《数值仿真与Matlab》实验指导书-实验一+实验二
matlab实验指导书1
MATLAB专题实验指导书刘美兰吴彩玲电信学院自动化系2006年6月目录实验一MATLAB的安装------------------------------------------1 实验二Desktop操作桌面基础-----------------------------------5实验三数值数组及其运算----------------------------------------10实验四数据和函数的可视化-----------------------------------------16实验五MATLAB仿真环境-----------------------------------------------22实验六句柄图形和图形用户界面制作--------------------------------24附录1 Matlab的函数及指令Functions and Commands----------27附录2 SIMULINK的库模块-----------------------------------------------38实验一 MATLAB的安装一、实验目的熟练Matlab的安装步骤。
二、Matlab安装的硬件要求硬件要求：CPU：Pentium II以上，内存24MB以上，CD-ROM(安装用)。
硬盘安装前应有2MB以上空间。
8位以上显卡，图形加速卡，声卡。
三、实验内容和步骤MATLAB软件的安装与卸载。
下面以一台PC机（操作系统为WIN2000）为例，介绍Matlab的安装过程。
1）把安装盘放入CD-ROM，一般会自动运行安装程序，如果不运行，可以进入光盘双击setup.exe文件，初始化完成，会出现图1-1所示界面。
图1-12）单击Next按钮，出现一个对话框，如图1-2所示，输入你的安装序列号。
图1-23）单击Next，出现对话框如图1-3，内容是你是否接受协议。
MATLAB实验指导书
实验一熟悉MATLAB工作环境一、实验目的初步熟悉MATLAB工作环境，熟悉命令窗口，学会使用帮助窗口查找帮助信息。
二、实验内容（1）熟悉MATLAB平台的工作环境；（2）熟悉MATLAB的五个工作窗口；（3）了解MATLAB的数值显示格式设置。
（4）学会使用帮助三、实验步骤1．熟悉MATLAB的五个基本窗口①命令窗口（Command window）②工作空间窗口（Workspace）③命令历史记录窗口（Command history）④当前目录窗口（Current directory）⑤帮助窗口（Help window）2．MATLAB的数值显示格式设置用户可根据需要，对命令窗口的字体风格、大小、颜色和数值计算结果的显示格式进行设置。
①屏幕显示方式屏幕显示方式有紧凑（compact）和松散（loose）两种形式，默认为松散（loose）格式。
具体设置格式为：format compact/loose②数字显示格式数字显示格式有大致有：长、短整型、长、短浮点、近似有理数、十六进制数以及银行数等表示方式。
具体设置为：format long(long e\long g) %长整型、长浮点、以最佳方式显示数据format short(short e\ short g) %短整型、短浮点、以最佳方式显示数据format hex %显示十六进制数format bank %金融数语（元、角、分）表示数据3．帮助信息的使用MATALB的帮助信息可通过以下两种方式得到：①从菜单工具栏得到单击工具栏的图标或选择菜单view\help (help\matlab help)，都能启动帮助窗口，然后选择你所需要的帮助信息。
②命令窗口发布命令得到在命令窗口的提示符后输入help 需要帮助的命令关键字，即可得到该关键字的所有信息。
其格式如下：help 命令关键字例如：help clear键入enter键后，则在命令窗口显示出具体的命令格式，说明等信息。
数值方法Matlab实验一&实验二
数值方法课程实验报告一．实验目的和要求：1. 以实验的方式，了解Matlab 环境，会用Matlab 做简单的计算和绘图；2. 以实验的方式，理解高阶插值的病态性，观察拉格朗日插值的龙格现象；3. 实验结束后一个星期内完成实验报告的撰写。
