課程設(shè)計報告MATLAB江蘇大學(xué)

江蘇大學(xué)《電氣工程工具軟件培訓(xùn)》課程設(shè)計報告設(shè)計題目：MATLAB工具軟件專業(yè)班級：電氣1201：學(xué)生學(xué)號：：完成日期：2013.7.3江蘇大學(xué)?電氣信息工程學(xué)院（a組指導(dǎo)老師:黃永紅；b組指導(dǎo)老師：劉輝；c組指導(dǎo)老師:王博）一MATLAB課程設(shè)計的目的和要求MATLAB軟件功能簡介MATLAB的名稱源自MatrixLaboratory,1984年由美國Mathworks公司推向市場。它是一種科學(xué)計算軟件，專門以矩陣的形式處理數(shù)據(jù)。MATLAB將高性能的數(shù)值計算和可視化集成在一起，并提供了大量的內(nèi)置函數(shù)，從而被廣泛的應(yīng)用于科學(xué)計算、控制系統(tǒng)和信息處理等領(lǐng)域的分析、仿真和設(shè)計工作。MATLAB軟件包括五大通用功能，數(shù)值計算功能（Nemeric）、符號運算功能（Symbolic）、數(shù)據(jù)可視化功能（Graphic）＞數(shù)字圖形文字統(tǒng)一處理功能（Notebook）和建模仿真可視化功能（Simulink）。其中，符號運算功能的實現(xiàn)是通過請求MAPLE內(nèi)核計算并將結(jié)果返回到MATLAB命令窗口。該軟件有三大特點，一是功能強大；二是界面友善、語言自然；三是開放性強。目前，Mathworks公司已推出30多個應(yīng)用工具箱。MATLAB在線性代數(shù)、矩陣分析、數(shù)值及優(yōu)化、數(shù)值統(tǒng)計和隨機信號分析、電路與系統(tǒng)、系統(tǒng)動力學(xué)、次那好和圖像處理、控制理論分析和系統(tǒng)設(shè)計、過程控制、建模和仿真、通信系統(tǒng)以及財政金融等眾多領(lǐng)域的理論研究和工程設(shè)計中得到了廣泛應(yīng)用。MATLAB課程設(shè)計的目的本次課程設(shè)計主要是為了使學(xué)生了解MATLAB軟件的基本知識，熟悉MATLAB的上機環(huán)境，掌握MATLAB數(shù)值運算、程序設(shè)計、二維/三維繪圖、符號運算、Simulink仿真等相關(guān)知識，并初步具備將一般數(shù)學(xué)問題轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的計算機進行處理的能力，以便為今后進一步的學(xué)習(xí)打下堅定基礎(chǔ)。二MATLAB課程內(nèi)容1MATLAB語言基礎(chǔ)實驗?zāi)康模夯菊莆誐ATLAB向量、矩陣、數(shù)組的生成及其基本運算(區(qū)分?jǐn)?shù)組運算和矩陣運算)、常用的數(shù)學(xué)函數(shù)。了解字符串的操作。實驗內(nèi)容：①創(chuàng)建以下矩陣：A為初值為1，終值為12，元素數(shù)目為6的行向量；(2436)1532B=2779；C為B的三次萬矩陣；D由B和C橫向拼接并去除第一列、"1235)最后一列和第一行元素而成；E由B和C縱向拼接而成；F抽取E的3?5行和第2?3列元素生成；G由F經(jīng)變形為3x4的矩陣而得；H由B和C數(shù)組相乘運算而成，同時將H(1,1)和H(2,1)分別變?yōu)閚的平方和立方，H(2,2)=arccos(2)，H(3,3)=H(1,1)+H(2,1)。源程序：>>A=[1,3,2,5,6,12]>>B=[2,4,3,6;1,5,3,2;2,7,7,9;1,2,3,5]>>C=B*B*B>>M=[BC]>>D=M(2:4,2:7)>>E=[B;C]>>F=E(3:5,2:3)>>G=repmat(F,1,2)>>H=B*C>>H(1,1)=piA2>>H(2,1)=piA3>>H(2,2)=acos⑵>>H(3,3)=H(1,1)+H(2,1)運行結(jié)果：A=1B=3256122436153227791235C=2929388731140227751681868518167515552021227724681895M=Columns1through624362929381532227751277951816751235227724Columns7through8

