matlab課程設計報告 (2)

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文檔簡介

1、　　目錄　　1 Matlab 軟件簡介..........................1　　1.1 基本功能......................................1　　1.2 應用......................

2、....................1　　1.3 發(fā)展歷程......................................2　　1.4 特點..........................................2　　1.5 優(yōu)勢............................

3、..............2　　2 設計題目.................................5 　　3 設計內容.................................6　　3.1..............................................6&

4、lt;/p>　　3.2..............................................6　　3.3..............................................7　　3.4..............................................7&l

5、t;/p>　　3.5.............................................12　　3.6.............................................12　　3.7.............................................13<

6、;/p>　　3.8.............................................14　　3.9.............................................15　　3.10............................................16<

7、/p>　　4 課程設計心得............................18　　5 參考文獻................................19　　1 Matlab 軟件簡介　　1.1 基本功能

8、　　MATLAB是由美國mathworks公司發(fā)布的主要面對科學計算、可視化以及交互式程序設計的高科技計算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中，為科學研究、工程設計以及必須進行有效數(shù)值計算的眾多科學領域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設計語言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當今國際科學計算軟件的先

9、進水平?！　　?lt;/p>　　MATLAB和Mathematica、Maple并稱為三大數(shù)學軟件。它在數(shù)學類科技應用軟件中在數(shù)值計算方面首屈一指。MATLAB可以進行矩陣運算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應用于工程計算、控制設計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設計與分析等領域?！　ATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達式與數(shù)學、工程中常用的

10、形式十分相似，故用MATLAB來解算問題要比用C，F(xiàn)ORTRAN等語言完成相同的事情簡捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等軟件的優(yōu)點，使MATLAB成為一個強大的數(shù)學軟件。在新的版本中也加入了對C，F(xiàn)ORTRAN，C++，JAVA的支持?？梢灾苯诱{用,用戶也可以將自己編寫的實用程序導入到MATLAB函數(shù)庫中方便自己以后調用，此外許多的MATLAB愛好者都編寫了一些經典的程序，用戶可以直接進行下載就可以用。

11、　　1.2 應用　　MATLAB 產品族可以用來進行以下各種工作：　　　　●數(shù)值分析　　　　●數(shù)值和符號計算　　　　●工程與科學繪圖

12、;　　●控制系統(tǒng)的設計與仿真　　　　●數(shù)字圖像處理技術　　　　●數(shù)字信號處理技術　　　　●通訊系統(tǒng)設計與仿真　　 　　●財務與金融工程　　　　MATLAB 的應用范圍非常廣，包括信號和圖像處理、通訊、控制系統(tǒng)設計、測試和測量、財

13、務建模和分析以及計算生物學等眾多應用領域。附加的工具箱（單獨提供的專用MATLAB 函數(shù)集）擴展了MATLAB 環(huán)境，以解決這些應用領域內特定類型的問題。　　1.3 發(fā)展歷程　　20世紀70年代，美國新墨西哥大學計算機科學系主任Cleve Moler為了減輕學生編程的負擔，用FORTRAN編寫了最早的MATLAB。1

14、984年由Little、Moler、Steve Bangert合作成立了的MathWorks公司正式把MATLAB推向市場。到20世紀90年代，MATLAB已成為國際控制界的標準計算軟件。目前最新版本已更新至MATLAB 7.13 。　　1.4 特點　　（1）高效的數(shù)值計算及符號計算功能，能使用戶從繁雜的數(shù)學運算分

15、析中解脫出來；（2）具有完備的圖形處理功能,實現(xiàn)計算結果和編程的可視化；（3）友好的用戶界面及接近數(shù)學表達式的自然化語言，使學者易于學習和掌握；?。?）功能豐富的應用工具箱(如信號處理工具箱、通信工具箱等) ,為用戶提供了大量方便實用的處理工具。　　1.5 優(yōu)勢　　（1）友好的工作平臺和編程環(huán)境</p&

16、gt;　　MATLAB由一系列工具組成。這些工具方便用戶使用MATLAB的函數(shù)和文件，其中許多工具采用的是圖形用戶界面。包括MATLAB桌面和命令窗口、歷史命令窗口、編輯器和調試器、路徑搜索和用于用戶瀏覽幫助、工作空間、文件的瀏覽器。隨著MATLAB的商業(yè)化以及軟件本身的不斷升級，MATLAB的用戶界面也越來越精致，更加接近Windows的標準界面，人機交互性更強，操作更簡單。而且新版本的MATLAB提供了完整的聯(lián)

