MATLAB课程大作业
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M A T L A B大作业作业要求：（1）编写程序并上机实现，提交作业文档，包括打印稿（不含源程序）和电子稿（包含源程序），以班为单位交，作业提交截止时间6月24日。
（2）作业文档内容：问题描述、问题求解算法（方案）、MATLAB程序、结果分析、本课程学习体会、列出主要的参考文献。
打印稿不要求MATLAB程序，但电子稿要包含MATLAB程序。
（3）作业文档字数不限，但要求写实，写出自己的理解、收获和体会，有话则长，无话则短。
不要抄袭复制，可以参考网上、文献资料的内容，但要理解，要变成自己的语言，按自己的思路组织内容。
（4）从给出的问题中至少选择一题(多做不限，但必须独立完成，严禁抄袭)。
（5）大作业占过程考核的20%，从完成情况、工作量、作业文档方面评分。
第一类：绘制图形。
（B级）问题一：斐波那契（Fibonacci）螺旋线，也称黄金螺旋线（Golden spiral），是根据斐波那契数列画出来的螺旋曲线，自然界中存在许多斐波那契螺旋线的图案，是自然界最完美的经典黄金比例。
斐波那契螺旋线，以斐波那契数为边的正方形拼成的长方形，然后在正方形里面画一个90度的扇形，连起来的弧线就是斐波那契螺旋线，如图所示。
问题二：绘制谢尔宾斯基三角形（Sierpinskitriangle）是一种分形，由波兰数学家谢尔宾斯基在1915年提出,它是一种典型的自相似集。
其生成过程为：取一个实心的三角形（通常使用等边三角形），沿三边中点的连线，将它分成四个小三角形，然后去掉中间的那一个小三角形。
接下来对其余三个小三角形重复上述操作，如图所示。
问题三：其他分形曲线或图形。
分形曲线还有很多，教材介绍了科赫曲线，其他还有皮亚诺曲线、分形树、康托（G. Cantor）三分集、Julia集、曼德布罗集合（Mandelbrot set），等等。
这方面的资料很多（如），请分析构图原理并用MATLAB 实现。
问题四：模拟掷骰子游戏：掷1000次骰子，统计骰子各个点出现的次数，将结果以下表的形式显示，并绘制出直方图。
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Matlab 大作业（组内成员：彭超杰、南彦东、江明伟）一、研究模型（电车）通过控制油门（保持一定角度）来调节电动机能输出稳定的转速，从而控制车速稳定。
数学依据说明如下：由图可知存在以下关系：a d a au w k R i dtdi L =++ (w k e d d =) L M M dtdw J-=a m i k M =La m M i k dtdw J -=k为反电势常数，m k为电动机电磁力矩常数，这里忽略阻尼力矩。
d二、数学模型再看整个研究对象，示意图以课本为依据，不同点是这里将数控的进给运动，转换为汽车行驶所需要的扭矩。
（这里不说明扭矩的具体产生过程，仅仅说明输出车轮旋转的角速度w ）对照课本不同，() s θ变为()s N ，1221z z w w =，1w 为电动机的转速，2w 为轮胎的转速，1z 为电动机的光轴齿轮的齿数，2z 为与轮胎相连光轴的齿轮齿数。
)(*10110w x w k x ==，121z z k =()c a m m d ba m x K K K k s k k JRs JLs K K K k s G i 1231+++=()ca m m d M K K K k s k k JRs JLs R Ls K s G L 1231)(++++-=同理，忽略电枢绕组的电感L ，简化系统传递函数方框图如下()JRK K K k JR s k k s JR K K K k s G c a m m d ba m x i 121++=()JRK K K k JR s k k s K K K K k s k k Rs R K s G c a m m d c a m m d M L 121121++-=++-=三、系统分析1.分析时间响应其传递函数如下：（1）系统时间响应令τ=0、τ=0.0125、τ=0.025，应用impulse函数，可得到系统单位脉冲响应；应用step函数，可得系统单位跃阶响应。
