计算机仿真实训实验报告实验1.docx

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1、实验一熟悉MATLAB工作环境16电气5班周树楠20160500529一、实验目的1 .熟悉启动和退出MATLAB软件的方法。2 .熟悉MATLAB软件的运行环境。3 .熟悉MATLAB的基本操作。二、实验设备及条件计算机一台(带有MATLAB6.0以上的软件境)。三、实验内容L练习下面指令：cd,clear,dir,path,help,who,whos,save,Ioado2 .建立自己的工作目录MYBlN和MYDATA,并将它们分别加到搜索路径的前面或者后面。3 .求12+2*(7-4)+32的算术运算结果。B编辐器-D:状学MATLABMYDATAexercise1exercise13.

2、m+1-.112+2*(7-4)3命令行窗口exercisel_3ans=2f4 .M文件的建立，建立M文件，求出下列表达式的值:2sin85021 + 2/-0.45 5z,+e2z0=Lln(X+Jl+Y),其中X二2S编辑器-D:次学MATDABMYDATAexercise14.mexercse-4.m+T-x=2,l+2i-0.45,5;2zl=x*sin(85*pi180)/(l+exp(2)3z20.5*log(x+(l+x2)0.5)命令行窗口exercisel4zl=0.2375 + 0. OOOOi-0. 0534 + 0. 0000i0.1187+ 0. 2375 i0.

3、5937 + 0. 0000iz2=0.7182 - 0. 0088i0.7461 + 0. 5434i-0.1473- 1. 5679i1.1555- 0. 0016if5.利用MATLAB的帮助功能分别查询inv、plot、max.r。Und函数的功能和用法。四、运行环境介绍及注意事项1 .运行环境介绍打开Matlab软件运行环境有图IT所示的界面MATLAB 丽”G . WINDOWS 叩斯32 1VCrchntWslctFwc1Vft 便冏初始工作文典稀设小批用立文件凫毫不可访1耶 而使用C ri01Ssjste32文件矣作为初妁工作文件矣。*文性央不辱，0409出 ion A(anc

4、edmullers3 ，ZA Smy ApplInBatlabrc formatShOrt(这是默认的)6) MATLAB利用了tI二个游标键可以将所输过的指令叫回来重复使用。按下t则前一次输入的指令重新出现,之后再按Enter键，即再执行前一次的指令。而(键的功用则是往后执行指令。其它在键盘上的几个键如一、一、Delete.InSert其功能则显而易见，无须多加说明。3 .help命令的使用一旦发现指令不知如何使用时，help命令将告诉你如何使用。在指令窗中键入(help+指令名称)就可使用MATLAB的帮助系统，这是最快捷的取得帮助的途径。例如：helptanTANTangent.TAN(

5、X)isthetangentoftheelementsofX.Seealsoatan,tand,atan2.Overloadedfunctionsormethods(oneswiththesamenameinotherdirectories)helpsymtan.mReferencepageinHelpbrowserdoctan4 .M文件的保存当保存M文件时，文件名不能以数字开头，更不能以纯数字命名M文件，例如把一个M文件命名为54.m,则不管文件内容是什么，运行结果总是ans=54。五、思考题1 .与其他高级语言相比，MATLAB有哪些显著特点？答:与其他高级语言相比，MATLAB简单易学

6、，编程效率高。显著特点是:可靠的数值计算和符号计算功能:强大的绘图功能:简单易学的语言体系;为数众多的应用工具：最显著的特点就是它将矩阵作为基本存储单元。2 .画出MATLAB系统的组成结构。答:MATLAB系统主要由开发环境、MATLAB数学函数库、MATLAB语言、图形功能和应用程序接口五个部分组成。实验二MATLAB的基本计算16电气5班周树楠20160500529一、实验目的1 .掌握建立矩阵的方法。2 .掌握MATLAB各种表达式的书写规则以及常用函数的使用。3 .能用matlab进行基本的数组、矩阵及符号运算。4 .掌握矩阵分析的方法以及能用矩阵求逆法解线性方程组。二、实验设备及条

7、件5 算机一台（带有MATLAB6.0以上的软件环境）。三、实验内容1 .利用diag等函数产生下列矩阵。008204a=O-75b=05O230708命令行窗口0080-75230b=2040507082 .利用reshape函数将1题中的a和b变换成行向量。命令行窗口0080-75230B=204050708f3 .产生一个均匀分布在(-5,5)之间的随机矩阵(10X2),要求精确到小数点后一位。端箱器-D:求学M任MYDATAexercise2_3.mexercise23.m+1 -rand(10*2)-10*2的0值间的均匀分7而曲面/2 -IOOrand(10*2)%把牛.成的0之间

