matlab实验指导书.docx

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matlab实验指导书

了

《MATLAB基础与编程入门》

实验指导书

南阳师范小学物理与电子工程学院

编订人：

闫芸卿

实验一熟悉MATLAB软件环境及命令窗口的使用

一、实验目的

熟悉MATLAB软件环境，掌握命令窗口的使用。

二、实验内容

1.命令窗口的简单使用

（1）简单矩阵的输入

123

A=456

789

（2）求[12+2×（7-4）]÷32=8的算术运算结果

2.有关向量、矩阵或数组的一些运算

（1）设A=15；B=20；求C=A+B与c=a+b？

（2）设A=[123;456;789]，B=[987;654;321]；求A*B与A.*B？

（3）设A=10，B=20；求C=A/B与D=A\B？

（4）设a=[1-23;45-4;5-67]

请设计出程序，分别找出小于0的矩阵元素及其位置（单下标、全下标的形式），并将其单下标转换成全下标。

（5）在MATLAB命令行窗口运行A=[1,2;3,4]+i*[5,6;7,8]；看结果如何？

如果改成运行A=[1,2;3,4]+i[5,6;7,8]，结果又如何？

（6）请设计出程序完成下列计算：

a=[123;342;523]，求a^2=？

a.^2=？

（7）有一段程序设计如下，请思考并说明运行结果及其原因

clear

X=[12;89;36];

X（:

）

（8）使用两种方法，创建一稀疏矩阵

3.验证作业P84-1

三、实验报告

1.实验目的

2.实验内容

3.实验程序（命令）清单

4.运行结果

5.实验收获与体会

实验二矩阵的运算

一、实验目的

1.熟悉启动和退出MATLAB的方法。

2.熟悉MATLAB的桌面环境。

3.掌握建立矩阵的方法。

4.掌握MATLAB各种表达式的书写规则以及常用函数的使用。

二、实验内容

1.先求下列表达式的值，然后显示MATLAB工作空间的使用情况并保存全部变量。

（1）

（2）

（3）

（4）

2.已知

求下列表达式的值：

（1）

和

（其中I为单位矩阵）

（2）

和

（3）A^3和A.^3

（4）A/B和B\A

（5）[A，B]和[A（[1,3]，：

）；B^2]

3.设有矩阵A和B

（1）求它们的乘积C。

（2）将矩阵C的右下角3x2子矩阵赋给D。

（3）查看MATLAB工作空间的使用情况。

4.完成下列操作：

（1）求[100，999]之间能被21整除的数的个数。

（2）将101~125这25个数填入一个5行5列的表格中，使其每行每列及对角线的和均为565。

三、实验报告

1.实验目的

2.实验内容

3.实验程序（命令）清单

4.运行结果

5.实验收获与体会

实验三选择结构和循环结构程序设计

一、实验目的

1.掌握建立和执行M文件的方法。

2.掌握利用if语句或switch语句实现选择结构的方法。

3.掌握利用for语句或while语句实现循环结构的方法。

4.熟悉利用向量运算来代替循环操作的方法。

二、实验内容

1.假定某地区电话收费标准为：

通话时间在3分钟以下，收费0.50元；3分钟以上，则每超过1分钟加收0.15元；在7:

00~22:

00之间通话者，按上述收费标准全价收费，在其他时间通话者，按上述收费标准半价收费。

计算某人在t1时间通话至t2时间，应缴多少电话费。

提示：

（1）t1、t2从键盘输入，通话时间为t2-t1,相减时可以将t1、t2化成以分钟为单位再相减。

（2）为了简化程序，根据开始通话的时间来判断是否享受半价收费。

2.一个三位整数各位数字的立方和等于该数本身则称该数为水仙花数。

试输出全部水仙花数。

要求：

（1）用循环结构实现。

（2）用向量运算实现。

提示：

全部3位整数组成向量M；分别求M各元素的个位、十位、百位数字，组成向量M1、M2、M3；向量N=M1.^3+M2.^3+M3.^3；向量K=M-N；显然K中0元素的序号即M中水仙花数的序号。

3.已知

求ƒ1~ƒ100中：

（1）最大值、最小值、各数之和。

（2）正数、零、负数的个数。

提示：

可以考虑使用MATLAB有关函数来实现。

三、实验报告

1.实验目的

2.实验内容

3.实验程序（命令）清单

4.运行结果

5.实验收获与体会

实验四MATLAB程序设计

一、实验目的

1.进一步掌握建立和执行M文件的方法

2.进一步掌握利用if语句和switch语句实现选择结构的方法

3.进一步掌握利用for语句和while语句实现选择结构的方法

二、实验内容及步骤

1.使用for循环语句或while循环语句找出最小的n值，使得n!

