Matlab運(yùn)算與一階動(dòng)態(tài)電路分析

1、武漢理工大學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)踐課程設(shè)計(jì)說明書學(xué) 號(hào)： 課 程 設(shè) 計(jì)課程名稱專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)踐課程設(shè)計(jì)題 目Matlab運(yùn)算與一階動(dòng)態(tài)電路分析 學(xué) 院信息工程學(xué)院專 業(yè)電子信息工程班 級(jí)電信1305班姓 名李曉月指導(dǎo)教師楊媛媛2016年1月13日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名： 李曉月 專業(yè)班級(jí)：電信1305班 指導(dǎo)教師： 楊媛媛 工作單位：信息工程學(xué)院 題 目: Matlab運(yùn)算與一階動(dòng)態(tài)電路分析初始條件：1.Matlab7.1以上版本軟件；2.專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)踐輔導(dǎo)資料：“Matlab語(yǔ)言基礎(chǔ)及使用入門”、“Matlab及在電子信息課程中的應(yīng)用”、“線性代數(shù)”及“信號(hào)處理類”相關(guān)書籍等； 3.先修課程：高等數(shù)學(xué)、線

2、性代數(shù)、電路、Matlab應(yīng)用實(shí)踐及信號(hào)處理類基礎(chǔ)課程。要求完成的主要任務(wù)：(包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說明書撰寫等具體要求)1.實(shí)踐內(nèi)容：根據(jù)指導(dǎo)老師給定的7套題目，按規(guī)定選擇其中1套獨(dú)立完成；2.本專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)踐統(tǒng)一技術(shù)要求：研讀輔導(dǎo)資料對(duì)應(yīng)章節(jié)，對(duì)選定的設(shè)計(jì)題目進(jìn)行理論分析，完成針對(duì)具體設(shè)計(jì)部分的原理分析、建模、必要的推導(dǎo)和可行性分析，畫出程序設(shè)計(jì)框圖，編寫程序代碼（含注釋），上機(jī)調(diào)試運(yùn)行程序，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果（含計(jì)算結(jié)果和圖表等），并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和總結(jié)。具體設(shè)計(jì)要求包括： 初步了解Matlab、熟悉Matlab界面、進(jìn)行簡(jiǎn)單操作等； Matlab的數(shù)值計(jì)算：創(chuàng)建矩陣、矩陣運(yùn)算

3、、多項(xiàng)式運(yùn)算、線性方程組、數(shù)值統(tǒng)計(jì)等； 基本繪圖函數(shù)：了解plot, plot3, mesh, surf等，要求掌握以上繪圖函數(shù)的用法、簡(jiǎn)單圖形標(biāo)注、簡(jiǎn)單顏色設(shè)定等； 使用文本編輯器編輯m文件，會(huì)函數(shù)調(diào)用等； 能完成簡(jiǎn)單電路的Matlab編程分析；按要求參加專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)踐的實(shí)驗(yàn)演示和答辯等。3.課程設(shè)計(jì)說明書按學(xué)?！罢n程設(shè)計(jì)工作規(guī)范”中的“統(tǒng)一書寫格式”撰寫，具體包括： 目錄； 與設(shè)計(jì)題目相關(guān)的理論分析、歸納和總結(jié)； 與設(shè)計(jì)內(nèi)容相關(guān)的原理分析、建模、推導(dǎo)、可行性分析； 程序設(shè)計(jì)框圖、程序代碼（含注釋）、程序運(yùn)行結(jié)果和圖表、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析和總結(jié)； 課程設(shè)計(jì)的心得體會(huì)（至少500字）； 參考文獻(xiàn)（不少

4、于5篇）； 其它必要內(nèi)容等。時(shí)間安排：1周指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日摘要本次課程設(shè)計(jì)為專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)踐課程設(shè)計(jì)，專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)踐涉及方面很廣泛，包括信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理、電路分析等各方面知識(shí)的相互結(jié)合與實(shí)際運(yùn)用。旨在利用MATLAB軟件解決相應(yīng)的問題或完成相關(guān)的電路設(shè)計(jì)。本次課程設(shè)計(jì)所選擇的題目是Matlab運(yùn)算與一階動(dòng)態(tài)電路分析，一階動(dòng)態(tài)電路的分析是電路分析課程的一個(gè)重要內(nèi)容，利用MATLAB工具使復(fù)雜的電路分析直觀明了,有利于我們對(duì)一階電路階躍響應(yīng)動(dòng)態(tài)過程的理解。本報(bào)告第一部分為MATLAB軟件的概論，包括功能、應(yīng)用及一些基本的知識(shí)。第二部分為本次課程設(shè)計(jì)

5、的內(nèi)容，涉及MATLAB各個(gè)知識(shí)的11道題以及其解答。最后是本次課程設(shè)計(jì)的心得體會(huì)以及一些相關(guān)的文獻(xiàn)。關(guān)鍵詞：Matlab； 一階動(dòng)態(tài)電路； 運(yùn)算AbstractThis course is designed for professional practice-based curriculum design, professional practice involves respect very broad basis, including combined with each other and the practical application of signals and systems

6、, digital signal processing, circuit analysis and other aspects of knowledge. It aims to use MATLAB software solutions corresponding problem or complete the relevant circuit design. The title of curriculum design is chosen Matlab computing and First Order Circuit analysis, analysis of the first orde

7、r dynamic circuits is an important part of circuit analysis program using MATLAB tools make complex circuit analysis intuitive, help us to first order circuit understand the dynamic process of the step response. The first part of this report Introduction to MATLAB software, including features, appli

