實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書2013版-2

PAGEMATLAB語言實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書華東交通大學(xué)電氣學(xué)院張永賢2013年2月PAGE1實(shí)驗(yàn)一MATLAB工作環(huán)境熟悉及簡單命令的執(zhí)行一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模菏煜ATLAB的工作環(huán)境，學(xué)會(huì)使用MATLAB進(jìn)行一些簡單的運(yùn)算。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：MATLAB的啟動(dòng)和退出，熟悉MATLAB的桌面（Desktop），包括菜單（Menu）、工具條（Toolbar）、命令窗口(CommandWindow)、歷史命令窗口(CommandHistory)、工作空間(Workspace)等；完成一些基本的矩陣操作；學(xué)習(xí)使用在線幫助系統(tǒng)。三、實(shí)驗(yàn)步驟：1、啟動(dòng)MATLAB，熟悉MATLAB的桌面。2、在命令窗口執(zhí)行命令完成以下運(yùn)算，觀察workspace的變化，記錄運(yùn)算結(jié)果。（1）>>（365-522-70）3（2）>>area=pi*2.5^2（3）已知x=3，y=4，在MATLAB中求z：（4）將下面的矩陣賦值給變量m1,在workspace中察看m1在內(nèi)存中占用的字節(jié)數(shù)。m1=執(zhí)行以下命令>>m1(2,3)>>m1(11)>>m1(:,3)>>m1(2:3,1:3)>>m1(1,4)+m1(2,3)+m1(3,2)+m1(4,1)（5）執(zhí)行命令>>helpabs查看函數(shù)abs的用法及用途，計(jì)算abs(3+4i)（6）執(zhí)行命令>>x=0:0.1:6*pi;>>y=5*sin(x);>>plot(x,y)（7）運(yùn)行MATLAB的演示程序，>>demo，以便對(duì)MATLAB有一個(gè)總體了解。四、思考題1、以下變量名是否合法？為什么？（1）x2（2）3col（3）_row（4）for2、求以下變量的值，并在MATLAB中驗(yàn)證。（1）a=1:2:5（2）b=[a',a',a'；a]（3）c=a+b(2,:)實(shí)驗(yàn)二MATLAB語言矩陣運(yùn)算一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫莆栈镜木仃囘\(yùn)算及常用的函數(shù)。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、下列運(yùn)算是否合法，為什么？如合法，結(jié)果是多少？(1)result1=a'(2)result2=a*b(3)result3=a+b(4)result4=b*d(5)result5=[b;c']*d(6)result6=a.*b(7)result7=a./b(8)result8=a.*c(9)result9=a.\b(10)result10=a.^2(11)result11=a^2(12)result12=2.^a2、用MATLAB求解下面的的方程組。(1)(2)3、已知(1)求矩陣A的秩(rank)(2)求矩陣A的行列式(determinant)(3)求矩陣A的逆(inverse)(4)求矩陣A的特征值及特征向量(eigenvalueandeigenvector)4、關(guān)系運(yùn)算與邏輯運(yùn)算已知a=20,b=-2,c=0,d=1，求以下運(yùn)算結(jié)果(1)r1=a>b(2)r2=a>b&c>d(3)r3=a==b*(-10)(4)r4=~b|c三、思考題,求y=？（運(yùn)行formatlongg命令后，查看y的值）實(shí)驗(yàn)三選擇結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)及調(diào)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫莆绽胕f、switch語句編寫選擇結(jié)構(gòu)程序，學(xué)會(huì)MATLAB程序編輯、運(yùn)行及調(diào)試方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、求分段函數(shù)的值。用if語句實(shí)現(xiàn)，算出下列表中x對(duì)應(yīng)的y值。X-50258y2、分別用if和swith語句實(shí)現(xiàn)，將百分制成績轉(zhuǎn)換為成績等級(jí)A、B、C、D、E。其中90~100分為A，80~89分為B，70~79分為C，60~69分為D，60分以下為E。對(duì)超出百分制范圍的成績，給出錯(cuò)誤提示信息。