matlab實(shí)驗(yàn)內(nèi)容解答.doc

實(shí)驗(yàn)報(bào)告說明：matlab課程實(shí)驗(yàn)需撰寫8個(gè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，每個(gè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容寫每次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中標(biāo)號(hào)呈黑體大號(hào)字顯示的題目。第一次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)一 MATLAB運(yùn)算基礎(chǔ)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.熟悉啟動(dòng)與退出MATLAB的方法。2.熟悉MATLAB命令窗口的組成。3.掌握建立矩陣的方法。4.掌握MATLAB各種表達(dá)式的書寫規(guī)則以及常用函數(shù)的使用。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.先求下列表達(dá)式的值，然后顯示MATLAB工作空間的使用情況并保存全部變量。（1）（2），其中（3）提示：利用冒號(hào)表達(dá)式生成a向量，求各點(diǎn)的函數(shù)值時(shí)用點(diǎn)乘運(yùn)算。（4） ，其中t0：0.5：2.5提示：用邏輯表達(dá)式求分段函數(shù)值。2.已知 ，求下列表達(dá)式的值：（1） A+6=B與A-B+I(其中I為單位矩陣)。（2） A*B與A.*B 。（3） A3與A.3 。（4） A/B與BA 。（5）A，B與A(1,3,;);B2 。3.設(shè)有矩陣A與B， （1） 求它們的乘積C 。（2） 將矩陣C的右下角32子矩陣賦給D（3） 查看MATLAB工作空間使用情況。4.完成下列操作：（1）求100，999之間能被21整除的數(shù)的個(gè)數(shù)。提示：先利用冒號(hào)表達(dá)式，再利用find與length函數(shù)。（2）建立一個(gè)字符串向量，刪除其中的大寫字母。提示：利用find函數(shù)與空矩陣。第二次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)三 選擇結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握建立與執(zhí)行M文件的方法。2. 掌握利用if語句實(shí)現(xiàn)選擇結(jié)構(gòu)的方法。3. 掌握利用switch語句實(shí)現(xiàn)多分支選擇結(jié)構(gòu)的方法。4. 掌握try語句的使用。二 、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.求下列分段函數(shù)的值。 要求：（1） 用if語句實(shí)現(xiàn)，分別輸出x= -5.0, -3.0, 1.0, 2.0, 2.5, 3.0, 5.0 時(shí)的y值。 提示：x的值從鍵盤輸入，可以是向量。（2） 仿照實(shí)驗(yàn)一第1題第4小題，用邏輯表達(dá)式實(shí)現(xiàn)，從而體會(huì)MATLAB邏輯表達(dá)式的一種應(yīng)用。clear x=input(input the value of x :); if x=0 & x10 & x=2 &x=3 y=x*x-5*x+6; else y=x*x-x-1; end y2輸入一個(gè)百分制成績，要求輸出成績等級(jí)A,B,C,D,E 。其中90100分為A，8089分為B，7079分為C，6069分為D，60分以下為E。要求：（1） 用switch語句實(shí)現(xiàn)。（2） 輸入百分制成績后要判斷該成績的合理性，對(duì)不合理的成績應(yīng)輸出錯(cuò)誤信息。if語句實(shí)現(xiàn)：clearx=input(input score:);if x0 disp(Sorry,The fail score!)elseif x60 disp(E)elseif x70 disp(D)elseif x80 disp(C)elseif x90 disp(B)elseif x=100 disp(A)else disp(Sorry,The fail score!)endswitch語句實(shí)現(xiàn)：clearscore=input(input the score:);switch scorecase num2cell(0:59)disp(E)case num2cell(60:69)disp(D)case num2cell(70:79)disp(C)case num2cell(80:89)disp(B)case num2cell(90:100)disp(A)otherwisedisp(Sorry!Its the fail score,input the score again)end3. 