8、的班机矩阵的值变为为(HOo之间的前机矩阵I3-round(100*rand(10*2)把牛.成的(TIOo甑机数取整数14-round(100*rand(10,2)Z10%把力，二以10变为只行G小数的则咋.值的范困为0、105-5-round(100*rand(10,2)/10%5减去(TIo的随机矩阵，上成满足条件的矩阵命令行窗口ans1.0000-4.30003.80001.00002.30004.50002.40001.60001.7000-2.40003.5000-2.90001.5000-0.40003.8000-1.9000-3.8000-3.90004.10004.50004

9、.已知:A=1234-4347873657B=13-12033-27_R编辑器-D:求学MATLABMYDATAexerdse24.mexercise24.m+1-A=12,34,-4;34,7,87:3,65,7：2-B=Cl,3,-1:2,0,3:3,-2,7：3-1=1,0.0;0,1,0;0,0,11;4-K11A+6*B5-K12l-B+I6-K21=A*B7-K22A.*B8-K31=A39-K32=A.*310-K41AB11-K42BA12-K51A.B13-K52A(1,3.:):B*2|求下列表达式的值:(1) KIl=A+6*8和K12=A-3+/(其中I为单位矩阵)Kl

10、l=1852-10467105215349K12=1-22-12-2-23-5(2) K21=A*3和K22=A*3命令行窗口K21=684462309-72596154-5241K22=1210246802619-13049C31=A3AT32=Aa3命令行窗口K31=372262338244860424737014918860076678688454142118820K32=172839304-643930434365850327274625343(4)K41=A8和K42=8A命令行窗口K41=7.600050. 200068. 000016.4000-13.600035.8000-76

11、.200067.0000-134.OOCOK42=109.4000-131.2000322.8000-53.0000-61. 600085.000089.8000-171.0000-186. 2000(5)K51 = A B和 K52 = A(l,3, ：)； BA 2命令行窗口K51=1234347365-41872733-103-27K52=1234-43 6574 511101920-5405 .下面是一个线性方程组:-1/21/31/4x0.951/31/41/5x2=0.671/41/51/6x30.52_(D求方程的解。物编辑器-D:求学MATLABMYDATAexerdse2_5

12、.mexercise2_5.m+T-A=l2,1/3,1/4:1/3,1/4,1/5:1/4,1/5,1/61;2 -B=0.95:0.67:0.52：3 -X=ABg逾口exercise2_51.20000.60000.6000f(2)将方程右边向量元素&改为0.53,再求解，并比较4的变化和解的相对变化。6.利用randn函数产生均值为0,方差为1的6X6正态分布随机矩阵C,然后统计C中大于-0.3,小于0.3的元素个数t。A=-0.1924-0.1774-0.8045-1.1480-0.08250.10010.8886-0.19610.69660.1049-1.9330-0.5445-0

13、.76481.41930.83510.7223-0.43900.3035-1.40230.2916-0.24372.5855-1.7947-0.6003-1.42240.19780.2157-0.66690.84040.49000.48821.5877-1.16580.1873-0.88800.7394B=-0.2437-0.1961-0.1924-0.1774-0.08250.IOOl0.10490.18730.19780.21570.2916117.建立一个矩阵A,找出矩阵中值大于1的元素，并将它们重新排列成行向命令行窗口exercise2_7015-28量B,例如A=3-493-8O36

14、2-100551-2A=O13-4O3OO5-2893-862-1551-25689558.读以下程序，解释指令SPrintf、fprintfSSCanf的作用？rand(,state*,0);a=rand(2,2);sl=num2str(a)s_s=sprintf(,%.10en,a)fprintf(,%.5g,a)s.sscan=sscanf(s_s,%f,3,2)答:SPrintf的作用是按科学计数法小数点后保留10位左右对齐输出a的字符串格式，fprintf的作用是格式化保留5位小数输出a,SSCanf的作用是从字符串SS读取数据并转换成浮点数，输出3X2矩阵。四、思考题1.求矩阵A的

15、特征值和相应的特征向量。110.5A=110.250.50.252园辐器-D:MATLABMYDATAthink2_l.mthink2_l.m(+1-A=1,1,0.5:1,1,0.25;0.5,0.25,2.2 -Mykeig(A)3 -diag(y)命令行窗口think2.10.72120.44430.5315-0.68630.56210.4615-0.0937-0.69760.7103y=-0.01660001.48010002.5365-0.01661.48012.5365X的每一列值表示矩阵A的一个特征向量,y的对角元素值代表A矩阵的特征值。2.建立矩阵A,试比较Sqrtm(A)和S

