MATLAB实验小结论文 数学建模(共16篇)
1.MATLAB实验小结论文 数学建模 篇一
数学课题实验个人阶段性小结
我校《关注生命,有效引导,促进数学课堂的动态生成》课题自2006年5月立项开展研究,已经做了一些有益的尝试和探索。本学期我围绕课堂教学的有效性进行了个人的一些小课题的研究,有针对性的就“创设情境的有效性”,“探究活动的有效性”等问题进行课堂问诊,案例剖析。但由于课程改革的复杂性,在实践过程中也缺乏相关经验,有时知识与技能目标不能当堂落实。鉴于此,近阶段我主要围绕教学目标的达成进行研究,现将这一阶段的情况简单总结。
一、业务学习,充实理论基础
在实验过程中我能抓紧时间进行业务学习,教书备课之余写下不少于三千字的业务学习笔记。学习内容有《有效教学探析》、《有效运用评价,培养学生乐学情感》等小学数学专业委员会会刊《小学数学教育》上刊发的一线教师的心得体会,也从网上收集整理资料如动态生成的起源,预设与生成的内涵,有效教学的策略等。本人能通过学习开阔自己视野,明确思路,对自己今后教学实践的有效性研究也有了一定的理论支撑。同时,能借助学校博客这一交流平台,发表看法和个人成果,与志同道合的老师共鸣。这一学期,我通过学习专家的理论,剖析教学案例,对照自己的教学行为,进一步内化了对有效引导教学,促进课堂的动态生成操作策略研究的认识。
二、献课询教,保证行为跟进
十月份,借学校“市骨干教师和学科带头人的教学展示”的东风,我除了自己准备一节一年级上册的《整理房间》一课,同时也观摩了同校教师的两节课。在备课的时候,我给自己制定了课堂教学有效性课堂观察表。观察内容主要有以下部分:
1、是否把课程目标具体为课堂教学目标?
2、课堂教学目标是否具有可行性?
3、是否根据学生的认识水平和经验,活化教材?
4、所设计的学习主动是否有利于学生合作交流?
5、教师是否合理运用评价?
6、教师是否有效关注学生?
为了能较好了落实以上这几项内容,我下了功夫钻透教材,正确理解教材,并并活化教材,从而促进三维目标的达成。这节课我安排了一系列的分类活动活跃学生的思维。我不但使用了直观的多媒体课件,准备了图片,还充分利用了学生身边的教学资源,如分同学、分铅笔、按男女、高矮排队回教室等等。让他们动脑想一想、动口说一说、动手分一分。这样做,不但调动了学生的潜能,锻炼了他们的探究能力,合作能力,表达能力,同时使得这节课上得生动活泼。本节课的一个环节给我留下深刻的印象:当教师让学生把铅笔进行分类时,学生不仅能按长短分,还有的学生能按颜色分成红色、黄色、蓝色等,按材料分成木制铅笔和自动铅笔,还可以分成有橡皮头和没橡皮头的,削了的和没削的„„分类方法之多出乎我的意料,这也从一个侧面反应出本课分类的初步认识学生掌握得很扎实。上完这节课后,我与多位听课教师围绕本节课数学课堂中学生知识目标的落实,对数学学科的兴趣,教师的教学预设与课堂生成的矛盾等相关问题进行了详细的现场解剖,并及时形成了书面材料。通过这次活动,我对有效引导教学,促进课堂的动态生成操作策略研究有了自己的初步模式。
三、实验研究的思考
随着有效引导教学,促进课堂的动态生成操作策略研究深入开展,课题组的老师也在实践中不断总结与反思,不断追求更简约、更高效的数学课堂。在实践中我也产生了一些思考。
1、提高课堂教学的有效性对教师素质提出了更高的要求,如良好的教学机智,深厚的知识底蕴,精湛的教学艺术,巧妙的教学设计,如何让教师多练“内功”,更新和充实知识储备,让教师获得更好的个人专业成长是课题组思考的问题之一。
2、如何做到有效地关注全体学生,真正让学生在数学方面得到全面发展,也是下一阶段我要研究的重点。
2.MATLAB实验小结论文 数学建模 篇二
在诸多的软件中, Matlab是一款很好的软件, 很适合用于开展中学数学实验. Matlab是美国Math Works公司出品的商业数学软件, 用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境, Matlab具有语言简单、易学、适用范围广、功能强、开放性强、网络资源丰富等特点.
Matlab可以帮助学生从动态中观察、探索和发现对象之间的数量变化关系与空间结构关系, 因此能够充当数学实验中的有效工具. 通过Matlab能够实现动画效果, 让学生自己动手通过设置参数的不同, 改变图形、曲线的状态、参数的数值等, 发现“形”和“数”的变化, 去猜测、归纳、验证从而得出正确的结论, 更进一步可以为证明思路找到突破口. Matlab还可以对动态的对象进行“追踪”, 并能显示该对象的轨迹, 如点的轨迹、线的轨迹, 形成曲线或包络线.
例如: 在“二次函数y = ax2+ bx + c的图像”一节中, 如何向学生说明y = ax2, y = ax2+ k, y = a ( x - h) 2, y =a ( x - h) 2+ k等函数图像之间的关系? 这些函数图像的相互关系一直是传统教学中的重点和难点, 学生难以理解, 教师也难以用文字语言说明. 因此我们尝试了实验教学, 首先教给学生在“Matlab”中作图的基本方法, 讲解简单的程序编制方法.打开“Matlab”软件, 以绘制y =1/2x2图像为例, 编制以下主要程序:图 1
x = - 4: 0. 1: 4; y =0. 5* x. ^2;
plot ( x, y) ; % 画图
针对上述程序, 逐条讲解每条程序含义, 然后让学生自己定义参数, 可以参照Matlab软件中的plot绘图函数的参数, 在上述第三条程序上加上相应的字符串, 从而可以绘制各种类型的图像.
下面举例让学生绘制参数不同的二次函数图像. 比如比较只有a不同的二次函数y =1/2x2, y = 1/2x2图像的区别.
结果见图1. 改变a的值, 学生得出当a > 0时, 抛物线开口向上, 当a < 0时, 抛物线开口向下.
再举例比较只有k不同的二次函数y = 1/2x2, y =1/2x2- 1图像的区别.
结果见图2第1个子图, 改变k的值, 二次函数顶点的纵坐标发生改变, 两图像是上下平移关系.
观察只有h不同的二次函数y = 1/2x2, y = 1/2 ( x +1) 2图像.
subplot ( 1, 3, 2) ; % 第2个子图
x = - 4: 0. 1: 4; y1 = - 0. 5 * x. ^2; y2 = - 0. 5 * ( x+ 1) . ^2; plot ( x, y1, x, y2, 'r') ;
结果见图2第2个子图, 改变h的值, 二次函数顶点的横坐标发生改变, 两图像是左右平移关系.
观察h, k不同的二次函数y = 1/2x2, y = 1/2 ( x + 1) 2- 1图像.
结果见图2第3个子图, 改变h, k的值, 二次函数顶点的横、纵坐标均发生改变.
将四个二次函数y = 1/2x2, y = 1/2x2- 1, y = 1/2 ( x +1) 2, y = 1/2 ( x + 1) 2- 1在同一坐标系画出图像.
结果见图3.
学生观察三个特征量a, h, k对图像的影响, 由学生观察或者自己操作对a, h, k三个变量进行改变, 看对图像有什么影响, 也可移动图像观察a, h, k三个值的变化, 从而通过数形结合和整体的观点, 学生很容易掌握y = a ( x - h) 2+k的图像和性质. 通过学习, 学生清楚知道: a是决定二次函数图像的开口方向 ( 性质符号) 和大小, h是决定二次函数的对称轴, k是决定二次函数的顶点的纵坐标.
利用Matlab反复动态演示y = ax2, y = ax2+ k, y =a ( x - h) 2, y = a ( x - h) 2+ k等函数图像的相互变换, 学生便可顺利地掌握二次函数的图像上下左右平移的知识难点学习过程除了被动接受知识外, 还存在大量的发现与探究等认识活动. 新课程要求学习方式的转变, 就是要转变单一的被动接受式学习, 把学习过程之中的发现、探究等认识活动凸显出来, 使学习过程更多地成为学生发现问题、提出问题、分析问题、解决问题的过程. 在这样的数学活动中, 学生不仅深刻了解、认识了这些函数的性质和它们之间的关系外, 更重要的是从学习过程中培养了学生自主发展能力、认识能力、动手能力.
