matlab實驗指導(dǎo)書

1、 MATLAB實驗指導(dǎo)書機電工程學院實驗一 熟悉MATLAB環(huán)境認識MATLAB一、 實驗?zāi)康氖煜atlab的安裝與啟動；熟悉matlab用戶界面；熟悉matlab功能、建模元素；熟悉matlab優(yōu)化建模過程。二、 實驗設(shè)備與儀器1.微機2.matlab仿真軟件三、 實驗步驟1. 了解matlab的硬件和軟件必備環(huán)境；2. 啟動matlab；3. 熟悉標題欄，菜單欄，工具欄，元素選擇窗口，狀態(tài)欄，控制欄以及系統(tǒng)布局區(qū)；4. 學習優(yōu)化建模過程。四、 實驗報告要求1. 寫出matlab系統(tǒng)界面的各個構(gòu)成；以及系統(tǒng)布局區(qū)的組成；以及每一部分的功能；2. 優(yōu)化建模過程應(yīng)用舉例五、實驗內(nèi)容（一）、Ma

2、tlab操作界面1. 命令窗口（command window）2. 命令歷史窗口（command history）3. 工作空間管理窗口（workspace）4. 當前路徑窗口（current directory）（二）、實現(xiàn)下列優(yōu)化建模過程1、簡單矩陣的輸入步驟。2、矩陣的分行輸入。A=1,2,34,5,67,8,9 3、指令的續(xù)行輸入S=1-1/2+1/3-1/4+ .1/5-1/6+1/7-1/8 4、畫出所表示的三維曲面。的取值范圍是。6、復(fù)數(shù)矩陣的生成及運算A=1,3;2,4-5,8;6,9*iB=1+5i,2+6i;3+8*i,4+9*i C=A*B 實驗二 MATLAB運算基礎(chǔ)一

3、、實驗?zāi)康募耙?.掌握建立矩陣的方法。2.掌握MATLAB各種表達式的書寫規(guī)則以及常用函數(shù)的使用。二、 實驗設(shè)備與儀器1.微機2.matlab仿真軟件三、實驗原理矩陣的建立方法（1）直接輸入法：將矩陣的元素用方括號括起來，按矩陣行的順序輸入各元素，同一行的各元素之間用空格或逗號分隔，不同行的元素之間用分號分隔。（2）利用M文件建立矩陣,對于比較大且比較復(fù)雜的矩陣，可以為它專門建立一個M文件。（3）用MATLAB函數(shù)建立矩陣, MATLAB提供了許多產(chǎn)生特殊矩陣的函數(shù)，可以利用他們?nèi)ソ⒕仃?.常用數(shù)學函數(shù)sin :正弦函數(shù)cos ：余弦函數(shù)sqrt ：平方根函數(shù) exp ：自然指數(shù)函數(shù)abs

4、 ：絕對值函數(shù)rem ：求余數(shù)或模運算mod ：模除求余fix ：向零方向取整floor：大于自變量的最大整數(shù)round：四舍五入到最鄰近的整數(shù) 四、實驗內(nèi)容及步驟：計算表達式的值 ，2. 矩陣的直接建立及矩陣的運算（1）請利用直接建立矩陣的方法，采用兩種方式建立如下矩陣：；（2）將矩陣A第2至3行中第1，3，4列元素賦給矩陣B；（3）將矩陣A的每個元素加30，并且將第1行和第3行進行交換。3（1）建立一個的零矩陣、單位矩陣和元素全為1的方陣。 （2）請使用直接建立矩陣的方法，并結(jié)合MATLAB中建立矩陣的函數(shù)，生成如下矩陣。4當=0.2，0.4，0.6，0.8時，分別求的值。五、實驗結(jié)果討論

5、1. 如何訪問數(shù)組中的元素？設(shè)一個矩陣a，訪問其第i個元素則為ai-1，其中以列為主順序依次查詢2. 如何輸出顯示字符型變量？Sprintf(%c,x)實驗三 MATLAB矩陣分析和處理一、實驗?zāi)康?掌握生成特殊矩陣的方法。2掌握矩陣分析的方法。4用矩陣求逆法解線性方程組。二、實驗內(nèi)容1設(shè)有分塊矩陣，其中E,R,O,S分別為單位矩陣、隨機矩陣、零矩陣和對角矩陣，試通過數(shù)值計算驗證。2產(chǎn)生5階希爾伯特矩陣H和5階帕斯卡矩陣P,求其行列式的值Hh和Hp以及他們的條件數(shù)Th和Tp，判斷哪個矩陣性能更好，為什么？3建立一個5x5矩陣，求它的行列式的值、跡、秩和范數(shù)4已知，求特征值和特征向量，并分析其數(shù)

