MATLAB仿真技术.docx
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MATLAB仿真技术
MATLAB仿真技术
作
业
合
集
第1章习题
5.利用直接输入法和矩阵编辑器创建矩阵A=
。
解：
⑴利用直接输入法输入程序
A=[135;246]
按Enter键后，屏幕显示
A=135
246
⑵用矩阵编辑器创建矩阵，如图1.1所示。
图1.1MATLAB编辑器
7.用矩阵编辑器创建矩阵a,使a具有如下矩阵形式。
a=
a=
a=
a=
a=
解：
用矩阵编辑器创建矩阵a的过程如图1.2、1.3、1.4、1.5、1.6所示。
图1.2图1.3
图1.4图1.5
图1.6
9.已知矩阵B=
，试：
①提取矩阵B的第一行和第二行的第2、4、5个元素组成新矩阵
;②提取矩阵B的第三行和第一行的全部元素组成新矩阵
；③使矩阵B的第一行和第三行的第2；4个元素为0；④标出矩阵B的第一行中小于5的元素。
解：
①如上题，用矩阵编辑器生成矩阵B，再输入程序
B1=B（[1,2],[2,4,5]）
按Enter键后，屏幕显示
B1=0015
51416
②输入程序
B2=B（[1,3],:
）
按Enter键后，屏幕显示
B2=1701015
4013022
③第一行和第三行的第2；4个元素原本就为0。
④输入程序如下
C=B（1,:
）<5;%将B矩阵第一行中小于5的值标记为1
D=B（1,C）%去B矩阵第一行中标为1的元素
按Enter键后，屏幕显示
D=010
11.已知矩阵a为4阶魔方阵，令a+3赋值给b，a+b赋值给c，求b和c。
解：
程序如下。
>>a=magic（4）%建立4阶魔方矩阵
a=162313
511108
97612
414151
>>b=a+3%将a中各元素加3
b=195616
8141311
1210915
717184
>>c=a+b%将a,b中对应元素相加
c=357929
13252319
21171527
1131335
13.已知A为3×3的均匀分布随机矩阵，B为3×2的均匀分布随机矩阵，C为2×3的均匀分布随机矩阵，求Q=C
A^2
B。
解：
程序如下。
>>A=rand（3,3）%A为3×3的均匀分布随机矩阵
A=664/815717/785408/1465
1298/14331493/23611324/2421
751/5914694/7115338/353
>>B=rand（3,2）%B为3×2的均匀分布随机矩阵
B=687/712581/607
589/3737614/1265
6271/64611142/1427
>>C=rand（2,3）%C为2×3的均匀分布随机矩阵
C=689/48561065/11631966/2049
407/96561/773581/5461
>>Q1=C*A^2*B
Q1=1444/3576485/1544
1263/311699/163
15.指出下列矩阵函数所实现的具体运算。
⑴A=rand（5）；⑵B=rank（A）；⑶C=eig（A）；⑷D=sqrtm（A）；⑸E=det（A）
解：
⑴A=rand（5）建立5x5的均匀分布随机矩阵；
⑵B=rank（A）求A矩阵的秩；
⑶C=eig（A）是求的A矩阵的全部特征值；
⑷D=sqrtm（A）是按矩阵乘法的方式对A矩阵开平方根；
⑸E=det（A）是求矩阵A的行列式。
17.利用MATLAB的roots函数求ƒ（x）=
+4
+10
+16
+17
+12=0的根。
解：
程序运行如下
>>p=[1,4,10,16,17,12]
p=1410161712
>>x=roots（p）
x=-1.6506
-1.0000+1.4142i
-1.0000-1.4142i
-0.1747+1.5469i
-0.1747-1.5469i
19.画出一个幅度为2、频率为4Hz、相位为
的正弦信号。
解：
程序如下
>>A=2;
>>phi=pi/3;
>>omega=2*pi/12;
>>n=-10:
10;
>>x=A*sin（omega*n+phi）;
>>stem（n,x,'fill'）;
>>gridon;
运行结果如图1.7所示。
图1.7离散正弦信号图
第2章习题
1.系统的微分方程为
（t）=-4
（t）+2
（t）,其中
（t）是幅度为1、角频率为1rad/s的方波输入信号，试建立系统的Simulink模型并进行仿真。
解：
利用模块库中的模块建立系统模型，如图2.1所示。
图2.1求解微分方程的模型
在Scope窗口中看到仿真曲线如图2.2所示。
图2.2仿真结果
3.某单位反馈控制系统如图2.3（a）所示，引人反馈如图2.3（b）所示。
Y
F
YF
___
（a）控制系统结构图（b）引人反馈后的控制系统结构图
图2.3
（1）在Simulink环境下构建原始系统的结构图，输入阶跃信号，进行仿真，并对结果进行分析。
（2）在原系统中引人比例反馈，在Simulink环境下构建引人比例反馈后的系统结构图，进行仿真，并对结果进行分析。
解：
（1）在Simulink环境下构建原始系统的结构图如图2.4所示，仿真结果如图2.5所示。
图2.4仿真模型
图2.5仿真结果
（2）在Simulink环境下构建引人比例反馈后的系统结构图如图2.6所示，仿真结果如图2.7所示。
图2.6仿真模型
图2.7仿真结果
5.使用Simulink仿真求下列系统的单位脉冲响应（Simulink中没有单位冲激信号模块，所以要利用阶跃信号模块经微分来产生）。
（1）H（s）=
（2）H（s）=
解:
（1）建立的系统仿真模型如图2.8所示，仿真结果如图2.9所示。
图2.8系统仿真模型
图2.9仿真结果
（2）建立的系统仿真模型如图2.10所示，仿真结果如图2.11所示。