学生通过实验探索, 让他们猜想和发现许多结论. 老师引导学生进行实验, 组织学生小组学习, 引导学生将实验结果进行归纳证明. 学生们通过实验、操作进行观察、分析、探索、猜想和归纳, 从而亲身体验数学、理解数学, 学生的学习已由接受性学习转变为探索性学习.
数学实验, 以“做”为载体, 能帮助学生架起思维和构建的平台, 使学生体验数学的过程. 学生通过做“数学实验”去主动发现、主动探索, 不仅使学生的逻辑思维能力、空间想象能力和数学运算能力得到较好的训练, 而且有效地培养了学生的发散思维和直觉思维.
摘要:数学实验, 以“做”为载体, 能帮助学生架起思维和构建的平台, 通过学生动手实验, 让学生体验数学的过程.在诸多的软件中, Matlab是一款很好的软件, 很适合用于开展中学数学实验.利用Matlab编写程序, 演示函数y=a (x-h) 2+k图像的性质, 学生便可顺利地掌握二次函数的图像上下左右平移的知识难点.
3.MATLAB实验小结论文 数学建模 篇三
【关键词】 Matlab Gui,阿贝-波特实验,滤波
【中图分类号】G64.23 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2015)15-000-01
一、引言
众所周知,光学专业实验对仪器的稳定性要求很高,对于复杂光路的搭建和调试都是非常耗费时间的,而计算机仿真能克服上述缺点,而且能够呈现出实验中很难实现的实验现象。所以光学专业实验的计算机仿真成为了当前实验教学研究的一个热门课题。阿贝-波特实验是光信专业的一个经典实验[1],目前也有不少人对该实验进行了仿真,但目前该实验的仿真要么缺乏直观的界面[2],要么界面不够友好,不够丰富[3],比如界面中没有给出实际的实验光路等。针对上述情况,本文对阿贝-波特实验进行料Matlab Gui仿真,仿真界面不但给出了该实验的实际光路,而且验证了阿贝波特实验的所有现象,实现了仿真界面友好、内容丰富,使学生更能深刻理解阿贝波特实验。
二、阿贝-波特实验的原理
如图1所示[1],在相干平行光照明下,物的成像过程可分成两步:①入射光经过物的衍射在物镜的后焦面上形成夫琅禾费衍射图样;②衍射图样作为新的子波源发出的球面波在像平面上相干叠加成像。概括地说,上述成像过程分两步:先是“衍射分频”,然后是“干涉合成”。所以如果在透镜的后焦面(即频谱面)上放上各种滤波器,就可以改变频谱的信息,从而引起输出像发生变化。
图1 阿贝成像原理图
三、阿贝波特实验的Matlab Gui仿真
图2是阿贝波特实验的MATLAB GUI仿真界面。界面的右上方为实验光路及实验注意事項。滤波对象是正交光栅,在界面的下面显示物及其频谱,点击滤波器下拉菜单,选中水平狭缝作为滤波器,则界面的下面第三个图显示该滤波器,再点击进行滤波按钮,则在界面的下面第四个图显示经滤波处理后的像,如图2(a)所以,由图可见,频谱面上的横向分布是物的纵向结构的信息,如果点击滤波器下拉菜单,选中纵向狭缝作为滤波器,则在界面的下面第四个图显示经滤波处理后的像,如图2(b)所以,由图可见,频谱面上的纵向分布是物的横向结构的信息。如果点击滤波器下拉菜单,选中方向滤波,则经滤波后的输出像如图2(c)所示,得到的是相对方向的信息,由图可以看出,采用方向滤波器,可完全改变像的性质。如果点击滤波器下拉菜单,选中低通滤波,则经滤波后的输出像如图2(d)所示,由图可见,零频分量是一个直流分量,它只代表像的本底,即只有0级衍射(空间频率为0)能通过时,则在像平面上虽有光照,但完全不能形成图像。如果点击滤波器下拉菜单,选中高通滤波,则经滤波后的输出像如图2(e)所示,由图可
(a)横向狭缝滤波
(b)纵向狭缝滤波
(c)方向滤波
(d)低通滤波
(e)高通滤波
图2 阿贝波特实验的Matlab Gui仿真界面。
见,阻挡零频分量,在一定条件下可使像发生衬度反转。由2(d,e)还可以看出:允许低频分量通过时,像的边缘锐度降低;允许高频分量通过时,像的边缘增强。
四、结论
为了更好理解阿贝波特实验,本文对阿贝波特实验进行了Matlab Gui仿真,仿真界面友好、操作方面,内容丰富,本仿真界面不但给出了实际的实验光路,而且实现了实验的所有功能,仿真结果验证了所有的阿贝波特实验现象。
参考文献
[1]苏显渝,李继陶.信息光学M.北京,科学出版社,1999
[2]刘全金叶璟.基于MATLAB环境的阿贝-波特空间滤波实验仿真,安庆师范学院学报,2009,4:108-112
4.MATLAB实验小结论文 数学建模 篇四
____________________
专
业:
_____ 制药工程 ___ __ __
班
级:
_____ 14040242__ __ __ __
学
号:
_____ _ 14040242 xx_ _ _____
姓
名:
_______x x xxxxx ________
中北大学理学院
目录 实验八
级数及运算.......................................................................................................................3 【实验类型】
...........................................................................................................................3 【实验学时】
...........................................................................................................................3 【实验目的】
...........................................................................................................................3 【实验内容】
...........................................................................................................................3 【实验方法与步骤】
...............................................................................................................4 实验的基本理论与方法...................................................................................................4 二、实验使用的 MATLAB 函数....................................................................................4 【实验练习】
...........................................................................................................................5
实验八
级数及运算 【 实验类型 】
验证性 【 实验学时 】学时 【 实验目的 】
1.掌握用 MATLAB 判定常数项级数的敛散性的方法。
2.掌握用 MATLAB 进行幂级数求和的方法。
3.掌握用 MATLAB 将函数展开成幂级数的方法; 【 实验内容 】
1.熟悉有关级数收敛、发散的判定方法和级数求和; 2.利用 MATLAB 判断常数项级数的敛散性; 3.熟悉有关幂级数的各种运算; 4.利用 MATLAB 进行幂级数的求和运算; 5.利用 MATLAB 进行函数的幂级数展开;
【 实验方法与步骤 】
实验的基本理论与方法 1.常数项级数的审敛法:
(1)级数收敛的必要条件:若级数1 nnu收敛,则必有0 lim nnu。
(2)比较审敛法的极限形式:设有正项级数1 nnu,1 nnv,若 nnnvul i m,)0( ,则级数1 nnu,1 nnv同时收敛或发散。
(3)比值审敛法:设有正项级数1 nnu,若 nnnuu1lim,当1 时级数收敛;当1 时级数发散。