6、學意義5下面是一個線性方程組（1） 求方程的解（2）將方程右邊向量第三個元素0.52改為0.53，并比較解的變化（3）計算系數(shù)矩陣A的條件數(shù)并分析結(jié)論6建立A矩陣，試比較sqrtm(A)和sqrt(A)，并分析他們的區(qū)別實驗四 求余弦的積分并繪出圖像一、實驗?zāi)康?1、了解繪圖工具的使用。二、實驗要求（選作下列習題） 1(不定積分)用int計算下列不定積分，并用diff驗證，程序： clear;syms x;int(x.*sin(x.2)diff(-cos(x2)/2)int(1/(1+cos(x)diff(tan(x/2)int(1/(exp(x)+1)diff(x - log(ex

7、p(x) + 1)int(asin(x)diff(x*asin(x) + (1 - x2)(1/2)int(sec(x)3)diff(log(tan(pi/4 + x/2)/2 + tan(x)/(2*cos(x)結(jié)果：ans =-cos(x2)/2ans =x*sin(x2)ans =tan(x/2)ans =tan(x/2)2/2 + 1/2ans =x - log(exp(x) + 1)ans =1 - exp(x)/(exp(x) + 1)ans = x*asin(x) + (1 - x2)(1/2)ans =asin(x)ans = log(tan(pi/4 + x/2)/2 + t

8、an(x)/(2*cos(x)ans =(tan(x)2 + 1)/(2*cos(x) + (tan(pi/4 + x/2)2/2 + 1/2)/(2*tan(pi/4 + x/2) + (sin(x)*tan(x)/(2*cos(x)2)2(定積分)用trapz,int計算下列定積分,程序： clear;syms x y h;h=0.01;y=sin(x)/x;x=0:h:1;z=trapz(y).*hy=x.x;z=trapz(y).*hy=exp(-x.2);z=trapz(y).*hx=0:0.01:2*pi;y=(exp(-x.2).*sin(2.*x);z=trapz(x,y)結(jié)果

9、： z =0z = 0.7835z = 0.7468z = 0.53813(橢圓的周長) 用定積分的方法計算橢圓的周長程序： syms x y t;t=0:0.01:2*pi;x=3*sin(t);y=2*cos(t);z=(x.2)/9+(y.2)/4-1;p=trapz(z,t)結(jié)果： p = 5.9952e-014（二重積分）計算積分程序： clear;syms x y z;iy=int(1+x+y,y,(-sqrt(1-x2)+1,(sqrt(1-x2)+1);z=int(iy,x,-1,1)結(jié)果： z =2*pi5 (廣義積分)計算廣義積分,程序： clear;syms x y z;

10、 y=int(exp(-x.2)/(1+x4),-inf,inf); z=vpa(y,10) y=int(tan(x)/sqrt(x),0,1); z=vpa(y,10) y=int(sin(x)/sqrt(1-x2),0,1);z=vpa(y,10)結(jié)果：z =1.434846558z =0.7968288892z =0.8932437408實驗五 matlab求解多項式（常微分方程）  一、實驗?zāi)康?1、了解MATLAB中主要用dsolve求符號解析解，ode45,ode23,ode15s求數(shù)值解。注釋：s=dsolve(方程1, 方程2,初始條件1，初始條件2 ,自變

11、量)  用字符串方程表示，自變量缺省值為t。導(dǎo)數(shù)用D表示，2階導(dǎo)數(shù)用D2表示，以此類推。S返回解析解。在方程組情形，s為一個符號結(jié)構(gòu)。tout,yout=ode45(yprime,t0,tf,y0) 采用變步長四階Runge-Kutta法和五階Runge-Kutta-Felhberg法求數(shù)值解，yprime是用以表示f(t,y)的M文件名，t0表示自變量的初始值，tf表示自變量的終值，y0表示初始向量值。輸出向量tout表示節(jié)點(t0,t1, ,tn)T,輸出矩陣yout表示數(shù)值解，每一列對應(yīng)y的一個分量。若無輸出參數(shù)，則自動作出圖形。ode45是最常用的求解微分方程數(shù)值解的命令，對

12、于剛性方程組不宜采用。ode23與ode45類似，只是精度低一些。ode12s用來求解剛性方程組，是用格式同ode45?？梢杂胔elp dsolve, help ode45查閱有關(guān)這些命令的詳細信息.二、實驗要求（選作下列習題）   1求下列微分方程的解析解（1）程序：clear;syms x y;s=dsolve('D2y+Dy*2-3*y=exp(-3*x)','x')s=dsolve('Dy=y3/(y2*x-x2)/2','x')s=dsolve('D3y+D2y*2+Dy','

13、y(0)=2','Dy(0)=0','D2y(0)=-1'，'x')結(jié)果： s =C3*exp(x) - x/(4*exp(3*x) - 1/(16*exp(3*x) + C4/exp(3*x)s = 0 x(1/2)/(exp(wrightOmega(- 2*C9 - log(x) + pi*i)/2)*exp(C9 + log(x)/2)s =1/exp(x) + x/exp(x) + 1 2求方程的解析解和數(shù)值解,并進行比較程序：fun8: function f=fun8(x,y)f=y-x3+3*x2-3*x+2主程序：