TOC\o"1-5"\h\z873114068186815552021681895D=5322277516817795181675155523522772468124361532277912352929388731140227751681868518167515552021227724681895TOC\o"1-5"\h\z7723938873G=7777232393887393887344081424913221171853435111661030513333784225374235273055834351108510305134141.0e+004*0.00101.42491.32211.71850.34351.11661.03051.33330.78422.53742.35273.05580.34351.10851.03051.34141.0e+004*0.00100.00310.78420.00100.00310.78420.34351.42491.11662.53741.10851.32211.71851.03051.33332.35273.05581.03051.34141.0e+004*0.00101.42491.32211.71850.00310+0.0001i1.03051.33330.78422.53740.00413.05580.34351.10851.03051.3414H=1.0e+004*0.00101.42491.32211.71850.00310+0.0001i1.03051.33330.78422.53740.00413.05580.34351.10851.03051.3414②(1)用矩陣除法求下列方程組的解村[明；知灼；6x+3x+4x=3〈一2x+5x+7x=-48x一x一3x=-7V123⑵求矩陣的秩(rank函數(shù))；求矩陣的特征值與特征向量(eig函數(shù))；系數(shù)矩陣的3次幕與開方；系數(shù)矩陣的指數(shù)運算和數(shù)組對數(shù)運算；系數(shù)矩陣a(1,2)、a(1,3)、a(2,2)、a(2,3)的元素不變，其余元素變?yōu)榱?。提取系?shù)矩陣主對角線上的元素，并依次相加賦予b。源程序：>>a=[6,3,4;-2,5,7;8,-1,-7]>>b=[3;-4;-7]>>x=a\b>>c=rank(x)?lambda=eig(a)?d=aA3?e=sqrtm(a)?f=expm(a)?g=log(a)?a(l,l)=O;?a(2,l)=0;?a(3,l)=0;?a(3,2)=0;?a(3,3)=0?a=[6,3>4;-2,5,7;8,-l,-7]?b=a(l,l)+a(22)+a(3>3)運行結(jié)果：a=TOC\o"1-5"\h\z634-2578-1-7b=3x=0.8196-3.97942.5052c=lambda=-7.74878.95192.7968d=TOC\o"1-5"\h\z450314332418437450438-360

2.44950+2.44950+1.4142i2.8284e=2.23612.64582.4144+0.2615i-0.2367+0.9088i1.3810-1.5804if=0.6223-0.0987i2.4144+0.2615i-0.2367+0.9088i1.3810-1.5804if=0.6223-0.0987i2.0722-0.3431i-0.0883+0.5966i0.7573-0.4741i1.1524-1.6476i0.1778+2.8652i1.0e+003*5.26543.28822.76211.80101.14950.95902.52931.57441.3238g=1609/898713/6491588/2291+355/113i1603/9964319/207702731/1970+355/113i1475/7581475/758+355/113ia=034057000a=634-2578-1-7b=42MATLAB數(shù)值運算實驗?zāi)康模赫莆誐ATLAB的數(shù)值運算及其運算中所用到的函數(shù)，掌握結(jié)構(gòu)數(shù)組的操作。實驗內(nèi)容：①已知多項式a(x)=x2+2x+3；b(x)=4x2+5x+6求多項式a(x)和多項式b(x)的乘法運算結(jié)果，并在命令窗口中顯示該多項式c；求多項式c的根及其微分；源程序：>>p1=[1,2,3];>>p2=[4,5,6];>>c=conv(p1,p2)>>c=poly2sym(c)>>r=roots(c)>>q=polyder(c)運行結(jié)果：c=413282718c=4*xA4+13*xA3+28*xA2+27*x+18r=-1.0000+1.4142i-1.0000-1.4142i-0.6250+1.0533i-0.6250-1.0533iq=16395627②求(睛+1)((+3)((+D的"商，，及“余,，多項式并在命令窗口中顯示該多項式。s3+2s+1源程序：>>formatratp1=conv([1,0,1],conv([1,3],[1,1]));p2=[1,0,2,1];?formatrat?pl=conv([l,0,U?conv([l,3],[l,l]));?p2=[l,0,2,U；?