(4)条件收敛与绝对收敛:若级数1 nnu收敛(级数1 nnu必收敛),则称级数绝对收敛;若级数1 nnu发散,而级数1 nnu收敛,则称级数条件收敛。
2.幂级数展开的唯一性:若函数)(x f在含点0x的某一区间内能展开为幂级数,则必为 Taylor 级数 n nx x x fnx x x f x x x f x f x f))((!1))((!21))(()()(0 0)(20 0 0 0 0 的 二、实验使用的 MATLAB 函数
1.), , ,(0 n kk k k f symsum S
判断级数nkk kkf0的收敛性并求级数的和。
其中,kf为级数的通项,k 为级数自变量,0k和nk为级数求和的起始
项与终止项,并可以将起始或终止项设置成无穷量 inf。若给出的kf变量中只含有一个变量,则在函数调用时可以省略 k。但是在调用这个函数时,需要先用 syms k 声明自变量 k 为符号变量。
2.taylor(f,x,k)
将)(x f按 x=0 进行 Taylor 幂级数展开 taylor(f,x,k,a)
将)(x f按 x=a 进行 Taylor 幂级数展开 其中,f 为函数的符号表达式,x 为自变量,若函数只有一个自变量,则 x 可以省略。k 为需要展开的项数,默认值为 6 项。还可以给出 a参数,表明需要获得关于 x=a 的幂级数展开。
【实验练习】
练习1 判断下列级数的收敛性,若收敛并求和。
(1)121nn
(2)1cos10 nnn
(3)11(2)nnn n 练习2 求下列函数的收敛区间及和函数。
(1)02nnnnx
(2)0(1)!nnn xn 练习3 将下列函数展开成幂级数(1))0()ln( a x a展开为 x 的幂级数(2))(sin 2 x展开为 x 的幂级数(3)3x展开为1 x的幂级数。
5.MATLAB实验小结论文 数学建模 篇五
MATLAB 综合实验 项目二
连续系统的频域阐发 目的:
周期信号输入连续系统的响应可用傅里叶级数阐发。由于盘算历程啰嗦,最适适用MATLAB 盘算。通过编程实现对输入信号、输出信号的频谱和时域响应的盘算,认识盘算机在系统阐发中的作用。
任务:
线性连续系统的系统函数为11)(jj H,输入信号为周期矩形波如图 1 所示,用MATLAB 阐发系统的输入频谱、输出频谱以及系统的时域响应。
-3-2-1 0 1 2 300.511.52Time(sec)
图 1
要领:
1、确定周期信号 f(t)的频谱nF。基波频率 Ω。
2、确定系统函数 )( jn H。
3、盘算输出信号的频谱
n nF jn H Y )(
4、系统的时域响应
nt jnn eY t y)(MATLAB 盘算为
y=Y_n*exp(j*w0*n“*t);
要求(画出 3 幅图):
1、在一幅图中画输入信号 f(t)和输入信号幅度频谱|F(j)|。用两个子图画出。
2、画出系统函数的幅度频谱|H(j)|。
3、在一幅图中画输出信号 y(t)和输出信号幅度频谱|Y(j)|。用两个子图画出。
解:(1)阐发盘算:
输入信号的频谱为
(n)输入信号最小周期为 =2,脉冲宽度,基波频率Ω=2π/ =π,所以
(n)系统函数为
因此
输出信号的频谱为
系统响应为
(2)步伐:
t=linspace(-3,3,300);
tau_T=1/4;
%
n0=-20;n1=20;
n=n0:n1;
%盘算谐波次数20
F_n=tau_T*Sa(tau_T*pi*n);
f=2*(rectpuls(t+1.75,0.5)+rectpuls(t-0.25,0.5)+rectpuls(t-2.25,0.5));
figure(1),subplot(2,1,1),line(t,f,”linewidth“,2);
%输入信号的波形 axis([-3,3,-0.1,2.1]);grid on
xlabel(”Time(sec)“,”fontsize“,8),title(”输入信号“,”fontweight“,”bold“)%设定字体巨细,文本字符的粗细
text(-0.4,0.8,”f(t)“)
subplot(2,1,2),stem(n,abs(F_n),”.“);
%输入信号的幅度频谱 xlabel(”n“,”fontsize“,8),title(”输入信号的幅度频谱“,”fontweight“,”bold“)
text(-4.0,0.2,”|Fn|“)
H_n=1./(i*n*pi+1);
figure(2),stem(n,abs(H_n),”.“);
%系统函数的幅度频谱 xlabel(”n“,”fontsize“,8),title(”系统函数的幅度频谱“,”fontweight“,”bold“)
text(-2.5,0.5,”|Hn|“)
Y_n=H_n.*F_n;y=Y_n*exp(i*pi*n”*t);
figure(3),subplot(2,1,1),line(t,y,“linewidth”,2);
%输出信号的波形 axis([-3,3,0,0.5]);grid on
xlabel(“Time(sec)”,“fontsize”,8),title(“输出信号”,“fontweight”,“bold”)
text(-0.4,0.3,“y(t)”)
subplot(2,1,2),stem(n,abs(Y_n),“.”);
%输出信号的幅度频谱 xlabel(“n”,“fontsize”,8),title(“输出信号的幅度频谱”,“fontweight”,“bold”)
text(-4.0,0.2,“|Yn|”)
(3)波形:
-3-2-1 0 1 2 300.511.52Time(sec)输 入 信 号f(t)-20-15-10-5 0 5 10 15 2000.10.20.30.4n输 入 信 号 的 幅 度 频 谱|Fn|-20-15-10-5 0 5 10 15 2000.10.20.30.40.50.60.70.80.91n系 统 函 数 的 幅 度 频 谱|Hn|
-3-2-1 0 1 2 300.10.20.30.4Time(sec)输 出 信 号y(t)-20-15-10-5 0 5 10 15 2000.10.20.30.4n输 出 信 号 的 幅 度 频 谱|Yn|
项目三
连续系统的复频域阐发 目的:
周期信号输入连续系统的响应也可用拉氏变更阐发。用 MATLAB 的标记盘算成果,通过编程实现对系统瞬态响应和稳态响应的阐发,加深理解拉氏变更在阐发系统中的作用。
任务:
线性连续系统的系统函数为11)(ss H,输入信号为周期矩形波如图2所示,用MATLAB阐发系统的响应和稳态响应。
0 1 2 3 4 5 6 700.511.52Time(sec)
图 2
要领:
1、确定第一个周期拉氏变更)(0s F。
2、确定前 6 个周期的拉氏变更)(s F。
3、盘算输出信号的拉氏变更)()()(s F s H s Y
4、系统的时域响应)()(s Y t y
MATLAB 盘算为
y=ilaplace(Y);5、系统的稳态响应和稳态值,即经过 4 个周期后,系统响应趋于稳态,两个稳态值可取为
t=8s 和 t=8.5s
要求:
1、画出输入信号 f(t)波形。
2、画出系统输出信号 y(t)的波形。
3、画出系统稳态响应 yss(t)的波形,4 个周期后。并盘算出稳态值。
解:(1)步伐 syms s;
H=1/(s+1);
F0=1/s*(1-exp(-0.5*s));
%输入信号第一个周期的laplace变更
F=F0+F0*exp(-2*s)+F0*exp(-4*s)+F0*exp(-6*s);
Y=H.*F;
Y0=H.*F0;
y=ilaplace(Y);
y=simple(y);
t=linspace(0,12,300);
f=2*(rectpuls(t-0.25,0.5)+rectpuls(t-2.25,0.5)+rectpuls(t-4.25,0.5)+rectpuls(t-6.25,0.5));
yn=subs(y);
%标记替换
figure(1),plot(t,f,“linewidth”,2);
axis([0,7,-0.2,2.2]),xlabel(“Time(sec)”,“fontsize”,8),title(“输入信号”,“fontweight”,“bold”)
text(3.0,1.0,“f(t)”)
figure(2),plot(t,yn,“linewidth”,2);
