MATLAB實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(2013)

MATLAB語言及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書機(jī)械與電氣工程學(xué)院黃高飛 余群 編寫目 錄實(shí)驗(yàn)一基礎(chǔ)準(zhǔn)備及入門（2學(xué)時(shí)，驗(yàn)證性）1實(shí)驗(yàn)二符號(hào)計(jì)算（2學(xué)時(shí)，驗(yàn)證性）5實(shí)驗(yàn)三數(shù)值數(shù)組及其運(yùn)算（4學(xué)時(shí)，驗(yàn)證性）6實(shí)驗(yàn)四數(shù)據(jù)和函數(shù)的可視化（2學(xué)時(shí)，驗(yàn)證性）9實(shí)驗(yàn)五MATLAB語言的程序設(shè)計(jì)（4學(xué)時(shí)，綜合性）11實(shí)驗(yàn)六SIMULINK交互式仿真集成環(huán)境（2學(xué)時(shí)，驗(yàn)證性）14實(shí)驗(yàn)一 基礎(chǔ)準(zhǔn)備及入門一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 了解MATLAB操作桌面的基本結(jié)構(gòu)和組成；2、 理解Command Window指令窗的作用，掌握指令窗的操作方式和指令的基本語法；3、 了解Command History歷史指令窗的作用、歷史指令的再運(yùn)行方法；4、 理解Current Directory當(dāng)前路徑、搜索路徑的作用，掌握當(dāng)前路徑、搜索路徑的設(shè)置方法；5、 理解Workspace Browser工作空間瀏覽器的作用，掌握內(nèi)存變量的查閱、刪除、保存和載入的基本方法；6、 了解Launch Pad的作用；7、 掌握M腳本文件的編寫、運(yùn)行方法；8、 掌握利用幫助系統(tǒng)查詢函數(shù)等基本信息的方法。二、 實(shí)驗(yàn)原理1、 MATLAB操作桌面的基本結(jié)構(gòu)和組成 了解MATLAB的基本組件是正確使用MATLAB的基本前提。MATLAB由以下基本組件組成：（1） 指令窗Command Window：可鍵入各種送給MATLAB運(yùn)作的指令、函數(shù)、表達(dá)式；顯示除圖形外的所有運(yùn)算結(jié)果（2） 歷史指令窗Command History：記錄已經(jīng)運(yùn)作過的指令、函數(shù)、表達(dá)式；（3） 當(dāng)前目錄瀏覽器：進(jìn)行當(dāng)前目錄的設(shè)置；展示相應(yīng)目錄上的M、MDL等文件；（4） 工作空間瀏覽器Workspace Browser：列出MATLAB工作空間中所有的變量名、大小、字節(jié)數(shù)；（5） 內(nèi)存數(shù)組編輯器Array Editor：在工作空間瀏覽器中對(duì)變量進(jìn)行操作時(shí)啟動(dòng)（6） 開始按鈕（7） 交互界面分類目錄窗Launch Pad：以可展開的樹狀結(jié)構(gòu)列著MATLAB提供的所有交互界面（8） M文件編輯/調(diào)試器（9） 幫助導(dǎo)航/瀏覽器2、MATLAB指令窗的基本操作 MATLAB指令窗給用戶提供了最直接的交互界面，可用于輸入和執(zhí)行指令、顯示指令運(yùn)行結(jié)果、調(diào)試MATLAB程序等常用的MATLAB仿真計(jì)算功能。本實(shí)驗(yàn)掌握以下在指令窗執(zhí)行的基本操作，達(dá)到熟悉使用指令窗的目的：（1） 最簡(jiǎn)單的計(jì)算器使用方法：在MATLAB指令窗中，可按計(jì)算器的方式進(jìn)行 一般的數(shù)學(xué)計(jì)算，MATLAB的運(yùn)算符的含義大致與常見的運(yùn)算規(guī)則一致；（2） 在指令窗中輸入和生成矩陣：與一般的計(jì)算器不同，在MATLAB中可直接輸入和生成矩陣。實(shí)際上，矩陣是MATLAB工作的基本元素。（3） 數(shù)值表述方法：在MATLAB中的大部分?jǐn)?shù)值的表述方式與平常是相同的，需要注意的是在表示比較大的數(shù)時(shí)，MATLAB默認(rèn)采用科學(xué)計(jì)數(shù)法顯示；（4） 變量命名規(guī)則：對(duì)于MATLAB變量命名規(guī)則，需要注意以下幾點(diǎn)：a、 變量名、函數(shù)名對(duì)字母大小寫敏感b、 變量名的第一個(gè)字母必須是英文字母，后續(xù)可以是字母、數(shù)字、下劃線c、 變量的有效時(shí)限：在變量定義賦值之后，會(huì)作為內(nèi)存變量保存并顯示在Workspace Browser中。