MATLAB仿真技術(shù)

1、MATLAB仿真技術(shù)作業(yè)合集第1章 習(xí)題5.利用直接輸入法和矩陣編輯器創(chuàng)建矩陣A=。解：利用直接輸入法輸入程序A=1 3 5;2 4 6按Enter鍵后，屏幕顯示A = 1 3 5 2 4 6 用矩陣編輯器創(chuàng)建矩陣，如圖1.1所示。圖1.1 MATLAB編輯器7.用矩陣編輯器創(chuàng)建矩陣a,使a具有如下矩陣形式。a=a=a=a=a= 解：用矩陣編輯器創(chuàng)建矩陣a的過程如圖1.2、1.3、1.4、1.5、1.6所示。 圖1.2 圖1.3 圖1.4 圖1.5 圖1.69. 已知矩陣B=，試：提取矩陣B的第一行和第二行的第2、4、5個元素組成新矩陣;提取矩陣B的第三行和第一行的全部元素組成新矩陣；使矩陣B

2、的第一行和第三行的第2；4個元素為0；標(biāo)出矩陣B的第一行中小于5的元素。解：如上題，用矩陣編輯器生成矩陣B，再輸入程序B1=B(1,2,2,4,5)按Enter鍵后，屏幕顯示B1 = 0 0 15 5 14 16 輸入程序B2=B(1,3,:) 按Enter鍵后，屏幕顯示B2 = 17 0 1 0 15 4 0 13 0 22 第一行和第三行的第2；4個元素原本就為0。輸入程序如下C=B(1,:)<5; %將B矩陣第一行中小于5 的值標(biāo)記為1D=B(1,C) %去B矩陣第一行中標(biāo)為1的元素按Enter鍵后，屏幕顯示D= 0 1 0 11.已知矩陣a為4階魔方陣，令a+3賦值給b，a+b賦

3、值給c，求b和c。解：程序如下。>> a=magic(4) %建立4階魔方矩陣a = 16 2 3 13 5 11 10 8 9 7 6 12 4 14 15 1 >> b=a+3 %將a中各元素加3b = 19 5 6 16 8 14 13 11 12 10 9 15 7 17 18 4 >> c=a+b %將a,b中對應(yīng)元素相加c = 35 7 9 29 13 25 23 19 21 17 15 27 11 31 33 5 13. 已知A為3×3的均勻分布隨機(jī)矩陣，B為3×2的均勻分布隨機(jī)矩陣，C為2×3的均勻分布隨機(jī)矩陣，

4、求Q=CA2B。解：程序如下。>> A=rand(3,3) %A為3×3的均勻分布隨機(jī)矩陣A = 664/815 717/785 408/1465 1298/1433 1493/2361 1324/2421 751/5914 694/7115 338/353 >> B=rand(3,2) %B為3×2的均勻分布隨機(jī)矩陣 B = 687/712 581/607 589/3737 614/1265 6271/6461 1142/1427 >> C=rand(2,3) %C為2×3的均勻分布隨機(jī)矩陣C = 689/4856 1065/

5、1163 1966/2049 407/965 61/77 3581/5461 >> Q1=C*A2*B Q1 = 1444/357 6485/1544 1263/311 699/163 15.指出下列矩陣函數(shù)所實(shí)現(xiàn)的具體運(yùn)算。A=rand(5)；B=rank(A)；C=eig(A)；D=sqrtm(A)；E=det(A)解：A=rand(5)建立5x5的均勻分布隨機(jī)矩陣；B=rank(A)求A矩陣的秩；C=eig(A)是求的A矩陣的全部特征值；D=sqrtm(A)是按矩陣乘法的方式對A矩陣開平方根；E=det(A)是求矩陣A的行列式。17. 利用MATLAB的roots函數(shù)求(x)

6、=+4+10+16+17+12=0的根。解：程序運(yùn)行如下>> p=1,4,10,16,17,12p = 1 4 10 16 17 12>> x=roots(p)x = -1.6506 -1.0000 + 1.4142i -1.0000 - 1.4142i -0.1747 + 1.5469i -0.1747 - 1.5469i19. 畫出一個幅度為2、頻率為4Hz、相位為的正弦信號。解：程序如下>> A=2;>> phi=pi/3;>> omega=2*pi/12;>> n=-10:10;>> x=A*sin(o

7、mega*n+phi);>> stem(n,x,'fill');>> grid on;運(yùn)行結(jié)果如圖1.7所示。圖1.7 離散正弦信號圖第2章 習(xí)題1.系統(tǒng)的微分方程為(t)=-4(t)+2(t),其中(t)是幅度為1、角頻率為1rad/s的方波輸入信號，試建立系統(tǒng)的Simulink模型并進(jìn)行仿真。解：利用模塊庫中的模塊建立系統(tǒng)模型，如圖2.1所示。圖2.1 求解微分方程的模型在Scope窗口中看到仿真曲線如圖2.2所示。圖2.2 仿真結(jié)果3.某單位反饋控制系統(tǒng)如圖2.3(a)所示，引人反饋如圖2.3(b)所示。 Y F Y F G(s) _ _ _ (a

8、)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 (b)引人反饋后的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 圖2.3（1） 在Simulink環(huán)境下構(gòu)建原始系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，輸入階躍信號，進(jìn)行仿真，并對結(jié)果進(jìn)行分析。（2） 在原系統(tǒng)中引人比例反饋，在Simulink環(huán)境下構(gòu)建引人比例反饋后的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，進(jìn)行仿真，并對結(jié)果進(jìn)行分析。解：（1）在Simulink環(huán)境下構(gòu)建原始系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖2.4所示，仿真結(jié)果如圖2.5所示。圖2.4 仿真模型圖2.5 仿真結(jié)果（2） 在Simulink環(huán)境下構(gòu)建引人比例反饋后的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2.6所示，仿真結(jié)果如圖2.7所示。圖2.6 仿真模型圖2.7 仿真結(jié)果5.使用Simulink仿真求下列系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)（Sim