8、cations and some basic knowledge. The second part of this course is designed to content, involving various knowledge of MATLAB 11 questions and their answers. Finally, this course is designed feelings and experiences as well as some of the relevant literature.Key Words: Matlab；Order Circuits；Operati

9、on目 錄第1章 緒論1第2章 MATLAB語(yǔ)言概述22.1 MATLAB語(yǔ)言的發(fā)展22.2 MATLAB語(yǔ)言的特點(diǎn)42.3 MATLAB的典型應(yīng)用5第3章 設(shè)計(jì)題目6第4章 設(shè)計(jì)內(nèi)容84.1 題一84.1.1 建模84.1.2 Matlab程序及仿真84.1.3 運(yùn)行結(jié)果分析94.2 題二94.2.1 建模94.2.2 Matlab程序及仿真104.2.3 運(yùn)行結(jié)果分析104.3 題三114.3.1 建模114.3.2 Matlab程序及仿真114.3.3 運(yùn)行結(jié)果分析124.4 題四124.4.1 小題(1)124.4.1.1 Matlab程序分析124.4.1.2 仿真124.4.2 小

10、題(2)134.4.2.1 Matlab程序分析134.4.2.2 仿真134.4.3 小題(3)144.4.3.1 Matlab程序分析144.4.3.2 仿真154.4.4 小題(4)154.4.4.1 Matlab程序分析154.4.4.2 仿真164.5 題五174.5.1 建模174.5.2 Matlab程序及仿真174.5.3 運(yùn)行結(jié)果分析184.6 題六184.6.1 建模184.6.2 Matlab程序及仿真194.6.3 運(yùn)行結(jié)果分析204.7 題七204.7.1 建模204.7.2 Matlab程序及仿真214.7.3 運(yùn)行結(jié)果分析214.8 題八224.8.1 建模224

11、.8.2 Matlab程序及仿真224.8.3 運(yùn)行結(jié)果分析234.9 題九234.9.1 建模244.9.2 Matlab程序及仿真244.9.3 運(yùn)行結(jié)果分析254.10 題十254.10.1 建模254.10.2 Matlab程序及仿真254.10.3 運(yùn)行結(jié)果分析264.11 題十一274.11.1 小題(1)274.11.1.1 建模274.11.1.2 Matlab程序及仿真284.11.2 小題(2)294.11.2.1 建模294.11.2.2 Matlab程序及仿真294.11.3 運(yùn)行結(jié)果分析30第5章 心得體會(huì)31參考文獻(xiàn)32致 謝33本科生課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表34第1章

12、緒論21世紀(jì)將以科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展為其特征，中華民族在國(guó)家大家庭中的地位將取決于我國(guó)的綜合國(guó)力，高速度高質(zhì)量地培養(yǎng)千千萬萬掌握高技術(shù)的人才，是其中一個(gè)十分重要的任務(wù)。要做到這一點(diǎn)，據(jù)必須具有十分的創(chuàng)造性。在20世紀(jì)的最后20年中，計(jì)算機(jī)已經(jīng)被成功地應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)和制造業(yè)中，在發(fā)達(dá)國(guó)家中普及率已經(jīng)超過了90%，它成十倍地提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，創(chuàng)造了空前巨大的物質(zhì)文明；它把任何創(chuàng)新的思想轉(zhuǎn)化為市場(chǎng)的商品時(shí)間縮短到了驚人的程度，新產(chǎn)品的種類淘汰之快都是20年前無法想象的。國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用加快了從產(chǎn)業(yè)全球化的進(jìn)程。在這個(gè)極具挑戰(zhàn)的時(shí)代中，把計(jì)算機(jī)充分應(yīng)用到該工程計(jì)算過程中，顯然具有非常重要的意義。從2

13、0世紀(jì)80年代開始，出現(xiàn)了多種科學(xué)計(jì)算語(yǔ)言，也成為數(shù)學(xué)軟件。經(jīng)過十多年的發(fā)展和競(jìng)爭(zhēng)，已經(jīng)商品化的就有Matlab，Maple，Mathmatica，MathCAD等等。它們的功能大同小異，又各有千秋。就易學(xué)性和普及性而言，首推MATLAB語(yǔ)言。本次課程設(shè)計(jì)就是利用Matlab語(yǔ)言來進(jìn)行專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)踐的課程設(shè)計(jì)，從而完成各種數(shù)學(xué)計(jì)算和電路計(jì)算。本次專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)踐的題目是Matlab運(yùn)算與一階動(dòng)態(tài)電路分析，將電路分析知識(shí)與Matlab軟件的應(yīng)用相結(jié)合來解決電路分析與與運(yùn)算的相關(guān)知識(shí)，可用性很強(qiáng)。第2章 MATLAB語(yǔ)言概述2.1 MATLAB語(yǔ)言的發(fā)展MATLAB是由美國(guó)mathworks公司發(fā)布的主

14、要面對(duì)科學(xué)計(jì)算、可視化以及交互式程序設(shè)計(jì)的高科技計(jì)算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩形計(jì)算、視化以線性動(dòng)態(tài)線性系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個(gè)易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計(jì)算的眾多領(lǐng)域一面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當(dāng)今國(guó)際科學(xué)計(jì)算軟件的先進(jìn)水平。Matlab的圖標(biāo)如圖2-1所示。圖1 Matlab圖標(biāo)20世紀(jì)70年代，美國(guó)新墨西哥大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任為了減輕學(xué)生編程的負(fù)擔(dān)，用F0RTRAN編寫了最早的MATLAB。MATLAB原名是來源于MATrix LABoratory，即矩陣實(shí)驗(yàn)室的意思