建立56矩陣，要求輸出矩陣第n行元素。當(dāng)n值超過矩陣的行數(shù)時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)為輸出矩陣最后一行元素，并給出出錯(cuò)信息。clearA=1,1,1,1,1,1;2,2,2,2,2,2;3,3,3,3,3,3;4,4,4,4,4,4;5,5,5,5,5,5;n=input(請(qǐng)輸入輸出元素行數(shù)n=);tryB=A(n,:);catchB=A(5,:);lasterrendB實(shí)驗(yàn)四 循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握利用for語句實(shí)現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)的方法。2. 掌握利用while語句實(shí)現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)的方法。3. 熟悉利用向量運(yùn)算來代替循環(huán)操作的方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.根據(jù)，求的近似值。當(dāng)n分別取100、1 000、10 000時(shí)，結(jié)果是多少？要求：分別用循環(huán)結(jié)構(gòu)與向量運(yùn)算（使用sum函數(shù)）來實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用sum的方法：clearn=100;i=1:n;y=1./i.2;y1=sum(y);pai=sqrt(6*y1)第二種方法：cleary=0;n=input(輸入數(shù)據(jù)n：)for i=1:ny=y+1/(i*i);endpai=sqrt(6*y)2.根據(jù). ，求：（1）y=3break;endi=i+1;endi3. 已知 求中：（1） 最大值、最小值、各數(shù)之與。（2） 正數(shù)、零、負(fù)數(shù)的個(gè)數(shù)。-f=1,0,1;for n=4:100 f(n)=f(n-1)-2*f(n-2)+f(n-3);endk=length(find(f0)k=length(find(f=0)-4若兩個(gè)連續(xù)自然數(shù)的乘積減1是素?cái)?shù)，則稱這兩個(gè)連續(xù)自然數(shù)是親密數(shù)對(duì)，該素?cái)?shù)是親密素?cái)?shù)。求2，50區(qū)間內(nèi)：（1）親密數(shù)對(duì)的對(duì)數(shù)；（2）與上述親密數(shù)對(duì)對(duì)應(yīng)的所有親密素?cái)?shù)之與。實(shí)驗(yàn)五 函數(shù)與文件一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握定義與調(diào)用,MATLAB函數(shù)的方法。2. 掌握MATLAB文件的基本操作。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 定義一個(gè)函數(shù)文件，求給定復(fù)數(shù)的指數(shù)、對(duì)數(shù)、正弦與余弦，并在命令文件中調(diào)用該函數(shù)文件。function a,b,c,d=susb(x)a=exp(x);b=sin(x);c=log10(x);d=cos(x);調(diào)用：x=1+2ia,b,c,d=susb(x)2. 一個(gè)自然數(shù)是素?cái)?shù)，且它的各位數(shù)字位置經(jīng)過任意對(duì)換后仍為素?cái)?shù)，則稱是絕對(duì)素?cái)?shù)。例如13是絕對(duì)素?cái)?shù)。試求所有兩位的絕對(duì)素?cái)?shù)。要求：定義一個(gè)判斷素?cái)?shù)的函數(shù)文件。functionq=apnum(p); % 以下為函數(shù)文件，需單獨(dú)保存for i=2:9 n=find(rem(p,i)=0); % 找出能被i整除的p的位置 p(n)=; % 消去能被i整除的pendq=10*rem(p,10)+fix(p/10); % p的個(gè)位與十位調(diào)換，調(diào)換后為qfor j=2:9 m=find(rem(q,j)=0); % 找出能被j整除的q的位置 q(m)=; % 消去能被j整除的qend 調(diào)用：clear allp=10:99;q=apnum(p)3. 已知（1）當(dāng)時(shí)，求y的值。（2）當(dāng)時(shí)，求y的值。第三次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)六 高層繪圖操作一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握繪制二維圖形的常用函數(shù)。