MATLAB實驗指導(dǎo)書(學(xué)生定稿)

1、實驗一 MATLAB 語言平臺及基本運算一、實驗?zāi)康?、 熟悉 MATLAE 基本的操作界面。2、掌握 MATLAB變量、數(shù)組、向量等對象的生成方法。3、 掌握矩陣的生成和基本運算方法。4、 掌握 MATLAB的常用繪圖命令使用方法、實驗設(shè)備計算機(jī)，MATLAB言環(huán)境 三、實驗指導(dǎo)原理1、常見數(shù)學(xué)函數(shù)函數(shù)名數(shù)學(xué)計算功能函數(shù)名數(shù)學(xué)計算功能fibs Cx )生數(shù)的縫對值或復(fù)數(shù)的幅值llmr X) )對 K 朝-8 方向収整業(yè) 5( X )金弓玄 arcsDIXgixl ( m - n )廉止鑒竝 ill 和就的岫人公約垃ncoflh (x )反雙朋余弦 nrowMli xunng (x)求復(fù)數(shù)孟的

2、慮部在腳彖隈內(nèi)求顯數(shù) X 的相角Icm help(回車)2 ).當(dāng)想了解某一主題的內(nèi)容時，如輸入： help syntax(了解 Matlab 的語法規(guī)定)3 ).當(dāng)想了解某一具體的函數(shù)或命令的幫助信息時，如輸入： help sqrt(了解函數(shù) sqrt的相關(guān)信息)（2） lookfor 命令現(xiàn)需要完成某一具體操作，不知有何命令或函數(shù)可以完成，如輸入: lookfor line（查找與直線、 線性問題有關(guān)的函數(shù)）3、常量與變量系統(tǒng)的變量命名規(guī)則：變量名區(qū)分字母大小寫；變量名必須以字母打頭，其后 可以是任意字母，數(shù)字，或下劃線的組合。此外，系統(tǒng)內(nèi)部預(yù)先定義了幾個有特殊意 義和用途的變量，見下表：

3、特就的變醋，常星JW值出1事屈粘里的l和啞邑桿ptHI的近瞼學(xué)屮無尅小冊）的近fclfH（- 016）inJ尤為人如1 1ZD mlmlmEly )NuN11：敢.411 Time = 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 X_Data = 2.32 3.43； 4.37 5.98 2）.系統(tǒng)中提供了多個命令用于輸入特殊的矩陣:函數(shù)功能功能grnNin件閹陣kcpliVTocphtf 葩陣diag村刑陣% underund( (mKnidc 蹩陣hadamurdI ludamui d 矩齡zero%兀董全為 0 的葩陣tlmkcl 肖 il 卄.cm 辰元素全為 1 的矩陣ui

4、xhilbMilbE 期陣的逆葉md元案雎從尉勻分布的葩機(jī)距陣kronK-nmcrckcr 血荷屯!rjjoidn兀索服從止態(tài)分布的帥機(jī)帥卅瞳廳鄭陣eye對恤線1 元奉為】的矩陣pj&calPi&cal 甜降mshgiid由兩金向瑩臨加的矩陣上面函數(shù)的具體用法，可以用幫助命令help 得到。如：help zerosZEROS Zeros array.ZEROS(N) is an N-by-N matrix of zeros.ZEROS(M,N) or ZEROS(M,N) is an M-by-N matrix of zeros.等等4、數(shù)組（矩陣）的點運算運算符：+ （加）、

5、-（減）、/ （右除）、（左除）、.人（乘方），例 4: g = 1 2 3 4； h = 4 3 2 1； s1 = g + h, s2 = g.*h, s3 = g.Ah, s4 = g.A2, s5 = 2.Ah 5、矩陣的運算運算符：+（加）、-（減）、*（乘）、/（右除）、（左除）、A（乘方）、（轉(zhuǎn)置）等；常用函數(shù)：det（行列式）、inv （逆矩陣）、rank （秩八 eig （特征值、特征向量）、rref（化矩陣為行最簡形），norm （A, 1）（1-范數(shù)），cond （A, 1）（1-范數(shù)下的條件數(shù)）例 5：-1;4 2 3;2 0 1;矩陣 A 與 B 按矩陣運算相乘矩陣