>10100,并求出n!

。

2.输入一个百分制成绩，要求输出成绩等级A、B、C、D、E。

其中90分~100分为A，80分~89分为B，70分~79为C，60分~69分为D，60分以下为E。

要求：

1）使用if语句或switch语句实现

2）对不合理的成绩应输出出错信息“输入的成绩不合理”

3.Fibonacci数组的元素满足Fibonacci规则：

ak+2=ak+ak+1,（k=1，2，3，…）；且a1=a2=1。

请设计一段程序，求出该数组中第一个大于10000的元素。

三、实验报告

1.实验目的

2.实验内容

3.实验程序（命令）清单

4.运行结果

5.实验收获与体会

实验五函数文件与文件I/O

一、实验目的

1.掌握定义和调用MATLAB函数的方法。

2.掌握MATLAB文件的基本操作。

二、实验内容

1.已知收入与税收的关系为：

收入

税率

低于5万元

5%

达到或超过5万元但低于10万元

10%

达到或超过10万元但低于15万元

20%

超过15万元

35%

试编制函数文件用来计算收入和交税的对应关系。

2.计算x=0:

0.1:

1时,y=exp（x）的值,把结果x和y按指定的格式即浮点型,每行两个数据，写入到文件myfile.txt中，并输出文件的大小。

三、实验报告

1.实验目的

2.实验内容

3.实验程序（命令）清单

4.运行结果

5.实验收获与体会

实验六基本绘图

一、实验目的

1.掌握绘制二维图形的常用函数。

2.掌握绘图基本控制。

二、实验内容

1.设计程序，在一个图形窗体中画出函数y=ex和y=logx的特性曲线。

其中y=ex中x取值为（-2:

0.1:

2），y=lgx中x取值为（0.1:

0.1:

5）。

要求：

要有自己设置每条曲线的clm。

2.绘制y=sin（x）、y=cos（x）、y=sin（x）+cos（x）图形，其中x的取值为（0:

pi/10:

pi/2）。

要求：

自己设置每条曲线的clm，绘制出的图形应如下图所示。

3.绘制曲线x=tcos（3t）y=tsin2t其中-π≤t≤π，步长取π/100，请绘制出y=f（x）的函数曲线。

要求：

自己设置该曲线的clm、lw、mec、mfc和mz。

三、实验报告

1.实验目的

2.实验内容

3.实验程序（命令）清单

4.运行结果

5.实验收获与体会

实验七综合绘图

一、实验目的

1.掌握绘制二维图形的常用函数。

2.掌握绘制三维图形的常用函数。

3.掌握绘制图形的辅助操作。

二、实验内容

1.已知y1=x2，y2=cos（2x），y3=y1*y2，其中x的取值为（0:

pi/100:

2*pi）完成下列操作：

（1）在同一坐标系下绘制3条曲线，添加图例、标题（'二维图'）、坐标轴标签（'x轴数据'和'y轴数据'）和文本注释，并自己设置每条曲线的clm。

。

（2）以子图形式绘制3条曲线，并设定每个子图轴的取值范围。

2.

（1）已知

，请设计程序绘制该函数的三维网线图（线框图）。

（2）

，请设计程序绘制该函数的三维曲面图。

3.请设计程序绘制一个半径R=1的圆球体。

三、实验报告

1.实验目的

2.实验内容

3.实验程序（命令）清单

4.运行结果

5.实验收获与体会

实验八数据处理和多项式计算

一、实验目的

1.掌握数据插值与曲线拟合的方法及其应用。

2.掌握多项式的常用运算。

二、实验内容

1.实验对一根长10米的钢轨进行热源的温度传播测试。

用x表示测量点0:

2.5:

10（米），

用h表示测量时间0:

30:

60（秒），用T表示测试所得各点的温度（℃），如表1所示。

表1钢轨温度观测结果（℃）

h

T

X

0

2.5

5

7.5

10

0

95

14

0

0

0

30

88

48

32

12

6

60

67

64

54

48

41

试用三次样条插值分别求出该日室内外6：

30~17：

30之间每隔2h各点的近似温度（℃）。

2.已知lg（x）在[1，101]区间11个整数采样点的函数值如表2所示。

表2lg（x）在11个采样点的函数值

x

1

11

21

31

41

51

61

71

81

91

101

lg（x）

0

1.0414

1.3222

1.4914

1.6128

1.7076

1.7853

1.8513

1.9085

1.9590

2.0043

试求lg（x）的5次拟合多项式p（x），并分别绘制出lg（x）和p（x）在[1，101]区间的函数曲线。

三、实验报告

1.实验目的

2.实验内容

3.实验程序（命令）清单

4.运行结果

5.实验收获与体会

实验九图形用户界面设计

一、实验目的

1.了解图形用户界面的特点。

2.掌握图形用户界面设计的方法。

二、实验内容

1.建立如图8.1所示的GUI，单击“ShowFigure”按钮能在左边坐标轴得到一个球面，弹出框提供色图控制（有三种选择：

default，cool，hot），滚动条控制球的半径和圆滑度，滑动滚动条radius，球的半径会改变（范围0.5～5），滑动滚动条Smooth，球面的圆滑度会改变（范围10~30）。

单击菜单“Quit”，退出图形用户界面。

提示：

[x,y,z]=sphere（n）,可以产生（n+1）行，（n+1）列的矩阵x,y,z,采用这3个矩阵可以绘制出圆心位于原点、半径为1的单位球体。

若在调用该函数时不带输出参数，则直接绘制所需球面。

n决定了球面的圆滑程度。

图8.1

2.建立如图8.2所示的数制转换对话框。

输入一个十进制整数和2～16之间的数，单击“Change”按钮能在右边得到十进制所对应的2～16进制字符串，单击“Quit”按钮退出对话框。

提示：

str=dec2base（decnum,basenum），转换十进制非负整数decnum为basenum进制的字符串。

图8.2

三、实验报告

1.实验目的

2.实验内容

3.实验程序（命令）清单

4.运行结果

5.实验收获与体会

实验十Simulink的应用

一、实验目的

1.熟悉Simulink的操作环境并掌握构建系统模型的方法。

2.掌握Simulink中子系统模块的建立与封装技术。

3.对简单系统所给出的数学模型能转化为系统仿真模型并进行仿真分析。

二、实验内容

1.PID控制器是在工业控制中经常用到的模块，在工程应用中其标准的数学模型为

其中采用了一阶环节来近似纯微分动作，故一般选N≥10。

先建立PID控制器模型，然后建立并封装子系统。

2.设某简单系统的微分方程为

，式中u（t）是一个幅度为1，角频率为1rad/s的方波输入信号，试用两种以上的方法建立系统模型并进行仿真，同时利用Scope获得X（t）的波形。

三、实验报告

1.实验目的

2.实验内容

3.实验程序（命令）清单

4.运行结果

5.实验收获与体会

实验十一综合实验

一、实验目的

1.综合运用所学知识，掌握利用MATLAB解决实际问题的方法。

二、实验内容

1.已知RLC串联电路中，电源为直流电压源Vi=20V，电阻R=5Ω，电容C=70μF，电感L=70mH，要求绘制电容电压Vc与时间的曲线图、电路电流I与时间的曲线图，电容电压Vc与电路电流I的曲线图。

2.已知一个二阶系统G（s）=a/（s2+bs+a）,a=[1.25529],b=[124],试在同一个坐标系里绘制该系统所对应的三组不同参数配合下的阶跃响应曲线。

3.已知某系统的传递函数为G（s）=（12s3+24s2+12s+20）/（2s4+4s3+6s2+2s+2）,试用MATLAB语言求出系统传函模型，状态空间模型和零极点增益模型。

4.已知阿波罗（Apollo）卫星的运动轨迹（x,y）满足下列微分方程

其中

，试在初值

下进行数值求解，并绘制出阿波罗卫星位置（x,y）的轨迹。

提示：

先选择一组状态变量，写出一阶常微分方程组，并定义相应的函数文件，然后求方程的数值解。

三、实验报告

1.实验目的

2.实验内容

3.实验程序（命令）清单

4.运行结果

5.实验收获与体会