[q,r]=deconv(pl,p2);?cq=，商多項式為"《*=涂多項式為"?disp([cq,poly2str(q,*s,)]),disp([cr,poly2str(r,'s')])運行結(jié)果：商多項式為s+4余多項式為2sA2-5s-l③⑴計算當(dāng)x=2,x=3時，y(x)=X3+(^~0-98)2_5(x+-)的值;3+1.25)3x計算cos60+arccos(7i)-V9-^2的值‘2436、a=1532,b=A2+3,C=A-2B,，求：C2779J235?源程序;?symsx?f=xA3+(x-0.98)A2/(x+1.25)A3-5*(x+Vx)?fl=subs(f,,2,)?answ=vpa(fl,6)?f2=subs(f,,3,)?answ=vpa(f2,6)?A=[2,4,3,6;l,5,3,2;2,7,7,9;l,2,3,5]?B=AA2+3?c=A-2*B運行結(jié)果：f=xA3+(x-49/50)A2/(x+5/4)A3-5*x-5/xn=⑵A3+((2)-49/50)A2/(⑵+5/4)人3-5*⑵-5/(2)answ=

-4.46969f2=(3)A3+((3)-49/50)A2/((3)+5/4)A3-5*(3)-5/(3)answ=10.3865(3)2121B=)A=45723373629523183718645711348604810648805613765c=-44-35-72-35-124-109-219-94-117-93-205-93-154-110-265-1253MATLAB符號運算實驗?zāi)康模赫莆辗栕兞亢头柋磉_式的創(chuàng)建，掌握MATLAB的symbol工具箱的一些基本應(yīng)用。實驗內(nèi)容：①已知f=(ax2+bx+c-3)3-a(cx2+4bx-1)，按照自變量x和自變量a，對表達式f分別進行降幕排列(同幕合并)。源程序：>>symsxabc%定義符號變量>>f=(a*xA2+b*x+c*3)A3-a*(c*xA2+4*b*x-1)>>fx=collect(f)%對f按x的降冪排列>>fa=collect(f,a)%對f按a的降幕排列運行結(jié)果：f=(a*xA2+b*x+3*c)A3-a*(c*xA2+4*b*x-1)fx=aA3*xA6+3*b*aA2*xA5+(3*c*aA2+2*bA2*a+a*(6*c*a+bA2))*xA4+(12*c*b*a+b*(6*c*a+bA2))*xA3+(3*c*(6*c*a+bA2)+6*bA2*c+9*a*cA2-c*a)*xA2+(27*cA2*b-4*b*a)*x+27*cA3+afa=aA3*xA6+3*(b*x+3*c)*xA4*aA2+(3*(b*x+3*c)A2*xA2-c*xA2-4*b*x+1)*a+(b*x+3*c)A3②已知f1=1/(a-b),f2=2a/(a+b),f3=(a+1)(b-1)(a-b)，分別求fl和f2的符號和、fl和f3的符號積、f1和f3的符號商。源程序：>>symsab;>>f1=1/(a-b)>>f2=2*a/(a+b)>>f3=(a+1)*(b-1)*(a-b)>>h1=f1+f2>>h2=f1*f3>>h3=f1/f3運行結(jié)果：f1=1/(a-b)f2=2*a/(a+b)f3=(a+1)*(b-1)*(a-b)h1=1/(a-b)+2*a/(a+b)h2=(a+1)*(b-1)h3=1/(a-b)A2/(a+1)/(b-1)③對下列表達式進行符號運算⑴已知數(shù)學(xué)表達式y(tǒng)(x)=(ex+x)(x+2),將其展開。已知數(shù)學(xué)表達式y(tǒng)(x)=a3-1,對其進行因式分解。⑶已知數(shù)學(xué)表達式心)=上二+工^，對其進行通分。x(x+1)x2(x+2)⑷已知數(shù)學(xué)表達式y(tǒng)(x)=2cos2x-sin2x，對其進行化簡。源程序：>>symsx;>>y=(exp(x)+x)*(x+2);>>y=expand(y)>>symsa;>>y=a人3-1;>>y=factor(y)⑶>>y=sym('(x+3)/x*(x+1)+(x-1)/xA2(x+2)*)>>[n,d]=numden(y)>>symsx;>>y=2*cos(x)A2-sin(x)A2;>>simple(y)運行結(jié)果：y=exp(x)*x+2*exp(x)+xA2+2*xy=(a-1)*(aA2+a-1)y=(x+3)/x*(x+1)+(x-1)/xA2(x+2)4*xA2+xA3+4*x-1d=xA2simplify:3*cos(x)人2-1radsimp:2*cos(x)人2-sin(x)人2combine(trig):3/2*cos(2*x)+1/2factor:2*cos(x)人2-sin(x)人2expand:2*cos(x)人2-sin(x)人2combine:3/2*cos(2*x)+1/2convert(exp):2*(1/2*exp(i*x)+1/2/exp(i*x))A2+1/4*(exp(i*x)-1/exp(i*x))A2convert(sincos):2*cos(x)A2-sin(x)A2convert(tan):2*(1-tan(1/2*x)A2)A2/(1+tan(1/2*x)A2)A2-4*tan(1/2*x)A2/(1+tan(1/2*x)A2)A2collect(x):2*cos(x)人2-sin(x)人2ans=3*cos(x)人2-1④已知數(shù)學(xué)表達式f(x)=axn+bt+c,對其進行如下的符號替換:a=sint,b=lnz,c=de2t的符號變量替換。