二．实验内容：1．自学Matlab 的基本操作；2．完成教师布置的题目：（1）计算dx x x⎰10sin ，精确到810-；（2）编写函数[v r c] = findmax(A)，v 为矩阵A 中最大元素的值，r 和c 为最大元素所在的行和列。
随机产生一个3*4的矩阵A ，测试该函数；（3）将窗口一分为二，上面画],[ππ-区间中的sin(x)函数，下面画],[ππ-区间中的cos(x)函数；3．在区间[－5，5]上取节点数n=11，等距离h=1的节点为插值点，对于函数25()1f x x =+进行拉格朗日插值，把f(x)与插值多项式的曲线花在同一张图上：（1）编写函数y=lagrange(x0,y0,x)；（2）调用该函数进行插值运算。
三．实验记录及分析：1．自学Matlab 的基本操作：通过老师提供的PPT 资料及网上的电子图书了解Matlab 的基本操作，通过编辑一些小实例来理解和熟悉Matlab 的基本操作。
2．完成教师布置的题目：（1）计算dx x x ⎰10sin ，精确到810-： 被积函数文件fx.m 内容如下：此部分实验代码及运行结果如下图：易得积分结果为0.94608307034907，函数调用次数为18；（2）编写函数[v r c] = findmax(A)，v为矩阵A中最大元素的值，r和c为最大元素所在的行和列。
随机产生一个3*4的矩阵A，测试该函数：上图为查找最大数函数文件findmax.m 内容；此部分实验代码及运行结果如下图：容易验证该矩阵的最大数位于1行4列，值为0.86001160488682；（3）将窗口一分为二，上面画],[ππ-区间中的sin(x)函数，下面画],[ππ-区间中的cos(x)函数：下图为此部分实验代码截图：此部分实验运行结果如下图：3．在区间[－5，5]上取节点数n=11，等距离h=1的节点为插值点，对于函数25()1f x x =+进行拉格朗日插值，把f(x)与插值多项式的曲线花在同一张图上：（1）编写函数y=lagrange(x0,y0,x)：拉格朗日函数文件lagrange.m 内容如下：（2）调用该函数进行插值运算。
MATLAB实验指导书(2010)
r
1
1
1
1
1 ，y
ab
1 c
f2 2
abcd
（3）定义 t＝12，分别运行指令计算 p＝t＋1 和 p＝T＋1。 （4）定义以下变量，运行指令，观察并记录运行结果：
a1=1 1a＝2 a_1=3 _a1=4 （5）使用 clear 指令清除当前所有内存变量。 （6）计算 y=x+x1，其中 x=|1+2i|+|3+4i|，x1=32x。 （7）指令窗显示方式的操作
7、数组运算
数组运算是指无论在数组上施加什么运算（加减乘除或函数），总认定那种运算对被运 算数组中的每个元素平等地实施同样的操作。数组运算包括加、减、乘、除、乘方等，除加 减外，数组之间进行乘、除、乘方都必须在运算符号前加“.”，否则视为矩阵运算。此外， 数组运算还包括转置、关系运算和逻辑运算。 除了以运算符号执行数组运算外，也可以对数组施加函数，以函数形式进行数组运算。如对
5、MATLAB 帮助系统
MATLAB 提供了强大的帮助系统以供用户使用。在碰到 MATLAB 使用的各种相关问题 时，查阅 MATLAB 帮助系统往往可以找到相应的解决办法和答案。对于初学者，尤其需要 重视帮助系统的使用。
MATLAB 带有各种可利用的帮助系统，包括： （1） 纯文本帮助 （2） “导航/浏览器交互界面”帮助 （3） PDF 帮助 （4） 演示帮助和 PDF 帮助 其中，纯文本帮助和“导航/浏览器交互界面”帮助是常用的帮助系统。
（2） 在指令窗中输入和生成矩阵：与一般的计算器不同，在 MATLAB 中可直接输入和生 成矩阵。实际上，矩阵是 MATLAB 工作的基本元素。
（3） 数值表述方法：在 MATLAB 中的大部分数值的表述方式与平常是相同的，需要注意 的是在表示比较大的数时，MATLAB 默认采用科学计数法显示；
MATLAB实验指导书（共5篇）
MATLAB实验指导书（共5篇）第一篇：MATLAB实验指导书MATLAB 实验指导书皖西学院信息工程学院实验一 MATLAB编程环境及简单命令的执行一、实验目的1．熟悉MATLAB编程环境二、实验环境1．计算机2．MATLAB7.0集成环境三、实验说明1．首先应熟悉MATLAB7.0运行环境，正确操作2．实验学时：2学时四、实验内容和步骤1．实验内容（1）命令窗口的使用。