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Matlab的基本操作一、使用函数实现对下列矩阵的左旋和右旋以及反转已知答案：如图：矩阵如图矩阵的左旋如图一矩阵的右旋如图二矩阵的左右反转如图三矩阵的上下反转如图四二、已知A=[8 9 5 ] B=[-1 3 -2][36 -7 11] [2 0 3][21 -8 5] [-3 1 9 ]计算：1)A+5*B;2)A*B和A.*B3)A^3和A.^34)A/B和B\A5)[A,B]答案：A=[8 9 5；36 -7 11；21 -8 5];B=[-1 3 -2；2 0 3；-3 1 9];A+5*BA*BA.*BA^3A.^3A/BA\B[A,B]程序运行结果如下：第二章、Matlab程序设计一、已知S=1+2+22+23+…+263求S的值答案：代码如下：ClearClcs=0,j=2for i=1:63s=s+j^iends程序运行结果如下：二、第三章、Matlab绘图一、在同一坐标系中画出下列函数的图像：x2，-x2，xsin（x）在[0,2π]上的函数图像程序代码如下：clearclcx=0:pi/100:2*pi;y1=x.^2;y2=-x.^2;y3=x.*sin(x);title('同一坐标下的函数图像')plot(x,y1,':',x,y2,'h',x,y3,'--')程序运行结果如下：二、绘制极坐标图像：程序代码如下：clearclcx=0:0.01:2*pi;y=2*cos(2*(x-pi/8));title('极坐标图像')xlabel('x')ylabel('y')polar(x,y)程序运行结果如下：第四章、Matlab符号运算一、求函数y=e-x2 的傅立叶变换及其逆变换程序代码如下：clearclcsyms x t;y=exp(-x^2);Ft=fourier(y,x,t)fx=ifourier(Ft,t,x)程序运行结果如下：二、求下列极限值：答案：1、程序代码：clearclcsyms x;s1=sin(2*x)/sin(5*x);limit(s1,x,0)s2=(1+1/x)^(2*x);limit(s2,x,inf)程序运行结果如下：第五章、Matlab数值运算一、建立一个3*4阶随机矩阵，求矩阵的最大值、最小值、方差和标准差、极差、协方差，和自相关阵程序代码如下：clearclcA=rand(3,4)B=var(A)C=std(A)D=range(A)E=cov(A)F=corrcoef(A)程序运行结果如下：二、求函数f（x）=x3-2x+1在x=[-1 1]之间的极小值和x=-1附近的零点程序代码如下：clearclc[x,y]=fminbnd('x.^3-2.*x+1',-1,1)[x,y]=fzero('x.^3-2.*x+1',-1)程序运行结果如下：第六章、Matlab图形用户界面一、建立一个具有三个输入框的窗口对话框程序代码如下：clearclcprompt={'姓名','年龄','班级'}；DTitle='注册学生信息';line[1;1;1];def{'乔阳'，'18','100412105'};info=inputdlg(prompt,DTitle,line,def,'ON')程序运行结果如下：二、设计一个表现下载进度的进度条程序代码如下：clearclch = waitbar(0,'正在下载，请稍等……');for i=1:1000waitbar(i/10000,h)endclose(h)程序运行结果如下：第七章、Matlab Simulink 仿真一、仿真信号x（t）=sin(t)sin(10t)的波形仿真步骤：1.建立模型窗口：生成无标题（intitled）的模型窗口；2.添加信号源模块（sine）、输出模块（scope）、数学模块（Dot product）3.设置模块参数：如下图：4.编辑模块即将各个模块连接起来。
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2014年春季学期MATLAB 课程考查题一.必答题(80分)1.如何设置当前目录和搜索路径，在当前目录上的文件和在搜索路径上的文件有何区别？(2)答：方法一：在MATLAB命令窗口中输入editpath或pathtool命令或通过【File】/【SetPath】菜单，进入“设置搜索路径”对话框，通过该对话框编辑搜索路径。
方法二：在命令窗口执行“path(path,…D:\Study ‟)”，然后通过“设置搜索路径”对话查看“D:\Study”是否在搜索路径中。
方法三：在命令窗口执行“addpathD:\Study- end”，将新的目录加到整个搜索路径的末尾。
如果将end改为begin，可以将新的目录加到整个搜索路径的开始。
区别：当前文件目录是正在运行的文件的目录，显示文件及文件夹的详细信息，且只有将文件设置为当前目录才能直接调用。
搜索路径中的文件可以来自多个不同目录，在调用时不用将其都设置为当前目录，为同时调用多个文件提供方便。
2.创建符号变量和符号表达式有哪几种方法？(4)答：定义符号变量：方法一：sym函数，可以定义单个符号变量，调用格式为：符号量名=sym（'符号字符串'）；方法二，syms函数，定义多个符号变量，调用格式：syms 符号变量名1 符号变量名2 符号变量名3 符号变量名4 。
空格隔开。