n=3,c=^的符號常量替換。c=1:2:5替換。(1a、…......c=的數(shù)組矩陣替換。124)源程序：(1)>>a=sym('sint')>>b=sym(*lnz*)>>c=sym(*de2t*)>>symsabxt;>>f=a*xAn+b*t+c;>>n=sym('3')>>c=sym(*pi*)>>symsabcxtn;>>f=a*xAn+b*t+c;>>c=sym('1:2:5')c=sym('[1,2;3,4]‘)運行結(jié)果：(1)a=sintb=lnzc=de2t(2)n=pi(3)c=1:2:5(4)c=[1,2][3,4]已知符號表達式f=1-sin2x,g=2x+1,計算x=0.5時，f的值；計算復(fù)合函數(shù)fg(x))。源程序：>>symsx;>>f=1-sin(x)A2>>g=2*x+1;>>f1=subs(f,*0.5,)>>fg=compose(f,g)運行結(jié)果：f=1-sin(x)A2f1=1-sin((0.5))A2fg=1-sin(2*x+1)A2求lim—X2__\—。xr2X2—3x+1源程序：>>symsx;>>ans=limit((xA2-1)/(xA2-3*x+1),x,2)運行結(jié)果：ans=-3求函數(shù)f(x)=cos2x-sin2x的積分；求函數(shù)g(x)=ex+xsinx的導(dǎo)數(shù)。源程序：?symsxyzab?S=cos(2*x)-sin(2*x)；?int(S)?symsxytuvzab?S=sqrt(exp(x)+x*sin(x))；?diff(S)運行結(jié)果：ans=V2*sin(2*x)+l/2*cos(2*x)(2)ans=l/2/(exp(x)+x*sin(x))A(l/2)*(exp(x)+sin(x)+x*cos(x))計算定積分f6(sinx+2)dx0源程序：?symsxyzab?S=sin(x)+2；?int(S,0,pi/6)運行結(jié)果：ans=-1/2*3^(1/2)+l/3*pi+l求下列線性代數(shù)方程組的解。x+y+z=10<3x+2y+z=142x+3y-z=1源程序：?[x,y,z]=solve('x+y+zTO','3*x+2*y+zT4','2*x+3*y-zT')運行結(jié)果：

7⑩求解當(dāng)y(0)=2,z(0)=7時，微分方程組的解。'dy.——-z=sinxdxdz1、dx源程序：—+y=1+x>>[y,z]=dsolve('Dy-z=sin(x)','Dz+y=1+x','y(0)=2,x(0)=7','x')；Warning:Explicitsolutioncouldnot、dx源程序：>InC:￥MATLAB6p5￥toolbox￥symbolic￥dsolve.matline326>>[y,z]=dsolve('Dy-z=sin(x)','Dz+y=1+x','y(0)=2,z(0)=7','x')；>>pretty(y)>>pretty(z)運行結(jié)果：cos(x)+6sin(x)+1/2xsin(x)+1+x-3/2sin(x)+6cos(x)+1+1/2cos(x)x4MATLAB程序設(shè)計實驗?zāi)康模赫莆誐ATLAB程序設(shè)計的主要方法，熟練編寫MATLAB函數(shù)。實驗內(nèi)容：①用n74-1-1/3+1/5-1/7+^公式求n的近似值，直到最后一項的絕對值小于10-6為止，試編寫其M腳本文件。源程序：>>t=1；pi=0；n=1；s=1；>>whileabs(t)>1e-7pi=pi+t；n=n+2；s=-s；t=s/n；end>>>>pi=pi*4；>>fprintf('pi=%f/n',pi)運行結(jié)果：pi=3.141592/n②分別用for和while結(jié)構(gòu)計算1+22+33+???+100100的運行程序。源程序：>>clearsum=0；fori=1：100sum=sum+i"i；end>>sum>>clearall；sum=0；i=1；whilei<=100sum=sum+「i；i=i+1；end>>sum執(zhí)行：sum=1.0037e+200sum=1.0037e+2005MATLAB繪圖實驗?zāi)康模赫莆誐ATLAB二維圖形繪制，掌握圖形屬性的設(shè)置和圖形修飾；掌握圖像文件的讀取和顯示。