1、MATLAB實驗報告某某： 專業：試驗一 MATLAB環境的生疏與根本運算一、試驗目的：生疏MATLAB開發環境把握矩陣、變量、表達式的各種根本運算二、試驗根本學問：生疏MATLAB環境:MATLAB文件和搜尋路徑掃瞄器.MATLAB常用命令clcclc去除命令窗口中內容clearclear去除工作空間中變量help對所選函數的功能、調用格式與相關函數給出說明lookfor查找具有某種功能的函數但卻不知道該函數的精確名稱who查詢工作空間中的變量信息變量與運算符變量命名規如此如下：1變量名可以由英語字母、數字和下劃線組成2變量名應以英文字母開頭3長度不大于31個4區分大小寫MATLAB中設置了

2、一些特殊的變量與常量,列于下表.表1 MATLAB的特殊變量與常量最近一次操作運算結果i或j虛數單位INF無窮大pi圓周率NAN不定值0/0eps浮點數的相對誤差nargin函數實際輸入參數個數realmax最大的正實數nargout函數實際輸出參數個數變量名功能說明變量名功能說明變量名功能說明ANS默認變量名,以應答realmin最小的正實數表 2 MATLAB 算術運算符操作符操作符功能說明操作符功能說明+加矩陣左除-減.數組左除*矩陣乘/矩陣右除.*數組乘./數組右除矩陣乘方矩陣轉置.數組乘方.數組轉置3 MATLAB操作符操作符功能說明=等于=不等于大于=大于等于=小于等于4 MATL

3、AB規律運算符規律運算符規律運算說明&And規律與|Or規律或Not規律非Xor規律異或表 5 MATLAB 特殊運算符號功能說明示例符號功能說明示例：1:1:4;1:2:11.；分隔行.,分隔列%注釋構成向量、矩陣！調用操作系統命令構成單元數組=用于賦值的一維、二維數組的尋訪表6 子數組訪問與賦值常用的相關指令格式指令格式指令格式指令功能A數組A中r指定行、c指定列之元素組成的子數組A數組A中r指定行對應的全部列之元素組成的子數組A數組A中c指定列對應的全部行之元素組成的子數組A數組A中各列元素首尾相連組成的一維長列子數組A一維長列子數組中的第i個元素A=Sa數組A中r指定行、c指定列之元素

4、組成的子數組的賦值A=D數組全元素賦值,保持A的行寬、列長不變,A、D兩組元素總和應一樣的根本運算表 7 兩種運算指令形式和實質內涵的異同表數組運算數組運算矩陣運算指令含義指令含義A非共軛轉置A共軛轉置A=s把標量s賦給A的每個元素s+B標量s分別與B元素之和s-B,B-s標量s分別與B元素之差s.*A標量s分別與A元素之積s*A標量s分別與A每個元素之積s./B,B.s標量s分別被B的元素除S*invB陣的逆乘sA.nA的每個元素自乘n次AnA陣為方陣,自乘n次A.p對A各元素分別求非整數冪Ap方陣A的非整數乘方A+B對應元素相加A+B矩陣相加A-B對應元素相減A-B矩陣相減A.*B對應元素

5、相乘A*B內維一樣矩陣相乘A./BA的元素別B的對應元素除A/BA右除BB.A與上一樣BAA左除Bexp以自然數 e為底,分別以A的元素為指數,求冪expmA的矩陣指數函數log對A的各元素求對數logmA的矩陣對數函數sqrt對A的各元素求平方根sqrtmA的矩陣平方根函數的常用函數表8 標準數組生成函數指令指令含義指令含義diagrand產生均勻分布隨機數組eyeeye產生單位數組對高維不適用randn產生正態分布隨機數組magic產生魔方數組對高維不適用zeros產生全0數組ones產生全1數組size返回指定矩陣的行數和列數表9 數組操作函數指令指令含義diag提取對角線元素,或生成對

6、角陣flipud以數組水平中線為對稱軸,交換上下對稱位置上的數組元素fliplr以數組垂直中線為對稱軸,交換左右對稱位置上的數組元素reshape數rot90矩陣逆時針旋轉90度det方陣的行列式值rank矩陣的秩三、試驗內容1、學習安裝MATLAB軟件.2help命令,例如在命令窗口輸入help eye使用指令eye其它不會用的指令,依照此方法類推3clcclear,觀看mand windowmand history和workspace變化結果.4、初步程序的編寫練習,新建M-file,保存自己設定文件名,例如exerc1、exerc2、exerc3,學習使用MATLAB的根本運算符、數組尋