3、程序的調(diào)試（參考P77）：在以上編寫的程序中設(shè)置斷點(diǎn)，控制程序單步運(yùn)行，觀察程序的執(zhí)行及變量值的變化情況。三、思考題設(shè)計(jì)程序，完成兩位數(shù)的加、減、乘、除四則運(yùn)算，即產(chǎn)生兩個(gè)兩位隨機(jī)整數(shù)，再輸入一個(gè)運(yùn)算符號(hào)，做相應(yīng)的運(yùn)算，并顯示相應(yīng)的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)四循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)及調(diào)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫莆绽胒or、while語句編寫循環(huán)結(jié)構(gòu)程序，進(jìn)一步提高M(jìn)ATLAB程序的調(diào)試方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、啟動(dòng)MATLAB后，點(diǎn)擊File|New|M-File，啟動(dòng)MATLAB的程序編輯及調(diào)試器（Editor/Debugger），編輯以下程序，點(diǎn)擊File|Save保存程序，注意文件名最好用英文字符。點(diǎn)擊Debug|Run運(yùn)行程序，在命令窗口查看運(yùn)行結(jié)果，程序如有錯(cuò)誤則改正。注：數(shù)論中一個(gè)有趣的題目：任意一個(gè)正整數(shù)，若為偶數(shù)，則用2除之，若為奇數(shù)，則與3相乘再加上1。重復(fù)此過程，最終得到的結(jié)果為1。如：21310516842163105168421運(yùn)行下面的程序，修改n的值為1,2,3,5,7等數(shù)來驗(yàn)證這一結(jié)論。%classic"3n+1"problemfromnumbertheory.n=1%n等于1,2,3,5,7等數(shù)a=n;whilen>1ifrem(n,2)==0n=n/2;elsen=3*n+1;enda=[a,n];enda2、根據(jù)，當(dāng)n分別取100、1000、10000時(shí)，求x的值分別是多少？3、編程求滿足的最小m值。三、思考題已知y和t的函數(shù)關(guān)系：求下面表格中與t對(duì)應(yīng)的y值t0.20.40.60.81.0y實(shí)驗(yàn)五函數(shù)的編寫及調(diào)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫莆誐ATLAB函數(shù)的編寫及調(diào)試方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、編寫一個(gè)函數(shù)，計(jì)算下面函數(shù)的值，給出標(biāo)量x的值，調(diào)用該函數(shù)后，返回y的值。function[y]=myfun1(x)選擇一些數(shù)據(jù)測(cè)試你編寫的函數(shù)。2、編寫一個(gè)函數(shù)求向量x中元素的平均值、最大值、最小值、均方根值。function[m_x,max_x,min_x,rms_x]=myfun2(x)方均根值(RootMeanSquare)的計(jì)算公式為：用下面數(shù)據(jù)測(cè)試你寫的函數(shù)：（1）x=sin(0:0.01:6*pi)（2）x=rand(1,200)，得到的x為200個(gè)（0，1）之間均勻分布的隨機(jī)數(shù)。3、編寫一個(gè)函數(shù)，給出一個(gè)向量，生成如下范德蒙矩陣。function[v]=myvander(x)例如：>>v=myvander([2345])得v=生成一些數(shù)據(jù)測(cè)試你寫的函數(shù)。三、思考題編寫程序，用如下迭代公式求，a的值分別為：3，17，113。迭代的終止條件為，迭代初值,迭代次數(shù)不超過100次。分別對(duì)迭代結(jié)果和準(zhǔn)確值進(jìn)行比較，并統(tǒng)計(jì)迭代次數(shù)。實(shí)驗(yàn)六MATLAB的繪圖一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、在同一坐標(biāo)系下繪制下面三個(gè)函數(shù)在t[0，4]的圖象。2、編寫程序，選擇合適的步距，繪制下面函數(shù)在區(qū)間[-6，6]中的圖象。3、用compass函數(shù)畫下面相量圖ua=1;ub=cos(-2*pi/3)+sin(-2*pi/3)*i;uc=cos(2*pi/3)+sin(2*pi/3)*i;compass([ua,ub,uc,ua-ub,ub-uc,uc-ua])4、三維空間曲線繪制z=0:0.1:4*pi;x=cos(z);y=sin(z);plot3(x,y,z)5、用mesh或surf函數(shù)，繪制下面方程所表示的三維空間曲面，x和y的取值范圍設(shè)為[-3，3]。