因此，凡是顯示在Workspace Browser中的變量都是“有效”的，其后可以被調(diào)用，否則不能被調(diào)用。d、 對(duì)于像等常用的數(shù)學(xué)常量，MATLAB定義了預(yù)定義變量與其對(duì)應(yīng)，在使用時(shí)需多加留意。e、 復(fù)數(shù)和復(fù)數(shù)矩陣的表示方法。（5）其他操作的操作要旨和操作技巧的運(yùn)用。3、計(jì)算結(jié)果的圖形表示 計(jì)算結(jié)果可視化是MATLAB的主要組成部分，借助圖形表現(xiàn)數(shù)據(jù)是十分常用的“數(shù)據(jù)表達(dá)手段”，尤其當(dāng)數(shù)據(jù)量相當(dāng)龐大時(shí)，因?yàn)閳D形可以表現(xiàn)數(shù)據(jù)內(nèi)在聯(lián)系和宏觀特征。關(guān)于MATLAB繪圖的基本方法在后續(xù)章節(jié)中詳細(xì)講述，本實(shí)驗(yàn)主要通過示例了解MATLAB繪圖的基本功能。4、Current Directory、路徑設(shè)置器和文件管理理解當(dāng)前目錄Current Directory和搜索路徑的作用是正確使用MATLAB的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。當(dāng)前目錄指的是當(dāng)前MATLAB工作的目錄，MATLAB運(yùn)行指令需要打開或者保存的文件，都首先在目錄中查找或保存。搜索路徑則是MATLAB工作時(shí)，需查找相應(yīng)的文件、函數(shù)或變量所在的相關(guān)文件夾所在的路徑。在理解當(dāng)前目錄Current Directory和搜索路徑的作用的基礎(chǔ)上，也要掌握當(dāng)前目錄Current Directory和搜索路徑的設(shè)置方法，這是正確使用MATLAB的必要步驟。為了理解MATLAB當(dāng)前目錄Current Directory和搜索路徑的作用，可以大致了解一下當(dāng)用戶從指令窗送入一個(gè)名為cow的指令后，MATLAB的“運(yùn)作次序”：（1） MATLAB在內(nèi)存中檢查，看cow是不是變量；如果不是，進(jìn)行下一步；（2） 檢查cow是不是內(nèi)建函數(shù)；如果不是進(jìn)行下一步 ；（3） 在當(dāng)前目錄下，檢查是否有名為cow的M文件存在；如果不是，進(jìn)行下一步；（4） 在MATLAB搜索路徑的其他目錄下，檢查是否有名為cow的M文件存在。5、Workspace Browser和Array Editor工作空間瀏覽器Workspace Browser可以用于內(nèi)存變量的查閱、保存和編輯，在使用MATLAB過程中，可以使用Workspace Browser跟蹤相應(yīng)內(nèi)存變量，對(duì)調(diào)試程序有很大的幫助。MATLAB也提供了相應(yīng)的數(shù)據(jù)文件存取功能，可以在Workspace Browser中導(dǎo)入已保存的變量數(shù)據(jù)或者保存Workspace Browser中現(xiàn)有的變量數(shù)據(jù)。6、Editor/Debugger和腳本編寫初步通過指令窗直接輸入指令一般用于解決比較簡(jiǎn)單的“一次性”問題，在以下情形是使用M文件特別有用：a、 待解決問題所需的指令較多且所用指令結(jié)構(gòu)較復(fù)雜b、 一組指令通過改變少量參數(shù)就可以被反復(fù)使用去解決不同的問題M腳本文件中的指令形式和前后位置，與解決同一個(gè)問題時(shí)在指令窗中輸入的那組指令沒有任何區(qū)別，MATLAB在運(yùn)行這個(gè)腳本時(shí)，只是簡(jiǎn)單地從文件中讀取那一條條指令，送到MATLAB中去執(zhí)行。與在指令窗中直接運(yùn)行指令一樣，腳本文件運(yùn)行產(chǎn)生的變量都駐留在MATLAB基本工作空間中。M文件的擴(kuò)展名是“.m”。7、MATLAB幫助系統(tǒng)MATLAB提供了強(qiáng)大的幫助系統(tǒng)以供用戶使用。在碰到MATLAB使用的各種相關(guān)問題時(shí)，查閱MATLAB幫助系統(tǒng)往往可以找到相應(yīng)的解決辦法和答案。對(duì)于初學(xué)者，尤其需要重視幫助系統(tǒng)的使用。MATLAB帶有各種可利用的幫助系統(tǒng)，包括：（1） 純文本幫助（2） “導(dǎo)航/瀏覽器交互界面”幫助（3） PDF幫助（4） 演示幫助和PDF幫助其中，純文本幫助和“導(dǎo)航/瀏覽器交互界面”幫助是常用的幫助系統(tǒng)。