17、機查詢、幫助系統(tǒng)，極大的方便了用戶的使用。簡單的編程環(huán)境提供了比較完備的調試系統(tǒng)，程序不必經過編譯就可以直接運行，而且能夠及時地報告出現(xiàn)的錯誤及進行出錯原因分析。　　簡單易用的程序語言　　Matlab是一個高級的矩陣/陣列語言，它包含控制語句、函數(shù)、數(shù)據(jù)結構、輸入和輸出和面向對象編程特點。用戶可以在命令窗口中將輸入語

18、句與執(zhí)行命令同步，也可以先編寫好一個較大的復雜的應用程序（M文件）后再一起運行。新版本的MATLAB語言是基于最為流行的C++語言基礎上的，因此語法特征與C++語言極為相似，而且更加簡單，更加符合科技人員對數(shù)學表達式的書寫格式。使之更利于非計算機專業(yè)的科技人員使用。而且這種語言可移植性好、可拓展性極強，這也是MATLAB能夠深入到科學研究及工程計算各個領域的重要原因。　　（3）強大的科學計算機數(shù)

19、據(jù)處理能力　　MATLAB是一個包含大量計算算法的集合。其擁有600多個工程中要用到的數(shù)學運算函數(shù)，可以方便的實現(xiàn)用戶所需的各種計算功能。函數(shù)中所使用的算法都是科研和工程計算中的最新研究成果，而前經過了各種優(yōu)化和容錯處理。在通常情況下，可以用它來代替底層編程語言，如C和C++ 。在計算要求相同的情況下，使用MATLAB的編程工作量會大大減少。MATLAB的這些函數(shù)集包括從最簡單最基本的函數(shù)到諸如

20、矩陣，特征向量、快速傅里葉變換的復雜函數(shù)。函數(shù)所能解決的問題其大致包括矩陣運算和線性方程組的求解、微分方程及偏微分方程的組的求解、符號運算、傅立葉變換和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析、工程中的優(yōu)化問題、稀疏矩陣運算、復數(shù)的各種運算、三角函數(shù)和其他初等數(shù)學運算、多維數(shù)組操作以及建模動態(tài)仿真等。　　出色的圖形處理功能　　MATLAB自產

21、生之日起就具有方便的數(shù)據(jù)可視化功能，以將向量和矩陣用圖形表現(xiàn)出來，并且可以對圖形進行標注和打印。高層次的作圖包括二維和三維的可視化、圖象處理、動畫和表達式作圖?？捎糜诳茖W計算和工程繪圖。新版本的MATLAB對整個圖形處理功能作了很大的改進和完善，使它不僅在一般數(shù)據(jù)可視化軟件都具有的功能（例如二維曲線和三維曲面的繪制和處理等）方面更加完善，而且對于一些其他軟件所沒有的功能（例如圖形的光照處理、色度處理以及四維數(shù)據(jù)的表現(xiàn)等），MATLAB同

22、樣表現(xiàn)了出色的處理能力。同時對一些特殊的可視化要求，例如圖形對話等，MATLAB也有相應的功能函數(shù)，保證了用戶不同層次的要求。另外新版本的MATLAB還著重在圖形用戶界面（GUI）的制作上作了很大的改善，對這方面有特殊要求的用戶也可以得到滿足。　?。?）應用廣泛的模塊集合工具箱　　MATLAB對許多專門的領域都開發(fā)了功能強大的模塊集和工具箱。一般來說，它

23、們都是由特定領域的專家開發(fā)的，用戶可以直接使用工具箱學習、應用和評估不同的方法而不需要自己編寫代碼。目前，MATLAB已經把工具箱延伸到了科學研究和工程應用的諸多領域，諸如數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫接口、概率統(tǒng)計、樣條擬合、優(yōu)化算法、偏微分方程求解、神經網絡、小波分析、信號處理、圖像處理、系統(tǒng)辨識、控制系統(tǒng)設計、LMI控制、魯棒控制、模型預測、模糊邏輯、金融分析、地圖工具、非線性控制設計、實時快速原型及半物理仿真、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、定點仿真、DSP

24、與通訊、電力系統(tǒng)仿真等，都在工具箱（Toolbox）家族中有了自己的一席之地。　?。?）實用的程序接口和發(fā)布平臺　　新版本的MATLAB可以利用MATLAB編譯器和C/C++數(shù)學庫和圖形庫，將自己的MATLAB程序自動轉換為獨立于MATLAB運行的C和C++代碼。允許用戶編寫可以和MATLAB進行交互的C或C++語言程序。另外，MATLAB網頁服務程序還