15、。1984年由Little、Moler、Steve Bangert合作成立了的MathWorks公司正式把MATLAB推向市場(chǎng)。到20世紀(jì)90年代，MATLAB已成為國(guó)際控制界的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算軟件。1984年推出的最早的一版MATLAB 1.0 ，之后又不斷的完善，相繼在1986年推出MATLAB 2.0，1987年MATLAB 3.0，1992年MATLAB 4.0一直到了2004年推出MATLAB 7.0.1，以及現(xiàn)在2012年最新版本的MATLAB 8.0，可見其軟件的發(fā)展和更新的速度是非?？斓?。MATLAB是矩陣實(shí)驗(yàn)室（Matrix Laboratory）之意。除具備卓越的數(shù)值計(jì)算能力外，它

16、還提供了專業(yè)水平的符號(hào)計(jì)算，文字處理，可視化建模仿真和實(shí)時(shí)控制等功能。經(jīng)過不斷完善MATLAB已經(jīng)發(fā)展成為適合多學(xué)科，多種工作平臺(tái)的功能強(qiáng)大大大型軟件。成為線性代數(shù),自動(dòng)控制理論，數(shù)理統(tǒng)計(jì)，數(shù)字信號(hào)處理，時(shí)間序列分析，動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真等高級(jí)課程的基本教學(xué)工具。MATLAB的工作界面如圖2-2所示。圖2 Matlab的工作界面此外MATLAB和Mathematica、Maple并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。作為一個(gè)跨平臺(tái)的軟件，MATLAB已推出Unix、Windows、Linux和Mac等十多種操作系統(tǒng)下的版本，大大方便了在不同操作系統(tǒng)平臺(tái)下的研究工作。另外MATLAB可以進(jìn)行矩陣的運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)

17、現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語(yǔ)言的程序等，主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、信號(hào)處理與通訊、圖像處理、信號(hào)檢測(cè)、金融建模設(shè)計(jì)與分析等領(lǐng)域。MATLAB的基本運(yùn)算單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似，因此用MATLAB來處理運(yùn)算問題要比C，F(xiàn)ORTRAN等語(yǔ)言完成相同的事情簡(jiǎn)捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等軟件的優(yōu)秀軟件的優(yōu)點(diǎn)，導(dǎo)致了MATLAB成為了一個(gè)非常強(qiáng)大的數(shù)學(xué)軟件。2.2 MATLAB語(yǔ)言的特點(diǎn)(1)擁有強(qiáng)大的計(jì)算能力MATLAB具有強(qiáng)大的數(shù)值計(jì)算能力，能夠完成任意精度的數(shù)值計(jì)算。MATLAB是一個(gè)包含大量計(jì)算算法的集合，MATLAB中有著豐富用戶

18、常用的函數(shù)庫(kù)供用戶調(diào)用，并且用戶也可以根據(jù)自己需要來編寫自己所需的函數(shù)庫(kù)。MATLAB的這些函數(shù)集包括從最簡(jiǎn)單最基本的函數(shù)到諸如矩陣，特征向量、快速傅立葉變換的復(fù)雜函數(shù)。這些函數(shù)能夠快速解決的很多使用的問題，比如矩陣的運(yùn)算、線性方程和微分方程的求解符號(hào)運(yùn)算、傅立葉變換和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，以及實(shí)際工程中各種變換與計(jì)算。 (2)豐富的應(yīng)用工具箱由于MATLAB實(shí)用性很強(qiáng)，應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域之中。為此在不同的領(lǐng)域的MATLAB應(yīng)用中，MATLAB開發(fā)出很多各領(lǐng)域中實(shí)用的工具箱來滿足不同領(lǐng)域人員的需要。用戶可以直接使用工具箱學(xué)習(xí)、應(yīng)用和評(píng)估不同的方法而不需要自己編寫代碼。目前，MATLAB已經(jīng)把工具箱延伸到

19、了科學(xué)研究和工程應(yīng)用的諸多領(lǐng)域，諸如數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫(kù)接口、概率統(tǒng)計(jì)、樣條擬合、優(yōu)化算法、偏微分方程求解、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波分析、信號(hào)處理、圖像處理、系統(tǒng)辨識(shí)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、LMI控制、魯棒控制、模型預(yù)測(cè)、模糊邏輯、金融分析、地圖工具、非線性控制設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)快速原型及半物理仿真、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、定點(diǎn)仿真、DSP與通訊、電力系統(tǒng)仿真等，用戶都可以在工具箱（Toolbox)來進(jìn)行快速的運(yùn)用，十分方便。(3)一維以及多維圖像的處理MATLAB能夠快速而又精準(zhǔn)的做出各種函數(shù)的一維以及多維的圖像，可以將向量和矩陣用圖形表現(xiàn)出來，并且可以對(duì)圖形進(jìn)行標(biāo)注和打印。MALAB圖像處理功能可以在一個(gè)FORTRAN程序中完

20、成可視化計(jì)算。在二維以及多維的圖像處理中，不僅具有很強(qiáng)的立體感和逼真感。此外在MATLAB中還有一些對(duì)于其他軟件所沒有的還具有圖像的色彩，光度處理甚至是四維的數(shù)據(jù)的表現(xiàn)，而且在MATLAB中還可以由用戶添加圖形與對(duì)話，MATLAB也有相應(yīng)的功能函數(shù)，保證了用戶不同層次的要求。總之，MATLAB中提供了很多豐富的繪圖命令，很方便就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化。 (4)MATLAB編程功能MATLAB具有程序的結(jié)構(gòu)控制、函數(shù)調(diào)用、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入輸出，面向?qū)ο蟮瘸绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言特征，編程簡(jiǎn)單且效率高。MATLAB可以利用MATLAB編譯器和C/C 數(shù)學(xué)庫(kù)以及圖形庫(kù)，將自己的MATLAB程序自動(dòng)轉(zhuǎn)換為獨(dú)立于MAT

