MATLAB课程设计报告绝对完整.docx

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MATLAB课程设计报告绝对完整

课程设计任务书

学生姓名：

董航专业班级：

电信1006班

指导教师：

阙大顺，李景松工作单位：

信息工程学院

课程设计名称：

Matlab应用课程设计

课程设计题目：

Matlab运算与应用设计5

初始条件：

1.Matlab6.5以上版本软件；

2.课程设计辅导资料：

“Matlab语言基础及使用入门”、“Matlab及在电子信息课程中的应用”、线性代数及相关书籍等；

3.先修课程：

高等数学、线性代数、电路、Matlab应用实践及信号处理类相关课程等。

要求完成的主要任务：

（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）

1.课程设计内容：

根据指导老师给定的7套题目，按规定选择其中1套完成；

2.本课程设计统一技术要求：

研读辅导资料对应章节，对选定的设计题目进行理论分析，针对具体设计部分的原理分析、建模、必要的推导和可行性分析，画出程序设计框图，编写程序代码（含注释），上机调试运行程序，记录实验结果（含计算结果和图表），并对实验结果进行分析和总结。

具体设计要求包括：

1初步了解Matlab、熟悉Matlab界面、进行简单操作；

2MATLAB的数值计算：

创建矩阵矩阵运算、多项式运算、线性方程组、数值统计；

3基本绘图函数：

plot,plot3,mesh,surf等，要求掌握以上绘图函数的用法、简单图形标注、简单颜色设定等；

4使用文本编辑器编辑m文件，函数调用；

5能进行简单的信号处理Matlab编程；

6按要求参加课程设计实验演示和答辩等。

3.课程设计说明书按学校“课程设计工作规范”中的“统一书写格式”撰写，具体包括：

1目录；

2与设计题目相关的理论分析、归纳和总结；

3与设计内容相关的原理分析、建模、推导、可行性分析；

4程序设计框图、程序代码（含注释）、程序运行结果和图表、实验结果分析和总结；

5课程设计的心得体会（至少500字）；

6参考文献（不少于5篇）；

7其它必要内容等。

时间安排：

1.5周（分散进行）

参考文献：

[1]（美）穆尔,高会生,刘童娜,李聪聪．MATLAB实用教程（第二版）.电子工业出版社,2010.

[2]王正林,刘明．精通MATLAB（升级版）.电子工业出版社,2011.

[3]陈杰.MATLAB宝典（第3版）.电子工业出版社,2011.

[4]刘保柱,苏彦华,张宏林.MATLAB7.0从入门到精通（修订版）.人民邮电出版社,2010.

指导教师签名：

年月日

系主任（或责任教师）签名：

年月日

1Matlab的简介1

2课程设计内容4

2.15

2.22

2.32

2.42

2.52

2.62

2.72

2.82

2.92

2.102

3课程设计心得体会1

4参考文献1

1Matlab软件简介

1.1MATLAB产生的历史背景　　

　MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。

MATLAB是矩阵实验室（MatrixLaboratory）的简称，和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。

它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。

MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。

　　MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且mathwork也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB成为一个强大的数学软件。

在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++，JAVA的支持。

可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。

MATLAB的应用：

利用MATLAB可以进行以下各种工作

●数值计算

●数值和符号计算

●工程和科学绘图

●控制系统的设计与仿真

●数字图像处理

●数字信号处理

●通讯系统设计与仿真

●财务与金融工程

1．2MATLAB的语言特点和开发环境

　　MATLAB作为一种科学计算的高级语言之所以受欢迎，就是因为它有丰富的函数资源和工具箱资源，编程人员可以根据自己的需要选择函数，而无需再去编写大量繁琐的程序代码，从而减轻了编程人员的工作负担。