25、容許在Web應用中使用自己的MATLAB數(shù)學和圖形程序。MATLAB的一個重要特色就是具有一套程序擴展系統(tǒng)和一組稱之為工具箱的特殊應用子程序。工具箱是MATLAB函數(shù)的子程序庫，每一個工具箱都是為某一類學科專業(yè)和應用而定制的，主要包括信號處理、控制系統(tǒng)、神經網絡、模糊邏輯、小波分析和系統(tǒng)仿真等方面的應用。　　（7）應用軟件開發(fā)（包括用戶界面）　　在開發(fā)環(huán)

26、境中，使用戶更方便地控制多個文件和圖形窗口；在編程方面支持了函數(shù)嵌套，有條件中斷等；在圖形化方面，有了更強大的圖形標注和處理功能，包括對性對起連接注釋等；在輸入輸出方面，可以直接向Excel和HDF5進行連接。　　第7套題：Matlab運算與應用設計1　　2 設計題目　　求

27、[100,200]之間第一個能被21整除的整數(shù)。　　繪制余弦曲線y=cos(x)和指數(shù)函數(shù)y=x^2曲線。　　計算2+4+6...+100 的值，當和大于2000時終止計算。　　分析下面每條指令的功能并運行，觀察執(zhí)行結果。 　　(1)X=0:0.25:3;</p

28、>　　Y=X.*exp(-X);　　plot(X,Y),xlabel(‘x’), ylabel(‘y’),title(‘y=x*exp(-x)’);　　A=zeros(2,5)　　A(:)=-4:5　　L=

29、abs(A)>4　　islogical(L)　　X=A(L)　　A=[1:5;6:10]　　pow2(A)　　A=zeros(3,2)</p&

30、gt;　　A(:)=1:6　　A=A*(1+i)　　A1=A.’;　　B1=A’;　　A=ones

31、(2,3)　　B=ones(2)　　C=eye(4)　　D=diag(C)　　E=repmat(C,1,3)　　利用

32、while…end循環(huán)結構編程求出1+3+5…+101的值。　　隨機生成一個10000×3的矩陣，并繪制其柱狀圖。　　7. 利用switch…case編寫以下程序：　　某商場對顧客所購買的商品實行打折銷售，標準如下(商品價格用price來表示)：　　price&

33、lt;200 無折扣　　200price<500 5％折扣　　500price<1000 10％折扣 　　Price1000 15％折扣　　輸入所售商品的價格，求其實際銷售價格。&l

34、t;/p>　　8. 利用函數(shù)調用編寫函數(shù)文件，求半徑r分別為0.5與5時圓的面積與周長。　　9．已知，其中t的范圍是[0 10]，計算y的微分和積分并給出曲線圖。　　10. 編寫程序，用plot(x,y)繪制下圖所示曲線。　　3 設計內容<

35、/p>　　3.1求[100,200]之間第一個能被21整除的整數(shù)。　　程序代碼：　　>> n　　　n =<b&g

36、t;　　105　　3.2繪制余弦曲線y=cos(x)和指數(shù)函數(shù)y=x^2曲線。　　程序代碼：　　函數(shù)圖像如圖1：　　圖1

37、;　　3.3計算2+4+6...+100 的值，當和大于2000時終止計算。　　程序代碼：　　>> sum　　sum =&l

38、t;b>　　2070　　>> m　　m =　　92　　3.4分析下面每條指令的功能并運行，觀察執(zhí)行結果。</p&g

39、t;　?。ǎ保┏绦虼a：　　函數(shù)圖像如圖2：　　圖2　?。?）程序編碼：　　>> A=

40、zeros(2,5)　　A =　　0 0 0 0 0　　0 0 0 0 0　　>> A(:)=-4:5<b&g

41、t;　　A =　　-4 -2 0 2 4　　-3 -1 1 3 5　　>> L=abs(A)>4　　L =<

42、;p>　　0 0 0 0 0　　0 0 0 0 1　　>> islogical(L)　　ans =　　1</

43、p>　　>> X=A(L) 　　X =　　5　　(3)程序代碼：　　>> A</b

44、>　　A =　　1 2 3 4 5　　6 7 8 9 10　　>> pow2(A)　　ans

45、=　　2 4 8 16 32　　64 128 256 512 1024　　　(4)程序代碼：&

46、lt;p>　　>> A=zeros(3,2)　　A =　　0 0　　0 0　　0 0</b&

47、gt;　　>> A(:)=1:6　　A =　　1 4　　2 5　　3

48、 6　　>> A=A*(1+i)　　A =　　1.0000 + 1.0000i 4.0000 + 4.0000i　　2.0000 + 2.0000i 5.0000 + 5.0000i<

49、;/p>　　3.0000 + 3.0000i 6.0000 + 6.0000i　　>> A1=A.'　　A1 =　　1.0000 + 1.0000i 2.0000 + 2.0000i