14、clear;close; x=0:0.1:1;y=1+x.3+3*x;plot(x,y)hold on;x,y=ode45('fun8',0,1,1);plot(x,y,'ro')  實驗七 函數(shù)文件 一、實驗?zāi)康?、理解函數(shù)文件的概念。2、掌握定義和調(diào)用MATLAB函數(shù)的方法。二、實驗內(nèi)容（選作2題）1、定義一個函數(shù)文件，求給定復(fù)數(shù)的指數(shù)、對數(shù)、正弦和余弦，并在命令文件中調(diào)用該函數(shù)文件。2、一個物理系統(tǒng)可用下列方程組來表示：從鍵盤輸入m1、m2和的值，求a1、a2、N1、N2的值。其中g(shù)取 9.8,輸入時以角度為單位。要求：定義一個求解線性

15、方程組AX=B的函數(shù)文件，然后在命令文件中調(diào)用該函數(shù)文件。3、一個自然數(shù)是素數(shù)，且它的數(shù)字位置經(jīng)過任意對換后仍為素數(shù)，則稱是絕對素數(shù)。例如13是絕對素數(shù)。試求所有兩位絕對素數(shù)。要求：定義一個判斷素數(shù)的函數(shù)文件。4、設(shè)，編寫一個MATLAB函數(shù)文件fx.m,使得調(diào)用f(x)時，x可用矩陣代入，得出的f(x)為同階矩陣。5、已知(1)當f(n)=n+10ln時，求y的值。（2）當時，求y的值。實驗八，九 MATLAB程序設(shè)計（循環(huán)、選擇）一、實驗?zāi)康?、掌握利用if語句實現(xiàn)選擇結(jié)構(gòu)的方法；2、掌握利用switch語句實現(xiàn)多分支選擇結(jié)構(gòu)的方法；3、掌握循環(huán)結(jié)構(gòu)的程序書寫方法。二、實驗內(nèi)容1、硅谷公司

16、員工的工資計算方法如下：（1）工作時數(shù)超過120小時者，超過部分加發(fā)15%；（2）工作時數(shù)低于60小時者，扣發(fā)700元；（3）其余按每小時84元計發(fā)。編程按輸入的工號和該號員工的工作時數(shù)，計算應(yīng)發(fā)工資。2、用switchcase語句得出各月份的季節(jié)（如3，4，5月輸出為春季）。3、計算1+3+5+99的值，當和大于1000的時候終止計算，要求顯示終止時候的求和結(jié)果以及最后一位計算的整數(shù)值。4、分別采用循環(huán)語句和sum語句實現(xiàn)的計算。5、編寫一個函數(shù)文件，實現(xiàn)兩個矩陣的乘積和點乘，并在命令文件中調(diào)用該函數(shù)。三、實驗要求1、預(yù)習，寫出自己設(shè)計的實驗步驟；2、按照實驗室規(guī)范使用計算機；3、做好實驗記

17、錄（包括程序和結(jié)果）。四、思考題1、break語句和continue語句有什么區(qū)別？ 2、函數(shù)文件和命令文件有何異同？ 3、寫出書中82頁第10題的程序運行結(jié)果。4、*和.*運算有什么區(qū)別？ 5、如何產(chǎn)生020均勻分布的隨機整數(shù)？實驗十 采用SIMULINK的系統(tǒng)仿真 一、實驗?zāi)康模?1、熟悉SIMULINK 工作環(huán)境及特點2、掌握線性系統(tǒng)仿真常用基本模塊的用法3、掌握SIMULINK 的建模與仿真方法4、子系統(tǒng)的創(chuàng)建和封裝設(shè)計二、實驗基本知識： 1了解SIMULINK模塊庫中各子模塊基本功能2. SIMULINK 的建模與仿真方法（1）打開模塊庫，找出相應(yīng)的模塊。鼠標左鍵點擊相應(yīng)模塊，拖拽到模型窗口中即可。（2）創(chuàng)建子系統(tǒng)：當模型大而復(fù)雜時，可創(chuàng)建子系統(tǒng)。（3）設(shè)置仿真控制參數(shù)。三、實驗內(nèi)容 練習 SIMULINK仿真實際應(yīng)用.1.(1)在Simulink集成環(huán)境下建立模型，在給定信號作用點處輸入單位給定階躍響應(yīng)信號，0.3秒后在擾動信號點輸入單位階躍響應(yīng)信號。并繪制相應(yīng)的響應(yīng)曲線。(2)計算仿真結(jié)果的超調(diào)量、上升時間、峰值時間、穩(wěn)態(tài)誤差。實驗十一 菜單設(shè)計一、實驗?zāi)康?. 了解圖形用戶界面的特點。2. 掌握菜單設(shè)計的方法。3.掌握對話框設(shè)計的方法。二