7、訪指令、標準數組生成函數和數組操作函數.留意：每一次M-file的修改后,都要存盤.四、試驗結果練習A：（1）helprand,然后隨機生成一個26的數組,觀看mandwindowmandhistory和workspace等窗口的變化結果.2學習使用clc、clear,了解其功能和作用.3輸入C=1:2:20,如此Ci表示什么？其中i=1,2,3,10.4輸入A=7 1 5；2 5 6；3 1 5,B=1 1 1; 2 2 2; 3 3 3,在命令窗口中執行如下表達式,把握其含義：AAAA*B A*B A.*B A2 A.2 B/A B./AA.*B二維數組的創建和尋訪,創建一個二維數組48A

8、,查詢數組第2行、第3列的元素,查詢數組A第2行的全部元素,查詢數組A第列的所有元素.兩種運算指令形式和實質內涵的比擬.設有3個二維數組A,B242,C,寫出全部由2個數組參與的合法的數組運算和矩陣指令.422學習使用表8列的常用函數通過help方法.學習使用表9數組操作函數.練習B9用reshape指令生成如下矩陣不超過3次操作,并取出方框內的數組元素.五、心得體會這次試驗是一次上機進展,所以只有一步一步依據試驗的步驟做,通過這次試驗更加明白了一些學問和一些用法,光從書本上還是無法真的知道各種用法的區分的.試驗二 MATLAB數值與符號運算一、 試驗目的：1、把握矩陣的根本運算2、把握矩陣的

9、數組運算3、把握多項式的根本運算4、會求解代數方程5、把握創建符號表達式和矩陣的方法6、把握符號表達式的微分和積分運算二、 試驗根本學問：1、多項式運算poly 產生特征多項式系數向量roots 求多項式的根p=poly2str以習慣方式顯示多項式conv,convs多項式乘運算deconv多項式除運算多項式微分polyder: 求p的微分polyder: 求多項式a,b乘積的微分2、代數方程組求解1.恰定方程組的解方程ax=b兩種求解方法： x=inv b 接受求逆運算解方程x=ab接受左除運算解方程超定方程組的解方程ax=b ,mn時此時不存在唯一解.x=-1 a b 求逆3欠定方程組的解

10、matlab可求出兩個解：用除法求的解x是具有最多零元素的解是具有最小長度或X數的解,這個解是基于偽逆pinv求得的.3、符號矩陣的創建1用matlab函數sym創建矩陣symbolic的縮寫命令格式：A=sym2用字符串直接創建矩陣4、符號矩陣與數值矩陣的轉換將數值矩陣轉化為符號矩陣,函數調用格式：double numeric 5、符號微積分與積分變換diff 對缺省變量求微分diff 對指定變量v求微分diff 對指定變量v求nint對fint 對f表達式的v變量求積分int 對f表達式的v變量在a,b區間求定積分6、符號代數方程求解solve 求一個方程的解solve 求n個方程的解7、

11、符號微分方程求解指令：dsolve命令格 式： dsolve ： f 微分方程, 可多至 12 個微分方程的求解；g為初始條件,默認自變量為 x,可任意指定自變量t, u等,微分方程的各階導數項以大寫字母D表示三、試驗內容與結果：1、a=1 2 3;4 5 6;7 8 0,求其特征多項式并求其根.2、多項式a=x2+2x+3,b=4x2+5x+6,求a,b的積并微分.x 2x 83、求解方程12x1 3x 1312x2x1x22 1x 123x 22 x4x 312x 2x3x11232x 3x4x 21234、用兩種方法創建符號矩,A =a, 2*b3*a,05、計算二重不定積分 xe xy

12、dxdy6、對符號方程f = ax2+bx+c 求解.1對x求解,2對a求解.7d 2 y2dy 2y y(0) dy (0) 0 .dx2dxdx8、系統沖激響應為 h=0.05,0.24,0.40,0.24,0.15,-0.1,0.1 , 系統輸入u由指令randn;u=2*randn0.5-1產生,該輸入信號的起始作用時刻為0.試用直桿圖提示：用stem指令畫出分別顯示該系統輸入、輸出信號的兩X子圖.四、心得體會這次試驗進一步提升自己的力量,雖然剛開頭試驗時沒有把全部的試驗做完, 回來后又一個人把沒做完的補完,學習的過程是很奇特的.期望一次比一次有進步.試驗三 MATLAB語言的程序設計