（2）工作空间窗口的使用。
（3）工作目录、搜索路径的设置。
（4）命令历史记录窗口的使用。
（5）帮助系统的使用。
（6）了解各菜单的功能。
2．实验步骤（1）启动MATLAB，熟悉MATLAB的桌面。
（2）进入MATLAB7.0集成环境。
（3）在命令窗口执行命令完成以下运算，观察workspace的变化，记录运算结果。
1)（365-52⨯2-70）÷3 2)>>area=pi*2.5^2 3)已知x=3，y=4，在MATLAB中求z：x2y3 z=2(x-y)4)将下面的矩阵赋值给变量m1,在workspace中察看m1在内存中占用的字节数。
⎡162313⎤⎢511108⎥⎥m1=⎢⎢97612⎥⎢⎥414151⎣⎦执行以下命令>>m1(2 , 3)>>m1(11)>>m1(: , 3)>>m1(2 : 3 , 1 : 3)>>m1(1 ,4)+ m1(2 ,3)+ m1(3 ,2)+ m1(4 ,1)5)执行命令>>helpabs 查看函数abs的用法及用途，计算abs(3 + 4i)6)执行命令>>x=0:0.1:6*pi;>>y=5*sin(x);>>plot(x,y)7)运行MATLAB的演示程序，>>demo，以便对MATLAB有一个总体了解。
五、思考题1、以下变量名是否合法？为什么？（1）x2（2）3col（3）_row （4）for2、求以下变量的值，并在MATLAB中验证。
《MATLAB语言实验指导书》(新版)
实验部分实验一基本操作和简单语句输入一、实验环境计算机MATLAB软件二、实验目的1．熟悉MATLAB的命令窗口。
2．掌握MATLAB的一些基本操作，能够进行一般的数值计算。
3．实现语句的重调和修改。
三、预备知识1．MATLAB的窗口组成MATLAB主窗口中，层叠平铺了Command window（命令窗口），Launch pad（发射台），Workspace（工作空间），Command history（命令历史记录），Current directory（当前目录）等子窗口。
其中Command window窗口是MATLAB 界面中重要组成部分，利用这个窗口可以和MATLAB交互操作，即对输入数据或命令进行相应的计算；Launch pad窗口中启动某个工具箱的应用程序；Workspace窗口记录工作空间；Command history窗口主要记录已执行过的命令，Current directory记录当前目录。
2．命令窗口菜单栏单击菜单栏上的“File”选项，就会弹出一个下拉菜单。
·“New”：单击“New”选项，你会看到一个包含三项内容的右拉式子菜单。
单击“M-file”，就会打开指定的编辑器，并且随之产生一个空白的M 文件。
M文件是包含MATLAB源代码的文本文件。
MATLAB自带了大量M文件，当然你也可以在空白M文件中编制自己想要的源代码文件，这在MATLAB数值计算中是一项很重要的功能。
·“Open”：单击“Open”选项，会弹出一个对话框，要求你输入想要打开的文件，可以是M或Fig文件，也可以是其他类型的有效文件。
·“Open Selection”：通常情况下这个选项呈现灰色，只有你在命令窗口的编辑区内选中一个M 文件时，才变成可用。
单击此选项将会用特定编辑器打开被选中的M文件。
·“Run Script”：单击“Run Script”选项，在对话框内输入或选中可执行的目标文件，单击“OK”，MATLAB将会执行被选中的目标文件。
Matlab实验指导书(1-10完整)
《Matlab 语言及其在电子信息科学中的应用》实验指导书
许钢 编
4．用结点电压法求如下电路的结点电压 un1、un2。
① + u2 - ②
2kΩ
10A
1kΩ
3kΩ
6
gu2
g=0.001 (S)
三、设计提示
1．在计算程序的执行时间之前，应注意用 clear 命令将内存变量清空。 2．求得线性方程组的解之后，代入原方程验证是否正确。
实验五：函数编写与程序设计
一、实验目的
1．掌握函数的编写规则。 2．掌握函数的调用。 3．会用 Matlab 程序设计实现一些工程算法问题。
二、实验内容