三、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、指令窗的基本操作完成以下實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，把相關(guān)結(jié)果以截屏方式保存：（1）使用值：x=10, y=3，用MATLAB進(jìn)行以下計(jì)算，并用計(jì)算器檢驗(yàn)結(jié)果：a. u=x+y b. v=xy c. w=x/y d. s=5sin(2y) （2）使用clear指令清除當(dāng)前所有內(nèi)存變量，使用clc清除指令窗的顯示結(jié)果。（3）指令窗顯示方式的操作a、在指令窗中輸入if（或for、while）等關(guān)鍵詞，觀察其顏色；b、在指令窗中輸入s=hello，觀察其顏色、c、指令行中的標(biāo)點(diǎn)符號(hào)：運(yùn)行指令x32，分別在最后加上和不加上分號(hào)，觀察并記錄其結(jié)果的區(qū)別。2、Current Directory、路徑設(shè)置器和文件管理 （1）在E盤新建一個(gè)文件夾并把其設(shè)置為當(dāng)前目錄。截屏相關(guān)過程結(jié)果并保存。 （2）在E盤新建一個(gè)文件夾并把其加入搜索路徑。截屏相關(guān)過程結(jié)果并保存。（3）逐步按照以下步驟進(jìn)行并記錄各個(gè)步驟的結(jié)果：1） 在指令窗中輸入clear指令；2） 在指令窗中輸入cow，并運(yùn)行；3） 在指令窗中輸入cow=21，并運(yùn)行；4） 再次在指令窗中輸入cow，并運(yùn)行；5） 再次在指令窗中輸入clear指令后，輸入cow；6） 使用M文件編輯器新建一個(gè)M文件，在該文件中輸入一條指令： x2。保存在當(dāng)前目錄下，命名為cow.m。7） 再次在指令窗中輸入cow，并運(yùn)行；8） 把cow.m暫時(shí)移動(dòng)到另一個(gè)無關(guān)的文件夾，如“我的文檔”。9） 再次在指令窗中輸入cow，并運(yùn)行；10） 把cow.m再次剪切，移動(dòng)到（2）建立的搜索路徑的文件夾中，并確認(rèn)該文件夾已加入到搜索路徑中。11） 再次在指令窗中輸入cow，并運(yùn)行。以上各個(gè)步驟是否驗(yàn)證了MATLAB對(duì)cow的搜索次序？3、Workspace Browser和Array Editor（1） 運(yùn)行以下指令：clear;x=-8:0.5:8; y=x; X=ones(size(y)*x; Y=y*ones(size(x); R=sqrt(X.2+Y.2)+eps; Z=sin(R)./R; （2） 保存全部變量為數(shù)據(jù)文件Mydata.mat；在對(duì)應(yīng)文件夾中找到該文件，截屏后保存結(jié)果；（3） 使用clear清除變量X和Y；（4） 刪除全部?jī)?nèi)存變量；（5） 把Mydata.mat的所有變量再次裝入內(nèi)存。4、Editor/Debugger和腳本編寫初步把以下指令編寫為M腳本文件，并運(yùn)行：t=0:pi/50:4*pi; y0=exp(-t/3); y=exp(-t/3).*sin(3*t); plot(t,y,-r,t,y0,:b,t,-y0,:b) grid 5、幫助系統(tǒng)的使用（1）使用help指令查找zeros函數(shù)的作用。（2）在指令窗口中輸入sin，用鼠標(biāo)選中此指令，并使用鼠標(biāo)右鍵彈出菜單，選中help on selection。你發(fā)現(xiàn)了什么？此方法也是查詢函數(shù)注釋的有效方法，請(qǐng)牢記。四、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理及其要點(diǎn)；2、把實(shí)驗(yàn)過程中的結(jié)果以截屏方式保存并打印出來，按實(shí)驗(yàn)步驟附在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中，并對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行分析和解釋。3、 總結(jié)實(shí)驗(yàn)中的主要結(jié)論，記錄心得體會(huì)。 實(shí)驗(yàn)二 符號(hào)計(jì)算一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 掌握符號(hào)對(duì)象和符號(hào)表達(dá)式的創(chuàng)建方法；2、掌握符號(hào)表達(dá)式和符號(hào)函數(shù)的操作方法；3、掌握符號(hào)微積分的基本方法；4、掌握符號(hào)積分變換的基本方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、符號(hào)對(duì)象及其定義方法（1）分別定義數(shù)字類常數(shù)和符號(hào)類常數(shù)，計(jì)算兩類數(shù)字之間的差（提示：參考教材例 2.1-1）（2）使用syms函數(shù)定義符號(hào)變量x、y、z，并由此定義符號(hào)表達(dá)式2、 利用MATLAB幫助系統(tǒng)，查閱函數(shù)numden的用法。