被称为第四代编程语言的MATLAB最大的特点就是简洁开放的程序代码和直观实用的开发环境。

具体地说MATLAB主要有以下特点：

（1）库函数资源丰富

（2）语言精炼，代码灵活

（3）运算符多而灵活

　（4）面向对象控制功能优良，使界面编程更方便、自由。

　（5）程序设计自由

　（6）图形功能强大

　（7）程序的兼容性好

　（8）源代码开放

　（9）形形色色的工具箱

2．课程设计内容

2.1已知t=linspace（0,2*pi,6），求t的正弦和正弦的绝对值。

2.1.1理论分析

该函数linspace（）为赋值向量函数，还要用到简单的正弦sin（）

和绝对值abs（）函数。

2.1.2程序代码

t=linspace（0,2*pi,6）;%产生6维的从0到2*pi等分行向量

sin（t）%求t的正弦值

abs（sin（t））%求sin（t）的的绝对值

2.1.3程序运行结果

ans=

00.95110.5878-0.5878-0.9511-0.0000

ans=

00.95110.58780.58780.95110.0000

2.1.4总结

在matlab中乘号不能不写，也不能写成‘×’。

只能写成‘*’。

2.2制函数

在

时的曲线。

2.2.1理论分析：

这是一个简单的函数，但要了解该函数用程序代码书写的正确和规范，以及了解绘制二维曲线的函数。

2.2.2程序代码

x=0:

0.01:

1;%x轴上以0.01的速度从0递增到1的数组

y=x.*exp（-x）;%y关于x的表达式

plot（x,y）%以x为横坐标y为纵坐标画出二维曲线

2.2.3程序运行结果

2.2.4总结：

在matlab中两数之间应该用‘*’符号，不能省略，而且注意如果是进行向量的运算得用‘.*’运算。

2.3已知a=[1,3,0;2,0,1;4,6,5],a1=logical（[101]）,a2=logical（[110]）,b=a>1,求a（a1,a2）和a（b）。

2.3.1理论分析：

注意矩阵的赋值以及各种运算

2.3.2程序代码

a=[1,3,0;2,0,1;4,6,5];%定义a的矩阵并赋值

a1=logical（[101]）;%a1的逻辑值数组

a2=logical（[110]）;%a2的逻辑值数组

b=a>1;%a,b的逻辑表达式

a（a1,a2）%求矩阵a的1,3行和1,2列的子矩阵

a（b）%求a中大于1的数

2.3.3程序运行结果

ans=

13

46

ans=

2

4

3

6

5

2.3.4总结

在matlab中矩阵的形式各种各样，还有各种赋值形式，我们要了解矩阵的各种形式以及运算

2.4分析下面每条指令的功能并运行，观察执行结果。

（1）X=0:

0.25:

3;

Y=X.*exp（-X）;

plot（X,Y）,xlabel（‘x’）,ylabel（‘y’）,title（‘y=x*exp（-x）’）;

（2）A=zeros（3,5）

A（:

）=-4:

5

L=abs（A）>4

islogical（L）

X=A（L）

（3）A=[1:

5;6:

10]

pow2（A）

（4）A=zeros（3,2）

A（:

）=1:

6

A=A*（1+i）

A1=A.’;

B1=A’;

（5）A=ones（2,3）

B=ones

（2）

C=eye（4）

D=diag（C）

E=repmat（C,1,3）

2.4.1理论分析：

该大题是让我们练习编写代码，观察执行结果，根据结果去了解各个函数的功能及用法，所以我们必须熟练了解一些常用函数的用法。

2.4.1.2程序代码

X=0:

0.25:

3;%生成数组

Y=X.*exp（-X）;%y1的表达式

plot（X,Y）,xlabel（'x'）,ylabel（'y'）,title（'y=x*exp（-x）'）;%标注x,y轴及标题

2.4.1.3程序运行结果

2.4.2.2程序代码

A=zeros（2,5）%生成一个2×5的全0矩阵

A（:

）=-4:

5%将A矩阵赋值

L=abs（A）>4%将A中绝对值与4比较后的逻辑值矩阵

islogical（L）%求L的逻辑值

X=A（L）%求出L中逻辑值为1的那个元素对应A的值

2.4.2.3程序运行结果

A=

-4-2024

-3-1135

L=

00000

00001

ans=

1

X=

2.4.3.2程序代码

A=[1:

5;6:

10]%生成一个二维数组

pow2（A）%求该数组的每个元素的平方值

2.4.3.3程序运行结果

A=

12345

678910

ans=

2481632

641282565121024

2.4.4.2程序代码

A=zeros（3,2）%生成一个3行2列的全0矩阵

A（:

）=1:

6%将A从新赋值

A=A*（1+i）%将A中的每个元素进行运算

A1=A.'%求A的转置矩阵

B1=A'%求A的共轭转置矩阵

2.4.4.3程序运行结果

A=

00

00

00

A=

14

25

36

A=

1.0000+1.0000i4.0000+4.0000i

2.0000+2.0000i5.0000+5.0000i

3.0000+3.0000i6.0000+6.0000i

A1=

1.0000+1.0000i2.0000+2.0000i3.0000+3.0000i

4.0000+4.0000i5.0000+5.0000i6.0000+6.0000i

B1=

1.0000-1.0000i2.0000-2.0000i3.0000-3.0000i

4.0000-4.0000i5.0000-5.0000i6.0000-6.0000i

2.4.5.2程序代码

A=ones（2,3）%生成一个2×3的全为1的矩阵

B=ones

（2）%生成一个2×2的全为1的方阵

C=eye（4）%生成一个4阶单位矩阵

D=diag（C）%取C矩阵中的对角元素作为列向量

E=repmat（C,1,3）%将C矩阵复制为1×3块的矩阵

2.4.5.3程序运行结果

A=

111

111

B=

11

11

C=

1000

0100

0010

0001

D=

1

1

1

1

E=

100010001000

010001000100

001000100010

000100010001

2.4.4总结：

在该程序编程题中，有很多函数，要注意他们的用法以及他们之间的联系，比如A（：

）=-4:

5,是给矩阵数组赋值，在之前zeros（）是确定A的矩阵形式，所以赋值是应与A数组矩阵有相同多的元素个数，本来原题中是zeros（3,5）,但运行时却有错误，是因为zeros（3,5）赋给A，A是3×5矩阵共有15个元素，而后来赋值时又只赋给-4:

5只有10个元素所以就出错了；当改成zeros（2,5）就可以了。

还有各种其他函数的功能和用法。

2.5计算

在x=0.1与10处的值。

2.5.1理论分析：

该题是简单的二元方程带值求解问题，只需用matlab编写出该方程的表达式，带值即可求解。

2.5.2程序代码

x=0.1;%将x初始化为0.1

y=2*x^5+0.1*x^3-10;%y关于x的表达式

y%求当x=0.1时y的值

x=10;%将x赋值为10

y=2*x^5+0.1*x^3-10;%y关于x的表达式

y%求当x=10时y的值

2.5.3程序运行结果

y=

-9.9999

y=

200090

2.5.4总结：

在写出表达式之前一定要定义出表达式中的变量

2.6求函数

n=100的值

2.6.1理论分析：

该题是一道用循环函数编写的数学题

2.6.2程序代码

s=0;%为s变量赋初值为0

fori=1:

100%循环函数，从1到100

s=s+1/i^3;%s的累加求和表达式

end

s%求s的值

2.6.3程序运行结果

s=

1.2020

2.6.4总结：

在这个题目中应该注意s=s+1/i^3的通式的表达，这是一个累加表达式，但是还要注意等比数列的写法。

2.7求1500个元素的随机数向量A中大于0.5的元素个数。

2.7.1理论分析：

该题看起来很简单，其实涉及到了很多方面，产生1500个元素得用的随机函数，依次比较1500个数得用到循环函数，还要看是否大于0.5，所以得用到if函数，再其次就是要用到累加表达式。

2.7.2程序代码

A=rand（1500）;%随机函数产生1500个随机数向量赋给一维数组A

s=0;%给s赋初值0

fori=1:

1500%循环语句，从1到1500循环1500次

ifA（i）>0.5%判断数组A中1500是否大于0.5

s=s+1;%如果大于0.5，则将s的值加1，累计个数

end

end

s%求出s最后的累计值

2.7.3程序运行结果

s=

760

2.7.4总结

要注意随机函数的用法，以及要分析好函数的嵌套，那个rand（）是随机函数所以每次产生的数都是不一样的，即每次运行的结果应该是不同的。

应该巧妙运用到for函数与if函数的嵌套。

2.8用图形表示连续调制波形

运行下面的程序，观察结果，并简单说明。

t1=（0:

11）/11*pi;y1=sin（t1）.*sin（9*t1）;

t2=（0:

100）/100*pi;y2=sin（t2）.*sin（9*t2）;

subplot（2,2,1）,plot（t1,y1,'r.'）,axis（[0,pi,-1,1]）,title（'子图

（1）'）

subplot（2,2,2）,plot（t2,y2,'r.'）,axis（[0,pi,-1,1]）,title（'子图

（2）'）

subplot（2,2,3）,plot（t1,y1,t1,y1,'r.'）

axis（[0,pi,-1,1]）,title（'子图（3）'）

subplot（2,2,4）,plot（t2,y2）

axis（[0,pi,-1,1]）,title（'子图（4）'）

2.8.1理论分析：

这题是用图形表示连续调制函数y=sin（t）sin（9t）的波形，注意比较几个图得到不同。

2.8.2程序代码

t1=（0:

11）/11*pi;%生成一个0到1/π步距为1/（11*π）的数组

y1=sin（t1）.*sin（9*t1）;%y1关于t1的数学表达式

t2=（0:

100）/100*pi;%生成一个0到1/π步距为1/（100*π）的数组

y2=sin（t2）.*sin（9*t2）;%y2关于t2的数学表达式

subplot（2,2,1）,plot（t1,y1,'r.'）,axis（[0,pi,-1,1]）,title（'子图

（1）'）%指定分成一个图到指定位置，以r的格式画出t1，y1点图形，x轴从0到π，y轴-1到1，标记为子图

（1）

subplot（2,2,2）,plot（t2,y2,'r.'）,axis（[0,pi,-1,1]）,title（'子图

（2）'）%指定分成一个图到指定位置，以r的格式画出t2，y2点图形，x轴从0到π，y轴-1到1，标记为子图

（2）

subplot（2,2,3）,plot（t1,y1,t1,y1,'r.'）

axis（[0,pi,-1,1]）,title（'子图（3）'）%指定分成一个图到指定位置，以r的格式画出t1，y1连线的折线图形，x轴从0到π，y轴-1到1，标记为子图（3）

subplot（2,2,4）,plot（t2,y2）

axis（[0,pi,-1,1]）,title（'子图（4）'）%指定分成一个图到指定位置，以r的格式画出t2，y2默认的曲线图形，x轴从0到π，y轴-1到1，标记为子图（4）

