MATLAB实验报告最终定稿.docx
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MATLAB实验报告最终定稿
MATLAB实验报告
机电工程学院
姓名：
李祖达
学号：
5901111120
专业：
机械设计制造及其自动化
目录
实验一熟悉MATLAB环境认识MATLAB··············································3
实验二MATLAB运算础································6
实验三MATLAB矩阵分析和理·························8
实验四求余弦的积分并绘出像······················11
实验五、六用matlab求解多项式并用plot绘制函数图象
（常微分程）········································13
实验七函数件····································16
实验八、九MATLAB程序设计（循环、择）················19
实验十采用SIMULINK的系统真·······················24
实验十一菜单设计····································27
实验一熟悉MATLAB环境认识MATLAB
一、实验目的
熟悉matlab的安装与启动；熟悉matlab用户界面；熟悉matlab功能、建模元素；熟悉matlab优化建模过程。
二、实验设备与仪器
1.微机
2.matlab仿真软件
三、实验步骤
1.了解matlab的硬件和软件必备环境；
2.启动matlab；
3.熟悉标题栏，菜单栏，工具栏，元素选择窗口，状态栏，控制栏以及系统布局区；
4.学习优化建模过程。
四、实验报告要求
1.写出matlab系统界面的各个构成；以及系统布局区的组成；以及每一部分的功能；
2.优化建模过程应用举例
五、实验内容
（一）、Matlab操作界面
1.命令窗口（commandwindow）
2.命令历史窗口（commandhistory）
3.工作空间管理窗口（workspace）
4.当前路径窗口（currentdirectory）
（二）、实现下列优化建模过程
1、简单矩阵
的输入步骤。
指令：
A=[123;456;789]
A=
123
456
789
2、矩阵的分行输入。
A=[1,2,3
4,5,6
7,8,9]
指令：
>>A=[1,2,3
4,5,6
7,8,9]
A=
123
456
789
3、指令的续行输入
S=1-1/2+1/3-1/4+...
1/5-1/6+1/7-1/8
指令：
S=1-1/2+1/3-1/4+...
1/5-1/6+1/7-1/8
S=
0.6345
4、画出衰减振荡曲线
及其它的包络线
。
的取值范围是[0,2pi]
指令：
t=[0:
pi/4:
2*pi];
y=exp（-t/3）.*sin（3*t）;
plot（y）
5、画出
所表示的三维曲面。
的取值范围是
。
>>x=-8:
0.5:
8;
>>y=-8:
0.5:
8;
>>z=（sin（sqrt（x.^2+y.^2））./sqrt（x.^2+y.^2））;
>>plot3（x,y,z）
6、复数矩阵的生成及运算
A=[1,3;2,4]-[5,8;6,9]*i
B=[1+5i,2+6i;3+8*i,4+9*i]
C=A*B
>>A=[1,3;2,4]-[5,8;6,9]*i
A=
1.0000-5.0000i3.0000-8.0000i
2.0000-6.0000i4.0000-9.0000i
>>B=[1+5i,2+6i;3+8*i,4+9*i]
B=
1.0000+5.0000i2.0000+6.0000i
3.0000+8.0000i4.0000+9.0000i
>>C=A*B
C=
1.0e+02*
0.99001.1600-0.0900i
1.1600+0.0900i1.3700
实验二MATLAB运算基础
一、实验目的及要求：
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。
二、实验内容及程序：
１．计算表达式的值
，
，
>>x=（sin（48*pi/180）+sqrt（7））/（1+log2（15）-2i）;
>>y=abs（1+3i）/（1+exp
（2））;
>>z=x^2+y^2
z=
0.4346+0.2859i
2.矩阵的直接建立及矩阵的运算
（1）请利用直接建立矩阵的方法，采用两种方式建立如下矩阵：
；
（2）将矩阵A第2至3行中第1，3，4列元素赋给矩阵B；
（3）将矩阵A的每个元素加30，并且将第1行和第3行进行交换。
（1）>>A=[12310;45612;78914]
A=
12310
45612
78914
>>A=[1,2,3,10;4,5,6,12;7,8,9,14]
A=
12310
45612
78914
（2）>>B=A（2:
3,[134]）
B=
4612
7914
