Matlab运算与正弦稳态电路分析

课程设计任务书学生姓名:专业班级:指导教师:工作单位:课程设计名称：专业基础实践课程设计题目：Matlab运算与正弦稳态电路分析初始条件：1.Matlab7.1以上版本软件；2.专业基础实践辅导资料：“Matlab语言基础及使用入门”、“Matlab及在电子信息课程中的应用”、“线性代数”及“信号处理类”相关书籍等；3.先修课程：高等数学、线性代数、电路、Matlab应用实践及信号处理类基础课程等。要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1.实践内容：根据指导老师给定的7套题目，按规定选择其中1套独立完成；2.本专业基础实践统一技术要求：研读辅导资料对应章节，对选定的设计题目进行理论分析，完成针对具体设计部分的原理分析、建模、必要的推导和可行性分析，画出程序设计框图，编写程序代码（含注释），上机调试运行程序，记录实验结果（含计算结果和图表等），并对实验结果进行分析和总结。具体设计要求包括：①初步了解Matlab、熟悉Matlab界面、进行简单操作等；②Matlab的数值计算：创建矩阵、矩阵运算、多项式运算、线性方程组、数值统计等；③基本绘图函数：了解plot,plot3,mesh,surf等，要求掌握以上绘图函数的用法、简单图形标注、简单颜色设定等；④使用文本编辑器编辑m文件，会函数调用等；⑤能完成简单电路的Matlab编程分析；⑥按要求参加专业基础实践的实验演示和答辩等。3.课程设计说明书按学校“课程设计工作规范”中的“统一书写格式”撰写，具体包括：①目录；②与设计题目相关的理论分析、归纳和总结；③与设计内容相关的原理分析、建模、推导、可行性分析；④程序设计框图、程序代码（含注释）、程序运行结果和图表、实验结果分析和总结；⑤课程设计的心得体会（至少500字）；⑥参考文献（不少于5篇）；⑦其它必要内容等。时间安排：1.0周（分散进行）指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日武汉理工大学《专业基础实践》课程设计目录1.MATLAB简介…………………………………………………………………（1）2.具体题目分析……………………………………………………………………(3）2.1试题1………………………………………………………………………(3)2.2试题2………………………………………………………………………(4)2.3试题3………………………………………………………………………(5)2.4试题4………………………………………………………………………(6)2.5试题5……………………………………………………………………(10)2.6试题6……………………………………………………………………(11)2.7试题7……………………………………………………………………(13)2.8试题8……………………………………………………………………(15)2.9试题9……………………………………………………………………(16)2.10试题10…………………………………………………………………(20)2.11试题11…………………………………………………………………(21)3.课程设计心得体会……………………………………………………………(24)4.参考文献………………………………………………………………………(25)5.本科生课程设计成绩评表……………………………………………………(26)武汉理工大学《专业基础实践》课程设计11.MATLAB简介MATLAB的名称源自MatrixLaboratory,1984年由美国Mathworks公司推向市场。它是一种科学计算软件，专门以矩阵的形式处理数据。MATLAB将高性能的数值计算和可视化集成在一起，并提供了大量的内置函数，从而被广泛的应用于科学计算、控制系统和信息处理等领域的分析、仿真和设计工作。MATLAB软件包括五大通用功能，数值计算功能（Nemeric）、符号运算功能（Symbolic）、数据可视化功能（Graphic）、数字图形文字统一处理功能（Notebook）和建模仿真可视化功能（Simulink）。其中，符号运算功能的实现是通过请求MAPLE内核计算并将结果返回到MATLAB命令窗口。该软件有三大特点，一是功能强大；二是界面友善、语言自然；三是开放性强。目前，Mathworks公司已推出30多个应用工具箱。MATLAB在线性代数、矩阵分析、数值及优化、数值统计和随机信号分析、电路与系统、系统动力学、图像处理、控制理论分析和系统设计、过程控制、建模和仿真、通信系统以及财政金融等众多领域的理论研究和工程设计中得到了广泛应用。MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完相同的事情简捷得多，并且mathwork也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++，JAVA的支持。可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。MATLAB应用：MATLAB产品族可以用来进行以下各种工作：①数值分析②数值和符号计算③工程与科学绘图④控制系统的设计与仿真武汉理工大学《专业基础实践》课程设计2⑤数字图像处理⑥数字信号处理⑦通讯系统设计与仿真⑧财务与金融工程MATLAB的应用范围非常广，包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。附加的工具箱（单独提供的专用MATLAB函数集）扩展了MATLAB环境，以解决这些应用领域内特定类型的问题。武汉理工大学《专业基础实践》课程设计32.具体题目设计、实现及分析2.1已知t=linspace(0,2*pi,6)，求t的正弦和正弦的绝对值。