axis([0,7,-0.1,0.5]),xlabel(“Time(sec)”,“fontsize”,8),title(“输出信号”,“fontweight”,“bold”)
text(3.0,0.3,“y(t)”)
figure(3),plot(t,yn,“linewidth”,2);
axis([8,12,-0.1,0.5]),xlabel(“Time(sec)”,“fontsize”,8),title(“输出信号稳态响应”,“fontweight”,“bold”)
text(10.0,0.2,“ys(t)”)
t=8:0.5:8.5;
%取t=8s和t=8.5两个稳态值
ys=subs(y,t,“t”);
disp(“输入为周期信号的响应的第一个周期”);
y0=ilaplace(Y0);
pretty(y0);
%标记输出类似数值形式
disp(“输出稳态周期信号的两个值”);
ys
(2)波形
0 1 2 3 4 5 6 700.511.52Time(s ec)输 入 信 号f(t)
0 1 2 3 4 5 6 7-0.100.10.20.30.4Time(sec)输 出 信 号y(t)8 8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5 12-0.100.10.20.30.4Time(sec)输 出 信 号 稳 态 响 应ys(t)
命令窗口显示:
输入为周期信号的响应的第一个周期
heaviside(t-1/2)(exp(1/2-t)-1)-exp(-t)+ 1 输出稳态周期信号的两个值 ys =
0.1015
6.MATLAB实验小结论文 数学建模 篇六
关键词:数字信号处理;综合性实验;Matlab
0引言
“数字信号处理”课程的主要内容包括z变换、离散傅里叶变换(DFT)、快速傅里叶变换(FFT)、数字滤波器设计和实现以及数字信号处理中的有限字长效应等等[1]。在学习理论知识的同时或之后,引入实验将有助于学生更好地理解和掌握课程内容[2-3]。笔者在教学过程中,设计了Matlab综合性实验。该实验在不失趣味性的同时,能把该课程中许多分散的知识点串接起来。教学实践表明,该实验可以帮助学生更深入地理解本门课程,取得了较好的教学效果。
1综合实验内容设计
笔者所设计的Matlab实验如下:对下式所示的输入信号进行滤波。x=sin(100πt)+sin(480πt)(1)具体步骤为(1)将输入的模拟信号x进行采样和量化,得到12位精度的数字信号;(2)设计一个低通无限冲激响应(IIR)滤波器,将输入信号中的240Hz的干扰滤除,要求滤波器的输出信号中240Hz处的噪声功率比50Hz处的信号功率低60dB。(3)设计一个高通有限冲激响应(FIR)滤波器,将输入信号中的50Hz的干扰滤除,要求滤波器的输出信号中50Hz处的噪声功率比240Hz处的信号功率低60dB。(4)对于上述两个滤波器,要求:给出理想滤波器的传输函数及频率响应;给出系数量化后所得的新的滤波器的传输函数及频率响应;确定滤波器实现所采用的结构,并给出该结构中所用加法器和乘法器的位数;将输入的数字信号通过前一步实现的滤波器,画出输出信号的频谱,确保滤波器性能满足设计要求。顺利完成上述Matlab实验,需要解决以下问题:(1)采样频率和FFT点数的选取:根据采样定理,采样频率只要不低于信号中所包含的最高频率的两倍,就可以从采样后的离散时间信号中恢复出原始的模拟信号。根据式(1),采样频率只要不小于480Hz即可。但是当需要使用FFT对信号进行频谱分析时,在确定采样频率时,除了要满足采样定理外,还需要考虑其他条件。例如:在做FFT时,信号频率应为频率分辨率的整数倍,这样才能准确地从频谱中看到该频率信号的功率,避免谱泄漏,即下式中的k应为整数:k=ffs=N(2)其中f,fs和N分别为信号频率、采样频率和FFT的点数。fs/N为频率分辨率,N一般为2的幂次方。在k不为整数时,为了减小谱泄漏的影响,可以在做FFT之前对采样所得的信号进行加窗处理[1]。(2)模数转换器的实现:实验中要求对输入信号进行量化,得到12位精度的数字信号。在将输入信号进行量化时,涉及到如何确定模数转换器的满量程范围、结构、量化方式(舍入还是截断)以及如何进行有符号数的量化等。(3)IIR滤波器类型的选择和设计:双线性变换是设计数字IIR滤波器的常用方法。它首先要将所要设计的数字滤波器的归一化边界角频率进行预畸变,然后再设计出满足性能要求的模拟滤波器。模拟滤波器有四种类型,分别为巴特沃斯滤波器,切比雪夫I型滤波器、切比雪夫II型滤波器以及椭圆滤波器。只有了解了这四种滤波器的特性,才能根据实际需求来选择合适的滤波器类型。在选择好滤波器类型后,将滤波器的性能指标输入相应的Matlab函数,就可以得到滤波器的传输函数,完成滤波器的设计。以椭圆滤波器为例,可以依次调用函数elli-pord(),函数ellipap()和函数zp2tf()来获得滤波器的阶数、零极点、增益和s域传输函数;也可以直接调用函数ellip()来得到滤波器的s域传输函数。最后再通过调用函数bilinear()得到相应数字滤波器的传输函数。(4)FIR滤波器的设计:在用窗函数法来设计FIR滤波器时,首先要根据滤波器的性能参数(如过渡带宽度、阻带衰减等)选取合适的窗函数以及确定窗函数的长度,之后将得到的窗函数与理想滤波器的单位脉冲响应序列相乘得到FIR滤波器的单位脉冲响应序列。以Kaiser窗为例,在Matlab中,函数kaiserord()用于预估FIR滤波器的阶数,函数kaiser()用于产生相应长度的Kaiser窗函数,函数fir1()用于实现采用该Kaiser窗设计的FIR滤波器,输出为滤波器的单位脉冲响应序列。(5)滤波器的实现:在用硬件实现滤波器时,必须考虑滤波器的有限字长效应,即滤波器系数的量化、滤波器中加法器和乘法器的有限字长效应以及运算结果的有限字长等等。滤波器的实现结构有直接型、级联型和并联型等。由于IIR滤波器存在量化噪声的积累,所以在选择结构时,需要考虑各种结构对有限字长效应的灵敏度。高阶IIR滤波器通常采用级联型或并联型结构来实现。Matlab中的函数residuez(B,A)用于计算传输函数B(z)/A(z)的留数、极点和直接项,从而得到有理式的部分分式展开;利用传输函数的部分分式展开,并通过适当的合并,可以得到滤波器的并联型结构。函数tf2sos()则可用于将传输函数转换成二阶节,得到滤波器的级联型结构。图3给出了系数量化前后高通滤波器的频率响应。为了能够判断所设计和实现的滤波器的性能是否达到设计指标,需要对滤波器的输出序列做N点的FFT。这时需要注意两点:一要能正确地区分输出序列中的暂态响应部分和稳态响应部分;二要从稳态响应部分选取连续的N个输出值做N点的FFT。
2教学反馈
根据学生上交的实验报告,从他们所写的实验收获和实验心得可以看出这个实验对他们学好这门功课所起的作用。总结如下:(1)本次实验是FIR滤波器与IIR滤波器的设计,综合使用了大量数字滤波器的设计方法,比如双线性变换法,窗函数法等,加深了对课堂学习的理论知识的理解,如IIR和FIR滤波器的优缺点、滤波器的暂态响应和稳态响应、各种模拟滤波器的性能比较以及各种窗函数之间的差异等。(2)学生对采样定理和FFT有了更深的认识,明白了采样频率、FFT点数等对频谱分析结果的影响,并通过不断的摸索与尝试,总结出了使用FFT时的一些注意事项。(3)对数字信号处理中的有限字长效应有了更加直观的体会,认识到在设计滤波器的传输函数时,需要考虑量化对滤波器性能的影响,设计指标需要留出一定的裕量。(4)提高了用Matlab实现数字信号处理功能的能力,包括:熟悉了使用Matlab设计FIR和IIR滤波器的流程;学会使用Matlab中的一些函数,如fft,cheb1ord,cheby,bilinear,fir1等;学会了用Matlab编写程序来实现指定结构的滤波器;学会了从时域和频域观察滤波器的输出是否正确以及是否达到性能要求等。总而言之,通过这次实验,使学生真正了解了如何利用Matlab来进行滤波器的设计,感觉受益匪浅,对他们学好“数字信号处理”课程很有帮助。
3结语
笔者所设计的基于Matlab的综合性实验涵盖了“数字信号处理”课程中的主要知识点。从学生反馈的意见可以看出,本实验取得了良好的教学效果,这有利于提高学生学习兴趣以及增强他们解决实际问题的能力。
参考文献:
[1]程佩青,数字信号处理教程[M],北京:清华大学出版社,2007.
[2]曹建玲,刘焕淋,雷宏江.基于MATLAB的“数字信号处理”仿真实验[J].北京:中国电力教育,2012(32):88-89.