1．编写一个[y,y1,y2]=mwave(f1,m1,f2,m2)函数，实现以下功能，并绘出 y1、y2、y 在 t∈[0，2π]区间 500 个样点的图形。（其中调用参数 2 ≤ f1、f2 ≤ 20 HZ； 0.5 ≤ m1、m2 ≤ 2） y1 = m1 sin(2π f1t); y2 = m2 sin(2π f2t); y = y1 + y2
三、设计提示
1．初次接触 Matlab 应该注意函数表达式的文本式描述。 2．在使用图形函数计算器 funtool 时，注意观察 1 号和 2 号窗口中函数的图形。
四、实验报告要求
1．针对图形函数计算器 funtool，对每一类型计算记录其中一个图形的曲线。 2．书写实验报告时要结构合理，层次分明，在分析描述的时候，需要注意语言的
四、实验报告要求
1．编写实现第二节实验内容中所使用的函数命令，并记录相应的生成结果。 2．对于电路的求解，应列出相应的网孔方程和结点方程，并注意方向。 3．书写实验报告时要结构合理，层次分明，在分析描述的时候，需要注意语言的
matlab实验指导书
MATLAB实验指导书指导老师许承东实验一MATLAB基本操作实验目的1、熟悉MATLAB的工作环境；2、掌握MATLAB常用的操作运算符和一些基本操作；3、学会编写M文件。
实验内容e sin3t,其中t的取值范围为[0,4π]。
1、绘制衰减图线y=5.2/t（1）启动MATLAB，如图1.1所示。
图1.1 MATLAB的工作环境（2）直接在命令窗口输入以下代码：（3）程序执行后显示的衰减振荡曲线如图1.2所示。
图1.2 衰减振荡曲线（4）生成M文件。
在历史命令窗口中选中上面所写代码，单击鼠标右键，在弹出菜单中选择Create M-File菜单项，即可创建为M文件，将文件命名为quxian.m保存。
2、向量化和循环结构的比较（1）从工具栏中单击New M-file图标，或从菜单中选择File/New/M-File创建新的M文件，如图1.3所示。
图1.3 创建新的M文件（2）在M文件编辑器中输入以下代码：（3）保存运行。
将文件名改为vectorize_contrast.m保存。
单击Run 命令或直接按F5执行。
（4）执行结果实验二MATLAB基本图形绘制实验目的1、掌握MATLAB二维图形的绘制；2、掌握MATLAB三维图形的绘制。
实验内容1、二维图形的绘制（1）从工具栏中单击New M-file图标，或从菜单中选择File/New/M-File创建新的M文件。
（2）在M文件编辑器中输入以下代码：（3）保存运行。
将文件名改为example_plot.m保存。
单击Run命令或直接按F5执行。
（4）二维图形绘制结果如图2.1所示。
图2.1 二维图形绘制结果2、三维曲面绘制（1）从工具栏中单击New M-file图标，或从菜单中选择File/New/M-File创建新的M文件。
（2）在M文件编辑器中输入以下代码：（3）保存运行。
将文件名改为matlab_script.m保存。
单击Run命令或直接按F5执行。
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0.1
图 2-1 图2-7
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（二）连续系统的数字仿真
1. 实验目的 （1）掌握面向系统微分方程的连续系统的数字仿真方法及程序； （2）掌握面向系统结构图的连续系统的数字仿真方法及程序； （3）连续系统的快速仿真。 2. 实验设备 MATLAB6.1 系统教学软件及计算机一台。 3. 实验内容 练习 2-6 假设单变量系统如下图所示。
i 1 100
解：Matlab 程序 ex1_3 如下： %ex1_3.m mysum＝0; for i=1:100 mysum=mysum+i; end mysum while 语句的基本结构为 while (条件式) 循环体条件组 end 练习 1-4 利用 while 循环语句求解练习 1-3. 解：Matlab 程序为： %ex1_4.m sum=0; i=1; while (i<=100)
r =10
+ -
Ⅰ
s 0.5 s 0.1
Ⅱ
1 s
Ⅲ
2 s2
Ⅳ
10 s 10
y
图 图 4-7 2-4
1、给出典型环节的参数矩阵 P、连接矩阵 W、W0 和 Wc 2、给出其附加的非线性环节标志 FZ 和参数 s 3、熟悉 MATLAB 仿真程序，求输出量 y 的动态响应曲线。