定义符号表达式：方法一：用单引号定义符号表达式；方法二：用sym函数定义符号表达式；方法三：用已经定义好的符号变量组成符号表达式；3.GUIDE提供哪些常用的控件工具，各有什么功能？（5分）答：一、控件风格和外观（1）BackgroundColor：设置控件背景颜色，使用[R G B]或颜色定义。
（2）CData：在控件上显示的真彩色图像，使用矩阵表示。
（3）ForegroundColor：文本颜色。
（4）String属性：控件上的文本，以及列表框和弹出菜单的选项。
（5）Visible：控件是否可见。
[设计]《MATLAB语言及应用》期末大作业题目与解答
![[设计]《MATLAB语言及应用》期末大作业题目与解答](https://img.taocdn.com/s3/m/1394b362a517866fb84ae45c3b3567ec102ddc80.png)
《MATLAB语言及应用》期末大作业题目1．数组的创建和访问（20分，每小题2分）：1)利用randn函数生成均值为1，方差为4的5*5矩阵A；2)将矩阵A按列拉长得到矩阵B；3)提取矩阵A的第2行、第3行、第2列和第4列元素组成2*2的矩阵C；4)寻找矩阵A中大于0的元素；]5)求矩阵A的转置矩阵D；6)对矩阵A进行上下对称交换后进行左右对称交换得到矩阵E；7)删除矩阵A的第2列和第4列得到矩阵F；8)求矩阵A的特政值和特征向量；9)求矩阵A的每一列的和值；10)求矩阵A的每一列的平均值；程序代码：clear;clc;A=1+sqrt(4)*randn(5) %生成均值为1，方差为4的5*5矩阵A；B=A(:) %将矩阵A按列拉长得到矩阵B;C=A([2 3],[2 4]) %提取矩阵A的第2行、第3行、第2列和第4列元素组成2*2的矩阵C；n=find(A>0) %寻找矩阵A中大于0的元素；x=A(n)D=A' %求矩阵A的转置矩阵D;E1=flipud(A); %对矩阵A进行上下对称交换后进行左右对称交换得到矩阵E；E=fliplr(E1)F=A(:,[1 3 5]) %删除矩阵A的第2列和第4列得到矩阵F；[Av,Ad]=eig(A) %求矩阵A的特征值和特征向量；S=sum(A,1) %求矩阵A的每一列的和值；Avg=S/5 %求矩阵A的每一列的平均值；运行结果：A =2.3333 2.1171 0.8568 2.1971 -0.7526-1.7853 0.4453 -3.8292 1.2944 0.4690 -1.6011 -1.5874 -0.3887 0.7971 0.3448 -0.2100 -0.7769 -1.7828 -4.2700 -1.3165 -1.9771 -0.9730 1.6593 1.0561 2.1601B =2.3333-1.7853-1.6011-0.2100-1.97712.11710.4453-1.5874-0.7769-0.97300.8568-3.8292-0.3887-1.78281.65932.19711.29440.7971-4.27001.0561-0.75260.46900.3448-1.31652.1601C =0.4453 1.2944-1.5874 0.7971n =167111516171820222325x =2.33332.11710.44530.85681.65932.19711.29440.79711.05610.46900.34482.1601D =2.3333 -1.7853 -1.6011 -0.2100 -1.97712.1171 0.4453 -1.5874 -0.7769 -0.97300.8568 -3.8292 -0.3887 -1.7828 1.65932.1971 1.2944 0.7971 -4.2700 1.0561-0.7526 0.4690 0.3448 -1.3165 2.1601E =2.1601 1.0561 1.6593 -0.9730 -1.9771-1.3165 -4.2700 -1.7828 -0.7769 -0.21000.3448 0.7971 -0.3887 -1.5874 -1.60110.4690 1.2944 -3.8292 0.4453 -1.7853-0.7526 2.1971 0.8568 2.1171 2.3333F =2.3333 0.8568 -0.7526-1.7853 -3.8292 0.4690-1.6011 -0.3887 0.3448-0.2100 -1.7828 -1.3165-1.9771 1.6593 2.1601Av =Columns 1 through 40.1004 + 0.2832i 0.1004 - 0.2832i0.6302 -0.5216-0.5969 -0.5969 -0.4811 0.0856 -0.4405 + 0.0006i -0.4405 - 0.0006i -0.3078 0.21200.2732 - 0.4899i 0.2732 + 0.4899i0.0244 -0.1780-0.0617 + 0.2024i -0.0617 - 0.2024i 0.5254 0.8025 Column 50.3903-0.49590.02180.1929-0.7511Ad =Columns 1 through 4-2.6239 + 1.7544i 0 0 00 -2.6239 - 1.7544i 0 00 0 -0.2434 00 0 0 3.54550 0 0 0Column 50 0 0 02.2257S =-3.2403 -0.7749 -3.4846 1.0747 0.9049Avg =-0.6481 -0.1550 -0.6969 0.2149 0.18102．符号计算（10分，每小题5分）：1) 求方程组20,0uy vz w y z w ++=++=关于,y z 的解；2) 利用dsolve 求解偏微分方程,dx dyy x dt dt==-的解；程序代码：clc[u,v,w] = solve('u*y^2 + v*z + w = 0','y + z + w = 0','u,v,w')[x y]=dsolve('Dx=y','Dy=-x')运行结果：u =(-v*z+y+z)/y^2v =vw = -y-zx =-C1*cos(t)+C2*sin(t)y =C1*sin(t)+C2*cos(t)3．数据和函数的可视化（20分，每小题5分）：1) 二维图形绘制：绘制方程2222125x y a a +=-表示的一组椭圆，其中0.5:0.5:4a =；程序代码：clccleara=0.5:0.5:4.5;t=-2*pi:0.1:2*pi;N=length(a); for i=1:1:Nx=a(i)*cos(t);y=sqrt(25-a(i).^2).*sin(t);plot(x,y)hold onend运行结果：-5-4-3-2-1123452) 利用plotyy 指令在同一张图上绘制sin y x =和10x y =在[0,4]x ∈上的曲线；程序代码：clcclearx=0:0.01:4;y1=sin(x); y2=10.^x;plotyy(x,y1,x,y2) %用双y 轴绘制二维图形运行结果：3) 用曲面图表示函数22z x y =+；程序代码：clcclear[X,Y] = meshgrid(-2:0.05:2); %产生xy 平面上的网格数据Z = X.^2 + Y.^2;surf(X,Y,Z) %绘着色曲面图hold off运行结果：4) 用stem 函数绘制对函数cos 4y t π=的采样序列；程序代码：clcclearfs=25;Ts=1/fs;n=1:1:200;yn=cos(pi*n*Ts/4);stem(n,yn) %绘离散数据的火柴杆图运行结果：4. 设采样频率为Fs = 1000 Hz ，已知原始信号为)150π2sin(2)80π2sin(t t x ⨯+⨯=，由于某一原因，原始信号被白噪声污染，实际获得的信号为))((ˆt size randn x x +=，要求设计出一个FIR 滤波器恢复出原始信号。
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matlab课程设计大作业一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握MATLAB基本语法、编程技巧以及MATLAB 在工程计算和数据分析中的应用。
通过本课程的学习，学生将能够熟练使用MATLAB进行简单数学计算、线性方程组求解、函数图像绘制等。
1.掌握MATLAB基本语法和编程结构。
2.了解MATLAB在工程计算和数据分析中的应用。
3.熟悉MATLAB的函数库和工具箱。
4.能够使用MATLAB进行简单数学计算。
5.能够使用MATLAB求解线性方程组。
6.能够使用MATLAB绘制函数图像。
7.能够利用MATLAB进行数据分析和处理。
情感态度价值观目标：1.培养学生对计算机辅助设计的兴趣和认识。
2.培养学生团队合作和自主学习的能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括MATLAB基本语法、编程技巧以及MATLAB在工程计算和数据分析中的应用。
1.MATLAB基本语法：介绍MATLAB的工作环境、基本数据类型、运算符、编程结构等。
2.MATLAB编程技巧：讲解MATLAB的函数调用、脚本编写、函数文件编写等编程技巧。
3.MATLAB在工程计算中的应用：介绍MATLAB在数值计算、线性方程组求解、图像处理等方面的应用。
4.MATLAB在数据分析中的应用：讲解MATLAB在数据采集、数据分析、数据可视化等方面的应用。