6、A 的行列式矩陣 A 的秩矩陣 B 的逆矩陣矩陣 B 的特征值矩陣 V 與特征向量構(gòu)成的矩陣D6、平面繪圖MATLAB 能繪制表現(xiàn)非常豐富的平面圖形，以下是一些常用的MATLAB 繪圖函數(shù)，以繪制不同平面圖元和實現(xiàn)不同的平面圖形繪制功能：函數(shù)功能示例plot依給 ik 的數(shù)搦繪制平向圖形plotgyj)iplot依給應(yīng)的函數(shù)繪制平血圖形fpk) )tCxA2+37J-3Jlog logx. y 軸邯取対數(shù)標(biāo)度建立圖形locrog(x y/*L)!4eniil ogK軸用丁對數(shù)標(biāo)度.性標(biāo)度繪制圖形scinilogyx(xnyn*)scin il ogvy 軸用于對數(shù)標(biāo)度，m 軸線性標(biāo)度繪制圖形s

7、ctiilogy( (7cy,*)title給圖形加標(biāo)艷till*標(biāo)題 Jlegend給圖形加國例.即圖庠注解legen d(、=科 in(x)jdabel給孟軸加標(biāo)記xlabelf 橫坐標(biāo)打）yhibel給 y 軸加標(biāo)記yhbclf*縱坐標(biāo) y )text在圖形指定的位詈上丿川史本字符串函數(shù) tx=-2*pi:pi/10:2*pi?y=s in( x)?plot(x,y, r*-) M = A*B% det_B =det(B)% rank_A :=rank(A)% inv_B = inv(B)% V,D = eig(B)%-1 X = A/B% A/B =A*B-1 Y = BA% BA =

8、 =B *A，即 XB=A 求 X，即 BY=A 求丫B=1 7 A=2 0- 1;1 3 2;繪制出衣的圖畔如右閨所示.繪陽中町已堆 PF悵設(shè)血半同的樣式，如囲用的贓色樣式=符號符號顫色符號ykW白色b藍(lán)色s綠色r紅色m圖闿的故據(jù)點扌“匕符號點型符號點型e點0X4-+*4P関膽中敗據(jù)點之間的蜒型樣式:符時符時實線點線可以使用 grid on 繪圖網(wǎng)格 k on 同時繪制兩個圖形，還可以給圖形加上各種注解和 處理：x=-2*pi:pi/10:2*pi;y=si n( x);plot(x,y, r*:)grid on % 繪制網(wǎng)格線hold ony2=2*cos(x);plot(x,y2, b+

9、-)xlabel(x 軸);%x 軸注解 ylabel(y 軸);%y 軸注解title(正弦和余弦函數(shù));%圖形標(biāo)題lege nd(y = sin (x),y2 = cos(x);%(2). MATLAB 還可以在同一圖形窗口完成多個子圖的功能，如: x=-2*pi:pi/10:2*pi;y=si n( x);y2=cos(x); y3=2*cos(x);y4=si n( x)+cos(x);subplot(2,2,1);plot(x,y, r*:)subplot(2,2,2); plot(x,y2, b+-)subplot(2,2,3);plot(x,y3, gp:)subplot(2,2

