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1、湖 北 汽 车 工 业 学 院 MATLAB及应用实验指导书I MATLAB 及应用实验指导书MATLAB 及应用实验指导书班级：T1243-7 姓名：柏元强学号： 20120430724 总评成绩：汽车工程学院电测与汽车数字应用中心名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖 北 汽 车 工 业 学 院 MATLAB及应用实验指导书II 目录实验 04051001 MATLAB 语言基础 . 1实验 04051002
2、MATLAB 科学计算及绘图. 18实验 04051003 MATLAB 综合实例编程. 31名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖 北 汽 车 工 业 学 院 MATLAB及应用实验指导书1 实验 04051001 MATLAB 语言基础1 实验目的1)熟悉 MATLAB的运行环境2)掌握 MATLAB的矩阵和数组的运算3)掌握 MATLAB符号表达式的创建4)熟悉符号方程的求解2 实验内容第二章1.创建 dou
3、ble 的变量，并进行计算。(1)a=87，b=190，计算 a+b 、a-b 、a*b。clear,clca=double(87);b=double(190);a+b,a-b,a*b(2)创建 uint8 类型的变量，数值与(1) 中相同，进行相同的计算。clear,clca=uint8(87);b=uint8(190);a+b,a-b,a*b2计算：操作成绩报告成绩名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖 北 汽
4、 车 工 业 学 院 MATLAB及应用实验指导书2 (1) sin 60(2) e3 (3) 3cos4clear,clca=sind(60)b=exp(3)c=cos(3*pi/4)3设2u，3v，计算：(1) 4loguvv(2) 22euvvu(3) 3uvuvclear,clcu=2;v=3;a=(4*u*v)/log(v)b=(exp(u)+v)2)/(v2-u)c=(sqrt(u-3*v)/(u*v)4计算如下表达式：(1) 3542ii(2) sin 28i clear,clc (3-5*i)*(4+2*i) sin(2-8*i)名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - -
5、 - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖 北 汽 车 工 业 学 院 MATLAB及应用实验指导书3 5判断下面语句的运算结果。(1) 4 20 (2) 4 = 20 (3) 4 = 20 (4) 4 = 20 (5) bB clear,clc4 20 , 4 = 20,4 = 20,4 = 20,bb,ab&bc,a=d,a|bc,d7编写脚本，计算上面第2 题中的表达式。clear,clcdisp(sin(60)=);disp(sind(60) disp(ex
6、p(3)=);disp(exp(3)disp(cos(3*pi/4)=); disp(cos(3*pi/4)名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖 北 汽 车 工 业 学 院 MATLAB及应用实验指导书4 8编写脚本，输出上面第6 题中的表达式的值。clear,clca=39;b=58;c=3;d=7;disp(ab);disp(ab) disp(ac);disp(ab&bc);,disp(ab&bc) disp
7、(a=d);disp(a=d)disp(a|bc);disp(a|bc) disp(d);disp(d)第三章1. 在命令提示符下输入以下两条命令： x = 9 3 0 6 3 y = mod(sqrt(length(x+5).*1 2 3 4 5)*5),3) 求 y 值为多少？2. 在 MATLAB 中运行以下命令：a = 3, 7, 2, 7, 9, 3, 4, 1, 6; b = 7; a(4) = ; vec1 = a=b; vec2 = mod(a,2)=0; c = sum(vec1); vec3 = vec1+vec2; d = vec3.*a; vec4 = find(a 5
8、); e = a(vec4) + 5; vec5 = find(a 5);e = a(vec4) + 5;vec5 = find(a 5);f = vec5.2;disp(c=);disp(c)disp(d=);disp(d)disp(e=);disp(e)disp(f=);disp(f)3. 向量操作时MATLAB 的主要部分，使用给出的向量来做下面的练习。注意：不要直接给出下列问题中任何一个的最终结果，不要在问题的任何部分使用迭代。vec=4 5 2 8 4 7 2 64 2 57 2 45 7 43 2 5 7 3 3 6253 3 4 3 0 -65 -343 (1) 创建一个新的向量