>>A=A+30
A=
31323340
34353642
37383944
（3）,A=A+30
A=
31323340
34353642
37383944
>>A=[A（3,:
）;A（2,:
）;A（1,:
）]
A=
37383944
34353642
31323340
3．
（1）建立一个
的零矩阵、单位矩阵和元素全为1的方阵。
（2）请使用直接建立矩阵的方法，并结合MATLAB中建立矩阵的函数，生成如下矩阵
。
（1）a=zeros（4,5）
a=
00000
00000
00000
00000
>>b=eye（4,5）
b=
10000
01000
00100
00010
>>c=ones（4）
c=
1111
1111
1111
1111
（2）>>a=[013];
>>b=[014];
>>c=[015];
>>d=[a;b;c]
d=
013
014
015
4．当=0.2，0.4，0.6，0.8时，分别求
的值。
>>x=0.2:
0.2:
0.8;
>>y=sin（x）.*cos（x）
y=
0.19470.35870.46600.4998
三、实验结果讨论
1.如何访问数组中的元素？
设一个矩阵a，访问其第i个元素则为a[i-1]，其中以列为主顺序依次查询
2.如何输出显示字符型变量？
Sprintf（‘%c’,x）
实验三MATLAB矩阵分析和处理
一、实验目的
1．掌握生成特殊矩阵的方法。
2．掌握矩阵分析的方法。
4．用矩阵求逆法解线性方程组。
二、实验内容
1．产生3行二列的单位矩阵、随机矩阵、零矩阵和对角矩阵。
>>A=ones（3,2）
A=
11
11
11
>>B=rand（3,2）
B=
0.95010.4860
0.23110.8913
0.60680.7621
>>C=diag（3,2）
C=diag（3,2）
C=
003
000
000
2．产生5阶希尔伯特矩阵H和5阶帕斯卡矩阵P,求其行列式的值Hh和Hp以及他们的条件数Th和Tp，判断哪个矩阵性能更好，为什么？
3．建立一个5x5矩阵，求它的行列式的值、迹、秩和范数
4．已知
，求特征值和特征向量，并分析其数学意义
>>A=[-29618;20512;-885]
A=
-29618
20512
-885
>>[v,d]=eig（A）
v=%特征向量
0.71300.28030.2733
-0.6084-0.78670.8725
0.34870.55010.4050
d=%特征值
-25.316900
0-10.51820
0016.8351
5．下面是一个线性方程组
（1）求方程的解
>>A=[0.95;0.67;0.52];
>>B=[1/21/31/4;1/31/41/5;1/41/51/6];
>>X=B\A
X=
1.2000
0.6000
0.6000
（2）将方程右边向量第三个元素0.52改为0.53，并比较解的变化
>>A=[0.95;0.67;0.53];
>>X=B\A
X=
3.0000
-6.6000
6.6000
（3）计算系数矩阵A的条件数并分析结论
6．建立A矩阵，试比较sqrtm（A）和sqrt（A），并分析他们的区别
>>A=[123;456;789]
A=
123
456
789
>>sqrtm（A）
ans=
0.4498+0.7623i0.5526+0.2068i0.6555-0.3487i
1.0185+0.0842i1.2515+0.0228i1.4844-0.0385i
1.5873-0.5940i1.9503-0.1611i2.3134+0.2717i
>>sqrt（A）
ans=
1.00001.41421.7321
2.00002.23612.4495
2.64582.82843.0000
实验四求余弦的积分并绘出图像
一、实验目的
1、了解绘图工具的使用。
二、实验要求
1．（不定积分）用int计算下列不定积分，并用diff验证
，
，，，
输入以下指令：
>>symsx;
>>f=x*sin（x^2）;
>>int（f,'x'）
ans=
-cos（x^2）/2
验证：
>>diff（-cos（x^2）/2）
ans=
x*sin（x^2）
输入以下指令：
>>symsx;
>>f=1/（1+cos（x））;
>>int（f）
ans=
tan（x/2）
验证：
>>diff（tan（x/2））
ans=
tan（x/2）^2/2+1/2
2．（定积分）用trapz,int计算下列定积分（2个）
输入指令：
>>symsx;
>>f=sin（x）/x;
>>int（f,'x',0,1）
ans=
sinint
（1）
>>x=0:
0.1:
2*pi;
f=exp（x）.*sin（2*x）;
s=trapz（x,f）
s=
-209.5581
3．（椭圆的周长）用定积分的方法计算椭圆
的周长
t=0:
0.001:
2*pi;
a=2;
b=3;
x=a*sin（t）;
y=b*cos（t）;
>>X=[0x（1:
end-1）];
Y=[0y（1:
end-1）];
x=x-X;
y=y-Y;
d=sqrt（x.^2+y.^2）;