10、,4) plot(x,y4, kx)(3).其它的各種二維函數(shù)圖 + A、Ul-I J I- I I I -函數(shù)mmbar栓條圖hist累計圖圖形注解errorbar圏羽加上溟屋范國fplot較桔確的函數(shù)陽羽polar報庵標(biāo)圖rose極座標(biāo)累計圖fitatrs階梯圖stem針狀圖fill實心圖compass羅盤圖featlier羽毛圖quher向量場團(tuán)三、實驗內(nèi)容與步驟：1 .輸入 A=7 1 5; 2 5 6 ; 3 1 5, B=1 1 1;2 2 2;3 3 3，在命令窗口中執(zhí)行下列表達(dá)式，掌握其含義：A(2, 3)A(:,2)A(3,:)A(:,1:2:3)A(:,3).*B(:,2)

11、A(:,3)*B(2,:) A*B A.*BAA2A.A2B/A B./A2.先求下列表達(dá)式的值，然后顯示MATLABT作空間的使用情況并保存全部變量。1 e2 Z1=2*si n(pi/4(1+exp(2)Z1 =0.1686x=2 1+2i;-0.45 5; z2=log(x+(1+xA2)A0.5)/2; disp(z2)e0.3a _e.3a0 3 +az3 7sin(a0.3)ln丁心-3-0-2-9-2-8-2-82-93-0；a=-3.0:0.1:3.0;z3=(exp(0.3*a)-exp(-0.3*a)/2 .*sin(a+0.3)+log(0.3/2+a/2)2t2g C1

12、(4)Z4二一1,1汛：2,其中t=0:0.5:2.5；2t- 2t 1,2：3for t=0:0.5:2.5;if(0=t&t1)z4=tA2elseif(1=t& t2)z4=tA2-1elseif(2=t& t c=1:2:20;i=1:1:10;c(i)ans =13579 111315 17 194.練習(xí)把 y = sin( x )/ x ， z = cos(x )， u = 2 sin( x )， v = sin( x ) / cos( x )在 0 , 2*pi 區(qū)間內(nèi)的四個子圖分別用不同的顏色、點型和線型繪制在同一個窗口中，并 給其中加上縱坐標(biāo) , 標(biāo)題

13、、圖例和網(wǎng)格線。x=0:0.001:2*pi;y=sin(x)./x;z=cos(x);u=2*sin(x);v=sin(x)./cos(x);subplot(2,2,1)plot(x,y,r-);grid onxlabel(x 軸),ylabel(y 軸),title(y);legend(y = sin(x)/x);subplot(2,2,2)plot(x,z,g-);grid onxlabel(x 軸 ),ylabel(z 軸 ),title(z)legend(z = cos(x);subplot(2,2,3)plot(x,u,k*);grid onxlabel(x 軸 ),ylabel(

14、u 軸 ),title(u)legend(u = sin(x);subplot(2,2,4)plot(x,v,y.);grid onxlabel(x 軸),ylabel(v 軸),title(v);legend(v= sin(x)/cos(x);x =det(x5)rank(x5)%秩值、跡、秩和范數(shù)n orm(x5,1)trace(x5)6.下面是一個線性方程組：1/2 1/3 1/4 X,0.95(1)求方程的解； a=1/2 1/3 1/4;1/3 1/4 1/5;1/4 1/5 1/6; b=0.9;0.6;0.5x=i nv(a)*b0.90000.60000.50005.建立一個5

15、 5矩陣，求其行列式值、跡、秩和范數(shù)。x5=ra nd(5)1/3 1/4 1/5x=0.671/4 1/5 1/6一x3_0.52一10.8000-36.000030.0000(2)將方程右邊向量元素b3改為 0.53，再求解，并比較 a=1/2 1/3 1/4;1/3 1/4 1/5;1/4 1/5 1/6;b=0.9;0.6;0.53x=inv(a)*b0.90000.60000.530016.2000-57.600048.00003)計算系數(shù)矩陣 A 的條件數(shù)并分析結(jié)論。 a=1/2 1/3 1/4;1/3 1/4 1/5;1/4 1/5 1/6;b=0.9;0.6;0.53x=inv