寫出使用numden函數(shù)求解表達(dá)式的分子和分母的MATLAB指令，并根據(jù)求解結(jié)果寫出其表達(dá)式。3、 使用limit函數(shù)求極限。4、 使用diff函數(shù)對(duì)求微分5、 對(duì)函數(shù) ， 當(dāng)為正實(shí)數(shù)時(shí)，求。（提示：參考教材例2.3-8，）6、 使用int函數(shù)求以下不定積分和定積分：（1）； （2）7、求的傅里葉變換，并用反變換驗(yàn)算。7、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理及其要點(diǎn)；2、把實(shí)驗(yàn)過程中的結(jié)果以截屏方式保存并打印出來，按實(shí)驗(yàn)步驟附在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中，并對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行分析和解釋。3、總結(jié)實(shí)驗(yàn)中的主要結(jié)論，記錄心得體會(huì)。實(shí)驗(yàn)三 數(shù)值數(shù)組及其運(yùn)算一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握一維數(shù)組的創(chuàng)建方法；掌握一維數(shù)組子數(shù)組的尋訪和賦值方法；2、掌握二維數(shù)組的創(chuàng)建方法；掌握二維數(shù)組子數(shù)組的尋訪和賦值方法；3、掌握數(shù)組的各種運(yùn)算，理解數(shù)組運(yùn)算和矩陣運(yùn)算的區(qū)別。二、實(shí)驗(yàn)原理1、數(shù)組的創(chuàng)建和尋訪數(shù)值數(shù)組（Numeric Array）和數(shù)組運(yùn)算（Array Operations）始終是MATLAB的核心內(nèi)容。自MATLAB5.x版起，由于其“面向?qū)ο蟆钡奶卣?，這種數(shù)值數(shù)組（以下簡(jiǎn)稱為數(shù)組）成為了MATALB最重要的一種內(nèi)建數(shù)據(jù)類型（Built-in Data Type），而數(shù)組運(yùn)算就是定義在這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上的方法（Method）。數(shù)組是指實(shí)數(shù)或復(fù)數(shù)組成的長(zhǎng)方陣列（Array），可以是一維、二維、三維或更高的維數(shù)。不同維數(shù)的數(shù)組創(chuàng)建和訪問的方法有相同之處，也有不同之處。一維數(shù)組的創(chuàng)建方法有：（1）逐個(gè)輸入法；（2）冒號(hào)生成法；（3）定數(shù)線性采樣法；（4）定數(shù)對(duì)數(shù)生成法。對(duì)于一維數(shù)組的尋訪，常用的有以下幾種類型：（1）x(3)； （2）x(1 2 5) ；（3）x(1:3) ；（4）x(3:end) ；（5）x(3:-1:1) ；（6）x(find(x0.5) ；（7）x(1 2 3 4 4 3 2 1) 。在這里假設(shè)x是長(zhǎng)度為5的一維數(shù)組。二維數(shù)組則是由實(shí)數(shù)或復(fù)數(shù)排列稱矩形而成。二維數(shù)組和矩陣在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上相同；一個(gè)矩形陣列是二維數(shù)組或矩陣取決于所使用的運(yùn)算符號(hào)。二維數(shù)組的創(chuàng)建方法有：（1）直接輸入法，用于生成較小數(shù)組；（2）利用M文件創(chuàng)建和保存數(shù)組，用于經(jīng)常要調(diào)用的數(shù)組，尤其是較大而且復(fù)雜的數(shù)組。對(duì)于二維數(shù)組的尋訪，常用的有以下幾種類型：（1）全下標(biāo)標(biāo)識(shí)法，如A(2,3)；（2）單下標(biāo)標(biāo)識(shí)法，如A(10)，這種方法比較少用；（3）單下標(biāo)全元素標(biāo)識(shí)，如A(:)，指的是A的各列按先左后右的次序、首尾相接排成“一維長(zhǎng)列”后，得到的一維數(shù)組的全部元素，其結(jié)果是一個(gè)一維列數(shù)組；類似地，也需注意A(r,:)、A(:,c)的含義。