9、vecR, 使其为 vec 的转置。(2) 创建一个新的向量vecB，使其为vec 中的前半部分与后半部分对换的结果，这样vecB 包含的元素为 vec 的后半部分紧接着vec 的前半部分。(3) 创建一个新的向量vecS，使其包含vec 中所有小于45 的元素，且元素按照vec 中的顺序排列。(4) 创建一个新的向量vec3R，使其从vec 中从最后一个元素开始，并且间隔三个元素取一个元素，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 27 页 - - - - - -
10、 - - - 湖 北 汽 车 工 业 学 院 MATLAB及应用实验指导书6 直到第一个元素为止。(5) 创建一个新的向量vecN，使其包含vec 中所有等于2 或 4 的元素的索引值。(6) 创建一个新的向量vecG，使其包含vec 中去掉索引值为奇数且取值为2 或 4 的元素后的所有元素。clear,clcvec=4 5 2 8 4 7 2 64 2 57 2 45 7 43 2 5 7 3 3 6253 3 4 3 0 -65 -343;vecR=vec;disp(vecR=);disp(vecR)a=length(vec);vecB=vec(a/2+1:a) vec(1:a/2);di
11、sp(vecB=);disp(vecB)C=find(vec6 56 8 445 7 357 4 注意：不能直接将相关数值输入答案中，如果再命令提示符下输入：newNumEx=6 56 8 445 7 357 4 将不能得分。提示：对于 3 个向量而言，其解决方法应当是一样的，只是变换向量名称而已。clear,clcnums1=7 1 3 5 32 12 1 99 10 24;nums2=54 1 456 9 20 45 48 72 61 32 10 94 11;nums3=44 11 25 41 84 77 998 85 2 3 15;newNums1=nums1(1:2:end)newNu
12、ms2=nums2(1:2:end) newNums3=nums3(1:2:end)思考题1.MATLAB中，数组与矩阵在表示与应用上有哪些区别。一维数组相当于向量,二维数组相当于矩阵.所以矩阵是数组的子集数组运算是指数组对应元素之间的运算,也称点运算 .矩阵的乘法、 乘方和除法有特殊的数学含义，并不是数组对应元素的运算，所以数组乘法、乘方和除法的运算符前特别加了一个点。矩阵是一个二维数组，所以矩阵的加、减、数乘等运算与数组运算是一致的。但有两点要注意：(1)对于乘法、乘方和除法等三种运算，矩阵运算与数组运算的运算符及含义都不同：矩阵运算按线性变换定义，使用通常符号；数组运算按对应元素运算定义
13、，使用点运算符；(2)数与矩阵加减、矩阵除法在数学是没有意义的，在MATLAB 中为简便起见，定义了这两类运算名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖 北 汽 车 工 业 学 院 MATLAB及应用实验指导书8 实验 04051002 MATLAB 科学计算及绘图1 实验目的1)熟悉 MATLAB所提供的常用数值计算的函数(方程（组）的求解、插值、拟合)；2)掌握 MATLAB二维图形绘制命令及其图形控制（plot、
14、loglog 、contour、polar 等） ；3)熟悉 MATLAB三维图形绘制命令及其图形控制(mesh、surf 等)。2 实验内容第四章1. 有如下数据：x 1 1.1 1.2 1.3 1.4 y 1.00000 1.23368 1.55271 1.99372 2.61170 利用本章介绍的几种插值方法对其进行插值，得到每隔0.05 的结果。clear,clcx=1 1.1 1.2 1.3 1.4;y=1.00000 1.23368 1.55271 1.99372 2.61170;scalar_x=x(1):0.05:x(end);y_nearest=interp1(x,y,sca
15、lar_x,nearest);y_linear =interp1(x,y,scalar_x,linear);y_spline =interp1(x,y,scalar_x,spline);y_cubic =interp1(x,y,scalar_x,cubic);subplot(2,2,1),plot(x,y,*),hold on ,plot(scalar_x,y_nearest),title(method=nearest);subplot(2,2,2),plot(x,y,*),hold on ,操作成绩报告成绩名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - -
16、- - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖 北 汽 车 工 业 学 院 MATLAB及应用实验指导书9 plot(scalar_x,y_linear),title(method=linear);subplot(2,2,3),plot(x,y,*),hold on ,plot(scalar_x,y_spline),title(method=spline);subplot(2,2,4),plot(x,y,*),hold on ,plot(scalar_x,y_cubic),title(method=cub
17、ic); 2. 求下列函数的解，并绘制图形。(1) 5exyx，初始点为8x(2) sinyxxclear,clc% 第一小题y_1=(x)exp(x)-x5; x0 =8;subplot(1,2,1), hold on ,fplot(y_1,x0,x0+10),title(exp(x)-x5);% 第二小题y_2=(x)x*sin(x);subplot(1,2,2), hold on ,fplot(y_2,-pi,pi),title(x*sin(x);名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - -
18、 - - - 第 11 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖 北 汽 车 工 业 学 院 MATLAB及应用实验指导书10 3. 求下列函数的极值。(1) 221zxy(2) 21zxyclear,clcz_1 = (x)x(1)2-(x(2)-1)2;x,fvalue,flag,output=fminsearch(z_1,0,0)disp( 第二小题 )z_2 = (x)(x(1)-x(2)+1)2;x,fvalue,flag,output=fminsearch(z_2,0,0)4. 计算下列积分。(1) 1351dxxxx(2) 10102 11sind d4xyyx
19、yx名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖 北 汽 车 工 业 学 院 MATLAB及应用实验指导书11 clear,clcfun1=(x)x+x.3+x.5;q = quad(fun1,-1,1)fun2=(x,y)sin(y).*(x+y)./(x.2+4);q = dblquad(fun2,1,10,1,10)第八章1. 编写程序， 该程序在同一窗口中绘制函数在0,2之间的正弦曲线和余弦曲线，步长为/10，
20、线宽为 4 个象素，正弦曲线设置为蓝色实线，余弦曲线颜色设置为红色虚线，两条曲线交点处，用红色星号标记。clear,clcx=0:pi/10:2*pi;f=(x)(cos(x)-sin(x);x1=fzero(f,0,pi);x2=fzero(f,pi,2*pi);plot(x,sin(x),b-, LineWidth,4),hold on ,plot(x,cos(x),r:, LineWidth,4); plot(x1,sin(x1),rh, markerfacecolor, y, markersize,10); plot(x2,sin(x2),rh, markerfacecolor, y,
21、 markersize,10); 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖 北 汽 车 工 业 学 院 MATLAB及应用实验指导书12 2 绘制下列图像（1）sinyxx，010 x（2）三维曲线：226621zxxyyxy，1010 x，1010y（3）双曲抛物面：22164xyz，1616x，44yclear,clcx = 0:pi/100:10*pi;y=x.*sin(x);subplot(1,3,1),p
22、lot(x,y,b),title(y=x*sinx)% 2?D?aX,Y = meshgrid(-10:0.2:10);Z = X.2 + 6*X*Y + Y.2 + 6*X + 2*Y -1;subplot(1,3,2),mesh(X,Y,Z),title( 三维曲面 )% 3?D?a名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖 北 汽 车 工 业 学 院 MATLAB及应用实验指导书13 X,Y = meshgri
23、d(-16:0.2:16,-4:0.1:4);Z = X.2/16 - Y.2/4;subplot(1,3,3),mesh(X,Y,Z),title( 双曲线抛物面 )3. 绘制下列图像（1）绘制电脑磁盘使用情况的饼状图（2）生成 100 个从 0 到 10 之间的随机整数，绘制其直方图（3）生成 10 个从 0 到 10 之间的随机整数，绘制其阶跃图clear,clcx=37 63;subplot(1,3,1),pie(x, 可用空间 37% , 已用空间 63% ),title( 饼状图 );subplot(1,3,2),hist(round(rand(100,1)*10),title(
24、直方图 );subplot(1,3,3),stairs(round(rand(10,1)*10),title( 阶跃图 );名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖 北 汽 车 工 业 学 院 MATLAB及应用实验指导书14 4. 分别通过界面交互方式和函数方式在第 1 题生成的图形中添加注释，至少应包括：标题，文本注释，图例。clear,clcx=0:pi/10:2*pi;f=(x)(cos(x)-sin(x)
25、;x1=fzero(f,0,pi);x2=fzero(f,pi,2*pi);plot(x,sin(x),b-, LineWidth,4),hold on ,plot(x,cos(x),r:, LineWidth,4); plot(x1,sin(x1),rh, markerfacecolor, y, markersize,10); plot(x2,sin(x2),rh, markerfacecolor, y, markersize,10);title( 正弦曲线和余弦曲线及其交点 );xlabel(x),ylabel(y=sinx y=cosx);text(3,0.3,sin(x)text(1.