16、(a)*bcond(x,2)0.90000.60000.5300 x =16.2000 -57.6000 48.0000ans =b3的變化和解的相對變化;四、實驗報告要求：1 對實驗內(nèi)容中 16 作出實驗記錄，特別是遇到的問題和解決辦法。2、給出 16 的程序代碼和運行結(jié)果。3、總結(jié)實驗中的主要結(jié)論、實踐技能和心得體會。4、實驗報告必須使用實驗報告用紙，必須手寫。5、實驗報告請在實驗完成后一周內(nèi)提交。要求：定義一個求解線性方程組 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。實驗二 MATLAB 程序設(shè)計一、 實驗?zāi)康? 掌握建立和執(zhí)行 M 文件的方法。2、掌握利用 if 語句實現(xiàn)選

17、擇結(jié)構(gòu)的方法。3、掌握利用 switch 語句實現(xiàn)多分支選擇結(jié)構(gòu)的方法。4、掌握定義和調(diào)用 MATLAB 數(shù)的方法。二、 實驗設(shè)備計算機(jī)，MATLA 爵言環(huán)境三、實驗內(nèi)容與步驟：1 求分段函數(shù)的值x2+ x 6, x a=1;b=1;ope n(s01.mdl);sim(s01.mdl);結(jié)果，3 、子系統(tǒng)建立與封裝首先將 Simulink 模塊庫中 Ports & Subsystems 子模塊庫中的 Subsystem 模塊拖動到新 建的模型文件窗口中， 雙擊該 Subsystem 模塊就會打開該子系統(tǒng)， 其輸入用 In 模塊表示, 輸出用 Out 模塊表示，一個子系統(tǒng)可以有多個輸入

18、、輸出。然后如下圖所示建立子系統(tǒng)0GtrvitsrlRudy100%改名為ParametersSipi*l Gafri,-Bt&rOutpat vsri rai wav forms.兩iMerprift可得到同樣的的內(nèi)部模Sj 嘶嚴(yán)標(biāo)是否透明、是否旋轉(zhuǎn)、繪圖單位等，還可使用命令來繪制圖標(biāo)， 該標(biāo)簽下部給出了繪制圖標(biāo)的語法舉例。在 Parameters 標(biāo)簽下可以設(shè)置子系統(tǒng)的參數(shù)，本例中需要設(shè)置的參數(shù)就是G A、B、C 四個。 參數(shù)設(shè)置可以采用編輯框（Edit ）、彈出列表（Popup）或復(fù)選框（Checkbox）形 式。般情況下，初始化標(biāo)簽可使用默認(rèn)值。文檔標(biāo)簽的三部分將分別顯示在封裝

19、模塊的參數(shù)三、實驗內(nèi)容1、通過示波器觀察 1MHz 幅度為 15mV 的正弦波和 100KHz 幅度為 5mV 的正弦波相乘的結(jié) 果。寫出數(shù)學(xué)表達(dá)式。 通過使用三蹤示波器同時觀察 1MHz 100KHZ 正弦波以及相乘的結(jié)果。 注意設(shè)置仿真參數(shù)和示波器的掃描參數(shù)和幅度顯示參數(shù)。2、將 50Hz,有效值為 220V 的正弦交流電信號通過全波整流（絕對值3、 學(xué)習(xí)構(gòu)建 SIMULINK 子系統(tǒng)：構(gòu)建一個子系統(tǒng)，使得它具有將輸入信號m（t）（如一個 100Hz的正弦波）和一個常數(shù)C 相加后再和一個 1000Hz 的幅度為 A 的正弦波相乘的功能。y（t）=A（m（t）+C） sin （2*pi*f*

