matlab实验报告

matlab实验报告（精选8篇）

1.matlab实验报告 篇一

MATLAB实验报告模板

[摘要]大学物理力学中涉及许多复杂的数值计算问题，例如非线性问题，对其手工求解较为复杂，而MATLAB语言正是处理非线性问题的很好工具，既能进行数值求解，又能绘制有关曲线，非常方便实用。另外，利用其可减少工作量，节约时间，加深理解，同样可以培养应用能力 。

[关键词]力学 重力场 阻尼振动 MATLAB语言 图形绘制

一、问题的提出

MATLAB 语言是当今国际上科学界 (尤其是自动控制领域) 最具影响力、也是最有活力的软件。它提供了强大的科学运算、灵活的程序设计流程、高质量的图形可视化与界面设计、便捷的与其他程序和语言接口的.功能。MATLAB 语言在各国高校与研究单位起着重大的作用.它是一种集数值计算、符号运算、可视化建模、仿真和图形处理等多种功能……

二、重力场中小球落点问题

在物理课程的学习中我们可以明确的得到解决落体运动的方程：

d2ym2??mg（1） dt

例：一弹性球，初始高度 h=10m,向上初速度 v0=15m/s, 与地相碰的速度衰减系数 k=0.8,计算任意时刻球的速度和位置。

分析：用传统计算方法解决时我们需要列出传统方程，

我们明显可以感觉到，这样的计算不仅繁琐费时，而且没有图示很难给以直观的感受，现在我们用MATLAB语言来对此例题做以下解析：

MATLAB程序如下：

clear all %有衰减弹性小球运动程序

v0=15; h=10; %初速度、高度

g=-9.8; k=0.8; % 重力加速度 衰减系数

通过以上程序对小球落地速度、位置以及运动过程的坐标描述，我们就会发现其在此

类问题中直观的表述，那么现在我们来解决另外一个问题。

三、解决阻尼振动与受迫震动图像问题

1、阻尼振动方程

红线—简谐振动，蓝线?2??2的阻尼振动，绿线?2??02的阻尼振动，阻尼振动周期

比自由振动要长，当?2?0.99?02 时，振幅按指数迅速缩减。

四、结论

从以上利用MATLAB语言对3种基本力学模型的分析我们不难的出以下结论：

五、课程体会

经过一学期紧张而有序的课程学习，在忙碌之余也得到了颇多的收获。我深深体会到MATLAB语言相对于同类程序语言更方便更简洁易懂，……

[参考文献]

[1] 刘卫国.MATLAB程序设计与应用（第二版）[M].北京：高等教育出版社，.

[2] 马文蔚.物理学(上册)（第四版）[M],北京：高等教育出版社，.

说明：

1.页面为A4，页边距上下均为2.5厘米，左右均为2.2厘米。

2.行距为单倍行距。

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4.注意参考文献的格式。

2.matlab实验报告 篇二

关键词：MATLAB仿真,实验平台

采用MATLAB技术的仿真平台不但具有传统的硬件实验所不具备的优势, 如使用方便, 价格低廉等。更重要的是它可以避免硬件实验带来的由于与实验目的无关的干扰, 如接触不良、仪器故障等所造成的影响, 从而使学生能集中精力在规定的教学时间内完成实验, 提高学习效率。尽管在真实系统上进行试验是必不可少的, 但是由于采用实机难以进行极限与失效测试, 而采用仿真器可以自由地给定各种测试条件, 测试被测控制器的性能, 因此仿真系统不但可用于课件的制作, 也可作为快速控制原型的虚拟试验台。