9、ulink中沒有單位沖激信號模塊，所以要利用階躍信號模塊經(jīng)微分來產(chǎn)生）。（1）H（s）=（2）H（s）=解:（1）建立的系統(tǒng)仿真模型如圖2.8所示，仿真結(jié)果如圖2.9所示。圖2.8 系統(tǒng)仿真模型圖2.9 仿真結(jié)果 （2）建立的系統(tǒng)仿真模型如圖2.10所示，仿真結(jié)果如圖2.11所示。圖2.10 系統(tǒng)仿真模型圖2.11 仿真結(jié)果第3章 習(xí)題2.利用信號處理模塊庫中的模塊，構(gòu)造并仿真信號: (n)=(n)+2u(n-1)-(n-3)解：圖3.1 仿真框圖選擇模塊搭建好的模型如圖3.1所示。接著設(shè)置各個模塊的參數(shù)，Discrete Impulse模塊參數(shù)如圖3.2所示，Discrete Impulse

10、1模塊參數(shù)如圖3.3所示，Buffer中Output Buffer Size設(shè)置為20，Gain模塊Gain參數(shù)設(shè)為-1，Constant模塊中Constant Value設(shè)為2，Delay模塊中Delay參數(shù)設(shè)為1。仿真結(jié)果如圖3.4所示。 圖3.2 Discrete Impulse模塊參數(shù)圖3.3 Discrete Impulse1模塊參數(shù)圖3.4 仿真結(jié)果5.設(shè)計(jì)一個巴特沃斯數(shù)字低通濾波器，使其滿足：通帶截止頻率為0.4，通帶波紋小于0.5dB;阻帶截止頻率為06，阻帶最小衰減為50dB，試用FDAtool設(shè)計(jì)該數(shù)字濾波器，并生成脈沖響應(yīng)曲線和頻率響應(yīng)曲線。解：按3.5圖設(shè)計(jì)濾波器參數(shù)。

11、圖13.5 濾波器設(shè)計(jì)界面點(diǎn)擊Impulse選項(xiàng)得到?jīng)_激響應(yīng)曲線如圖3.6所示。圖3.6 沖激響應(yīng)頻率響應(yīng)曲線如圖3.7所示。圖3.7 幅頻特性和相頻特性12.自行錄入一段語言信號，并對其做4倍抽取運(yùn)算，觀測抽取前與抽取后的頻譜變化。解：選擇模塊構(gòu)造仿真框圖如圖3.8所示。圖3.8 仿真模型框圖在matlab工作空間輸入命令x,fs=wavread('E:yinyuexuyong.wav');設(shè)置各個模塊參數(shù)。Buffer模塊參數(shù)如圖3.9所示。Signal from work space參數(shù)如圖3.10所示。圖3.9 Buffer參數(shù)設(shè)置圖3.10 Signal from w

12、ork space參數(shù)設(shè)置仿真結(jié)果如下：圖3.11 仿真前圖3.12 仿真后第4章 習(xí)題 2.對四進(jìn)制差分相移鍵控(DPSK)通信系統(tǒng)進(jìn)行建模和蒙特卡羅仿真。 解：程序如下：clear all;SNRindB1=0:2:12;SNRindB2=0:0.1:12;for i=1:length(SNRindB1) simu_err_prb(i)=snr2ps(SNRindB1(i); %仿真誤碼率endfor i=1:length(SNRindB2) SNR=exp(SNRindB2(i)*log(10)/10); theo_err_prb(i)=2*qfunc(sqrt(SNR);endsemi

13、logy(SNRindB1,simu_err_prb,'*');hold on;semilogy(SNRindB2,theo_err_prb);xlabel('Eb/N0(dB)');ylabel('誤碼率');legend('仿真符號誤碼率','理論符號誤碼率');function p=snr2ps(snr_in_dB)N=10000;Es=1;snr=10(snr_in_dB/10);sigma=sqrt(Es/(4*snr);for i=1:2*N temp=rand; if (temp<0.5) ds

14、ource(i)=0; else dsource(i)=1; endendmapping=0 1 3 2;M=4;diff_enc_output=cm_dpske(Es,M,mapping,dsource);for i=1:N n(1) n(2)=gausamp(sigma); r(i,:)=diff_enc_output(i,:)+n;endnumoferr=0;prev_theta=0;for i=1:N theta=angle(r(i,1)+j*r(i,2); delta_theta=mod(theta-prev_theta,2*pi); if (delta_theta<pi/4)

15、|(delta_theta>7*pi/4) decis=0 0; elseif (delta_theta<3*pi/4) decis=0 1; elseif (delta_theta<5*pi/4) decis=1 1; else decis=1 0; end prev_theta=theta; if (decis(1)=dsource(2*i-1)|(decis(2)=dsource(2*i) numoferr=numoferr+1; endendp=numoferr/N;endfunction enc_comp=cm_dpske(E,M,mapping,sequence)k=log2(M);N=length(sequence);remainder=rem(N,k);if(remainder=0) for i=N+1:N+k-remainder sequence(i)=0; end N=N+k-remainder;endtheta=0;for i=1:k:N index=0; for j=i:i+k-1 index=2*index+sequence