16、qrt(A),分析它们的区别。491625必编寤器-D:MATLABMYDATAthink2_2.mthink2,2.mX1+1-A=4,9;16,25;2 -Sqrtn(A)3 -Sqrt(A)I命令行窗口think2.20.9421+0.9969i1.5572-0.3393i2.7683-0.6032i4.5756+O.2053i2345sqrtm(A)是矩阵A开平方根.sqrt(A)是矩阵A对应的元素开平方。3.求1000,9999之间能被17整除的数的个数。提示：先利用冒号表达式，再利用find和Iength函数。0编辑器-D:MATLABMYDATAthink2_3.mIthink2

17、_3.m+!1 -X=IoOo:9999;2 -a=find(rem(x,17);3 length(a)命令行窗口think2.3ans=8470实验三MATLAB的图形绘制16电气5班周树楠20160500529一、实验目的1 .掌握绘制二维图形的常用函数。2 .掌握绘制三维图形的常用函数。3 .熟悉利用图形对象进行绘图操作的方法。4 .掌握绘制图形的辅助操作。二、实验设备及条件计算机一台（带有MATLAB6.0以上的软件环境）。三、综合实例-2i2iHww- LC1L1R12 3C RCLR图3-1双调谐滤波器结构图图3-2单调谐滤波器结构图供电系统中，常存在谐波电流，所以设计电力系统滤波

18、器对谐波电流进行滤除，电力系统无源滤波器中双调谐滤波器的结构如图3-1所示，其阻抗表达式为4=/?,+j5*但一j）/（&+也）nlCinlC2式中，0为基波角频率。当设例=LM=O.01C,R2=0.fG=0.1,Ll=O.24,L2=0.142845/,Cl=0.2F,C2=0.142845F,在0.8,20取值时，双调谐滤波器的阻抗IZJ与谐波次数的曲线如图3-3所示，编写程序完成曲线的画取（注意图中各个地方的标注均用程序实现）。O24681012 U 161820清波次数图3-3双调谐滤波器的阻抗-谐波次数特性n510152025谐波次数图3-4单调谐滤波器的阻抗-谐波次数特性参考程序

19、代码：clearallclcn=0.8:0.001:20;wl=l;nl=5;Rl=O.01;R2=0.1;R3=0.1;Ll=O.2;L2=0.142845;Cl=O.2;C2=0.142845;zc=Rl+i*(n.*wl.*L1-1./(n.*wl.*C1)zbl=R3-i*l./(n.*wl.*C2);zb2=R2+i*n.*wl.*L2;zfn=zc+zbl.*zb2./(zbl+zb2);zfnl=abs(zfn);lot(n,zfnl,LineWidth*,2.5);xlabel(,fontsizell谐波次数fontnametimesfontsize12itbfn)ylabel

20、(,fontsizell)阻抗fonnametimes)fonsize12itbfIZ_n0mega,)legend(,bfitfontsize11fontnametimes)itbfZ_f,)text(3.663,0.1,bfitfontsize13)fontnametimes)n_r_r)text(9.884,0.15,bfitfontsize13fontnametimesn_r_2*)gridon四、实验内容1.将图形窗口分成两格，分别绘制正割和余割函数曲线，并加上适当的标注。要求：1）必须画出。至12万，即一个周期的曲线。2）正割曲线为红色点划线输出，余割曲线为蓝色实线输出。3）图形上

21、面表明正割和余割公式，横轴标X,纵轴标y。4）将图形窗口分成两格，正割在上，余割在下。M编辑器ATLABMYDATAexercise3_1.mexercise31.m+1 -Xl=Iinspace(O,2*pi,1000);%从0到2*pixl等间隔的取IOOO个点2 -x2=linspace(0,2*pi,1000);%从0到2*pi等间隔的取IOoo个点3 a=l./(cos(xl)+eps)：4 b=l./(sin(x2)+eps);5 -subplot(2,1,1);%个2行1列的图中从左到右从上到卜.的第个位置6 -plot(xl,a,r-.,);:以图像a用红色点划线绘制出来7 t

22、itle(,sec(x),)：%第个图像的题H是sec.8 -axis(0,2*pi,-200,200);%X轴范围是02H.Y轴范围是-4004009 xlabel(,X*);%横轴是X轴10 -ylabel(,Y,)：%纵轴是Y轴11 -subplot(2,1,2);%一个2行1列的图中从左到。从上到卜一的第二个位置12 -plot(x2,b,b,)；%正割函数图像b用蓝色交线绘制出来13 -title(,csc(x),);%第二个图像的题11是CSC(X)14 -axis(0,2*pi,-200,200);%X轴范围是02n,Y轴范附是-40040015 -xlabel(,X,):%横轴