2. 掌握繪制三維圖形的常用函數(shù)。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 已知完成下列操作：（1）在同一坐標(biāo)系下用不同的顏色與線型繪制三條曲線。（2）以子圖形式繪制3條曲線。（3）分別用條圖形、階梯圖、桿圖與填充圖繪制3條曲線。2. 分別用plot與fplot函數(shù)繪制函數(shù)的曲線，分析兩曲線的差別。3. 繪制函數(shù)的曲面圖與等高線。 已知 提示：繪制三維曲面圖，首先要選定一平面區(qū)域并在該區(qū)域產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)坐標(biāo)矩陣。在做本題前，先分析并上機(jī)驗(yàn)證下列命令的執(zhí)行結(jié)果，從中體會(huì)產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)坐標(biāo)矩陣的方法。 x,y=meshgrid(-1:0.5:2,1:5)3. 已知6x30，15y0.25部分。x=0:0.1:2*pi;x,y=meshgrid(x);z=sin(y).*cos(x); I,J=find(z0.25); for ii=1:length(I) z(I(ii),J(ii)=NaN; end surf(x,y,z);實(shí)驗(yàn)七 低層繪圖操作一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握?qǐng)D形對(duì)象屬性的基本操作。2. 掌握利用圖形對(duì)象進(jìn)行繪圖操作的方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 建立一個(gè)圖形窗口，使之背景顏色為紅色，并在窗口上保留原有的菜單項(xiàng)，而且在按下鼠標(biāo)器的左鍵之后顯示出Left Button Pressed字樣。hf=figure(Color,1,0,0,WindowButtonDownFcn,disp(Left Button Pressed.);2. 先利用缺省屬性繪制曲線，然后通過圖形句柄操作來改變曲線的顏色、線型與線寬，并利用文字對(duì)象給曲線添加文字標(biāo)注。實(shí)驗(yàn)十二 菜單設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解圖形用戶界面的特點(diǎn)。2. 掌握菜單設(shè)計(jì)的方法。3. 掌握對(duì)話框設(shè)計(jì)的方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 設(shè)計(jì)菜單。菜單條僅有File菜單項(xiàng)，F(xiàn)ile下有New、Plot與Exit等3個(gè)選項(xiàng)。選擇New時(shí)利用Edit命令建立一個(gè)新的M文件。選擇Plot將顯示下一級(jí)菜單，其中有Sine Wave與Cosine Wave兩個(gè)子菜單項(xiàng)，且若選擇了其中的Sine Wave子菜單項(xiàng)，則將打開一個(gè)新的圖形窗口并顯示出正弦曲線。若選擇了其中的Cosine Wave 子菜單項(xiàng)，則將打開一個(gè)新的圖形窗口并顯示出余弦曲線。如果選擇Exit菜單項(xiàng)，則將關(guān)閉窗口并推出用戶系統(tǒng)回到MATLAB命令窗口。2. 為圖形窗口建立快捷菜單，用以控制窗口的背景顏色與大小。4. 設(shè)計(jì)一個(gè)對(duì)話框，其中有一個(gè)編輯框與按鈕，當(dāng)單擊按鈕時(shí)，使編輯框的內(nèi)容加5。第四次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)二 矩陣分析一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握生成特殊矩陣的方法。2. 掌握矩陣分析的方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 產(chǎn)生5階希爾伯特矩陣H與5階帕斯卡矩陣P，且求其行列式的值Hh與Hp以及它們的條件數(shù)Th與Tp，判斷哪個(gè)矩陣性能更好，為什么？H=hilb(5) %產(chǎn)生55階希爾波特矩陣P=pascal(5) %產(chǎn)生55階帕斯卡矩陣Hh=det(H); %計(jì)算行列式的值Ph=det(P); Th=cond(H); %計(jì)算條件數(shù)Tp=cond(P);HhPhThTp2. 建立一個(gè)55矩陣，求它的行列式值、跡、秩與范數(shù)。A=1 2 3 4 5;2 3 4 5 6;3 4 5 6 7;4 5 6 7 8;5 6 7 8 9; det(A) trace(A) rank(A) norm(A)3. 