7.MATLAB实验小结论文 数学建模 篇七
信号与系统课程是电子信息类专业重要的专业基础课[1,2]。但由于课程内容理论性强, 概念抽象, 公式繁多, 长期以来使得教、学处于两难境地。因此需要通过动手实验来加深理解各种数学运算在信号处理中的实际应用。然而, 传统的硬件实验系统存在着实验设备短缺、实验项目选择受限、实验设备老化等弊端, 为此, 利用Matlab强大的数值计算、符号计算、绘图显示及图形用户界面等功能, 设计了信号与系统仿真实验GUI平台, 增加计算机辅助实验教学手段是对信号与系统课程教学方法的有力补充, 同时, GUI实验平台简单的程序和可视化结果有助于学生对抽象概念及理论知识的理解。
1 Matlab及GUI简介
Matlab是MATrix LABoratory (矩阵实验室) 的简称。Matlab是由美国The Math Works公司出品的商业数学软件, 是用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境[3]。Matlab可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等, 主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域, 与Mathematica、Maple并称为3大数学软件。
Matlab具有强大的图形用户界面 (Graphical Use Interface, GUI) [4]生成功能。采用Matlab的GUI设计仿真实验界面, 过程简单, 操作方便。GUI设计有2种方式:一种是利用基本Matlab程序设计;另一种是利用GUIDE工具设计。GUIDE是一个专用于GUI程序设计的快速开发环境, 使用者可以在该设计环境内方便地得到各种GUI控件, 并可随意改变它们的外形、大小、颜色等属性, 从而设计出符合要求的图形用户界面。
利用Matlab及GUI设计开发的信号与系统仿真实验平台[5,6,7], 将信号与系统课程中较难掌握和理解的理论和概念形象地展示, 从而达到使学生对所学知识理解更加透彻的目的。
2 信号与系统实验平台设计
2.1 系统平台的整体框图
本实验系统整体结构框图如图1所示。包括2大模块:连续时间信号与系统、离散时间信号与系统。下设基本信号时域性质、卷积、傅里叶变换、连续时间系统的频率响应、拉普拉斯变换、离散时间信号卷积、离散时间系统的频率响应、离散傅里叶变换性质、基本离散信号Z变换、Z变换基本性质等实验模块。每一个实验模块又有下一级实验界面, 如傅里叶变换模块下面还有周期矩形脉冲信号的频谱、时移特性、频移特性和抽样定理等实验内容。
2.2 系统平台的设计步骤
设计的具体步骤如下:
(1) 运用Matlab的图形用户界面 (GUI) 设计方法, 设计整个实验系统的开始引导主界面以及实现信号与系统课程中具体实验的各个子界面;
(2) 分别编写各子界面控件对象的回调函数, 实现控件相应控制功能, 达到直接通过界面上各个控件就可以控制数据的输入输出, 并可以方便地对实验结果的数据及其图形进行显示和分析;
(3) 编写主界面的回调函数, 将各实验子界面整合在信号与系统仿真实验平台主界面中, 即通过主界面就可以进入任何一个实验子界面进行实验。
2.3 系统平台的界面设计
信号与系统仿真实验平台主界面如图2所示。该实验平台主要分为连续时间信号与系统和离散时间信号与系统两大模块。
连续时间信号与系统和离散时间信号与系统两大模块界面分别如图3和图4所示。
2.4 实验示例
以傅里叶变换模块为例介绍相关实验内容。本实验的目的是使学生理解信号的傅里叶变换频谱与时域信号的对应关系, 掌握并灵活运用傅里叶变换的时移、频移、抽样定理等性质。实验包括周期矩形脉冲的频谱、时移特性、频移特性和抽样定理等。
周期矩形脉冲的频谱分析界面如图5所示, 图中周期矩形脉冲信号的幅度为2, 脉冲的宽度为1.7, 脉冲的周期为10, 其频谱为离散的抽样信号。在界面通过滑动条可以调节脉冲的高度、宽度及周期等参数。
傅里叶变换的时移特性如图6所示, 由图可见, 矩形脉冲时域平移, 其傅里叶变换幅度谱不发生改变。通过滑动条可以调节时移参数。
傅里叶变换的频移特性如图7所示, 信号的频谱向左和向右平移后的叠加, 对应原信号时域乘以一个余弦信号, 即信号的双边带调制。通过滑动条可以调节频移参数。
傅里叶变换的抽样定理如图8所示, 当抽样周期满足奈奎斯特抽样间隔, 则采样信号的频谱刚好不发生混叠。通过滑动条可以调节抽样周期。
3 结语
运用Matlab设计了信号与系统仿真实验GUI平台。该实验平台人机交互界面友好, 操作方便, 形象直观。实验过程中, 只需输入或调节仿真实验参数, 就可在图形框中获得仿真结果, 从而便于对实验结果的分析。在理论教学中合理地运用仿真实验, 既有助于教师对课程难点内容的讲解, 同时也有助于提高学生学习兴趣和学习效率。
参考文献
[1]郑君里, 应启衍, 杨为理.信号与系统[M].2版.北京:高等教育出版社, 2001.
[2]吴大正.信号与线性系统分析[M].4版.北京:高等教育出版社, 2005.
[3]毛涛涛, 王正林, 王玲.精通Matlab GUI设计[M].北京:电子工业出版社, 2008.
[4]李显宏.Matlab 7.x界面设计与编程技巧[M].北京:电子工业出版社, 2006.
[5]王洁丽, 贾素梅, 薛芳.Matlab软件在信号与系统辅助教学中的应用[J].现代电子技术, 2007, 30 (6) :123-125.
[6]林霖, 杨丰, 张志德.基于Matlab的“信号与系统”课程演示软件的应用[J].电气电子教学学报, 2009, 31 (5) :98-100.
[7]张尤赛, 马国军, 黄炜嘉, 等.信号与系统Matlab实验仿真教学系统设计[J].现代电子技术, 2010, 33 (18) :57-59.
8.物理实验小结 篇八
从大一的下学期开始,我们的物理实验课上到现在已经两个学期了,记得在高中的物理课堂上,我们也经常做实验,但是记得我们都是看着老师做,然后我们在下面看着,结果正常都是老师说,而现在我们一个人或者两个人一台仪器,我们可以根据实验的要求来自己做实验,得到实验的结果,在做实验的过程中,发现并解决问题。这样也增强了我们的动手能力与发现问题的能力,大学里注重的是自主学习,所以在每次实验之前我们都会自己先对实验进行预习,大致了解实验目的、实验原理、实验仪器以及实验步骤等,然后再去实验室做。
两个学期下来,我们做了很多的实验,但是让我记忆最深的要属全息照相这个实验了,下面,就让我说说这个实验吧,既是一个小结,也是对我学习实验的一个回顾与思考。
其实全息照相最让我感兴趣的是它能再现十分逼真的立体像,与我们观察的实物是一样的,立体感很强,如果你把全息片分成若干的小块它的每一块都可以再现元物体的完整的像,神奇的吧。而且它还易于复制,并且还保持和原来的像一样。全息照相的时候是要把教室里的灯全部关闭的,整个教室这个时候很安静的,对了。我们的试验台好像是高阻尼全息实验台,也就很好的防止了不必要的震荡对实验的影响了,一个人一个实验台,我当时旁边的试验台没有人,所以,我就一个人调了两个试验台,嘿嘿,还好,时间都来得及的,我们在老师的安排下统一而有序的做着实验,实验时,我们要保证光路的光程差要尽量为零。因为只有在这种情况下,物光与参考光才能最相干。在摆放好仪器后,我们需要固定好仪器。这个实验是所有同学同时进行,在老师发出曝光指令后我们就会一起按下按钮。曝光结束后,接下来的就是显影和定影了。在显影液里泡上几十秒,然后放入清水中。实验的时间由老师决定的,我们大家都很配合老师的,因为我们都想看看自己做出来的到底会是什么样子的,等到底片上的水汽干了之后,就可以通过原先的光路查看自己的全息照相了,老师第一个看的我的,然后就给了个92分,哎妈呀~老高兴了~嘿嘿。
两个学期的实验也就这样的做结束了,对我来说,我感觉自己确确实实学到了一些东西,但是,我想,我要说的这些话可能确实很普通,但确确实实是我想说的。
第一,养成课前预习的好习惯。实验时,我们只有两个小时的实验时间,为了在规定的时间内快速高效率地完成实验,达到良好的实验效果,需要认真地预习,才能在课上更好的学习,收获的更多、掌握的更多。说道这里,我想,不能不提我们的预习了,很大一部分的同学都是仅仅把课本上的句子抄了下来,具体说的什么其实一点也没有在意,只有弄懂了实验的目的,基本原理,了解实验所采用的方法的关键与成功之处;我们才能把把实验中所有的地方都弄透彻,才能达到实验应有的效果。
