matlab程序设计与应用实验指导书

1附件2《matlab程序设计与应用》实验指导书山东建筑大学信息与电气工程学院前言2前言一、实验目的本课程是电气工程及其自动化、自动化、电力工程与管理专业本科生的学科基础选修课，它在线性代数、信号分析和处理、控制系统设计和仿真等方面有着广泛的应用。主要是学习MATLAB的语法规则、基本命令和使用环境，使学生掌握MATLAB的基本命令和基本程序设计方法，提高使用该语言的应用能力，具有使用MATLAB语言编程和调试的能力，以便为后续多门课程使用该语言奠定必要的基础。通过上机实验，使学生掌握MATLAB在线帮助功能的使用、熟悉MATLAB运行环境和MATLAB语言的主要特点，掌握MATLAB语言的基本语法规则及基本操作命令的使用，学会M文件的建立和使用方法以及应用MATLAB实现二维和三维图形的绘制方法，具有使用MATLAB语言编程和调试的能力。二、实验前预习每次实验前，学生须仔细阅读本实验指导书的相关内容，明确实验目的、要求；明确实验步骤、测试数据及需观察的现象；复习与实验内容有关的理论知识；预习仪器设备的使用方法、操作规程及注意事项；做好预习要求中提出的其它事项。三、实验注意事项1．实验开始前，应先检查本组电脑设备是否工作正常，matlab软件工作是否正常。2．实验时每位同学应独立完成实验任务，避免抄袭。3．实验后应及时将实验数据进行记录与存盘，避免因电脑故障或其它原因造成实验数据的丢失。4．实验中严格遵循电脑操作规程，如电脑发生异常现象，应立即切断电源，前言报告指导教师检查处理。5．测量数据或观察现象要认真细致，实事求是。6．未经许可，不得对电脑进行软件及硬件的更改操作。7．实验结束后，实验记录交指导教师查看并认为无误后，方可关掉电脑离开。8．爱护公物，发生仪器设备等损坏事故时，应及时报告指导教师，按有关实验管理规定处理。9．自觉遵守学校和实验室管理的其它有关规定。四、实验总结每次实验后，应对实验进行总结，即实验数据进行整理，绘制波形和图表，分析实验现象，撰写实验报告。实验报告除写明实验名称、日期、实验者姓名、同组实验者姓名外，还包括：1．实验目的；2．实验内容3．实验流程图；4．程序命令清单；5．运行结果；6．实验的收获与体会；7．回答每项实验的有关问答题。目录1目录目录................................................................................................................1文档样式使用说明................................................................................................1实验一matlab集成环境使用与运算基础........................................................3实验二、matlab矩阵分析与处理........................................................................7实验三、matlab程序设计....................................................................................9实验四、matlab图形绘制..................................................................................11实验五、matlab数据分析与多项式计算..........................................................14实验六matlab文件操作....................................................................................17实验七matlab符号计算....................................................................................19实验八matlab在数字图像处理中的应用........................................................21文档样式使用说明1文档样式使用说明一、章标题的格式每章另启用一页；选择样式“标题一”，即可自动更改格式为：三号，宋体，加粗，居中，1.5倍行距，段前段后间距：自动二、各章主要内容每个章节的实验介绍至少应包括以下内容：1实验目的2实验原理3实验仪器和设备4预习要求5实验内容和步骤6实验报告要求三、小标题的格式选择样式为“标题二”，即可更改上述各标题的格式为：小三号，宋体，加粗，1.5倍行距，段前段后间距：0.5行四、正文格式选择样式为“正文”，实验内容的正文格式为：小四号，宋体，1.5倍行距，段前段后间距：0行五、目录由于各章标题采用了一级标题（标题1），因此全文完成后，可以自动生成全文的目录。方法如下：将光标移动到要插入目录的地方（第一页“目录”二字下）；选文档样式使用说明2择“插入”－“索引和目录”－“目录”标题－“显示级别”选择“1”――单击“确定”即可。实验一matlab集成环境使用与运算基础3实验一matlab集成环境使用与运算基础一、实验目的1，熟悉启动和退出matlab的方法。2，熟悉matlab命令窗口的组成。3，掌握建立矩阵的方法。4，掌握matlab各种表达式的书写规则以及常用函数的使用。二、实验原理1．Matlab的启动matlab系统的启动有三种常见方法：1）使用Windows“开始”菜单。