三、教学方法本课程采用讲授法、案例分析法、实验法等多种教学方法相结合的方式进行教学。
1.讲授法：通过讲解MATLAB的基本语法、编程技巧以及应用案例，使学生掌握MATLAB的基本知识和技能。
2.案例分析法：通过分析实际工程案例，使学生了解MATLAB在工程计算和数据分析中的应用。
3.实验法：安排上机实验，使学生在实际操作中巩固所学知识，提高实际编程能力。
四、教学资源本课程的教学资源包括教材、实验设备、多媒体资料等。
1.教材：选用《MATLAB教程》作为主要教材，辅助以相关参考书籍。
2.实验设备：为学生提供计算机实验室，配备有MATLAB软件的计算机。
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M A T L A B大作业作业要求：（1）编写程序并上机实现，提交作业文档，包括打印稿（不含源程序）和电子稿（包含源程序），以班为单位交，作业提交截止时间6月24日。
（2）作业文档内容：问题描述、问题求解算法（方案）、MATLAB程序、结果分析、本课程学习体会、列出主要的参考文献。
打印稿不要求MATLAB程序，但电子稿要包含MATLAB程序。
（3）作业文档字数不限，但要求写实，写出自己的理解、收获和体会，有话则长，无话则短。
90问题五：利用MATLAB软件绘制一朵鲜花，实现一定的仿真效果。
提示：二维/三维绘图，对花瓣、花蕊、叶片、花杆等的形状和颜色进行详细设置。
第二类：插值与拟合。
（B级）问题一：有人对汽车进行了一次实验，具体过程是，在行驶过程中先加速，然后再保持匀速行驶一段时间，接着再加速，然后再保持匀速，如此交替。
注意，整个实验过程中从未减速。
在一组时间段50个时间点的速度。
（2）绘制插值图形并标注样本点。
问题二：估算矩形平板各个位置的温度。
已知平板长为5m，宽为3m，平板上3×5栅格点上的温度值为44，25，20，24，30；42，21，20，23，38；25，23，19，27，40。
（1）分别使用最近点插值、线性插值和三次样条插值进行计算。
（2）用杆图标注样本点。
（3）绘制平板温度分布图。
对a,b,c,d的值。
提示：曲线拟合并绘图分析第三类：定积分问题。
（B级）问题一：地球密度随着离中心（r=0）距离的变化而变化，不同半径处的密度如表所示，试估问题二：河道平均流量Q（m3/s）可使用速度和深度的乘积的积分来计算（河道横截面不规则），公式如下。
其中V(x)是离岸x（m）距离处的水速（m/s）,H(x)是离岸x距离处的水深（m）。
根据收集到过5（1（2（3（Q，单位是m（1（2（1（2（3）将节点1的力改为方向向上，计算这种改变对H2和V2的影响。
（4）将节点1的力撤销，而在节点1和2处施加1500N的水平外力，求节点3处垂直反作用力（V3）。
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1. 某控制系统为单位负反馈系统，其开环传递函数为：()()10.5KG s s s =+。
（1） 要求设计一校正装置，使校正后系统的静态速度误差系数20v K >，超调量%15%σ<，调整时间5s t s <，同时使用Simulink 仿真（示波器）验证。
（2） 绘制校正前后系统的根轨迹。
解：1）查看符合条件的zeta 。
zeta=0:0.001:0.99;sigma=exp(-zeta*pi./sqrt(1-zeta.^2))*100; plot(zeta,sigma) xlabel('\zeta'); ylabel('\sigma');title('\sigma%=e^{-\zeta*\pi/sqrt(1-\zeta^2)}*100%', 'fontsize',16) gridz=spline(sigma,zeta,15)运行结果： z=0.5169σ与ζ的关系曲线如图1-1图1-12）求系统期望主导极点sigma=0.15;zeta=((log(1/sigma))^2/((pi)^2+(log(1/sigma))^2))^(1/2);wn=1/zeta;p=[1 2*zeta*wn wn*wn];s=roots(p)运行结果：s = -1.0000 + 1.6560i，-1.0000 - 1.6560i3）查看根轨迹G0=tf([1],[0.5 1 0]);rlocus(G0);sgrid(.5169,[])根轨迹如图1-2和局部放大根轨迹图1-3图1-2图1-3读出增益为1.88，则校正前系统的稳态误差Kv=1.88/1=1.88。
按要求，偶极子的零点和极值比值应为20/1.88=10.6383,取Zc=0.01，Pc=0.01/11=0.0009,因此校正环节为0009.0)01.0(88.1)(++=s s s Gc4)得出校正后的系统，并进行验证。