23、是X轴16 -ylabel(,Y,):%纵轴是Y轴2.绘制极坐标曲线夕=Sins+/冶），并分析参数4、b、n对曲线形状的影响。团编辑器D:学MATLABMYDATAexercise3_2.mIexercise32.m+1-theta=0:pi/100:2*pi;%取0、2,并以n/100为间距取点2 a=input(,输入a);3 b=input(输入b);4 n=input(输入n);5 rho=a*sin(b+n*theta);6 polar(theta,rho,m,)%线是紫红色(m)固定两个参数，改变另一个参数,得出上面四幅图。由此可知当a,n不变时，图形的形状也固定了，说明b影响了

24、图形的旋转角度；当a,b不变时，图形的扇形数随n改变，而且n为奇数时扇叶数为n,n为偶数时扇叶数为2n；当b,n不变时，a影响图形半径大小，且a为正数时图形半径大小为a.3 .将图形窗口分成两个窗格，分别绘制出函数：M=2x+5y2=x2-3x+1在0,3区间上的曲线，并利用axis调整轴刻度纵坐标刻度，使yl在0,12区间上,y2在-2,L5区间上。12108A642X04 .画出函数Z=X2+y*+sin(xy)的曲面及等高线图。M编辑器-D:MATLABMYDATAexercise3_4.mIexercise34.m+1 x=-10:1:10;2 -y=-10:l:10;3 x,y=me

25、shgrid(x,y);4 z=x.2+y.2+sin(x*y);5 mesh(x,y,z);%曲面6 meshe(x,y,z);%等高线图150100500105.综合实例中，还有一种最常用的电力系统无源滤波器单调谐滤波器，其结构如图3-2所示，其阻抗表达式为：ZM=R+j(ltL-上)=R+j(niL一一-)nCnxC式中，”为次谐波角频率，叫为基波角频率。当设例=1,R=O.1。，L=O.164609053H,C=0.3F,在0.5,25取值时，单调谐滤波器的阻抗z与谐波次数的曲线如图3-4所示，试编写程序完成曲线的画取(注意图中各个地方的标注均用程序实现)。Z编辑器-D:次学MATLA

26、BMYDATAexercise3_5.mexercise35.m+1 %参考图3-4程序2 n=lInspace(0.5,25,20);3 -wl=l;4 -R=O.1;5 -L=O.164609053：6 -C=O.3;7 Z=R+i*(n.*wl.*L-1./(n*wl*C);8 -z=abs(Z)%Z的绝对值Z9 plot(n,z,LineWidth*,2.5)10 xlabel(,fontsizell：(fontnametimesXfontsize12itbfn,)11 ylabel(,fontsizellPHMXfontnametimes；fontsize12itbfZ_n0mega

27、,)12legend(,bfitfontsizellfontnametimesitbfZ_f,)13text(3.663,0.1,bfitfontsize13fontnametimesn_r_l*)14text(9.884,0.15/bfitfontsize13fontnametimesn_r_2,)谐波次数6.用曲面图表现函数Z=+y2,X和y的范围从-4至J4,设置当前图形的颜色板从黑色到暗红、洋红、黄色、白色的平滑变化，打开网格。0编辑器叩:决学MATLABMYDATAexercise3_6.mexercise36.m+1 x=-4:0.01:4;2 y=-4:0.01:4;3 x,y=

28、meshgrid(x,y);4 z=x.2+y.2;5 -mesh(x,y,z);6 -colormap(hot);7 -shadinginterp;-2-2-4五、思考题根据+,二绘制平面曲线,并分析参数。对其形状的影响。a225-a20编轴器-D:MATLABMYDATAexercise3_7.meercise37.m+1symsaXy2eq=la2*x2+y2(25-a2)-1:3aa=O.5:0.5:4.5,5.5:8;4Era,n=size(aa):5Zfori=l:n67-8 9-10-11 -eql=subs(eq,a,aa(i);ezplot(eql,-2020)drawnow

29、axis(-2020-1010)paused)%每IS改变,次a的值end(4，阿(4 y19 1*(4 Wy22S-yi2?-1wl, 10,-20-15-10-505101520-20-15-10-505101520由上面四幅曲线图可知，随着a的变化，曲线从椭圆一圆一椭圆一双曲线。实验四MATLAB程序设计16电气5班周树楠20160500529一、实验目的1 .掌握利用if语句实现选择结构的方法。2 .掌握利用switch语句实现多分支选择结构的方法。3 .掌握利用for语句实现循环结构的方法。4 .掌握利用while语句实现循环结构的方法。二、实验设备及条件计算机一台（带有MATLAB