21、LAB運(yùn)行的C和C語(yǔ)言的代碼。允許用戶編寫可以和MATLAB進(jìn)行交互的C語(yǔ)言程序。另外，MATLAB網(wǎng)頁(yè)服務(wù)程序還容許在Web應(yīng)用中使用自己的MATLAB數(shù)學(xué)和圖形程序。此外MATLAB還具有一套程序擴(kuò)展系統(tǒng)和一組稱之為工具箱的特殊應(yīng)用子程序。其中工具箱是MATLAB函數(shù)的子程序庫(kù)，每一個(gè)工具箱都是為某一類學(xué)科專業(yè)和應(yīng)用而定制的，主要包括信號(hào)處理、控制系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯、小波分析和系統(tǒng)仿真等方面的應(yīng)用?？梢奙ATLAB的程序功能是多維的并且操作方便。2.3 MATLAB的典型應(yīng)用MATLAB的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣闊，典型的應(yīng)用舉例如下：(1) 數(shù)據(jù)分析(2) 數(shù)值與符號(hào)計(jì)算；(3) 工程與科學(xué)

22、繪圖；(4) 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；(5) 航天工業(yè)；(6) 汽車工業(yè)；(7) 生物醫(yī)學(xué)工程；(8) 語(yǔ)音處理；(9) 圖像與數(shù)字信號(hào)處理；(10) 財(cái)務(wù)、金融分析；(11) 建模、仿真及樣機(jī)開發(fā)；(12) 新算法研究開發(fā)；(13) 圖形用戶界面設(shè)計(jì)。MATLAB 的應(yīng)用范圍非常廣，包括信號(hào)和圖像處理、通訊、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、測(cè)試和測(cè)量、財(cái)務(wù)建模和分析以及計(jì)算生物學(xué)等眾多應(yīng)用領(lǐng)域。附加的工具箱（單獨(dú)提供的專用MATLAB函數(shù)集）擴(kuò)展了MATLAB 環(huán)境，以解決這些應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)特定類型的問題。第3章 設(shè)計(jì)題目Matlab運(yùn)算與一階動(dòng)態(tài)電路分析1 計(jì)算y1=和y2=；2 繪制函數(shù)在時(shí)的曲線。3 用圖形表示離散函

23、數(shù)。4 分析下面每條指令的功能并運(yùn)行，觀察執(zhí)行結(jié)果。(1) X=0:0.25:3;Y=X.*exp(-X);plot(X,Y),xlabel(x), ylabel(y),title(y=x*exp(-x);(2) A=zeros(3,5)A(:)=-4:5L=abs(A)>4islogical(L)X=A(L)(3) A=1:5;6:10pow2(A)(4) A=zeros(3,2)A(:)=1:6A=A*(1+i)A1=A.;B1=A;(5) A=ones(2,3)B=ones(2)C=eye(4)D=diag(C)E=repmat(C,1,3)5 計(jì)算在x=0.1與10處的值。6 求

24、函數(shù), n=100的值。7 求1500個(gè)元素的隨機(jī)數(shù)向量A中大于0.5的元素個(gè)數(shù)。8. 用圖形表示連續(xù)調(diào)制波形,運(yùn)行下面的程序，觀察結(jié)果，并簡(jiǎn)單說明。t1=(0:11)/11*pi;y1=sin(t1).*sin(9*t1);t2=(0:100)/100*pi;y2=sin(t2).*sin(9*t2);subplot(2,2,1),plot(t1,y1,'r.'),axis(0,pi,-1,1),title('子圖 (1)')subplot(2,2,2),plot(t2,y2,'r.'),axis(0,pi,-1,1),title('子

25、圖 (2)')subplot(2,2,3),plot(t1,y1,t1,y1,'r.')axis(0,pi,-1,1),title('子圖 (3)')subplot(2,2,4),plot(t2,y2)axis(0,pi,-1,1),title('子圖 (4)')9. 計(jì)算下列矩陣A正交陣 。 10用FFT直接計(jì)算x=3sin(2*pi*50*t)+2cos(2*pi*120*t)+w(t)的功率譜。11. 在如圖所示的電路中，已知：，。 （1）在t=0時(shí)， 開關(guān)閉合，在開關(guān)動(dòng)作前，電路已達(dá)穩(wěn)態(tài)，試求：時(shí)的和，并畫出它們的波形。 （2）在

26、經(jīng)過10s后，開關(guān)閉合，打開，求此時(shí)的和，并畫出其波形。第4章 設(shè)計(jì)內(nèi)容4.1 題一計(jì)算y1=和y2=4.1.1 建模分析:知此題是純粹計(jì)算問題，需要調(diào)用的是MATLAB中sin()和cos()以及sqrt()函數(shù)，其中在MATLAB軟件是pi，直接在MATLAB的command window窗口中直接輸入計(jì)算。4.1.2 Matlab程序及仿真圖3 題一結(jié)果顯示圖4.1.3 運(yùn)行結(jié)果分析1、第一個(gè)實(shí)際值y1=0，因?yàn)榉肿觕os(0.5)=0，但軟件在計(jì)算cos(0.5)其值很小，并不視為0，所以才出現(xiàn)y1 =3.2814e-016。2、第二個(gè)計(jì)算函數(shù)值y2= 0.2696，比較準(zhǔn)確，更接近真