（4）“邏輯1”標(biāo)識(shí)。在MATLAB中，提供了相關(guān)的函數(shù)用作常用的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)組的生成，如全0數(shù)組、全1數(shù)組、單位矩陣、對(duì)角陣、均勻分布的隨機(jī)數(shù)組、正態(tài)分布的隨機(jī)數(shù)組等，都有相關(guān)的生成函數(shù)。對(duì)于一些數(shù)組的特殊操作，MATLAB也提供了相應(yīng)的操作函數(shù)。如提取對(duì)角元素或生成對(duì)角陣、逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)二維數(shù)組90度、提取數(shù)組下三角部分、提取數(shù)組上三角部分等，都有相應(yīng)的函數(shù)。在應(yīng)用中注意利用這些函數(shù)，可以事半功倍。2、數(shù)組運(yùn)算數(shù)組運(yùn)算是指無論在數(shù)組上施加什么運(yùn)算（加減乘除或函數(shù)），總認(rèn)定那種運(yùn)算對(duì)被運(yùn)算數(shù)組中的每個(gè)元素平等地實(shí)施同樣的操作。數(shù)組運(yùn)算包括加、減、乘、除、乘方等，除加減外，數(shù)組之間進(jìn)行乘、除、乘方都必須在運(yùn)算符號(hào)前加“.”，否則視為矩陣運(yùn)算。此外，數(shù)組運(yùn)算還包括轉(zhuǎn)置、關(guān)系運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。除了以運(yùn)算符號(hào)執(zhí)行數(shù)組運(yùn)算外，也可以對(duì)數(shù)組施加函數(shù)，以函數(shù)形式進(jìn)行數(shù)組運(yùn)算。如對(duì)數(shù)組X執(zhí)行函數(shù)f的運(yùn)算：，其中X為m行n列的數(shù)組。執(zhí)行數(shù)組運(yùn)算的常用函數(shù)有三角函數(shù)和雙曲函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、復(fù)數(shù)函數(shù)、圓整函數(shù)和求余函數(shù)、坐標(biāo)變換函數(shù)等。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、一維數(shù)組的創(chuàng)建 （1）、利用逐個(gè)輸入法、冒號(hào)生成法以及定數(shù)線性采樣法創(chuàng)建以下一維數(shù)組：X1=1，2，3，4，5，6，7，8，9，10（2）、利用冒號(hào)生成法創(chuàng)建以下數(shù)組： X2=(1,2,3,4,9,8,7,6,5)（3）、利用定數(shù)對(duì)數(shù)生成法創(chuàng)建一個(gè)第一個(gè)元素為10，最后一個(gè)元素為100，元素個(gè)數(shù)為51的一維數(shù)組X3。2、 一維數(shù)組子數(shù)組的尋訪和賦值 以冒號(hào)生成法創(chuàng)建一個(gè)第一個(gè)元素為0，步長(zhǎng)為0.1，最后一個(gè)元素為2的一維數(shù)組X4，并寫出尋訪或賦值的以下指令：a、 尋訪X4的第6個(gè)元素；b、 同時(shí)尋訪X4的第2、5、7個(gè)元素；c、 尋訪前3個(gè)元素組成的子數(shù)組；d、 尋訪除前3個(gè)元素外的全部的其他元素；e、 由后三個(gè)元素倒排構(gòu)成的子數(shù)組；f、 由大于0.5的元素構(gòu)成的子數(shù)組；g、 把第三個(gè)元素重新賦值為0；把當(dāng)前x數(shù)組的第一、四個(gè)元素都賦值為1。3、二維數(shù)組的創(chuàng)建，子數(shù)組的尋訪和賦值創(chuàng)建一個(gè)M文件（文件名為myMatrix.m），定義一個(gè)二維數(shù)組A，第一行為11至15、30至26共10個(gè)元素，第二行為110共10個(gè)元素。然后運(yùn)行改M文件，生成數(shù)組AM，并按以下方式尋訪該數(shù)組：（1） 尋訪A的第一行；（2） 尋訪A的第三列；（3） 同時(shí)尋訪A的第三列和第五列；（4） 把A的各列按自左至右的次序，首尾相接生成一個(gè)“一維長(zhǎng)列”；（5） 把A的第1行第1列、第2行第2列以及第1行第5列的元素重新賦值為10、20、30；（6） 把A的第二行賦值為1120。