30、6.0以上的软件环境）。三、实验内容L编写求解方程or?+法+c=o的根的函数（这个方程不一定为一元二次方程，因八b、C的不同取值而定），这里应根据。、b、。的不同取值分别处理，有输入参数提示，当=0,b=0,c=0时应提示“为恒不等式！工并输入几组典型值加以检验。M编辑器-D:X学MATLABMYDATAexercise4Lmexercise41.m+1 functionx=exercise4_l（）2 disp（,求解方程ax2*bx*c=0）：3 a=input（输入a=）;4 -b=inut（输入b=）:5 c=input（,输入c=）;6 -ifa=（4b=07 -ifc=08 -d

31、isp（余体实数!）；9 else10 -disp（为恒不等式!）；11 end12 else13 A=a,b,c;14 XWrootS（A）15 end16 endexercise4_l求解方程ax 2+bx+c=0输入a=0输入b=0输入C=O全体实数！exercise4_l求解方程ax 2+bx+c=0输入a=0输入b=0输入C=I为恒不等式!exercise4_l求解方程ax 2+bx+c=0输入a=l输入b=6输入c=9-3.0000 + 0. OOOOi-3. 0000 - 0. 0000i2.输入一个百分制成绩，要求输出成绩等级A+、A、B、C、D、Eo其中100分为A+,90分

32、99分为A,80分89分为B,70分79分为C,60分69分为D,60分以下为E。要求：（1）用SWitCh语句实现。（2）输入百分制成绩后要判断该成绩的合理性，对不合理的成绩应输出出错信息。0编辑器-D:次学MATLABMYDATAexercise42.mIexercise42.m+1 a=input(,输入个仃分制成绩);2 -ifa100;3 -a=1000;4 end5 a=floor(a10);6 -switcha7 case108 disp(,A+，)9 -case910 disp(*A*)11 case812 -dispCB,)13 -case714 disp(C)15 -cas

33、e616 disp(,D*)17 case5,4,3,2,1,018 disp(,E*)19 -otherwise20 -disp(输入错误成绩)21 end团编辑器1DMATLABMYDATAexercise4 2.m命令行窗口exercise4_2输入一个百分制成绩100A+ exercise4_2输入一个百分制成绩91A exercise4_2 输入个百分制成绩88Bexercise4_2输入一个百分制成绩75C exercise4_2输入个百分制成绩66D exercise4-2输入个百分制成绩32E exercise4-2输入一个百分制成绩120 输入错误成绩3.利用for循环语句编

34、写计算n!的函数程序，取n分别为-89、0、3、5、10验证其正确性（输入n为负数时输出出错信息）。9-10-11-12-13 -fori=l:n y=y*i;endyendexercise4_3 n=4y =14 end244.Fibonacci 数组的元素满足 FibOnaCCi 规则：a=4+4+，U = 12）；且q=%=L现要求该数组中第一个大于Ioooo的元素。Zi - D：U;MATLABMYDATAexercise4_4.m exercise44.m +T-al=l;2 a2=l:3-4-5-6 -7-8-9-y=l:whiley=10000 y=al+a2; al=a2;a2

35、=y;endexercise4_4109460编辑器-D:次学MATLABMYDATAexercise4_3.mexercise3exercise43,m+n=-41-n=input（n=，）;输出出错信息2-ifn0exercise4_33-x=input（,输出出错信息）:n=04-elseifn=05-y=0;y=6-y7-else05=l.+5,求的近似值。当n分别取I。、】。、IooOO时，结果是多少？Z懒冒器-D:求学MATLABMYDATAexercise4_5.mexercise45.m+12-3 -4 -5 -6 一7 -8 functionpi=exercise4_5(n)

36、n=input(n=，);pi=0;Jfori=l:l:npi=pi+l/(i*i);endpi=sqrt(6*pi)exercise4_5 n=100Pi =exercise4_5 n=1000Pi =exercise4_5n=10000Pi =3.13213.14063.1415endans=ans=ans=3.13213.14063.1415由以上结论可知，n的值越大，兀的值越精确。四、思考题有一分数序列:235813212,2,3,5,T,13编写一段程序，求前16项的和。国-口:求学MATLABMYDATAthink4.mthink4.m+1 -al=3;2 -a2=2;3 -i=l;4 y=l2;5 -6 7 -8 -9 10 -fori=l:15y=y+ala2;n=al;al=al+a2;a2=n;end11-命令行窗口think424.6881