27、實(shí)值。4.2 題二繪制函數(shù)在時(shí)的曲線。4.2.1 建模分析：這道題目需要我們?cè)?,1范圍內(nèi)繪制曲線，由資料可知使用plot函數(shù)可以在Matlab中畫出二維圖形。（1）二維圖形繪制plot函數(shù)格式：plot(x,y)。功能：輸入兩個(gè)數(shù)組的情況。繪出以x數(shù)組中的元素作為橫坐標(biāo)，y數(shù)組中的元素作為縱坐標(biāo)的曲線。還可以使用plot(x,y1,y2,.)的命令格式，以x為向量（即橫軸），以y=y1,y2,為數(shù)據(jù)矩陣，且其中的y1,y2,為橫向量還是列向量都可以得出多條基于相同橫軸的曲（折）線。y的個(gè)數(shù)即為曲線的條數(shù)。此命令可以在同一張圖中繪制多條曲線。（2）由于題目中要求的x的取值范圍0到1。其格式如下

28、X=a:b:c,其中a是X的最小取值，c是X的最大的取值，b是X的步進(jìn)，顯然b值越小，做出的曲線才越接近X連續(xù)變化的曲線，也才越靠近實(shí)際的波形。為此實(shí)際中取x的步進(jìn)為0.001作出的圖形如圖4所示。（3）添加圖形標(biāo)題碼命令title格式：title（string）功能：在當(dāng)前坐標(biāo)系的頂部加一個(gè)文本串string，作為該圖形的標(biāo)題。（4）添加坐標(biāo)軸標(biāo)志函數(shù)xlabel,ylable,zlable格式：xlabel(text)或ylable(text)或zlable(text)功能：給當(dāng)前的X軸或Y軸或Z軸標(biāo)注文本標(biāo)注4.2.2 Matlab程序及仿真1. Matlab程序代碼x=0:0.01:1

29、; %x為從0到1步進(jìn)值為0.01的所有取值元素y=x.*(exp(-1*x); %表達(dá)式plot(x,y) %繪制圖形xlabel('x');ylabel('y'); %橫軸標(biāo)注x，縱軸標(biāo)注ytitle('電信1305 李曉月 繪制圖形') %標(biāo)明標(biāo)題2. 仿真圖4 題二結(jié)果顯示圖4.2.3 運(yùn)行結(jié)果分析一般在某一確定的已知范圍內(nèi)繪制一連續(xù)曲線均可以采用plot函數(shù)，并且設(shè)置的步進(jìn)值越小結(jié)果顯示越精確。4.3 題三用圖形表示離散函數(shù)。4.3.1 建模分析：該離散函數(shù)要調(diào)用其絕對(duì)值函數(shù)abs()和冪函數(shù)power()，此外由于n是整數(shù)的離散變量，

30、該函數(shù)的作圖可以由plot()函數(shù)來畫出來。n為離散的變量，導(dǎo)致了函數(shù)值y也為離散的點(diǎn)，可以用*來表示。其格式如下：plot(n，y，*)來表示離散的函數(shù)值y。并且n為離散的整數(shù)變量，可以取n在0到12，來畫出其離散函數(shù)的圖形。如圖5所示。4.3.2 Matlab程序及仿真1. Matlab程序代碼n=0:12; %n為從0到12的取值y=abs(n-6).(-1); %表達(dá)式plot(n,y,'*'); %繪制圖形xlabel('n');ylabel('y'); %橫軸標(biāo)注x，縱軸標(biāo)注ytitle('電信1305 李曉月');

31、%標(biāo)明標(biāo)題2. 仿真圖5 題三結(jié)果顯示圖4.3.3 運(yùn)行結(jié)果分析從圖中可以準(zhǔn)確的觀察出此離散函數(shù)是關(guān)于y=6對(duì)稱的離散函數(shù)，可見Matlab的圖形顯示能力和表達(dá)能力及其強(qiáng)大，易讀性和易學(xué)性極高，值得學(xué)習(xí)。4.4 題四分析下面每條指令的功能并運(yùn)行，觀察執(zhí)行結(jié)果。4.4.1 小題(1)4.4.1.1 Matlab程序分析分析：此題中需要用到繪制二維圖形的基本函數(shù)plot，常用形式為plot（x，y）；并用title(y=x*exp(-x)為其加上圖形標(biāo)題；以及用xlabel(x）為其加上x軸說明；用ylabel(y)為其加上y軸說明。X=0:0.25:3; %X取值從0到20每隔0.5取一個(gè)數(shù)Y=

32、X.*exp(-X); %Y對(duì)于X的表達(dá)式，求出X對(duì)應(yīng)下的Y值plot(X,Y); %畫出二維XY圖形xlabel('x'), ylabel('y'); %把X軸上標(biāo)上x，把Y軸上標(biāo)上ytitle('電信1305 李曉月 y=x*exp(-x)');%寫明標(biāo)題4.4.1.2 仿真圖6 題四(1)結(jié)果顯示圖4.4.2 小題(2)4.4.2.1 Matlab程序分析分析:此題先用函數(shù)產(chǎn)生一個(gè)2行5列的零矩陣，然后給A從-4到5（步長(zhǎng)為1）賦值，并判斷其絕對(duì)值是否大于4，若大于4則其值為1，否則為0。后面為判斷L是否為邏輯數(shù)組，之后logical()是