20、t）其中 f=1000 Hz。保存為 s23.用 sim 指令在命令空間啟動模型進(jìn)行仿真：在Matlab 命令空間中用語句對參數(shù) A, C, f 進(jìn)行設(shè)置，并對采用命令open 打開，采用 sim 指令進(jìn)行仿真。請給出指令語句。4、 對子系統(tǒng)進(jìn)行封裝：請對 3 中所建立子系統(tǒng)進(jìn)行封裝（Mask），編寫參數(shù)輸入對話框和幫 助文檔，并將模塊放入一個自己新建的庫中，請記錄整個的操作過程。在 Icon 標(biāo)簽下主要是對封裝模塊的圖標(biāo)進(jìn)行設(shè)置,可以設(shè)設(shè)置對話框和5、MATLAB 編程與 Simulink 模型混合編程：在 MATLAB 勺命令行中以命令的形式生成1MHz幅度為 15mV 的正弦波和 lOO

21、KHz,幅度為 5mV 的正弦波，然后利用 Simulink 中的 From Workspace 模塊從工作空間中讀入，在 Simulink 中使用 Product 模塊實現(xiàn)其相乘后，再通 過 To Workspace 模塊將Ssimulink 中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)回送到工作空間，從而實現(xiàn) MATLAB 編程與Simulink 模型相結(jié)合的混合仿真。四、實驗報告要求：1 寫明實驗?zāi)康暮蛯嶒炘?。實驗原理中簡要說明實驗內(nèi)容中所使用的MATLA 晞令。2在實驗過程和結(jié)果中，要列項目反映各自的實驗內(nèi)容，編寫的程序，運行結(jié)果，按實驗 內(nèi)容對結(jié)果的分析與判斷。程序和運行結(jié)果（圖）可以從屏幕上復(fù)制，打印報告或打印

22、粘貼 在報告上。不方便打印的同學(xué)，要求手動從屏幕上抄寫和繪制。3簡要寫出實驗心得和問題或建議。實驗四通信系統(tǒng)的 Simulink 建模與仿真一、實驗?zāi)康? 熟悉通信系統(tǒng)中數(shù)字 2ASK 調(diào)制系統(tǒng)、頻率合成技術(shù)和采樣定理的基本原理。2、了解 2ASK 調(diào)制解調(diào)、鎖相環(huán)頻率合成和采樣定理的建模方法。3、掌握 Simulink 常用通信仿真模塊參數(shù)的設(shè)置。二、實驗指導(dǎo)原理1 2ASK -剤和則系統(tǒng)建球與仿在一般情況下，調(diào)制信號為具有一定波形形狀的二進(jìn)制序列，則二進(jìn)制振幅鍵控信號可用下式描述S2ASK(t) ang(t - nTs)cos(2二fct)n2ASK 信號的產(chǎn)生原理框圖如圖 2.1 所示。

23、cosct(a)乘積法(b)通斷鍵控法圖 3.1 2ASK 信號產(chǎn)生的原理框圖因此根據(jù)圖 3.1 中 2ASK 的乘積法產(chǎn)生原理框圖可以采用以下的simulink 模塊對其進(jìn)行仿真，其中解調(diào)采用同步解調(diào)。開關(guān)電路載波-一1S2ASKSB(t)圖 3.2 2ASK 信號的 simulink 仿真模型思考一下：若使用通斷建控法該如何建模？2、采樣及采樣定律在數(shù)字通信系統(tǒng)中傳輸模擬信號，首先要完成模/數(shù)變換。發(fā)送端先將模擬信號采樣，使其成為一系列離散的采樣值，然后再將采樣值量化為有限的量化值，并經(jīng)編碼變換成數(shù)字信號，用數(shù)字通信方式傳輸。采樣定理告訴我們：如果對某一帶寬有限的時間連續(xù)信號（模擬信號）進(jìn)行采樣，且采樣速率達(dá)到兩倍以上的最高工作頻率，那么根據(jù)這些采樣值就能還原出原始信號。圖 3.4 采樣后信號的時域和頻域波形在無線電通信系統(tǒng)中，在相同的地域、相同的時間范圍及相同的頻率范圍，每個接收設(shè)備的天線都沐浴在眾多發(fā)射設(shè)備發(fā)出的電磁波中