2）运行matlab系统启动程序matlab.exe。3）利用快捷方式。2．Matlab系统的退出要退出matlab系统，也有三种常见方法：1）在matlab主窗口File菜单中选择Exitmatlab命令。2）在matlab命令窗口输入Exit或Quit命令。3）单击matlab主窗口的“关闭”按钮。3．Matlab帮助窗口进入帮助窗口可以通过以下三种方法：1）单击matlab主窗口工具栏中的help按钮。2）在命令窗口中输入helpwin、helpdesk或doc。3）选择help菜单中的“matlabhelp”选项。4．Matlab帮助命令1）help命令在matlab命令窗口直接输入help命令将会显示当前帮助系统中所包含的所有项目，即搜索路径中所有的目录名称。同样，可以通过help加函数名来显示该函数的帮助说明。实验一matlab集成环境使用与运算基础础2）lookfor命令help命令只搜索出那些关键字完全匹配的结果，lookfor命令对搜索范围内的m文件进行关键字搜索，条件比较宽松。3）模糊查询用户只要输入命令的前几个字母，然后按tab键，系统就会列出所有以这几个字母开头的命令。5．赋值语句1）变量＝表达式2）表达式6．矩阵的建立1）直接输入法：将矩阵的元素用方括号括起来，按矩阵行的顺序输入各元素，同一行的各元素之间用空格或逗号分开，不同行的元素之间用分号分开。2）利用m文件建立矩阵3）利用冒号表达式建立一个向量e1:e2:e34)利用linspace函数产生行向量linspace(a,b,n).三、实验仪器和设备1．计算机1台四、预习要求1．复习matlab启动与退出，熟悉matlab运行环境，掌握matlab帮助的使用。2．复习matlab中矩阵的建立以及矩阵的加减乘除以及乘方运算的基本原理。五、实验内容及步骤1，先求下列表达式的值，然后显示matlab工作空间的使用情况并保存全部变量。（1）0122sin851ze实验一matlab集成环境使用与运算基础础（2）222121(1),0.4552izInxxx其中2，已知1234413134787,2033657327AB求下列表达式的值：（1）A+6*B和A-B+I（其中I为单位矩阵）（2）A*B和A.*B（3）A^3和A.^3（4）A/B及B\A（5）[A,B]和[A（[1，3]，：）；B^2]3，设有矩阵A和B1234530166789101769A,111213141502341617181920970212223242541311B（1）求它们的乘积C；（2）将矩阵C的右下角3*2子矩阵赋给D；（3）察看matlab工作空间的使用情况。六、实验报告要求实验报告应包括实验目的、实验内容、流程图、程序清单、运行结果以及实验的收获与体会。实验二、matlab矩阵分析与处理7实验二、matlab矩阵分析与处理一、实验目的1，掌握生成特殊矩阵的方法；2，掌握矩阵分析的方法；3，用矩阵求逆法求解线性方程组。二、实验原理1，通用的特殊矩阵常用的产生通用特殊矩阵的函数有：zeros：产生全0矩阵；ones：产生全1矩阵eye：产生单位矩阵；rand：产生0－1间均匀分布的随机矩阵；randn：产生均值为0，方差为1的标准正态分布的随机矩阵。2，矩阵运算1）矩阵加减运算：假定有两个矩阵A和B，则可以由A+B和A-B实现矩阵的加减运算。2）假定有两个矩阵A和B，若A为m×n矩阵，B为n×p矩阵，则C=A*B为m×p矩阵。3）如果A矩阵是非奇异方阵，A\B等效与A的逆左乘B矩阵，inv(A)*B,而B/A等效于A矩阵的逆右乘B矩阵，也就是B*inv(A).4)矩阵的乘方。一个矩阵的乘方运算可以表示成A^x，要求A为方阵，x为标量。3，矩阵点运算在matlab中，有一种特殊的运算，因为其运算苻是在有关算术运算苻前面加点，因此叫点运算。点运算苻有.*,./,.\和.^。两个矩阵进行点运算是指它们的对应元素进行相关运算，要求两矩阵的维参数相同。实验二、matlab矩阵分析与处理础三、实验仪器和设备1.计算机1台四、预习要求1．复习特殊矩阵的产生。2．复习矩阵的加减乘除与乘方运算，以及相应的点运算。五、实验内容及步骤1，熟悉matlab的运行环境，写出完成下列操作的命令：（1）建立3阶单位矩阵A；（2）建立5*6随机矩阵A，其元素为[100,200]范围内的随机整数；（3）产生均值为1，方差为0.2的500个正态分布的随机数；（4）产生和A同样大小的么矩阵；（5）将矩阵A的对角线元素加30；（6）从矩阵A提取对角线元素，并以这些元素构成对角阵B。2，完成以下各题，将步骤命令写入实验报告，并在机器上运行结果验证。（1）用左除运算符求解方程组1421554832wuwvuvu，并以向量的方式表达结果。（7）用左除运算符求解方程组100010001100110011X六、实验报告要求实验报告应包括实验目的、实验内容、流程图、程序清单、运行结果以及实验的收获与体会。实验三、matlab程序设计9实验三、matlab程序设计一、实验目的matlab作为一种高级语言，不仅可以以命令方式完成操作，也具有数据结构、控制流、输入输出和面向对象编程能力，本次实验通过熟悉和掌握m文件式建立与实用方法、以及函数与控制程序流程的语句实用，使学生具备一定的编程和调试能力。二、实验原理1，m文件用matlab语言编写的程序，称为m文件。M文件根据调用方式的不同分为两类，命令文件（Scriptfile）和函数文件（Functionfile）。2，程序控制结构1）顺序结构2）选择结构（1）if语句a)单分支if语句b)双分支if语句c)多分支if语句（2）switch语句（3）try语句3）循环结构（1）for语句（2）while语句（3）break语句与contin