33、判斷數(shù)組是否為邏輯數(shù)組，若是，則返回值為1，否則返回值為0.另外X為邏輯數(shù)組L對(duì)應(yīng)為1的位置的列向量的數(shù)據(jù)。A=zeros(2,5) %產(chǎn)生2*5的全零矩陣AA(:)=-4:5 %將-4到5一次賦值給AL=abs(A)>4 %判斷A內(nèi)容元素絕對(duì)值是否大于4，大于返回1，小于返回0，并將返回值構(gòu)成與A相同行列的矩陣Lislogical(L) %判斷矩陣L內(nèi)是否為邏輯值，是返回1，不是返回0X=A(L) %X是邏輯數(shù)組L對(duì)應(yīng)1的位置的列向量的數(shù)據(jù)并輸出X4.4.2.2 仿真圖7 題四(2)第一、二步結(jié)果顯示圖圖8 題四(2)第三、四步結(jié)果顯示圖圖9 題四(2)第五步結(jié)果顯示圖4.4.3 小題

34、(3)4.4.3.1 Matlab程序分析分析：A=1:5;6:10創(chuàng)建一個(gè)2行5列的矩陣，其值大小從1至10依次遞增1；pow2(A) 將矩陣A中的每個(gè)值都變?yōu)?x，x為矩陣中的每個(gè)值。A=1:5;6:10%將A定義成第一行為1到5，第二行為6到10的2*5矩陣pow2(A)%將A內(nèi)各元素冪以2為底的結(jié)果4.4.3.2 仿真圖10 題四(3)第一步結(jié)果顯示圖 圖11 題四(3)第二步結(jié)果顯示圖 4.4.4 小題(4)4.4.4.1 Matlab程序分析分析：A=zeros(3,2)；A(:)=1:6；A=A*(1+i) 先創(chuàng)建一個(gè)3×2的矩陣，依次賦值1至6，再將A2*(1+i)的

35、值賦給A；A1=A.將A行列轉(zhuǎn)置后賦給A1；B1=A將A轉(zhuǎn)置后再取其共軛復(fù)數(shù)將其賦給B1。A=ones(2,3) %產(chǎn)生一個(gè)2*3全1矩陣AB=ones(2) %產(chǎn)生一個(gè)2*2的全1方陣BC=eye(4) %產(chǎn)生一個(gè)4*4的單位方陣CD=diag(C) %將C的主對(duì)角元素取出形成列向量DE=repmat(C,1,3) %將C看成一個(gè)元素，重復(fù)C構(gòu)成一個(gè)1*3的矩陣E4.4.4.2 仿真圖12 題四(4)第一、二步結(jié)果顯示圖圖13 題四(4)第三、四步結(jié)果顯示圖圖14 題四(4)第五步結(jié)果顯示圖4.5 題五計(jì)算在x=0.1與10處的值。4.5.1 建模分析：該題是求多項(xiàng)式在某些點(diǎn)處的值，MATL

36、AB軟件本身自帶了很多求多項(xiàng)式的函數(shù)，對(duì)于此題應(yīng)用的是一些簡(jiǎn)單的函數(shù)。在本題中我們需要調(diào)用到的函數(shù)多項(xiàng)式求值函數(shù)polyval,其用法的格式為polyval(p,x),該函數(shù)返回的是p在x處的值。4.5.2 Matlab程序及仿真1. Matlab程序代碼x=10; %令x等于0.1或10y=2*x5+0.1*x3-10; %將x代入表示y的多項(xiàng)式y(tǒng)=polyval(y,x) %返回y在x出的值2. 仿真圖15 題五結(jié)果顯示圖4.5.3 運(yùn)行結(jié)果分析求多項(xiàng)式在某些點(diǎn)處的值，需要調(diào)用到的函數(shù)多項(xiàng)式求值函數(shù)polyval4.6 題六求函數(shù), n=100的值。4.6.1 建模分析：此題中，該數(shù)值的計(jì)

37、算需要我們編寫循環(huán)代碼程序，MATLAB中常用循環(huán)結(jié)構(gòu)有while語(yǔ)句和for語(yǔ)句，n的值由自己確定，本題中取n=100。輸出時(shí)我們可以使用格式輸出函數(shù)fprintf，也可以直接輸出。程序流程圖如圖16所示。開始結(jié)束s=s+(i3)(-1)；i=i+1i<=ns=0，i=1NOYES圖16 題六程序流程圖4.6.2 Matlab程序及仿真1. Matlab程序代碼n=100;i=1;sum=0 %對(duì)n,i,sum分別進(jìn)行賦值while(i<=n) %進(jìn)行判斷，如果i的數(shù)值小于100，進(jìn)入循環(huán)，否則結(jié)束 sum=sum+(i3)(-1); %進(jìn)行計(jì)算 i=i+1; %i值自加endi

38、 %輸出isum %輸出sum2. 仿真圖17 題六結(jié)果顯示圖4.6.3 運(yùn)行結(jié)果分析while語(yǔ)句和for語(yǔ)句的區(qū)別在于：for循環(huán)適用于已知循環(huán)次數(shù)；while循環(huán)適用于未知循環(huán)次數(shù)。4.7 題七求1500個(gè)元素的隨機(jī)數(shù)向量A中大于0.5的元素個(gè)數(shù)。4.7.1 建模分析：首先此題需要利用隨機(jī)函數(shù)rand()產(chǎn)生所需的隨機(jī)向量，rand()函數(shù)產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)是在0到1（不包括0和1），對(duì)于此題我們可以將其定義為30×50的隨機(jī)向量矩陣。統(tǒng)計(jì)其中大于0.5的元素個(gè)數(shù)時(shí)，我們可以借助于for循環(huán)語(yǔ)句將矩陣中的每一個(gè)元素與0.5一一比較而統(tǒng)計(jì)個(gè)數(shù)。若其大于0.5，則num的值加一。最后輸出