已知 求A的特征值及特征向量，并分析其數(shù)學(xué)意義。實(shí)驗(yàn)八 數(shù)據(jù)處理與多項(xiàng)式計(jì)算一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析的方法。2. 掌握數(shù)值插值與曲線擬合的方法及其應(yīng)用。3. 掌握多項(xiàng)式的常用運(yùn)算。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 將100個(gè)學(xué)生5門功課的成績存入矩陣P中，進(jìn)行如下處理：（1）分別求每門課的最高分、最低分及相應(yīng)學(xué)生序號(hào)。（2）分別求每門課的平均分合標(biāo)準(zhǔn)方差。（3）5門課總分的最高分、最低分及相應(yīng)學(xué)生序號(hào)。（4）將5門課總分按從大到小順序存入zcj中，相應(yīng)學(xué)生序號(hào)存入xsxh。提示：上機(jī)調(diào)試時(shí)，為避免輸入學(xué)生成績的麻煩，可用取值范圍在45,95之間的隨機(jī)矩陣來表示學(xué)生成績。A=rand(5,100);P=100*A;Y,U1=max(P,2); % 求每門功課的最高分、序號(hào)X,U2=min(P,2); % 求每門功課的最低分、序號(hào)YU1XU2Z1=mean(P,2) % 求每門功課的平均值Z2=std(P,1,2) % 求每門功課的標(biāo)準(zhǔn)方差B1=cumsum(P); % 求五門功課的總成績B=B1(5,:);YZ,UZ1=max(B,2) % 求總成績的最高分XZ,UZ2=min(B,2) % 求總成績的最低分zcj=-sort(-B,2)2. 已知lg(x)在1,101區(qū)間11個(gè)整數(shù)采樣點(diǎn)的函數(shù)值如表2所示。 表2 lg(x)在10個(gè)采樣點(diǎn)的函數(shù)值x1112131415161718191101Lg(x)01.04141.32221.49141.61281.70761.78531.85131.90851.95902.0043試求lg(x)的5次擬合多項(xiàng)式p(x),并分別繪制出lg(x)與p(x)在1,101區(qū)間的函數(shù)曲線。x=1:10:101;y=0,1.0414,1.3222,1.4914,1.6128,1.7076,1.7853,1.8513,1.9085,1.9590,2.0043;P,S=polyfit(x,y,5)plot(x,y,k*,x,polyval(P,x),k-)3. 有3個(gè)多項(xiàng)式試進(jìn)行下列操作：求。（1） 求的根。（2） 當(dāng)x取矩陣A的每一元素時(shí)，求P（x）的值。其中 （3） 當(dāng)以矩陣A為自變量時(shí)，求P（x）的值。其中A的值與（3）相同。p1=1,2,4,0,5p22=1,2;p2=0,0,0,p22;p33=1,2,3;p3=0,0,p33;p=p1+p2.*p3x=roots(p) % 求多項(xiàng)式的根A=-1,1.2,-1.4;0.75,2,3.5;0,5,2.5;G=poly(A) % X=A時(shí)P(X)的值第五次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)九 符號(hào)計(jì)算基礎(chǔ)與符號(hào)微積分一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握定義符號(hào)對(duì)象的方法。2. 掌握符號(hào)表達(dá)式的運(yùn)算法則以及符號(hào)矩陣運(yùn)算。3. 掌握求符號(hào)函數(shù)極限及導(dǎo)數(shù)的方法。4. 掌握求符號(hào)函數(shù)定積分與不定積分的方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 已知x=6,y=5,利用符號(hào)表達(dá)式求提示：定義符號(hào)常數(shù)x=sym(6),y=sym(5)。x=sym(6);y=sym(5);z=(x+1)/(sqrt(3+x)-sqrt(y)2. 用符號(hào)方法求下列極限或?qū)?shù)。（1）syms x; f=(x*(exp(sin(x)+1)-2*(exp(tan(x)-1)/(sin(x)3; limit(f,x,0)（2）已知，分別求syms a t x;A=ax,t3;t*cos(x),log(x);diff(A,x) %求X一階導(dǎo)數(shù)diff(A,x,2) %求X二階導(dǎo)數(shù)diff(diff(A,x),t) %求X導(dǎo)數(shù)的T導(dǎo)數(shù)3. 用符號(hào)方法求下列積分。