2.8.4总结：

在这几个图中，子图

（1）描写函数的能力最差，子图（3）也有较大的失真，因为数据太少。

对于离散数据，Plot指令默认处理方法是：

自动地把这些离散点用直线连接，使之成为连续曲线。

Subplot是指定几号子图。

Axis设置平面轴的范围、坐标分割线。

2.9已知方程组

，用矩阵除法来解线性方程组。

2.9.1理论分析：

本题是运用矩阵法来求解线性方程组，在matlab中有很简单实用的方法求解线性方程组

2.9.2程序代码

A=sym（[3,-1,2;-5,1,3;1,-1,4]）;%将方程组的各个元素的系数定义为符号数组

b=sym（[9;5;8]）;%将方程组等号后的值定义为符号列向量

X=A\b%解出方程组

2.9.4总结：

将各个方程组的各个元素的的系数赋给A，用到方程组的符号解，矩阵计算是求解线性方程组最简便有效的方法。

用sym（）符号函数，注意b要用sym（9；5；8），不能用sym（9,5,8）。

2.10已知

，其中t的范围是[010]，计算y的微分和积分并给出曲线图。

2.10.1理论分析：

这是一个求积分和微分的题，以及也涉及到画图函数。

有各种不同的画图函数，注意选择方便的。

2.10.2程序代码以及结果：

symst,y=exp（-1）*cos（t）;%定义符号变量

df=diff（y,'t'）%将符号t视作变量求y对t的微分

jf=int（y,t）%将符号t作为变量求y对t的积分

subplot（2,1,1）,ezplot（df,[0,10]）%在分成后的指定地方绘制微分在0到10之间的曲线图

subplot（2,1,2）,ezplot（jf,[0,10]）%在分成后的指定地方绘制积分在0到10之间的曲线图

2.10.3程序运行结果

2.10.4总结

要了解积分和微分函数的运用，该题用到了符号积分和符号微分，对ezplot（）画图函数的运用；

3心得体会

通过这次MATLAB的学习，我对MATLAB有了一个基础的认识，matlab是一个可以完成各种精确计算和数据处理的、可视化的、强大的计算工具。

它集图示和精确计算于一身，在应用数学、物理、化工、机电工程、医药、金融和其他需要进行复杂数值计算的领域得到了广泛应用。

MATLAB是一个高级的矩阵/阵列语言，它包含控制语句、函数、数据结构、输入和输出和面向对象编程的特点。

用户可以在命令窗口中将输入语句与执行命令同步，也可以先编写好一个较大的复杂程序（M文件）后再一起运行。

在这短短的一周内从开始的一头雾水，到自己看书学习，到同学讨论，再进行整个题目的理论分析和计算，参考课程上的代码，写出自己的代码。

我们也明白了学无止尽的道理，在我们所查的很多参考书中，很多知识是我们从没有接触过的，我们对它的了解还仅限于皮毛，对它的很多功能以及函数还不是很了解，所以在这个学习的过程中我们穿越在知识的海洋中，一点一点吸取着它的知识。

在MATLAB编程中需要很多的参考书，要尽量多的熟悉matlab自带的函数及其作用，因为matlab的自带函数特别多，基本上能够满足一般的数据和矩阵的计算，所以基本上不用你自己编函数。

这一点对程序非常有帮助，可以使程序简单，运行效率高，可以节省很多时间。

本次课设中用了很多MATLAB自带的函数，使程序变得很简单。

把基本的知识看过之后，就需要找一个实际的程序来动手编一下，不要等所有的知识都学好之后再去编程，你要在编程的过程中学习，程序需要什么知识再去补充，编程是一点一点积累的，所以你要需做一些随手笔记什么的。

在编写程序代码时，需要什么函数，需要什么模块就应该去着重看那个知识点，不要一步登天，一步一步学，如果太急于把所有东西都学到，也是不好的，更是实现不了的。

所以那时一天一天积累的，慢慢地学通这个软件。

总之，通过这次学习，我了解了一下这个软件总体的功能，以及通过自己编写一些代码也学到了一些用法和知识。

更了解到了，我们还有好多东西去学，学无止尽。

4参考文献

[1]（美）穆尔,高会生,刘童娜,李聪聪.MATLAB实用教程（第二版）[M].北京:

电子工业出版社,2010.

[2]王正林,刘明.精通MATLAB（升级版）[M].北京:

电子工业出版社,2011.

[3]陈杰.MATLAB宝典（第3版）[M].北京:

电子工业出版社,2011.

[4]刘保柱,苏彦华,张宏林.MATLAB7.0从入门到精通（修订版）[M].人民邮电出版社,2010.

[5]张德丰.MATLAB在电子信息工程中的应用[M].北京:

电子工业出版社,2009.

本科生课程设计成绩评定表

姓名

欧阳雪

性别

女

专业、班级

信息工程学院电子信息工程1006班

课程设计题目：

Matlab应用课程设计——Matlab运算与应用设计4

课程设计答辩或质疑记录：

成绩评定依据：

最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）

指导教师签字：

年月日