13、一、試驗目的：1、生疏MATLAB程序編輯與設計環境2、把握各種編程語句語法規如此與程序設計方法3、函數文件的編寫和設計4、了解和生疏跨空間變量傳遞和賦值1、程序流程把握語句for循環結構語法：fori語句1 語句n end說明：1i初值：終值,如此增量為1.規律.while語法：while 規律表達式循環體語句endwhiIe結構依據規律表達式的值推斷是否執行循環體語2、為了防止因規律上的失誤,而陷入死循環,建議在循環體語句的適當位置加break次執行循環體后,肯定會轉變while后面所跟關系式的值.3、while循環也可以嵌套、其結構如下：while規律表達式1循環體語句1 規律表達式循環

14、體語句2end循環體語句3end支結構if 表達式1語句1else if 表達式2可選語句2else語句3endend滿足,如此跳出if結構.else if表達式2與else為可選項,這兩條語句可依據具體狀況取舍.留意：每一個if都對應一個end,即有幾個if,記就應有幾個end.e構語法：switch表達式case常量表達式1 語句組1case常量表達式2語句組2 otherwise 語句組nend說明：1switch后面的表達式可以是任何類型,如數字、字符串等.2case后面常量表達式的值相等時,就執行這個cas語句組假如全部的常量表達式的值都與這個表達式的值不相等時 ,如此執行other

15、wise后的執行語句.程序流程把握指令break、return、pause2、函數文件的結構和編寫方法函數只能在函數體內對變量進展操作,也就是只能訪問函數本身工作空間中的變量.M函數文件的結構1函數定義行function2 H1行函數掛念文本的第一行3函數掛念文本4函數體5注釋函數文件編寫后,保存時,其文件名必需與函數名一樣.留意：函數名不要與MATLAB自身的函數命令一樣.三、試驗內容與結果：練習A1、生疏MATLAB程序編輯與設計環境2、用 for 循環語句實現求 1100 的3forn件.4100Fibonaccia,Fibonacci10000元素.練習 B 思考題.4一維數組A=2,

16、4,5,8,10,B=4,6,9,3,4,用for循環語句實現.求和函數可用 sum.5、利用for循環求1！+2！+3！+5！的值.6My2=e-t/3siny1=e-t/3,口輸入命令語句繪制曲線,tX.0,4.7、設時,xf,編寫一個 M 函數文件,使得調用 f.陣.四、心得體會這次試驗,是我第一次練習用m文件寫程序,然后再運行.用m文件要比直接在窗口上寫要好一些,由于m文件是可以保存下來,這樣自己當時沒有截取結果,以后也是可以在自己的電腦上打開.試驗四接受SIMULINK的系統仿真一、試驗目的：1、生疏SIMULINK 工作環境與特點2、把握線性系統仿真常用根本模塊的用法3、把握SIM

17、ULINK 的建模與仿真方法二、試驗根本學問：了解SIMULINK模塊庫中各子模塊根本功能SIMULINK的建模與仿真方法.12創建子系統：當模型大而簡單時,可創建子系統.3設置仿真把握參數.三、試驗內容與結果練習SIMULINK仿真實際應用.利用SIMULINKd 2 x dt 2 x2 ) dtx 0,方程的初始條件為x=1, dx(0) 0 .在增益模塊 Gain取值分別為 2和100dt的狀況下即 2， 100）運行,給出運行結果.,.四、心得體會此次試驗,我們是需要用SIMULINKSIMULINK有些慌慌 XX,由于不清楚一些模塊的位置.后來通過老師的提點知道位置并成功把圖畫出來了

18、,同時自己也把握 SIMULINK 的建模與仿真方法 .試驗五接受SIMULINK的系統仿真二一、試驗目的：1、生疏SIMULINK 工作環境與特點2、把握線性系統仿真常用根本模塊的用法3、把握SIMULINK 的建模與仿真方法4、子系統的創建和封裝設計二、試驗根本學問：了解SIMULINK模塊庫中各子模塊根本功能SIMULINK的建模與仿真方法12創建子系統：當模型大而簡單時,可創建子系統.3三、試驗內容與試驗結果1、用兩種濾波器設計方法實現如下問題：sss構建一個低通濾波系統的 SIMULINK模型.輸入信號是一個受正態噪聲干擾的采樣信x(kT ) sin(210kT )1.5100kT