（1）x=sym(x);f=1/(1+x4+x8);int(f)（2）x=sym(x);f=(x2+1)/(x4+1);int(f,0,inf) 實(shí)驗(yàn)十 級(jí)數(shù)與方程符號(hào)求解一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握級(jí)數(shù)求與的方法。2. 掌握將函數(shù)展開為泰勒級(jí)數(shù)的方法。3. 掌握微分方程符號(hào)求解的方法。4. 掌握代數(shù)方程符號(hào)求解的方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 級(jí)數(shù)符號(hào)求與。計(jì)算n=sym(n);S=symsum(1/(2*n-1),n,1,10)（1） 求級(jí)數(shù)之與函數(shù)，并求之與。syms n x;S2=symsum(n2)*x(n-1),n,1,inf) %求N的從1到無窮的與函數(shù)S3=symsum(n2)/5n) 2. 將ln(x)在x=1處按5次多項(xiàng)式展開為泰勒級(jí)數(shù)。x=sym(x);f=log(x);taylor(f,x,6,1)2 求微分方程的符號(hào)解。 syms x y a b k;m=dsolve(D2y+k2*y,y(0)=a,Dy(0)=b,x)4. 求下列方程與方程組的符號(hào)解。（1）x=solve(3*x*exp(x)+5*sin(x)-78.5,x)（2）x y=solve(sqrt(x2+y2)-100,3*x+5*y-8,x,y)（3）x=solve(log(1+x)-5/(1+sin(x)=2,x)（4）x=solve(x2+9*sqrt(x+1)-1,x)第六次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)十三 Simulink的應(yīng)用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 熟悉Simulink的操作環(huán)境并掌握構(gòu)建系統(tǒng)模型的方法。2. 掌握Simulink中子系統(tǒng)模塊的建立與封裝技術(shù)。3. 對(duì)簡單系統(tǒng)所給出的數(shù)學(xué)模型能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)仿真模型并進(jìn)行仿真分析。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 假設(shè)從實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域（力學(xué)、電學(xué)、生態(tài)或社會(huì)）中，抽象出有初始狀態(tài)為0的二階微分方程，是單位階躍函數(shù)。用積分器直接構(gòu)造求解微分方程的模型exm1.mdl并仿真。2. 利用傳遞函數(shù)模塊建模。仍以下面的二階微分方程為例3. 利用狀態(tài)方程模塊建模。仍以下面的二階微分方程為例第七次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)十四 綜合實(shí)驗(yàn)（1）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康木C合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，掌握利用MATLAB解決控制系統(tǒng)仿真分析與設(shè)計(jì)的方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1用Matlab表示傳遞函數(shù)為 的系統(tǒng)。2用Matlab表示傳遞函數(shù)為 的系統(tǒng)。3. 3用Matlab表示狀態(tài)空間表達(dá)式為 的系統(tǒng)。A=0 1 0;0 0 1;-1 -2 -3;B=0;0;1;C=1 0 0;D=0;Gf=ss(A,B,C,D)4. 4已知某控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為，求Matlab描述的傳遞函數(shù)模型及零極點(diǎn)增益模型。num=1;den=1 3 2;Gtf=tf(num,den)Gzpk=zpk(Gtf)5. 5用MATLAB繪制典型二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線。Step：(Gtf)6. 6已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，試判斷系統(tǒng)的閉環(huán)穩(wěn)定性。k=1;z=-2;p=0 -1 -3;G=zpk(z,p,k);Gtf=feedback(G,1)pzmap(Gtf)7. 7已知一單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)= ，試求單位階躍信號(hào)作為參考