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y1 3 x12 x2 x3 2 y2 3 x1 x2 x3
在 x1 2 ， x2 3 ， x3 1 时的值。 解：(1) 首先新建 M 文件，然后在 M 文件编辑器中根据例题中所给函数编写以下 文本文件，并以 ex1_1 为文件名进行保存。 >>% ex1_1.m x1=-2; x2=3; x3=1; y1=3*x1.^2+x2+x3 y2=3*x1.^2-x2-x3 (2) 当以上文本文件 ex1_1.m 建立以后，在 Matlab 命令窗口中输入 >>ex1_1_1 回车显示结果。 练习 1-2 利用 Matlab 的函数文件，求练习 1-1 中函数的函数值。 解：(1) 由于函数文件的建立与文本文件完全一样，与练习 1-1 一样，首先根据所 给函数在 Matlab 的 M 文件编辑器下建立以下函数文件 ex1_1_2.m。 >>% ex1_2.m Function[b1,b2]=ex1_2(a1,a2,a3)
t 2t
和ye
3t
， t∈[0,2]；
窗口左下角画一个矩形脉冲信号，脉冲宽度为 1，高度为 2，开始时间为 1；窗口的右 下角画一个单位圆。
图 1-1
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实验二、连续系统的数字仿真
（一）控制系统的数学模型及其转换
1. 实验目的 （1）利用 MATLAB 描述控制系统的各种数学模型； （2）利用 MATLAB 实现系统数学模型间的相互转换； （3）利用 MATLAB 实现控制系统的串联、并联和反馈连接。 2. 实验设备 MATLAB6.1 系统教学软件及计算机一台。 3. 实验内容 1) MATLAB 描述控制系统的各种数学模型 练习 2-1 若给定系统的传递函数为
1 1 1 2 1 / 2 x(t ) 1 1 u (t ) 0 4 1 3 0 0 x(t ) 0
2）利用 MATLAB 实现系统数学模型间的相互转换 练习 2-3 将例 1 传递函数转换为状态空间表达式。 练习 2-4 将例 2 状态空间表达式转换为传递函数。 3）利用 MATLAB 实现控制系统的串联、并联和反馈连接 练习 2-5 已知系统的方框图如图 2-1 所示，求系统的传递函数。
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sum=sum+i;i=i+1; end （2）条件转移语句 MATLAB 提供的条件语句是由 if 引导的,其格式为 if （条件式） 条件块语句组 end 练习 1-5 如果想对一个问题进行回答，而这个问题要求键入 y（表示是）或 n（表 示否）两个字符之一，否则将要求用户重新输入这样的字符，直至输入 y 或 n 为止。 解：要实现这样的功能，则可由下列的 while 循环程序来执行： %ex1_5.m ikey=0; while(ikey= =0) s1=input(‘Is the answer correct?[y/n]? ’,’s’); if(s1==’y’|s1==’n’) ikey=1; end end 5) MATLAB 的绘图功能 (1) 基本形式 MATLAB 最基本的绘图函数为 plot( )。 如果 y 是一个 n 维向量，那么 plot(y)绘制一个 y 元素和 y 元素排列序号 1，2，…, n 之间关系的线性坐标图。例如 >> y=[0 0.48 0.84 1 0.91 0.6 0.14]; plot(y) 如果 x 和 y 是两个等长向量， 那么 plot(x,y) 将绘制一条 x 和 y 的之间关系的线性坐 标图。例如 >>x=0:0.1:2*pi;y=sin(x);plot(x,y) (2) 多重线型 在同一图形中可以绘制多重线型，基本命令格式为 plot(x1,y1,选项 1,x2,y2,选项 2,…,xn,yn,选项 n) 以上命令可将 x1 对 y1，x2 对 y2,…,xn 对 yn 的图形绘制在一个图形中，而且分别采用 不同的颜色或线型。 练习 1-6 在同一坐标系下分别绘制正弦（点划线，红色，线宽 2 磅） 、余弦（圆圈 线，黑色，线宽 1.5 磅）两条曲线，并给出图例。 解：Matlab 程序为： %ex1_6