19、)n(kT sssn(kT) N (0,0.22 ) ,01 10 Butterworth ,以便從輸入信號中過濾獲得 10Hz 的輸出信號.2Simulink 求解I (t) t e x 在區間t 0,1的積分,并求出積分0值I.3、時變系統的仿真：對時變受控對象模型考慮一個把握系統模型如以下圖,其中K 200,K10, 2Pi均為常數,試分析閉環系統的階躍響應曲線.四、心得體會,由于用到的模塊多而且比擬簡單也不好查找.但是卻讓我們學習了很多,解決一個問題的方法有很多,.,.試驗六 MATLAB的圖形繪制一、試驗目的：1、學習MATLAB圖形繪制的根本方法；2、生疏和了解MATLAB圖形繪制

20、程序編輯的根本指令；3MATLAB注；4、把握plot、subplot的指令格式和語法.二、試驗根本學問：1、plot繪制由x,y所確定的曲線；2、多組變量繪圖：plot；3、圖形窗口的分割；4、圖形編輯窗口的使用.三、試驗內容與結果練習A二維曲線繪制的根本指令plot根本調用格式plot特殊留意是離散點形連續線型和點線顏色三種設置數據構成的字符串三種設置數據可以組合使用挨次任意.plot：單色或多色繪制多條曲線 ：plot：用s 指定的點形線型顏色繪制多條曲線.plot：接受默認的顏色次序用細實線繪制多條曲線 .多三元組繪制多條曲線plot單輸入量繪線plot當XYmn,將繪制出n條曲線.每

21、條曲線的幾何位置由、Y對應的列確定.當X兩個輸入量中有一個是一維數組,且該數組的長度與另一個輸入量的將繪制出plot：只能用指定的同一顏色繪制多條曲線.二維曲線繪圖根本指令演示.本例運作后,再試驗plot, plot, plot 以觀看產生圖形的不同.t=; k=0.4:0.1:1;Y=cos*k; plot用圖形表示連續調制波形Y=sinsin 與其包絡線.t=0:pi/1000:pi;y1=sin.*sin; y2=sin; plott,y1,t,y2*1,-1,r- hold ont0=linspace; for i=1:lengtht00=fzeroy1,t0; plotend plo

22、t在一個圖形窗口繪制正弦和余弦曲線,要求給圖形加標題 正弦和余弦曲線,X軸Y軸分別標注為 時間t和正弦、余弦 ,在圖形的某個位置標注sincos,并加圖例,顯示網格,坐標為正方形坐標系.t=0:pi/100:2*pi; y1=sin; y2=cos;plot; legendsin,cos; axis square;titletext1,-0.4,cosrightarrow text2.8,0.4,leftarrowsin xlabel;ylabel四、心得體會,MATLAB個軟件格外的奇特,先自己寫,再運行,然后再比照結果進展修改.試驗七MATLAB在信號與系統中的應用一、試驗目的：把握利用M

23、ATLAB求解LTI系統的方法把握用MATLAB中濾波分析的函數命令.生疏MATLAB信號處理工具箱.二、試驗根本學問：1、繪制三維網格曲面圖指令mesh.filter. 函數調用格式：filter:對輸入為向量x進展濾波處理.三、試驗內容與結果：1H(s2ns2 nns 2n,當 n 1時,試計算阻尼比 1時的二階系統的階躍響應,并繪制階躍響應三維網格曲面圖.1,2、某LTI系統的單位沖激響應 h(t) e0.1t ,輸入 x(t) 0,1t,初始條件為0,求系統響應 y.3、n=0:31的響應y.x、輸出y波形.四、心得體會MATLABLTIMATLAB試驗八：頻率采樣法設計 FIR 數字