39、num的值即為我們所需要的結(jié)果。4.7.2 Matlab程序及仿真1. Matlab程序代碼A=rand(30,50); %隨機(jī)產(chǎn)生30*50的矩陣Anum=0; %給次數(shù)num賦初值0for i=1:30; %行向量i從1到30 for j=1:50; %列向量j從1到50 if A(i,j)>0.5 %判斷矩陣A中元素是否大于0.5，若大于則執(zhí)行if語(yǔ)句，否則跳出 num=num+1; %循環(huán)比較，如果大于0.5，次數(shù)加1 end %結(jié)束if語(yǔ)句 end %結(jié)束第二個(gè)for語(yǔ)句end %結(jié)束第一個(gè)for語(yǔ)句fprintf('num=%d',num)%輸出次數(shù)num2.

40、 仿真圖18 題七結(jié)果顯示圖4.7.3 運(yùn)行結(jié)果分析此題當(dāng)中運(yùn)用到隨機(jī)函數(shù)rand()和立即輸出fprintf()函數(shù)，采用循環(huán)比較的方法，使得循環(huán)次數(shù)增加，循環(huán)次數(shù)即為大于0.5的數(shù)字個(gè)數(shù)。4.8 題八用圖形表示連續(xù)調(diào)制波形,運(yùn)行下面的程序，觀察結(jié)果，并簡(jiǎn)單說明。t1=(0:11)/11*pi;y1=sin(t1).*sin(9*t1);t2=(0:100)/100*pi;y2=sin(t2).*sin(9*t2);subplot(2,2,1),plot(t1,y1,'r.'),axis(0,pi,-1,1),title('子圖 (1)')subplot(2,

41、2,2),plot(t2,y2,'r.'),axis(0,pi,-1,1),title('子圖 (2)')subplot(2,2,3),plot(t1,y1,t1,y1,'r.')axis(0,pi,-1,1),title('子圖 (3)')subplot(2,2,4),plot(t2,y2)axis(0,pi,-1,1),title('子圖 (4)')4.8.1 建模分析：t1是pi分成11等份的一個(gè)矩陣，t2是將pi等分100份的矩陣，subplot意思是將函數(shù)分為四個(gè)子圖，plot(t1,y1,'r.

42、')中的r表示以紅色點(diǎn)的輸出，小數(shù)點(diǎn)表示會(huì)以描點(diǎn)的形式輸出axis(）函數(shù)是表示繪圖時(shí)x與y的取值區(qū)間，title函數(shù)表示子圖的標(biāo)題。4.8.2 Matlab程序及仿真1. Matlab程序代碼t1=(0:11)/11*pi; %將pi分成11等份構(gòu)成矩陣t1 y1=sin(t1).*sin(9*t1);%將t1的元素依次代入函數(shù)表達(dá)式t2=(0:100)/100*pi; %將pi分成100等份構(gòu)成矩陣t2 y2=sin(t2).*sin(9*t2);%將t2的元素依次代入函數(shù)表達(dá)式subplot(2,2,1),plot(t1,y1,'r.'),axis(0,pi,-1

43、,1),title('子圖 (1)')%繪制子圖(1)subplot(2,2,2),plot(t2,y2,'r.'),axis(0,pi,-1,1),title('子圖 (2)')%繪制子圖(2)subplot(2,2,3),plot(t1,y1,t1,y1,'r.')axis(0,pi,-1,1),title('子圖 (3)') %繪制子圖(3)subplot(2,2,4),plot(t2,y2),axis(0,pi,-1,1),title('子圖 (4)') %繪制子圖(4)2. 仿真圖19 題

44、八結(jié)果顯示圖4.8.3 運(yùn)行結(jié)果分析從圖形中可以得出的結(jié)論是：將取值范圍劃分的等份越多，圖形的表示就越精確；plot函數(shù)可以表示成圖形按照需要的不同進(jìn)行輸出；subplot函數(shù)可以控制圖形的位置；axis函數(shù)控制橫縱坐標(biāo)的取值范圍；title則表示輸出的圖形標(biāo)題。4.9 題九計(jì)算下列矩陣A正交陣 。 4.9.1 建模分析： 此題要求求解矩陣A的正交陣，可以利用QR來對(duì)矩陣進(jìn)行因式分解，在MATLAB中可以調(diào)用函數(shù)qr()來對(duì)A進(jìn)行因式分解，這個(gè)命令可以把矩陣A分解為m×n的矩陣。其用法特點(diǎn)是對(duì)于(m×n)矩陣，如果它非奇異，則會(huì)存在正交矩陣Q和上三角矩陣R，并且當(dāng)R的對(duì)交元

45、都為正時(shí)，qr分解是唯一的。利用MATLAB中Q，R=qr(A),即可求得所需的正交矩陣Q和一個(gè)上三角形矩陣R，Q的列是形成一個(gè)正交基，并且滿足A=Q*R。Q值即為所求的正交矩陣。4.9.2 Matlab程序及仿真1. Matlab程序代碼A=1 1 4;2 2 5;3 3 6 %輸入矩陣AA %直接在面板上輸出矩陣AQ,R=qr(A); %對(duì)矩陣A進(jìn)行因式分解，將A分解成m*n矩陣Q %直接在面板上輸出正交矩陣QR %直接在面板上輸出上三角矩陣R2. 仿真圖20 題九結(jié)果顯示圖4.9.3 運(yùn)行結(jié)果分析求解矩陣A的正交陣，利用MATLAB中Q，R=qr(A),即可求得所需的正交矩陣Q和一個(gè)上三