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三、连续系统按环节离散化的数字仿真
1. 实验目的 （1）掌握典型环节的离散系数及其差分方程的 MATLAB 的实现； （2）掌握非线性系统的数字仿真方法及程序； （3）连续系统按环节离散化的数字仿真程序。 2. 实验设备 MATLAB6.1 系统教学软件及计算机一台。 3. 实验内容 练习 2-8 已知非线性系统如图 2-4 所示。
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b1=3*a1.^2+a2+a3 b2=3*a1.^2-a2-a3 (2) 当以上函数文件 ex1_2.m 建立以后，在 Matlab 命令窗口中输入命令： >> x1=-2; x2=3; x3=1; [y1,y2]=ex1_2(x1,x2,x3) 回车显示结果。 2) MATLAB 的矩阵运算 在 MATLAT 下输入以下命令，看运行结果 >>A=[1, 2, 3; 4, 5, 6; 7, 8, 9] >>B=1+A,=A’ 3) MATLAB 的向量运算 在 MATLAT 下输入以下命令，看运行结果 >>x=[1 2 3]; y=[4 5 6]; >>z=x.*y 4) MATLAB 的控制命令 （1）MATLAB 中可以使用两种循环语句：for 语句和 while 语句。 for 语句的基本格式为 for 循环变量＝表达式 1：表达式 3：表达式 2 循环语句组 end 练习 1-3 求 i 的值。
《计算机仿真技术与CAD》
实验指导书
太原理工大学现代科技学院
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实验一 仿真软件—MATLAB
1. 实验目的 （1）掌握 MATLAB 的窗口命令和 m 文件的使用； （2）掌握 MATLAB 的矩阵运算； （3）掌握 MATLAB 的向量运算； （4）掌握 MATLAB 的控制命令； （5）掌握 MATLAB 的绘图功能； 2. 实验设备 MATLAB7.0 系统教学软件及计算机一台。 3. 实验内容 1) MATLAB 的窗口命令和 M 文件的使用 在 MATLAT 下输入以下命令，看运行结果 >>a=2.5; b=6; c=a*b, d=c+2 在 MATLAT 的 m 文件编辑器中编写以下文本文件和函数文件并以相应的名字保存， 然后在 MATLAB 下运行，看运行结果，并了解文本文件和函数文件的不同使用方法。 练习 1-1 利用 Matlab 的文本文件，求函数
Ⅰ
r=10 + u1 s 0.5 s 0.1 x1 u2
Ⅱ
1 s
Ⅲ
x2 u3
2 s2
Ⅳ
x3 u4
10 s 10
x4
y
图 2-3 图3-11 (1) 给出典型环节的参数矩阵 P (2) 给出连接矩阵 W、W0 和 Wc ； (3) 熟悉 MATLAB 仿真程序，求输出量 y 的动态响应曲线。
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x=0:0.1:2*pi; plot(x,sin(x),’-.r ’,’linewidth’,2,x,cos(x),’0k’, ’linewidth’,1.5); legend(’sin(x)’,’cos(x)’,0); (3) 图形控制 练习 1-7 把图形窗口分割为 2 列 2 行，窗口左上角画一正弦曲线， y sin( 2t ) ， t∈[0,2];窗口右上角画 3 条衰减的单边指数曲线 y e ，y e
G( s)
4( s 2)( s 2 6s 6) s( s 1) 3 ( s 3 3s 2 2s 5)
将其用 MATLAB 语句表示。 练习 2-2 设系统的状态空间表达式如下，将其用 MATLAB 语句表示。
0 (t ) 3 / 2 x 3 y (t ) 1 0 0 1
r=20.4 +
-
1.875 10 6 s 1.562 10 6 s 4 54 s 3 204 .2s 2 213 .8s 63.5
0.002
y
图3-5 图 2-2
试根据四阶龙格库塔法，熟悉 MATLAB 仿真程序，求输出量 y 的动态响应曲线。 练习 2-7 假设某一系统由四个典型环节组成，如图 2-3 所示。