第二,上课时认真听老师做预习指导和讲解,不知道老师有没有观察过,上课你在讲的时候,你注意到有同学在记你说的注意点吗?可能老师你也会说,实验很简单,没什么必要吧,但是我想说,有时候还就真的要记下来的,做实验的时候老师正常不在,你看不到,这个时候很多同学就会去问其他同学,刚老师讲的什么啊?怎么做的啊?我忘记了什么的。
第三,实验培养我们的动手能力。“实验就是为了让你动手做,去探索一些你未知的或是你尚不是深刻理解的东西。”现在,大学生的动手能力越来越被人们重视,大学物理实验正好为我们提供了这一平台。每个实验都亲自去做,不放弃每次锻炼的机会。可是还是有一部分同学喜欢抄别人的实验数据,我个人觉得这样就很没有意思~干脆,就别做实验了,直接填好数据你回去得了。
大学物理实验课让我收获颇丰,同时也让我发现了自身的不足。在今后的学习和工作中不断提高、完善自己通过实验所学到的东西,做到真正的学以致用。
9.测试实验报告小结 篇九
Nn =
请输入对应信号的幅值,相位,频率矩阵A(Nn*3),其中1列(幅值)
2列(相位-度)
3列(频率-Hz):A= [5 6 3;10 20 4;] A = >>
第二次 > swa1 请输入合成信号的个数:Nn= 3
Nn =
请输入对应信号的幅值,相位,频率矩阵A(Nn*3),其中1列(幅值)
2列(相位-度)
3列(频率-Hz):A= [6 2 1;10 4 3;50 20 6;] A = 50
第三次
请输入合成信号的个数:Nn= 4
Nn =
请输入对应信号的幅值,相位,频率矩阵A(Nn*3),其中1列(幅值)
2列(相位-度)
3列(频率-Hz):A= [10 6 1;9 5 3;20 14 6;13 10 8;] A = >>
(二)方波
1.>> swa2 请输入合成信号的谐波最高次数:Nn= 3
Nn =
请输入合成信号的类型(1-方波 2-三角波 3-锯齿波)Nn= 1
Type =
>> >> swa2 请输入合成信号的谐波最高次数:Nn= 4
Nn =
请输入合成信号的类型(1-方波 2-三角波 3-锯齿波)Nn= 1
Type =
>> >> swa2 请输入合成信号的谐波最高次数:Nn= 5
Nn =
请输入合成信号的类型(1-方波 2-三角波 3-锯齿波)Nn= 1
Type =
>>
三角波 1 >> swa2 请输入合成信号的谐波最高次数:Nn= 3
Nn =
请输入合成信号的类型(1-方波 2-三角波 3-锯齿波)Nn= 2
Type =
>> n =
请输入合成信号的类型(1-方波 2-三角波 3-锯齿波)Nn= 2
Type =
> swa2 请输入合成信号的谐波最高次数:Nn= 6
Nn =
请输入合成信号的类型(1-方波 2-三角波 3-锯齿波)Nn= 2
Type =
>>
锯齿波 1>> swa2 请输入合成信号的谐波最高次数:Nn= 3
Nn =
请输入合成信号的类型(1-方波 2-三角波 3-锯齿波)Nn= 3
Type =
>> >> swa2 请输入合成信号的谐波最高次数:Nn= 6
Nn =
请输入合成信号的类型(1-方波 2-三角波 3-锯齿波)Nn= 3
Type =
>> >> swa2 请输入合成信号的谐波最高次数:Nn= 9
Nn =
请输入合成信号的类型(1-方波 2-三角波 3-锯齿波)Nn= 3
Type =
>>
(三)>> DFA 请输入周期系数Tm= 1
Tm =
是否加窗cflag=(0-不加窗 1-加窗)0
cflag =
0
请输入合成信号的个数:Nn= 2
Nn =
请输入对应信号的幅值,相位,频率矩阵A(Nn*3),其中1列(幅值)
2列(相位-度)
3列(频率-Hz):A= [6 5 2;8 6 3;] A = >>
加
>> DFA 请输入周期系数Tm= 1
Tm =
是否加窗cflag=(0-不加窗 1-加窗)1
cflag =
请输入合成信号的个数:Nn= 2
Nn =
请输入对应信号的幅值,相位,频率矩阵A(Nn*3),其中1列(幅值)
2列(相位-度)
3列(频率-Hz):A= [6 5 2;8 6 3;] A = >>>> dfa 请输入周期系数Tm= 1
Tm =
是否加窗cflag=(0-不加窗 1-加窗)0
cflag =
0
请输入合成信号的个数:Nn= 3
Nn =
请输入对应信号的幅值,相位,频率矩阵A(Nn*3),其中1列(幅值)3列(频率-Hz):A= [10 20 5;30 40 9;20 30 9;] A =
>>
2列(相位-度)
加 >> dfa 请输入周期系数Tm= 1
Tm =
是否加窗cflag=(0-不加窗 1-加窗)1
cflag =
请输入合成信号的个数:Nn= 3
Nn =
请输入对应信号的幅值,相位,频率矩阵A(Nn*3),其中1列(幅值)
2列(相位-度)
3列(频率-Hz):A= [10 20 5;30 40 9;20 30 9;] A =
>>>> dfa 请输入周期系数Tm= 1
Tm =
是否加窗cflag=(0-不加窗 1-加窗)0
cflag =
0
请输入合成信号的个数:Nn= 4
Nn =
请输入对应信号的幅值,相位,频率矩阵A(Nn*3),其中1列(幅值)
2列(相位-度)
3列(频率-Hz):A= [6 5 2;9 6 3;10 5 4;20 10 9;] A = >>
加 >> dfa 请输入周期系数Tm=
Tm =
是否加窗cflag=(0-不加窗 1-加窗)1
cflag =
请输入合成信号的个数:Nn= 4
Nn =
请输入对应信号的幅值,相位,频率矩阵A(Nn*3),其中1列(幅值)3列(频率-Hz):A= [6 5 2;9 6 3;10 5 4;20 10 9;] A = >>
10.MATLAB实验小结论文 数学建模 篇十
1.1MATLAB软件简介
MATLAB是由美国Math Works公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大的功能集成在一个易于使用的视窗环境中,为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案,并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言的编辑模式,代表了当今国际科学计算软件的先进水平。计算机中数字图像是用整数阵列来描述的,因而MATLAB的这一特点使得它在处理数字图像上具备了独特优势。MATLAB对图像的处理功能主要集中在它的图像处理工具箱中。利用这些工具箱提供的函数,我们可以方便地对数字图像进行分析处理和研究。
1.2激光雷达系统及工作流程介绍
LMS-291激光雷达是德国西克(sick)公司生产的一种室外激光雷达(如图1所示),它是基于飞行时间测量原理来实现测量功能,是非接触测量。LMS-291激光雷达是一种高速中精度的工业应用级激光雷达,具有一个旋转自由度,可以在无外界反射镜或标志的情况下实现二维激光扫描功能,用以快速获取扫描平面与被测物体交线的二维坐标。
本实验所采用的系统是LMS-291激光雷达系统(如图2所示)。由LMS-291激光雷达、进行数据采集与处理的台式计算机、数据采集卡、小推车平台等组成。
整个系统的分工如下:LMS-291激光雷达负责对目标进行扫描,获取目标的三维信息;带有RS-422高速串口的数据采集卡将激光雷达所采集到的数据完整并且高速地传输到计算机; 计算机则通过相关的软件对激光雷达的扫描参数进行设置,并控制其工作;小车平台负责将其他结构组合在一起,并在系统的运动中起机动作用。三维成像的过程如图3所示。
2MATLAB基于激光雷达的三维成像
2.1实验过程
通过人为将小车平台向目标物推动,使得激光雷达与目标物产生相对运动。为了简化数据处理的过程,认为人为推动小车的速度恒定且方向一直指向目标物,即激光雷达系统的行进是匀速直线运动。为了减少实验中的人为误差,推动小车时尽量保持匀速且方向不变。实验前先测出激光雷达与地面的距离及其俯仰角,并且由系统的移动距离与所用时间之比可以得到系统的行进速度,将这些参数与激光雷达所扫描采集的目标信息综合在一起,并进行数据处理后,便可以通过MATLAB软件将目标物进行三维成像。