附:畫拋物面theta=linspace(0,2*pi,60)R=linspace(0,5,20);X1=R'*cos(theta);Y1=R'*sin(theta);Z1=X1.*X1/10+Y1.*Y1/10;mesh(X1,Y1,Z1)axissquare二、思考題用對(duì)分法求解方程在[0，1]內(nèi)的解，并驗(yàn)證，在程序中統(tǒng)計(jì)出對(duì)分次數(shù)。提示：先將原方程轉(zhuǎn)化成的形式。對(duì)分法的基本思想是：一個(gè)一元方程f(x)=0，若f(x1)*f(x2)<0，則在[x1,x2]區(qū)間內(nèi)有實(shí)數(shù)解。取該區(qū)間的中點(diǎn)xm=(x1+x2)/2，判定f(x1)和f(x2)二者中哪一個(gè)與f(xm)異號(hào)，若f(x1)*f(xm)<0，則解存在的區(qū)間縮小為[x1,xm]，否則解存在的區(qū)間縮小為[xm,x2]。重復(fù)這樣的步驟，直到區(qū)間的長度小于一個(gè)可以接受的小數(shù)（比如1e-10）,則認(rèn)為中點(diǎn)即是原方程的解。實(shí)驗(yàn)七M(jìn)ATLAB數(shù)值運(yùn)算一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫莆誐ATLAB常用的數(shù)值運(yùn)算函數(shù)。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、求代數(shù)方程的5個(gè)根，并將其用星號(hào)（*）標(biāo)記在復(fù)平面圖上。（用roots和plot函數(shù)）。2、求代數(shù)方程的5個(gè)根，并將其用星號(hào)（*）標(biāo)記在復(fù)平面圖上。（用roots和plot函數(shù)）。3、求下面函數(shù)在[0.5,4]區(qū)間內(nèi)的過零點(diǎn)。（用fzero函）4、已知R=50歐姆，U=4V，二極管D正向電流與電壓的關(guān)系為：其中：Ud為二極管正向電壓Is為反向飽合電流，取10-12AK為玻爾茨曼常數(shù)，1.38*10-23T為絕對(duì)溫度，取300開爾文（27攝氏度）q為電子電荷1.6*10-19C求此電路中的電流Id和二極管正向電壓Ud（要求用fsolve函數(shù)求解）5、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：已知某壓力傳感器的測(cè)試數(shù)據(jù)如下表p0.01.12.12.84.25.06.16.98.19.09.9u1011131417182224293439p為壓力值，u為電壓值，試用多項(xiàng)式來擬合其特性函數(shù)，求出a,b,c,d，并把擬合曲線和各個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)點(diǎn)畫在同一幅圖上。實(shí)驗(yàn)七-4：參考程序R=50;U=4;Is=1e-12;K=1.38e-23;T=300;q=1.6e-19;%Ud+Id*R-U=0;%Id-Is*exp(Ud*q/(K*T)-1)=0;Ud=0:0.01:0.7;Id=Is*exp(Ud*q/(K*T)-1);Ud1=0:0.01:4;Id1=(U-Ud1)/Rplot(Ud,1000*Id,'r')holdonplot(Ud1,1000*Id1,'b')gridholdofflegend('二極管伏安特性','負(fù)載線')x=fsolve(@UdId,[10.05])functionf=UdId(x)R=50;U=4;Is=1e-12;K=1.38e-23;T=300;q=1.6e-19;Ud=x(1);Id=x(2);f=[Ud+Id*R-UId-Is*exp(Ud*q/(K*T)-1)];實(shí)驗(yàn)八MATLAB應(yīng)用用Simulink求解下圖所示電路0~100微秒內(nèi)的響應(yīng)。已知R=6*10-4歐，C=1700微法，L=6*10-9享，uc(0)=15kV。電路方程為:模塊參數(shù)設(shè)置:Integrator1的Initialcondition:15kV在命令窗口為R,L,C賦值。仿真參數(shù)設(shè)置如下：Starttime:0Stoptime:100e-6SolverType:Variable-stepSolver:ode45Maxstepsize:1e-7Minstepsize:autoInitialstepsize:autoRelativetolerance:1e-3Absolutetolerance:1e-6第1~5章需掌握的例題：例1.1例1.2例1.3例2.1例2.2例2.3例2.5例2.6例3.1例3.2例3.5例3.6例3.8例3.9例4.1例4.2例4.3例4.4例4.5例4.6例4.7例4.8例4.9例4.11例4.13例4.14例4.16例4.17例4.18例4.21例5.1