24、濾波器數字濾波器從濾波器功能上可以分為低通、高通、帶通、帶阻以與全通濾波器；依據系統的單位沖擊響應的特性,又可以分為有限長單位沖激響應濾波器FIR和無限長單位沖激響應濾波器IIR.IIR,FIR到有嚴格的線性相位特性.設FIRh的長度為N,數為：當濾波器的系數 N 滿足肯定的對稱條件時,就可以獲得線性相位.線性相位 FIR 濾波器共分為四種類型,分別為：I,系數對稱,即II,系數對稱,即III,系數反對稱,即IV,1頻率采樣法,N 為奇數.,N 為偶數.,N 為奇數.,N 為偶數.設計濾波器時,通常給出的是幅頻特性的技術指標要求,可直接在頻域進展理,依據抱負的頻率特性,在到2 之間等間隔采樣N

25、點,得到：然后用 H的傅里葉逆變換作為濾波器的系數：構成一個系統傳遞函數為方法稱為頻率采樣法.的實際的 FIR 數字濾波器,這種設計在使用頻率采樣法設計 FIR 數字濾波器時,應留意如下問題：.1依據頻域抽樣定理,被采樣的抱負頻率特性其采樣點數N與濾波器的長度應滿足NM,否如此將造成混疊.本試驗取N=M.202才能觀看到其對稱圖形 .習慣上,我們一般利用其對稱性 ,只做 0 頻段上的圖形.3抱負頻率特性的相位特性應當與頻率成線性關系,即滿足線性相位的條件.2頻率采樣法的優化設計為了提高阻帶的衰減,減小通帶的波動,可以接受頻率采樣的優化設計法,即在連續點區間內插入一個或幾個過渡帶采樣點.例1.

26、用頻率采樣法設計一個FIR數字低通濾波器,3dB截止頻率,采樣點數分別取N=21N=61數對濾波器特性的影響.參考程序如下：N = 21;n = 0:N-1;wc=0.4*pi;%截止頻率N1=fixwc/;2*pi/N,N1wcN2=N - 2*N1 - 1;%N2 為阻帶樣點數A = ones,zeros,ones; %建立幅度特性樣本序theta = -pi*/N * 0 : N-1;%建立相位特性樣本序wa = 0:N-1/N*2;%為作圖建立對應的頻率向量%畫圖subplot;.plot;axis;title; xlabel; ylabelH;subplot; plot;axis;t

27、itle; xlabel; ylabelphi;N = 61;n = 0:N-1;wc=0.4*pi;%截止頻率N1=fixwc/;2*pi/N,N1wcN2=N - 2*N1 - 1;%N2 為阻帶樣點數A = ones,zeros,ones; %建立幅度特性樣本序theta = -pi*/N * 0 : N-1;%建立相位特性樣本序wa = 0:N-1/N*2;%為作圖建立對應的頻率向量%畫圖subplot; plot;axis;title;.xlabel; ylabelH; subplot; plot;axis;title; xlabel; ylabelphi;020 頻段上顯示特性曲線

28、.%N = input;N = 41;n = 0:N-1;wc = 0.4*pi; % 截 止 頻 率N1 = fixwc/;2*pi/N,N1wcN2 = N - 2*N1 -1; %N2A = ones,zeros,ones; %建立幅度特性樣本序theta = -pi*/N *0: N-1;%建立相位特性樣本序Hk = A.*exp; %建立頻域特性樣本序列h = realifft; %由反變換求脈沖序列 h,并取實部H,w = freqz; %計算濾波器的頻率響應.H1 = H;Hw1 = w;mag = abs;db = 20*log/max;pha = angle;wa = 0:N

29、-1/N*2;%畫圖subplot;plot;axis;title; xlabel; ylabelH;subplot; stem;title; xlabel; ylabelh; subplot;plot,title;N = 21N = 61例 2：在滿足上面顯示抱負/實際濾波器幅頻響應等的設計要求下,在過渡帶中增加一個樣點 T1,取值 0.42.要求顯示其幅頻特性曲線,觀看增加了過渡帶采樣點后對濾波器特性的影響.提示：只需將建立幅頻特性樣本序列的一句程序修改高.程序如下：%N = input;N41; %采樣點數n = 0:N-1;wc = 0.4*pi;%截止頻率N1 = fixwc/;%樣點間隔為2*pi/N,N1為wc的樣點N2 = N - 2*N1 -1;%N2為阻帶樣點數T1=0.42;A=ones,T1,zeros,T1,ones;%建立幅度特性樣本序theta = -pi*/N *0: N-1;%建立相位特性樣本序列Hk = A.*exp;%建立頻域特性樣本