4、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)組的生成和數(shù)組操作函數(shù)生成以下數(shù)組或矩陣：（1）長(zhǎng)度為4的全1行數(shù)組和44的全1行數(shù)組；（2）5階單位陣；（3）生成一矩陣A，第一行為1、2，第二行為3、4；并使用diag函數(shù)生成A的對(duì)角線元素所組成的對(duì)角陣。（4）生成一維數(shù)組A，其值為110，并使用reshape函數(shù)把其重排成25的數(shù)組B；（5）使用flipdim和fliplr函數(shù)對(duì)B進(jìn)行翻轉(zhuǎn)操作，從返回結(jié)果觀察和總結(jié)各個(gè)函數(shù)的作用。注：flipdim的調(diào)用方式為：flipdim（B，1）和flipdim（B，2）；其他均為function(B).5、數(shù)組運(yùn)算和矩陣運(yùn)算生成以下矩陣，并進(jìn)行以下計(jì)算：（1） B的第二列乘以A的第一列；（2） 使用MATLAB幫助系統(tǒng)查閱max函數(shù)的使用方法，并使用它求解B中的第二列與A中的第一列逐行元素相乘所得矢量中的最大值。提示：ln函數(shù)在matlab中為log6、多項(xiàng)式的表達(dá)方式及其操作（1） 求根為5，2i，2i，2，3的對(duì)應(yīng)線性方程表達(dá)式。（2） 求以下有理分式部分分式展開式，寫出求解代碼，并根據(jù)返回結(jié)果寫出展開式的數(shù)學(xué)表達(dá)式（3） 使用roots函數(shù)求方程3x7+2x-1=0的根。五、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理及其要點(diǎn)；2、把實(shí)驗(yàn)過程中的結(jié)果以截屏方式保存，并對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行分析和解釋。3、總結(jié)實(shí)驗(yàn)中的主要結(jié)論。實(shí)驗(yàn)四 數(shù)據(jù)和函數(shù)的可視化一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 掌握MATLAB繪圖的基本步驟和相關(guān)指令調(diào)用的先后順序。2、 掌握MATLAB繪圖指令的調(diào)用方法。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、 數(shù)學(xué)函數(shù)從形式上可以分為離散函數(shù)和連續(xù)函數(shù)。MATLAB對(duì)這兩種函數(shù)數(shù)據(jù)的可視化都提供了相應(yīng)的指令。仔細(xì)閱讀教材【例5.1-1】的實(shí)現(xiàn)代碼，運(yùn)行并保存結(jié)果；并改用stem函數(shù)，畫出【例5.1-1】的序列圖。2、 仔細(xì)閱讀教材【例5.1-2】的實(shí)現(xiàn)代碼，運(yùn)行并保存結(jié)果；并分別使用描點(diǎn)和連折線方式，畫出連續(xù)函數(shù)y=xcosx的近似圖形（采樣點(diǎn)數(shù)自定，要求畫出的圖盡量接近原連續(xù)函數(shù)的圖）。3、 仔細(xì)閱讀【例5.2-2】的實(shí)現(xiàn)代碼，理解plot指令畫多條曲線的運(yùn)用方法，運(yùn)行并保存結(jié)果；并使用plot函數(shù)和legend函數(shù)，在同一個(gè)圖形窗口上畫出y=sint和y=sin(2t)在0,2pi區(qū)間上的圖形，并標(biāo)出圖例。4、 仔細(xì)閱讀【例5.2-4】的實(shí)現(xiàn)代碼，理解圖形標(biāo)識(shí)選項(xiàng)的運(yùn)用方法，運(yùn)行并保存結(jié)果；并修改代碼，把“sin(t)”字體改為正體，大小改為20，“極大值”改為宋體。5、 閱讀【例5.2-6】，理解使用hold on指令畫多幅圖的方法，運(yùn)行并保存結(jié)果。6、 閱讀【例5.2-8】，理解使用subplot函數(shù)畫多個(gè)子圖的方法，運(yùn)行并保存結(jié)果。7、 綜合實(shí)驗(yàn): 閱讀以下關(guān)于通過繪制二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)綜合演示圖形標(biāo)識(shí)的示例，理解示例中所有圖形標(biāo)識(shí)指令的作用，掌握各個(gè)圖形標(biāo)識(shí)指令的運(yùn)用方法，并在原指令上改動(dòng)以實(shí)現(xiàn)以下功能：（1） 把橫坐標(biāo)范圍改為0至5pi，縱坐標(biāo)范圍改為0至2；（2） 把圖中的橫軸的刻度改為從0開始到4pi，中間各點(diǎn)間隔為pi/2；縱軸刻度改為從0開始到1.5，中間各點(diǎn)間隔為0.3；（3） 把圖中的改為?！