必将序列时移到原点。利用卷积运算函数计算上题h(n)与x(n)的卷积。function y,ny=conv_m(x,nx,h,nh)nyb=nx(1)+nh(1);nye=nx(length(x)+nh(length(h);ny=nyb:nye;y=conv(x,h);利用卷积运算函数计算实验内容4中的h(n)与x(n)的卷积。M文件如下：yn1,ny1=conv_m(hn,n,xn,nx);stem(ny1,yn1); 5Z反变换求反变换。求反变换。r,p,k=residuez(10,1,-1,1,0,0.25)r,p,k=residuez(1,0.5,1,0.5,-0.25)注意事

25、项授课人: 乔世坤 授课班级: 通信 地点: 时间: 年 月 日 节机 电 工 程 学 院 教 案实验名称实验八 数字通信仿真实验目的、要求初步了解MATLAB数字通信仿真； 熟悉MATLAB信源函数、均匀量化函数及最佳量化器； 初步掌握均匀量化、编码编程。实验学时分配2学时实验报告写出实验内容2、3、4、6的实现程序。实验内容：1熟悉randint函数、randsrc函数；out=randint(3,5,-4,7)out=randsrc(2,10,-3 -1 1 3;.25 .25 .25 .25)2. 利用quantiz函数、最佳量化器编制对y=sint量化程序。t=0:.1:2*pi;sig=sin(t);partition=-1:.1:1;codebook=-1:.1:1.2;a,b,c=quantiz(sig,part