d=sum（d）
d=
18.8651
4．（二重积分）计算积分
指令为：
>>fun=inline（'（1+x+y）.*（x.^2+y.^2-2*y<=0）','x','y'）;
>>i=dblquad（fun,-1,1,0,2）
i=
6.283
5．（广义积分）计算广义积分
指令为：
>>symsx;
>>f=exp（-x.^2）./（1+x.^4）;
>>int（f,'x',-inf,inf）
ans=
（4*pi^（1/2）*hypergeom（[1],[5/4,7/4],-1/4））/3+（2^（1/2）*pi*（cos
（1）-sin
（1）））/2
实验五、六 用matlab求解多项式并用plot绘制函数图象（常微分方程）
一、实验目的
1、了解MATLAB中主要用dsolve求符号解析解，ode45,ode23,ode15s求数值解。
2、
s=dsolve（‘方程1’,‘方程2’,…,’初始条件1’，’初始条件2’…,’自变量’）
用字符串方程表示，自变量缺省值为t。
导数用D表示，2阶导数用D2表示，以此类推。
S返回解析解。
在方程组情形，s为一个符号结构。
[tout,yout]=ode45（‘yprime’,[t0,tf],y0）采用变步长四阶Runge-Kutta法和五阶Runge-Kutta-Felhberg法求数值解，yprime是用以表示f（t,y）的M文件名，t0表示自变量的初始值，tf表示自变量的终值，y0表示初始向量值。
输出向量tout表示节点（t0,t1,…,tn）T,输出矩阵yout表示数值解，每一列对应y的一个分量。
若无输出参数，则自动作出图形。
ode45是最常用的求解微分方程数值解的命令，对于刚性方程组不宜采用。
ode23与ode45类似，只是精度低一些。
ode12s用来求解刚性方程组，是用格式同ode45。
可以用helpdsolve,helpode45查阅有关这些命令的详细信息.
3、熟悉plot绘图
二、实验内容
1．求下列微分方程的解析解（2个）
指令为：
y=dsolve（'D2y+2*Dy-3*y=exp（-3*x）','x'）
y=
C2*exp（x）-（x*exp（-3*x））/4-exp（-3*x）/16+C3*exp（-3*x）
指令为：
y=dsolve（'D2y+Dy+y=cos（x）','y（0）=0','Dy（0）=1.5','x'）
y=
sin（（3^（1/2）*x）/2）*（cos（x-（3^（1/2）*x）/2）/2-cos（x+（3^（1/2）*x）/2）/2+（3^（1/2）*cos（x-（3^（1/2）*x）/2））/3+（3^（1/2）*cos（x+（3^（1/2）*x）/2））/3+（3^（1/2）*sin（x-（3^（1/2）*x）/2））/6+（3^（1/2）*sin（x+（3^（1/2）*x）/2））/6）+（3^（1/2）*exp（-x/2）*sin（（3^（1/2）*x）/2））/3-（3^（1/2）*cos（（3^（1/2）*x）/2）*（（sin（x*（3^（1/2）/2-1））/2-cos（x*（3^（1/2）/2-1））*（3^（1/2）/2-1））/（（3^（1/2）/2-1）^2+1/4）+（sin（x*（3^（1/2）/2+1））/2-cos（x*（3^（1/2）/2+1））*（3^（1/2）/2+1））/（（3^（1/2）/2+1）^2+1/4）））/3
2．求方程
的解析解和数值解,并进行比较（用plot绘图）
解析解：
>>s=dsolve（'（1+x^2）*D2y-2*x*Dy','y（0）=1','Dy（0）=3','x'）
s=
x*（x^2+3）+1
数值解：
先建立m文件
functiondy=myfun_1（x,y）
dy=zeros（2,1）;
dy
（1）=y
（2）;
dy
（2）=2*x*y
（1）/（1+x^2）;
end
后再命令窗口输入：
>>[x,y]=ode23（@myfun_1,[0,1000],[0,1]）；
>>plot（x,y（:
1）,'r+',x,y（:
2）,'g*'）
得到：
3．分别用ode45和ode15s求解Van-del-Pol方程
的数值解,并进行比较.（用plot绘图）
functiondy=vdp1000（t,y）
dy=zeros（2,1）;
dy
（1）=y
（2）;
dy
（2）=1000*（1-y
（1）^2）*y
（2）-y
（1）;
end
[T,Y]=ode15s（'vdp1000',[03000],[01]）;
plot（T,Y（:
1）,'-'）
实验七函数文件
一、实验目的
1、理解函数文件的概念。
2、掌握定义和调用MATLAB函数的方法。
二、实验内容（选作2题）
1、定义一个函数文件，求给定复数的指数、对数、正弦和余弦，并在命令文件中调用该函数文件。
程序设计：
M文件：
functionf（x）
e=exp（x）
ln=log（x）
s=sin（x）
c=cos（x）
end
运行结果：
>>f（2i）
e=
-0.4161+0.9093i
ln=
0.6931+1.5708i
s=