靖健慷A系統(tǒng)階躍響應(yīng)綜合演示圖形標(biāo)識(shí)的示例代碼clf;t=6*pi*(0:100)/100;y=1-exp(-0.3*t).*cos(0.7*t);tt=t(find(abs(y-1)0.05);ts=max(tt);plot(t,y,r-,LineWidth,3);axis(-inf,6*pi,0.6,inf);set(gca,Xtick,2*pi,4*pi,6*pi,Ytick,0.95,1,1.05,max(y);grid on;title(it y = 1 - e -alphatcosomegat);text(13.5,1.2,fontsize12alpha=0.3);text(13.5,1.1,fontsize12omega=0.7);hold on;plot(ts,0.95,bo,MarkerSize,10);hold off;xlabel(fontsize14 bft rightarrow);ylabel(fontsize14 bfy rightarrow) ;三、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、所有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及的指令都以M文件方式創(chuàng)建并運(yùn)行，保存實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖形。2、非教材示例在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中寫出相關(guān)指令。實(shí)驗(yàn)五 MATLAB語言的程序設(shè)計(jì)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 掌握M腳本文件和函數(shù)文件的創(chuàng)建方法，理解兩者在形式上和運(yùn)行上的區(qū)別；2、 理解基本空間和函數(shù)空間的含義。3、 掌握以控制流進(jìn)行MATLAB程序設(shè)計(jì)的方法以及向量化程序設(shè)計(jì)方法，了解兩者之間的異同；二、 實(shí)驗(yàn)原理1、 M腳本文件和函數(shù)文件用MATLAB語言編寫的程序，稱為M文件。M文件是一個(gè)文本文件，它可以用任何編輯程序來建立和編輯，而一般常用且最為方便的是使用MATLAB提供的文本編輯器。M文件可以根據(jù)調(diào)用方式的不同分為兩類：腳本文件(Script File)和函數(shù)文件(Function File)。M 文件是MALTAB從前到后順序執(zhí)行文件所寫的指令，只是一串按用戶意圖排列而成的MATLAB指令集合。腳本文件執(zhí)行后，所產(chǎn)生的所有變量都駐留在MALTAB基本工作空間；只有用戶不用clear指令加以清除，且不退出MATLAB，這些變量一直保存在基本工作空間中?；竟ぷ骺臻g隨著MATLAB的啟動(dòng)而產(chǎn)生；只有關(guān)閉MATLAB時(shí)，該基本空間才被刪除。類似于C語言中函數(shù)的定義，M函數(shù)文件是專門用于對(duì)函數(shù)進(jìn)行定義的。對(duì)外界來看，只需關(guān)心函數(shù)的輸入?yún)⒘亢退统鰜淼挠?jì)算結(jié)果，內(nèi)部運(yùn)作可以不需知道。M函數(shù)文件與腳本文件在形式上和運(yùn)行上都不同。函數(shù)文件第一行總是以”function”引導(dǎo)的“函數(shù)聲明行”形式書寫 function x,y,z=fun(a,b,c)函數(shù)聲明行羅列出函數(shù)與外界的聯(lián)系的全部輸入輸出宗量，輸入輸出宗量的數(shù)目沒有限制（可以很多，也可以沒有）。每當(dāng)函數(shù)文件運(yùn)行，MATLAB就會(huì)專門為它開辟一個(gè)臨時(shí)工作空間，該控制稱為函數(shù)工作空間。所有中間變量都存放在函數(shù)工作空間中，當(dāng)執(zhí)行完文件最后一條指令時(shí)，或遇到return，就結(jié)束該函數(shù)文件的運(yùn)行，同時(shí)該函數(shù)空間及其所有的中間變量就立即被清除。函數(shù)空間隨具體M函數(shù)文件的被調(diào)用而產(chǎn)生，隨調(diào)用結(jié)束而刪除。在MATLAB整個(gè)運(yùn)行期間，可以產(chǎn)生任意多個(gè)臨時(shí)函數(shù)空間。