50、 3.0000 + 3.0000i　　4.0000 + 4.0000i 5.0000 + 5.0000i 6.0000 + 6.0000i　　>> B1=A'　　B1 =<p&

51、gt;　　1.0000 - 1.0000i 2.0000 - 2.0000i 3.0000 - 3.0000i　　4.0000 - 4.0000i 5.0000 - 5.0000i 6.0000 - 6.0000i　　程序代碼：　　>> A=one

52、s(2,3)　　A =　　1 1 1　　1 1 1　　>> B=ones(2)　　B =

53、　　1 1　　1 1　　>> C=eye(4)　　C =　　1 0 0 0</p

54、>　　0 1 0 0　　0 0 1 0　　0 0 0 1　　>> D=diag(C)　　D =&l

55、t;p>　　1　　1　　1　　1　　>> E=repmat(C,1,3)<

56、;p>　　E =　　1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0　　0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0

57、　　0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0　　0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1　　3.5利用while…end循環(huán)結構編程求出1+3+5

58、…+101的值。　　程序編碼：　　>> sum　　sum =　　2601<p&

59、gt;　　3.6隨機生成一個10000×3的矩陣，并繪制其柱狀圖。　　程序編碼：（randn:生成正態(tài)分布偽隨機數(shù)）　　柱狀圖如圖3：　　圖3　　3.7利用switch…case編寫以下

60、程序：　　某商場對顧客所購買的商品實行打折銷售，標準如下(商品價格用price來表示)：　　price<200 無折扣　　200price<500 5％折扣　　500price<1000 10％折扣

61、 　　Price1000 15％折扣　　輸入所售商品的價格，求其實際銷售價格。　　程序編碼：　　運行程序可得：　　請輸入商品價格：8

62、88　　price =　　799.2000　　3.8利用函數(shù)調用編寫函數(shù)文件，求半徑r分別為0.5與5時圓的面積與周長。　　程序編碼：

63、　　>> fcircle(0.5)　　s =　　0.7854　　l =　　3.1416&l

64、t;/p>　　ans =　　0.7854　　>> fcircle(5)　　s =　　78.5398&

65、lt;/b>　　l =　　31.4159　　ans =　　78.5398

66、　　3.9已知，其中t的范圍是[0 10]，計算y的微分和積分并給出曲線圖。　　程序編碼：　　曲線圖如圖4：　　圖4　　3.10編寫程序，用plot(x,y)

67、繪制下圖所示曲線。　?。?）程序代碼：　　運行結果如圖5。　　圖5　?。?）程序代碼：<p

68、>　　運行結果如圖6。　　圖6　　4 課程設計心得　　經過一周多的理論學習和操作實踐，終于對Matlab的基本操作有所了解，還談不上熟悉應用。從剛開始的安裝，讓人無奈和煩躁，到程序編碼讓人感到

69、有心無力，只好借助百度和Google強大的搜索功能查找Matlab視頻教程和PPT，一邊學一邊做，由于學過C語言，發(fā)現(xiàn)有些語句是相通的，比如if語句、while...end語句和switch...case語句，理解一些基本語句就相對簡單了，這樣就一道一道題目做出來了。　　我所做得題目都是對Matleb很基本的應用，當我對一些函數(shù)不懂怎么用的時候，我就到http://wiki.ilovematla

70、b.cn/ 這個網站上查，基本都能弄懂那些函數(shù)的作用是什么，如何運用。比如查找repmat函數(shù)，它就給出了函數(shù)功能、使用方法、備注、應用舉例和一些相關函數(shù)等。用Matlab很容易就能解決一些復雜的問題，比如第4題（1），利用plot函數(shù)就能輕易得到Y=X.*exp(-X)的圖像。　　MATLAB在數(shù)學類科技應用軟件中在數(shù)值計算方面首屈一指。MATLAB可以進行矩陣運算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實現(xiàn)算法、

71、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應用于工程計算、控制設計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設計與分析等領域。我現(xiàn)在只是學到一些皮毛而已，這個強大的軟件還需要我一步步的去了解、掌握相關的運用，而且我是電信專業(yè)的，以后的專業(yè)課還要用到這個軟件去處理一些數(shù)據(jù)和圖像，還可以當做工程數(shù)學工具使用。　　5 參考文獻<

72、;p>　　[1].張平，MATLAB基礎與應用簡明教程，北京航空航天大學出版社，2011.　　[2].周婧，林雪松，林德新，MATLAB7.0應用集錦，機械工業(yè)出版社，2006.　　[3].李國朝，MATLAB基礎及應用，北京大學出版社，2011.　　[4].亨賽爾，精通matlab 7 ，清華大學出版

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