0+3.6269i
c=
3.7622
2、一个物理系统可用下列方程组来表示：
从键盘输入m1、m2和
的值，求a1、a2、N1、N2的值。
其中g取’9.8,输入
时以角度为单位。
要求：
定义一个求解线性方程组AX=B的函数文件，然后在命令文件中调用该函数文件。
程序设计：
函数文件in.m:
function[a1,a2,N1,N2]=in（m1,m2,t）
g=9.8;
A=[m1*cos（t）-m1-sin（t）0;m1*sin（t）0cos（t）0;0m2-sin（t）0;00-cos（t）1];
C=[0;m1*g;0;m2*g];
B=inv（A）*C;
a1=B
（1）;
a2=B
（2）;
N1=B（3）;
N2=B（4）;
end
调用in.m的命令文件：
>>m1=1;m2=2;t=30*pi/180;
>>[a1,a2,N1,N2]=in（m1,m2,t）
运行结果：
a1=
6.5333
a2=
1.8860
N1=
7.5440
N2=
26.1333
3、一个自然数是素数，且它的数字位置经过任意对换后仍为素数，则称是绝对素数。
例如13是绝对素数。
试求所有两位绝对素数。
要求：
定义一个判断素数的函数文件。
函数文件：
fory=10:
99
ifisprime（y）
a=rem（y,10）;
b=fix（y/10）;
c=10*a+b;
ifisprime（c）
disp（y）
end
end
end
运行结果：
>>11
13
17
31
37
71
73
79
97
4、设
，编写一个MATLAB函数文件fx.m,使得调用f（x）时，x可用矩阵代入，得出的f（x）为同阶矩阵。
程序设计：
functiony=fx（x）
y=1./[（x-2）.^2+0.1]+1./[（x-3）.^4+0.01]
end
运行结果：
>>x=[12345]
x=
12345
>>fx（x）=1./[（x-2）.^2+0.1]+1./[（x-3）.^4+0.01]
fx=
0.971610.9901100.90911.23400.1724
5、已知
（1）当f（n）=n+10ln
时，求y的值。
程序设计：
函数文件fn.m:
functionx=fn（n）
x=n+10*log（n^2+5）
end
调用fn.m的命令文件：
y=fn（40）/（fn（30）+fn（20））
运行结果:
>>y=
0.6390
（2）当
时，求y的值。
程序设计：
函数文件fn.m:
functionx=fn（n）
ifn<=0
x=0;
else
x=n*（n+1）+fn（n-1）;
end
end
调用fn.m的命令文件：
y=fn（40）/（fn（30）+fn（20））
运行结果:
y=
1.7662
实验八，九MATLAB程序设计（循环、选择）
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、掌握循环结构的程序书写方法。
二、实验内容
1、硅谷公司员工的工资计算方法如下：
（1）工作时数超过120小时者，超过部分加发15%；
（2）工作时数低于60小时者，扣发700元；
（3）其余按每小时84元计发。
编程按输入的工号和该号员工的工作时数，计算应发工资。
functiongongzi（x,y,a）
clear;
x=input（'请输入工号：
'）;
a=input（'请输入工作时长（小时）：
'）;
ifa>120
y=84*120+（a-120）*1.15*84;
else
ifa<60
y=84*a-700;
else
y=84*a;
end
end
disp（['工号为',num2str（x）,'的员工工资为：
',num2str（y）,'元']）;
end
2、用switch…case语句得出各月份的季节（如3，4，5月输出为春季）。
请输入月份
functionjijie（x）
clear;
x=input（'请输入月份：
'）;
switchx
case1
disp（[Num2str（x）,'月是冬季']）
case2
disp（[Num2str（x）,'月是冬季']）
case3
disp（[Num2str（x）,'月是春季']）
case4
disp（[Num2str（x）,'月是春季']）
case5
disp（[Num2str（x）,'月是春季']）
case6
disp（[Num2str（x）,'月是夏季']）
case7
disp（[Num2str（x）,'月是夏季']）
case8
disp（[Num2str（x）,'月是夏季']）
case9
disp（[Num2str（x）,'月是秋季']）
case10
disp（[Num2str（x）,'月是秋季']）
case11
disp（[Num2str（x）,'月是秋季']）
case12
disp（[Num2str（x）,'月是冬季']）
end
3、计算1+3+5+…+99的值，当和大于1000的时候终止计算，要求显示终止时候的求和结果以及
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