26、0,-0.2,cos(x)text(1.0,0.7,x=pi/4,sin(x)=cos(x)text(4.1,-0.7,x=3*pi/4,sin(x)=cos(x)legend(sin(x), cos(x)名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖 北 汽 车 工 业 学 院 MATLAB及应用实验指导书15 5. 对第 2 题中绘制的双曲抛物面尝试进行视点控制和颜色控制。clear,clcx = 0:pi/100:
27、10*pi;y=x.*sin(x);subplot(1,3,1),plot(x,y,b),title(y=x*sinx)% 第二小题X,Y = meshgrid(-10:0.2:10);Z = X.2 + 6*X*Y + Y.2 + 6*X + 2*Y -1;subplot(1,3,2);mesh(X,Y,Z),title( 三维曲面 ),view(50,60);colormap(jet);% 第三小题X,Y = meshgrid(-16:0.2:16,-4:0.1:4);Z = X.2/16 - Y.2/4;subplot(1,3,3),mesh(X,Y,Z),title( 双曲面抛物线 )
28、,view(30,60);colormap(flag);名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖 北 汽 车 工 业 学 院 MATLAB及应用实验指导书16 思考题1.MATLAB求多项式的根是用什么方法，与传统方法相比有何优点用 roots（a）函数， a 是所要求根的多项式函数，相比传统方法更方便2.画出横坐标在（-15，15）上的)x(siny函数的曲线，应该使用什么命令。Plot(-15,15,sin(x
29、); 3.请思考网络线有什么作用，为什么要对图形进行标注。网格线可以使图像具有更好的可读性；标注使图形表达信息更加清晰。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖 北 汽 车 工 业 学 院 MATLAB及应用实验指导书17 实验 04051003 MATLAB 综合实例编程1 实验目的1)了解 Windows 界面编程的基本概念和方法掌握MA TLAB 程序设计的方法；2)熟悉 MATLAB/GUI的基本特点；掌握
30、MA TLAB/GUI编制的基本步骤；3)掌握 MATLAB/Simulink的使用方法和基本步骤；4)将 MA TLAB 应用到所学专业。2 实验内容第十一章2.求解微分方程211223221312342108xxxx xxxxxxx，初始条件x1=x2=0。操作成绩报告成绩名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖 北 汽 车 工 业 学 院 MATLAB及应用实验指导书18 4. 在水平角度30 方向，以 10
31、0 m/s 的速度来投掷一个抛射物。建立一个Simulink模型以求解这个抛射物的运动方程，其中，x 和 y 分别是这个抛射物的水平和垂直位移。x= 0 x(0) = 0 x(0) = 100 cos 30?y= -g y(0) = 0 y(0) = 100 sin 30?使用这个模型来绘制这条抛射物轨迹y 相对于 x 的图形，其中，0t 10 s 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖 北 汽 车 工 业 学
32、 院 MATLAB及应用实验指导书19 plot(simout(:,1),simout(:,2),hold on ,title( 抛物线轨迹 Y相对 X图形 );xlabel(0-10秒内水平方向位移X ),ylabel(0-10秒内竖直方向位移Y );5. 考虑图中所示的系统。运动方程是：m1 1x + (c1 + c2) 1x+ (k1 + k2)x1 - c2 2x - k2x2 = 0 m22x+ c2 2x+ k2x2 - c2 1x- k2x1 = f (t) 假设 m1 = m2 = 1, c1 = 3, c2 = 1, k1 = 1和 k2 = 4 。（1）. 开发这个系统的S
33、imulink模型。在开发系统模型的时候，考虑是使用模型的状态- 变量表示法还是传递- 函数表示法。（2） 使用 Simulink模型，针对以下输入绘制响应x1(t) 的图形。其初始条件为0。f (t) = 2021210ttttt名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 21 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖 北 汽 车 工 业 学 院 MATLAB及应用实验指导书20 方法一：线性状态变量模型令：z1=x1,z2=x1,z3=x2,z4=x2 ; z