图2.10系统仿真模型
图2.11仿真结果
第3章习题
2.利用信号处理模块库中的模块，构造并仿真信号:
ƒ（n）=
（n）+2u（n-1）-
（n-3）
解：
图3.1仿真框图
选择模块搭建好的模型如图3.1所示。
接着设置各个模块的参数，Discrete
Impulse模块参数如图3.2所示，DiscreteImpulse1模块参数如图3.3所示，
Buffer中OutputBufferSize设置为20，Gain模块Gain参数设为-1，Constant模块中ConstantValue设为2，Delay模块中Delay参数设为1。
仿真结果如图3.4所示。
图3.2DiscreteImpulse模块参数
图3.3DiscreteImpulse1模块参数
图3.4仿真结果
5.设计一个巴特沃斯数字低通滤波器，使其满足：
通带截止频率为0.4π，通带波纹小于0.5dB;阻带截止频率为06π，阻带最小衰减为50dB，试用FDAtool设计该数字滤波器，并生成脉冲响应曲线和频率响应曲线。
解：
按3.5图设计滤波器参数。
图13.5滤波器设计界面
点击Impulse选项得到冲激响应曲线如图3.6所示。
图3.6冲激响应
频率响应曲线如图3.7所示。
图3.7幅频特性和相频特性
12.自行录入一段语言信号，并对其做4倍抽取运算，观测抽取前与抽取后的频谱变化。
解：
选择模块构造仿真框图如图3.8所示。
图3.8仿真模型框图
在matlab工作空间输入命令
[x,fs]=wavread（'E:
\yinyue\xuyong.wav'）;
设置各个模块参数。
Buffer模块参数如图3.9所示。
Signalfromworkspace参数如图3.10所示。
图3.9Buffer参数设置
图3.10Signalfromworkspace参数设置
仿真结果如下：
图3.11仿真前
图3.12仿真后
第4章习题
2.对四进制差分相移键控（DPSK）通信系统进行建模和蒙特卡罗仿真。
解：
程序如下：
clearall;
SNRindB1=0:
2:
12;
SNRindB2=0:
0.1:
12;
fori=1:
length（SNRindB1）
simu_err_prb（i）=snr2ps（SNRindB1（i））;%仿真误码率
end
fori=1:
length（SNRindB2）
SNR=exp（SNRindB2（i）*log（10）/10）;
theo_err_prb（i）=2*qfunc（sqrt（SNR））;
end
semilogy（SNRindB1,simu_err_prb,'*'）;
holdon;
semilogy（SNRindB2,theo_err_prb）;
xlabel（'Eb/N0（dB）'）;
ylabel（'误码率'）;
legend（'仿真符号误码率','理论符号误码率'）;
function[p]=snr2ps（snr_in_dB）
N=10000;
Es=1;
snr=10^（snr_in_dB/10）;
sigma=sqrt（Es/（4*snr））;
fori=1:
2*N
temp=rand;
if（temp<0.5）
dsource（i）=0;
else
dsource（i）=1;
end
end
mapping=[0132];
M=4;
[diff_enc_output]=cm_dpske（Es,M,mapping,dsource）;
fori=1:
N
[n
（1）n
（2）]=gausamp（sigma）;
r（i,:
）=diff_enc_output（i,:
）+n;
end
numoferr=0;
prev_theta=0;
fori=1:
N
theta=angle（r（i,1）+j*r（i,2））;
delta_theta=mod（theta-prev_theta,2*pi）;
if（（delta_theta7*pi/4））
decis=[00];
elseif（delta_theta<3*pi/4）
decis=[01];
elseif（delta_theta<5*pi/4）
decis=[11];
else
decis=[10];
end
prev_theta=theta;
if（（decis
（1）~=dsource（2*i-1））|（decis
（2）~=dsource（2*i）））
numoferr=numoferr+1;
end
end
p=numoferr/N;
end
function[enc_comp]=cm_dpske（E,M,mapping,sequence）
k=log2（M）;
N=length（sequence）;
remainder=rem（N,k）;
if（remainder~=0）
fori=N+1:
N+k-remainder
sequence（i）=0;
end
N=N+k-remainder;
end
theta=0;
fori=1:
k:
N
index=0;
forj=i:
i+k-1
index=2*index+sequence（j）;
end
index=index+1;
theta=mod（2*pi*mapping（index）/M+theta,2*pi）;
enc_comp（（i+k-1）/k,1）=sqrt（E）*cos（theta）;
enc_comp（（i+k-1）/k,2）=sqrt（E）*sin（theta）;
end
function[y1y2]=gausamp（sigma）
y1=sigma*randn
（1）;
y2=sigma*randn
（1）;
end
运行结果如图4.1所示。
图4.1运行结果
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