假如在函數(shù)文件中，發(fā)生對(duì)某腳本文件的調(diào)用，那么該腳本文件運(yùn)行產(chǎn)生的所有變量都存放于該函數(shù)空間中，而不是存放在基本空間。3、MATLAB控制流與C語言一樣，MATLAB提供了控制程序流的結(jié)構(gòu)，包括：（1） for循環(huán)（2） while循環(huán)（3） if-else-end分支結(jié)構(gòu)（4） switch-case結(jié)構(gòu)（5） try-catch結(jié)構(gòu)各種結(jié)構(gòu)的使用方法與C語言中基本相同，在此不再贅述。三、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（一）控制結(jié)構(gòu)1、 求下列分段函數(shù)的值：要求：用if語句實(shí)現(xiàn)，分別輸出x=-5, -3, 1, 2, 2.5, 3, 10, 20時(shí)的值2、 輸入一個(gè)數(shù)，判斷該數(shù)是否能被5整除？要求：用switch語句實(shí)現(xiàn)。3、 使用for循環(huán)產(chǎn)生以下矩陣：4、 已知，當(dāng)時(shí)，求y的值。要求：使用for循環(huán)實(shí)現(xiàn)5、 從鍵盤輸入若干個(gè)數(shù)，當(dāng)輸入0時(shí)結(jié)束輸入，求這些數(shù)的和以及平均值。要求：使用while循環(huán)和if控制語句實(shí)現(xiàn)。提示：設(shè)輸入的數(shù)存放在x中，sum表示和，n表示讀入的個(gè)數(shù)，則求若干個(gè)數(shù)的和，就是對(duì)x進(jìn)行累加，即sum=sum+x，其中sum的初值為0。如果輸入的數(shù)x等于0，則輸出sum、sum/n。（二）、函數(shù)文件和腳本文件1、分別建立M腳本文件和函數(shù)文件，將華氏溫度f轉(zhuǎn)換為攝氏溫度c,已知c=5*(f-32)/9。其中f從鍵盤輸入（提示：使用input函數(shù)）。(1) 建立腳本文件，實(shí)現(xiàn)以上功能；(2) 建立函數(shù)文件實(shí)現(xiàn)華氏溫度轉(zhuǎn)換為攝氏溫度（提示：輸入?yún)?shù)為f，輸出參數(shù)為c），并重新編寫一腳本文件，調(diào)用所建立的函數(shù)文件，實(shí)現(xiàn)把從鍵盤輸入的華氏溫度轉(zhuǎn)換為攝氏溫度。2、利用函數(shù)文件，實(shí)現(xiàn)直角坐標(biāo)(x,y)與極坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換。已知極坐標(biāo)的矢徑、相角分別為：，。提示：輸入?yún)?shù)為x和y，輸出參數(shù)為r和theta。要求：腳本文件中使用input函數(shù)輸入要轉(zhuǎn)換的直角坐標(biāo)，使用disp函數(shù)顯示轉(zhuǎn)換之后的結(jié)果。3、定義一個(gè)函數(shù)文件，求給定復(fù)數(shù)的指數(shù)、對(duì)數(shù)、正弦和余弦，并在腳本文件中調(diào)用該函數(shù)文件。提示：輸入?yún)?shù)為復(fù)數(shù)的實(shí)部和虛部，輸出參數(shù)為轉(zhuǎn)換后的指數(shù)、對(duì)數(shù)、正弦和余弦值。要求：腳本文件中使用input函數(shù)輸入復(fù)數(shù)的實(shí)部和虛部，使用disp函數(shù)顯示轉(zhuǎn)換之后的結(jié)果。四、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理及其要點(diǎn)；2、把所有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及的指令都以M文件方式創(chuàng)建并運(yùn)行，保存實(shí)驗(yàn)結(jié)果。3、總結(jié)實(shí)驗(yàn)中的主要結(jié)論。實(shí)驗(yàn)六 SIMULINK交互式仿真集成環(huán)境一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 掌握SIMULINK組件模塊操作的基本方法；2、 掌握常用連續(xù)系統(tǒng)模塊的使用方法；3、 掌握連續(xù)系統(tǒng)建模的基本方法；4、 理解SIMULINK仿真的基本配置方法與內(nèi)在運(yùn)行機(jī)制。二、 實(shí)驗(yàn)原理Simulink是MATLAB的重要組成部分，提供建立系統(tǒng)模型、選擇仿真參數(shù)和數(shù)值算法、啟動(dòng)仿真程序?qū)υ撓?