2.1.1理论分析这是利用matlab处理数值运算的题目。linspace(a,b,n)为线性分割函数，功能是将指定区间（a，b）按线性等分为n份。Matlab中求解正弦的函数为sin(),求取绝对值和复数模值的函数为abs（）。2.1.2程序代码t=linspace(0,2*pi,6)%把区间（0，2*pi）分为6等份,并赋值给ta=sin(t)%求t的正弦值，赋给ab=abs(a)%求a的绝对值，即t的正弦的绝对值2.1.3运行结果t=01.25662.51333.76995.02656.2832a=00.95110.5878-0.5878-0.9511-0.0000b=00.95110.58780.58780.95110.0000武汉理工大学《专业基础实践》课程设计42.1.4题目总结matlab中的pi‘*'.通过这个计算，我了解到matlab有处理数据计算的功能。2.2绘制余弦曲线y=cos(x)和指数函数y=x^2曲线。2.2.1理论分析本题是画函数的曲线图，可以利用plot，ezplot等命令进行绘图。由于plot要设置自变量的范围，而ezplot不需要设置，所以本题采用ezplot进行画图。2.2.2程序代码symsx;%声明变量xy1=cos(x);%将cos(x)赋值给y1y2=x^2;%将x^2赋值给y2ezplot(y1);%画函数y1的图形holdon%保持图形ezplot(y2)%画函数y2的图形武汉理工大学《专业基础实践》课程设计52.2.3运行结果图2.2.3余弦曲线y=cos(x)和指数函数y=x^2曲线2.2.4题目总结ezplot不需要自变量的范围也可作图，可以方便简洁地绘制出一元函数图像，要使用holdon命令才能将两图绘到同一图上。2.3利用for...end循环语句，求2+4+6…+100的值。2.3.1理论分析for语句作用是循环步骤重复执行某语句段,其语法是：for循环控制变量=存储着该变量依次所取值的一个向量。循环语句块:本块重复执行的次数由上方向量的长度决定,每次执行时,循环控制变量依次取该向量中的值.武汉理工大学《专业基础实践》课程设计62.3.2程序代码sum=0;%赋sum初值为0fori=2:2:100%变量i变化范围为2到100，以2步进sum=sum+i;%累加求和end%结束for循环2.3.3运行结果sumsum=25502.3.4题目总结for循环语句使用一个向量来控制循环,循环次数由向量的长度来决定,而每次循环都依次从向量中取值。当次循环中改变循环变量赋值,不会代入下次循环,所以除非在其中用break提前退出,Matlab循环的次数是预先定好的。累加求和时，i的大小呈递增累加。2.4分析下面每条指令的功能并运行，观察执行结果。(1)X=0:0.25:3;Y=X.*exp(-X);plot(X,Y),xlabel(‘x’),ylabel(‘y’),title(‘y=x*exp(-x)’);武汉理工大学《专业基础实践》课程设计7(2)A=zeros(3,5)A(:)=-4:10L=abs(A)4islogical(L)X=A(L)(3)A=[1:5;6:10]pow2(A)(4)A=zeros(3,2)A(:)=1:6A=A*(1+i)A1=A.’;B1=A’;A=ones(2,3)B=ones(2)C=eye(4)D=diag(C)E=repmat(C,1,3)2.4.1程序分析(1)X=0:0.25:3;%变量x从0到3，以0.25增加Y=X.*exp(-X);%函数y=xxe的表达式plot(X,Y),xlabel(‘x’),ylabel(‘y’),title(‘y=x*exp(-x)’);%绘制y=xxe的图线，横坐标为x，纵坐标为y，标题为y=x*exp(-x)(2)A=zeros(3,5)%创建一个3*5的零矩阵AA(:)=-4:10%为矩阵A赋值，-4到10，步进为1L=abs(A)4%判断矩阵A中元素的绝对值是否大于4islogical(L)%判断L是否为逻辑值X=A(L)%X为逻辑数组L对应为1的位置的数据为列向量(3)A=[1:5;6:10]%创建一个2*5的矩阵A，范围为1到10，步进为1pow2(A)%返回数组X，依次计算A中元素以2为底的幂武汉理工大学《专业基础实践》课程设计8(4)A=zeros(3,2)%创建一个3*2的零矩阵A(:)=1:6%为矩阵A赋值，范围为1到6，步进为1A=A*(1+i)%将矩阵A中的每一个元素乘以（1+i）A1=A.'%对A进行数组转置生成矩阵A1B1=A'%对A进行矩阵转置生成矩阵B1(5)A=ones(2,3)%创建一个2*3的1矩阵AB=ones(2)%创建一个2*2的1矩阵BC=eye(4)%创建一个4*4的单位矩阵CD=diag(C)%获取单位矩阵C的对角线元素矩阵DE=repmat(C,1,3)%将矩阵C生成为1*3的新矩阵E2.4.2运行结果程序运行结果一图2.4.2y=xxe曲线武汉理工大学《专业基础实践》课程设计9程序运行结果二A=000000000000000A=-4-1258-30369-214710L=000110001100011ans=1X=5678910武汉理工大学《专业基础实践》课程设计10程序运行结果三A=[1:5;6:10]pow2(A)A=12345678910ans=2481632641282565121024程序运行结果四图2.4.2程序（4）运行结果武汉理工大学《专业基础实践》课程设计112.4.2.5程序运行结果五A=111111B=1111C=1000010000100001D=1111E=100010001000010001000100001000100010000100010001武汉理工大学《专业基础实践》课程设计122.4.3题目总结实数矩阵的矩阵转置和数组矩阵计算结果是一样的，但是复数矩阵的数组转置和矩阵转置的计算结果不一致。所以，数组转置运算也被称为