46、角形矩陣R，Q的列是形成一個(gè)正交基，并且滿足A=Q*R。Q值即為所求的正交矩陣。4.10 題十用FFT直接計(jì)算x=3sin(2*pi*50*t)+2cos(2*pi*120*t)+w(t)的功率譜。4.10.1 建模分析：此題目要求的是用快速傅里葉變換來求取函數(shù)的功率譜，其中在MATLAB中fft()是一個(gè)進(jìn)行一維快速傅里葉變換的函數(shù)。其用法如下:設(shè)采樣頻率為Fs，信號(hào)頻率F，采樣點(diǎn)數(shù)為N。那么FFT之后結(jié)果就是一個(gè)為N點(diǎn)的復(fù)數(shù)。每一個(gè)點(diǎn)就對(duì)應(yīng)著一個(gè)頻率點(diǎn)。這個(gè)點(diǎn)的模值，就是該頻率值下的幅度特性。FFT采樣的第一個(gè)點(diǎn)也就是直流分量模除以N即得到的是原始信號(hào)的直流分量， 其余頻率的信號(hào)的模除以（

47、N/2）即可得到對(duì)應(yīng)頻率的信號(hào)的幅值。對(duì)于相位滿足Fn=(n-1)*(Fs/N)，第一個(gè)直流的相位為0，接下各點(diǎn)的相位按照每次遞增Fs/N。4.10.2 Matlab程序及仿真1. Matlab程序代碼fs=100;N=128; %采樣頻率100Hz，抽樣點(diǎn)數(shù)為128點(diǎn)n=0:N-1;t=n/fs;w=rands(1,N); %生成一個(gè)1*128的隨機(jī)矩陣wx=sin(2*pi*40*t)+2*cos(2*pi*120*t)+w;%產(chǎn)生含有噪聲的序列y=fft(x,N); %對(duì)x進(jìn)行快速傅里葉變換mag=abs(y); %對(duì)y取模值f=n*fs/N; %計(jì)算信號(hào)頻率plot(f(1:N/2),

48、mag(1:N/2); %繪制功率譜波形xlabel('頻率/Hz');ylabel('振幅');title('電信1305 李曉月 功率譜')2. 仿真圖21 題十結(jié)果顯示圖4.10.3 運(yùn)行結(jié)果分析用快速傅里葉變換來求取函數(shù)的功率譜，其中在MATLAB中fft()是一個(gè)進(jìn)行一維快速傅里葉變換的函數(shù)。只要掌握fft()的用法就可以根據(jù)表達(dá)式得到波形。4.11 題十一在如圖所示的電路中，已知： ，。 （1）在t=0時(shí)， 開關(guān)閉合，在開關(guān)動(dòng)作前，電路已達(dá)穩(wěn)態(tài)，試求：時(shí)的和，并畫出它們的波形。 （2）在經(jīng)過10s后，開關(guān)閉合，打開，求此時(shí)的和，并畫出

49、其波形。圖22 題十一電路圖4.11.1 小題(1)4.11.1.1 建模分析：在開始開關(guān)未閉合時(shí)，電路已達(dá)到穩(wěn)態(tài)，此時(shí)電感，將和短路，即得到，由電感，開關(guān)閉合后，由戴維南等效定理，畫出戴維南等效電路圖如下圖，等效電阻，等效電壓。 圖23 戴維南等效電路圖；則需求解微分方程，帶入數(shù)值則需要計(jì)算微分方程，令，計(jì)算得到的電感電壓為，所得電流為。4.11.1.2 Matlab程序及仿真1Matlab程序代碼US=10;R1=1;R2=4;R3=2;IS=3;L=2; %輸入已知量 IS1=US/R1; %將電壓源等效為電流源´R=(1/R1+1/R2+1/R3)(-1); %計(jì)算等效電阻I

50、0=IS; %計(jì)算初始電流ISZ=IS1+IS; %計(jì)算穩(wěn)定后的總電流T=L/R; %計(jì)算時(shí)間常數(shù)t=0:0.001:10; %時(shí)間變量的賦值IL=(I0-ISZ)*exp(-t./T)+ISZ; %由公式計(jì)算電感電流值USd=ISZ*R; UL=USd-IL*R; %根據(jù)基爾霍夫電壓定律求電感電壓subplot(1,2,1)plot(t,IL,'R'),title('IL-t函數(shù)圖) %繪制電感電流IL隨時(shí)間變化的函數(shù)圖象 subplot(1,2,2)plot(t,UL),title('UL-t函數(shù)圖') %繪制電感電壓UL隨時(shí)間變化的函數(shù)圖象2. 仿真圖24 題十一(1)結(jié)果顯示圖4.11.2 小題(2)4.11.2.1 建模分析：當(dāng)t=10s時(shí)，由（1）中，分析電路知：斷開，則R2被短路，化簡(jiǎn)的電路如下圖所示。由，通過求解微分方程就可解出，以及。求解微分方程可以通過MATLAB軟件快速求出，在MATLAB軟件命令窗口中令，化簡(jiǎn)得，帶入數(shù)值。 L 圖25 化簡(jiǎn)后的電路圖4.11.2.2 Matlab程序及仿真1. Matlab程序代碼US=10;R1=1;R2=4;R3=2;IS=3;L=2; %輸入已知量 IS1=US/R1; %將電壓源等效為電流源´R=(1/R1+1/R2+1/R3)(-1); %計(jì)