2.2MATLAB软件处理实验数据方法的介绍
通过激光雷达对目标的扫描,能够采集到i个点的数据,这些数据包括所采集点的极坐标信息(ri,θi,α),其中ri为目标i的距离信息,θi为目标点i相对于激光雷达起始扫描位置的角度值,α为激光雷达架设时的俯仰角。所建立的坐标系如图4所示。在该坐标系中,X轴为水平轴,Y轴为激光雷达扫描的正前方,Z轴垂直于地面向上,且三个轴两两垂直。激光雷达位于Z轴上,与Z轴的夹角为α,距地面高度为H。激光雷达的运动沿着Y轴方向。在运动过程中,令激光雷达与扫描目标的相对位移在Y轴上产生的变量为L,L与系统在扫描中的运动速度有关。
根据坐标之间的关系,可得
将处理完的数据导入到Matlab软件中,利用其自带的surf函数便可以对扫描目标进行三维重建。surf(x,y,z)函数通过创建一个使用颜色表示目标表面点的z坐标高度,同时使用x和y坐标划分平面网格进而创建三维图像来完成重建工作。
2.3实验结果与分析
实验中所扫描的目标物如图5和图6所示。图5中选用的目标为一个长为39厘米的遥控车;图6中选用的是导弹模型与铁块组成的多目标。
通过MATLAB软件对图5和图6的目标物进行三维成像。 其三维成像图分别如图7和图8所示,MATLAB可以将激光雷达系统所获得目标物的参数进行编程重现,从而获得目标物较为清晰的三维图像,通过三维坐标也可以较为精确地得到目标的尺寸。同时,通过Matlab软件的三维成像激光雷达也能够较好地分辨出多个目标。但是该函数只是简单的三维绘图函数, 其三维重建效果并不是十分理想,尤其是对扫描目标的细节与阴影情况的还原度较差。另外,通过该函数绘出的三维重建图难以进行进一步的处理和优化。
3结束语
MATLAB提供了20类图像处理函数,涵盖了图像处理的几乎所有的技术方法,是学习和研究图像处理的人员难得的加工工具箱,将MATLAB数字图像处理技术引入到激光雷达图像处理中,并分析了其实验结果,实验证明MATLAB软件对激光雷达扫描结果尽管还原度不是很好,但仍然具有较好的成像效果。
摘要:当今激光雷达技术广泛地应用在国防、工业、农业等多个领域,MATLAB在数字图像处理上具备独特的优势。将MATLAB数字图像处理技术引入到激光雷达图像处理中,对激光雷达扫描结果进行三维成像,实验表明成像效果较好。
11.MATLAB实验小结论文 数学建模 篇十一
溶液变血红色。
46.向天然水中加入少量肥皂液:
泡末逐渐减少且有沉淀生成。A“元素化合物”知识模块
1、碱金属元素原子半径越大,熔点也越高,单质的活泼性越大
2、硫与白磷皆易溶于二硫化碳、四氯化碳等有机溶剂,有机酸则较难溶于水
3、在硫酸铜饱和溶液中加入足量浓硫酸产生白色固体
4、能与冷水反应放出气体单质的只有是活泼的金属音质或活泼的非金属单质
5、将空气液化,然后逐渐升温,先制得氧气,余下氮气
6、把生铁冶炼成碳素钢要解决的主要问题是除去生铁中除Fe以外各种元素,把生铁提纯
7、虽然自然界含钾特制均易溶于水,但土壤中K%不高,故需施钾肥满足
8、制取漂白粉、配制波尔多液以及改良酸性土壤时,都要用到熟石灰 黄牛课件网 http://、I、AlO2、S、2--CO3、HCO3等不能大量共存
19、活性炭、二氧化硫、氯水等都能使品红裉色,但反应本质有所不同
20、乙酸乙酯、三溴苯酚、乙酸钠、液溴、玻璃、重晶石、重钙等都与烧碱反应
21、在FeBr2溶液中通入一定量Cl2可得FeBr3、FeCl2、Br2
3+
12.数字电路实验课程小结 篇十二
这学期通过九周的数字电路的实验,既对门电路、译码器、触发器、计数器等理论知识有了更深的理解,又锻炼了自己实际的操作能力。在已有的课本知识基础上进行实验设计,使同学们在传统实验基础上的创新意识得到体现,同时又巩固了对数字电路的掌握,激发了我们的学习数字电路的兴趣。
首先在做实验之前要要有充分的准备,弄懂实验原理,实验总是与课本知识相关的,就必须回顾课本的知识,掌握相关的知识点。在实验过程中,我们应该尽量减少操作的盲目性提高实验效率的保证,在弄懂了实验原理的基础上,才能保证自己的正确性。
在写预习报告时,会通过仿真,提出问题并试着通过网络找资料自学有关知识以及与他人交流来解决问题。培养了自己发现问题和解决问题的能力,留给学生充分的学习思维时间,增强了学习的主动性,为在课堂上的进一步理解应用打下基础。
同时将两个人组成一小组,再将几小组组成一个大组的形式很好,增强了大家的互动性。无论是在课后还是课上,大家都可以不断交流,互相发现问题,解决问题,在遇到不懂的地方共同努力,齐心协力,共同进步。
数字电子技术实验的开放体现了学生的主体意识,同学们在实验中表现出了积极的主动性。在实验中应思考如何去掌握和运用物理方法,如给定了实验原理和一些条件要求(如相关的芯片),设计实验方案、实验步骤,画出实验电路图,然后进行操作,得出结果。
13.MATLAB实验小结论文 数学建模 篇十三
在教学过程中, 演示两个频率相差不大的同向简谐振动合成而形成的“拍”现象时, 常用两个带有共鸣音箱、频率相同的音叉。演示时, 在一个音叉振臂上吸附强磁铁, 当磁铁处于不同位置时, 该音叉将具有不同的固有频率。用小橡皮锤分别敲打两个音叉时, 就获得两个振动方向基本相同而频率稍有不同的振源, 将会有“拍”现象发生, 在无线电技术上称为差拍, 即合振动的振幅出现周期性的忽强、忽弱现象。该演示仪器虽经济、轻便, 但实验现象往往并不直观清晰, 仍然比较抽象, 学员不能直观看到各分振动及合振动的实时图像, 也想象不出拍音是怎样叠加而形成的。针对上述问题, 本文通过把传统的演示仪器——音叉与现代的虚拟手段结合起来, 借助Matlab软件编制程序来实现振动的合成及拍频现象的计算机模拟, 对学员理解和掌握知识有极大的帮助。
2. 两个简谐振动合成的“拍”现象
为简化起见, 我们以振幅、初相位相同而频率相近、振动方向相同的两个简谐振动为研究对象。假设一质点同时参与两个同方向的简谐振动, 初位相均为零且振幅相等, 两简谐振动的圆频率分别是ω10和ω20, 则质点的振动方程为:
若两简谐振动的频率之和远大于它们之差时, 质点的运动方程可写成:
均圆频率;而2Acosω0t=A′ (t) 表示此振动的振幅按余弦规律变化, 这就是“拍”现象。
文献[1, P272]中介绍了两种观察“拍”现象的实验。第一种是用两支频率相同的音叉, 给其中一支附加上一微小物体, 使其频率发生微小的变化。当同时敲击两支音叉时, 就能“听”到产生的“嗡”、“嗡”拍音。第二种是用频率相差甚微的可见光叠加观察“拍”现象。其原理:将气体电离管内自发衰变的汞原子置于磁场中, 使它发出的绿光具有两种相邻频率, 这两个频率的光波合成后得到的“拍”频恰好在微波范围内, 可通过仪器测量出来。这两个实验前者简便易行, 但只能听不能看。后者既复杂又难于观察。其实, 我们可以借助Matlab软件编制程序来实现振动的合成及拍频现象的计算机模拟, 并结合简便易行的实验一进行教学, 不仅能“听”到“拍”现象, 更能直观地“看”到“拍”现象。
3. 实验结果及实现方法
首先, 给出两个频率相差不大的质点分别单独做简谐振动时的振动图像比对情形。输入两个频率相近的正弦波, 两个波的幅值和振动方向都相同, 通过Matlab输出的结果如图1所示, 让学员能够直观地看到各分振动的振动图像。
然后, 给出两个频率相差比较大的质点做简谐振动时振动合成的情形。输入两个频率相差比较大的正弦波, 两个波的幅值和振动方向都相同, 通过Matlab输出的结果如图2所示, 从图中可以观察到这两个波不能形成“拍”现象。
最后, 给出两个简谐振动形成“拍”现象的情形。输入两个频率相近的正弦波, 两个波的幅值和振动方向都相同, 通过Matlab输出的结果如图3所示, 从图中能够很直观地看到两个简谐振动形成的“拍”现象。
4. 结语
使用Matlab对实验过程以及结果的仿真, 并将分振动和合成拍的振动图像通过投影仪播放出来, 这样即使在大课堂中, 所有学员都能“看”到“拍”现象。经过这样的合理优化, 将拍音与直观的振动图像联系起来, 更容易使学员认识并掌握振动的合成及拍现象, 加深学员对理论的理解、接受和掌握。与文献[1, P272]中提到的两种方法相比, 本实验可操作性更强、更方便、现象更直观, 同时实验条件与教材中讨论的振动方向、振幅相同的条件一致, 有利于学员对教材内容的理解掌握。
参考文献
[1]漆安慎, 杜婵英.力学.北京:高等教育出版社, 1997.