34、1=z2; Z2= -5z1-4z2+4z3+z4; Z3=z4; Z4=4z1+z2-4z3-z4+f(t); A=0,1,0,0;-5,-4,4,1;0,0,0,1;4,1,-4,-1,B=0;0;0;1,C=1,0,0,0;0,0,1,0,D=0;0 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 22 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖 北 汽 车 工 业 学 院 MATLAB及应用实验指导书21 方法二：传递函数模型状态变量模型与传递函数模型相比，传递
35、函数模型得到的结果更接近真实情况，结果更精确。两图中虚线为X1(t) 图形。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 23 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖 北 汽 车 工 业 学 院 MATLAB及应用实验指导书22 思考题：结合本次试验，谈谈学习MATLAB 的心得体会：以前数学建模，初步了解到了MATLAB ，但仅处于了解阶段。本学期比较系统地学习了MA TLAB ，掌握了一些编程与应用技巧。在上 MATLAB课之前， 打算在课上好好学习这个软件，
36、然后上课了发现，大学还是得靠自己，老师教你基本的使用，想深层次的去运用软件解决问题，还是得平时多花时间。 在其它课程的学习中，我应用 MATLAB 解决了一些比较复杂的计算问题，这开始让我认识到MATLAB的重要性。通过进一步的学习，我逐渐体会到MA TLAB 功能强大，应用广泛。作为工科生，掌握MATLAB已经成为一项重要的技能。这些课后习题，让我注意了平时没有注意到的细节，这样在以后学习MA TLAB 就能够更加的得心应手，让他更好的为我们的工作带来方便和高效。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 -
37、 - - - - - - 第 24 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖 北 汽 车 工 业 学 院 MATLAB及应用实验指导书23 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 25 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖 北 汽 车 工 业 学 院 MATLAB及应用实验指导书24 第一题Clear,clcz=(x)x(1)2-(x(2)-1)2;x,fvalue,flag,output=fminsearch(z,0,0)y=x(2);x
38、=x(1);z=x2-(y-1)2;x,y,z第二题Clear,clcfun=(x,y)sin(2.*y).*(x+y)./(x.3+5);q=dblquad(fun,1,20,1,10)第三题function dydt=vdp1(t,y)dydt=y(2);100*(1-y(1)2)*y(2)-y(1)-5;新建脚本t,y=ode45(vdp1,0 16,5;10); 第四题Clc,cleara=10000;t=0while a1000000 a=a*1.06+10000t=t+1;endt第五题Clc,clear名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - -
39、- - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 26 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖 北 汽 车 工 业 学 院 MATLAB及应用实验指导书25 X,Y=meshgrid(-16:0.4:16,-4:0.4:4) Z=X.2/16-Y.2/4 subplot(2,2,1),mesh(X,Y,Z) subplot(2,2,2),surf(X,Y,Z) 第六题名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 27 页，共 27 页 - - - - - - - - -