14.化学实验室工作小结 篇十四
工作总结
钱兴勇
2011-2012学即将结束。我作为一名化学实验室工作人员,现将本学期的工作简单地总结如下:
1、实验室工作是一个繁琐的工作,每学期初制定初步工作计划,根据教师的教学进度表制定这一学期的分组实验和演示实验的安排表。利用时间认真钻研教材,明确教材中的每一个实验目的和要求、所用仪器、操作步骤,虚心向同行学习,及时总结改进实验,研究实验成败的原因。认真阅读实验杂志,取人之长,补己之短,不断扩展自己的视野,积累经验。根据大纲要求,能开足全部演示实验和分组实验,配合学校对学生加强素质教育,健全《仪器赔偿制度》、《学生实验守则》、《安全卫生制度》等。培养学生严警认真的实验态度,热爱学校、爱护公物的思想品德。
2、开学初期,初三学生的实验较多,几乎一个月的时间要在实验室里学习。
实验前,精心准备每次试验,提前一天将实验通知单交到仪器管理员手中,和仪器管理员仪器将实验所需各种仪器整齐摆放到桌面上,这往往需要2-3节课的时间,准备好这一切后再预做做实验,以保证实验的顺利进行。
实验过程中和任课教师一起参与了学生实验操作的指导工作,进一步锻炼了自己的动手能力,更好地配合了任课老师的教学工作。老师还需要的东西及时送到,坏的仪器及时添加。
实验结束后,学生分组实验的药品收上来后,为了防潮、防氧化,为了节约药品,需要把小瓶里的药品收集起来放入大的试剂瓶中,然后把小的试剂瓶都清洗干净晾干保养后放入药品室。每次实验配置的药品都有五六种到十几种,每次试验下来都要清洗几百个试剂瓶,还有试管烧杯等。所以清洗工作也是化学实验室的一个主要工作。仪器洗涮完毕,放回仪器柜,接下来的工作便是收拾桌面,扫地,拖地。
搞好实验室的卫生工作,保持实验室的窗明几净。使学生能在一个干净的实验室愉快地学习。
3、准备好演示实验后,先进行试做,发现问题及时解决,并向教师说明实验中应注意的问题,确保实验安全。
4、有些现用制的液体或气体,课前准备好。
5、学生实验课,尽量跟班辅导,及时补充仪器、药品,协助任课教师搞好实验教学,学生完成实验后,及时检查仪器完好,卫生合格等再使学生离开,然后关好水电,门窗及排风扇。
6、注意上、下午第一节课的学生实验,提前10分钟开门做好准备。
15.实验小学课改小结 篇十五
———小学第三片区英语教研活动心得体会
11月20日上午,小店区“推进区域课改,构建高效课堂”第三片区英语大教研活动在我校隆重举行。我校13位英语教师按时参会。活动后,大家一致认为:此次活动对大家来说受益匪浅。它让教研活动活跃于校际之间,让封闭于学校内的教师走进更广阔的思想空间,为一线的教师提供了一次学习的机会和各方面提高的平台。
这次活动我们听取了恒大小学高雪梅和小店中心校吴婷老师的课,她们风格各异,但都十分重视课堂的趣味性及小组合作,充分调动学生的积极性,课堂活跃轻松,教学效果良好。各位老师与大家分享的措施都有许多让人借鉴学习之处,会上区教研室赵文珍主任还从小学英语教学的高度对小学英语教学做了详尽的点评,提出了不少具有可操作性的建议,本次教研活动内容充实极富意义。
总之,通过这次联片教研活动,调动了教师们的积极性,促进了每一位教师反思自己,对照自己的实际班级采取相应的教学方法,深钻教材学习任务要细化,精心设计检测题,提高课堂教学效率。我们相信只要广大教师在活动中虚心学习,互相交流,更多的教师将在有文化的研究氛围中,不断感悟专业成长的喜悦,为我区英语教学工作的再进步做出自己的应有贡献。
16.MATLAB实验小结论文 数学建模 篇十六
关键词:MATLAB,不规则波,波高,上跨零点法
海岸动力学中常常要在实验室水箱中通过造波机制造出波浪, 主要对不规则波高的统计, 但是通过造波机造出的波浪往往周期很短, 往往最后的资料里有着较多数目的波高, 给最后的统计造成困难。而MATLAB具有高效的数值计算能力和图形处理功能。通过MATLAB软件的编程将其运用到波浪采集中, 可以大大减轻实验者的负担, 能够快速的处理数据。
0概述
在采集波高时常常用到上跨零点法, 所谓上跨零点法就是以平均水位为零线, 把波面上升与零线相交的点作为起点。波形不规则地振动降到零线以下, 接着又上升再次与零线相交, 这一点作为该波的终点 (也是下一个波的起点) 。如横坐标是时间, 则两个连续上跨零点间的间距就是波的周期;若横坐标是距离, 则此间距是这个波的波长。把这两点间的波峰最高点到波谷最低点的垂直距离定义为波高。对于中间可能存在的小波动, 只要不与零线相交就不予考虑。
在实际试验中, 由于各种误差以及波浪的非线性性, 得到的数据是十分繁杂的尤其是不规则波, 几乎没有规律可言, 若不用程序处理这几乎是不可能完成的。
1 MATLAB的应用实例
用MATLAB来统计有效波高, 程序精髓为上跨零点法, 即data (n) *data (n+1) <0.波峰减波谷即为波高, 将采集到的所有波高进行排序, 取前1/3大波进行算术平均, 得到不规则波的有效波高。
1.1不规则波程序
3 结果分析
在未用MATLAB程序编写前, 我们大多只能手工画图, 或者用excel画图。前者一来数据太多难以绘图, 二来画图费时长。后者虽然具有一定的准确性, 但是应用不够方便, 难以推广。现在可以在电脑里内置一个MATLAB求波高程序, 这样在采集到数据时直接将数据运行到程序上, 直接得出结果, 这样既省时又省力, 可以大大减轻实验者负担。
4 结语
本文主要把MATLAB运用到运用到实验室波高采集中, 用来处理繁杂的波浪数据。既方便又简单。同时可以应用到解决水位、点脉动压力、面脉动压力、拉力、三维总力、二维流速、护舷、位移、温度、应变以及模拟电压等试验中。
参考文献
[1]邹志利.海岸动力学[M].4版.北京:人民交通出版社, 2009, 12.
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