1 MATLAB特点

M A T L A B (矩阵实验室) 是集命令翻译、科学计算于一身的一套交互式软件系统。随着核心数值算法、界面设计、外部接口、应用桌面等诸多方面的极大的改进, MA T L A B以其强大的数学运算能力、方便实用的绘图功能及语言的高度集成性, 逐渐发展成为一种通用的科技计算、图形交互系统和控制系统仿真的程序语言。M A T L A B语言有三大特点:一是功能强大 (数值计算和符号计算、计算和编程可视化、数字和文字的统一处理、离线和在线计算) ;二是界面友好、语言简明 (以复数矩阵为计算单元, 指令表达与数学表达式相近, 称得上是一种演算式语言) ;三是开放性强 (具有几十个功能强大的工具箱, 可以完成系统仿真、系统辨识、模糊控制、神经网络建模等功能) 。MATLAB的这些特点, 使之很快成为应用学科计算机辅助分析、设计、仿真、教学乃至科技论文字处理必不可少的基础软件, 目前流行的MATLAB 6.5提供了模型化图形仿真工具Simulink和实用的用户图形界面开发程序Guide, 它完全支持可视化编成, 其方便程度类似于Visual Basic。将它提供的方法与用户的MATLAB变成经验结合起来, 可以很容易的写出高水平的用户界面程序和仿真程序。

2 MATLAB仿真技术在实验中的应用

2.1 故障设置与处理分析

目前的电力传动自动控制系统、电机学、电力系统运行等课的实验一般是进行参数和特性测定, 在实验室可通过各种仪表、连接线路、实验设备实现, 这种方法可以锻炼学生的动手能力, 是专业教学的一个非常重要的环节。但是系统组成的元器件价格偏高, 通常需经过复杂的参数计算, 才可搭建系统线路。若参数超过器件参数的容差范围, 可能引起系统故障, 烧坏器件, 系统短路等, 因此实验中引入计算机仿真进行故障分析、故障排除, 电路通过仿真程序验证后, 再进行实际连线, 既减少故障的发生, 又增加了实验的安全系数和成功率。

2.2 系统参数的优化设计

对一些真实系统进行结构和参数的优化设计是非常困难的, 这时仿真可以发挥它特殊的优化设计功能。MATLAB/Simulink提供的优化模块可用在一些需调整参数设置的实验中, 通常需先通过仿真来确定最佳数值或取值范围, 然后在实验台上进行线路的连接, 以免在实验台上烧毁元器件。如图1所示为非线性系统的PID控制器的设计框图, 经Simulink的优化模块NCD Output优化后, 得到比例、积分、微分系数分别为12.99、1.99、1.68, 在实验台上即可输入参数进行实验, 不需随机调试, 节约了实验时间。由于现有的实验设备为5~6人一组, 采用仿真程序后使每个人都有参与实践调试的机会, 同时还可适当增加实验内容, 进一步培养学生的实践能力, 加深对课本知识的理解。

2.3 复杂系统的仿真

实验环节的目的是为了提高学生的动手能力, 提供更多参与实践的机会, 但是对于大型、复杂系统直接实验是十分昂贵的。尤其对于硬件条件受限制、危险系数高、易出错误的实验, 在实验室现有的条件下难以进行或只能做做演示。某些系统直接实验往往会有很大的危险, 甚至是不允许的, 而采用仿真实验可以有效降低危险程度, 安全、快捷、经济, 对系统的研究起到保障作用。

2.4 创新性实验的仿真

为提高学生的创新能力和自学能力, 鼓励学生提出自己的新思想和新设计, 对于学生的创新性设计需通过仿真验证, 才可在实验台上进行实际线路的连接, 进行系统的验证。提高了学生的实践能力和学习热情。

3 结语

3.matlab实验报告 篇三

关键词： Matlab 信号与系统实验 电路设计

“信号与系统”是高等工科院校电类及其相关专业的一门重要的专业基础课。但学生在学习这门课时，普遍感到概念很抽象[1]，对其中的分析方法与基本理论不能很好地理解与掌握。因此，如何让学生尽快理解和掌握课程的基本概念、基本原理、基本分析方法，以及学会灵活运用这一理论工具，是开设信号与系统课程所要解决的关键问题。为了达到这一教学目的，课程实验是不可缺少的。实践教学不是理论教学的辅助和补充，而是理论教学的延伸，以及尝试素质培养的重要环节。实验方式一般来说有两种：硬件实验和软件仿真。本次实验开发就将硬件实验和软件仿真结合起来，使实验内容和形式都变得丰富起来，既帮助学生加深了对理论知识的理解，又培养了学生对抽象概念的形象思维和类比联想。实验的目的不仅是获得实验结果，更要引导学生观察实验过程中的现象，思索实验过程中的原理，寻求解决问题的方法，从而培养学生科学探索的精神。

1. EL-SS-III型实验系统和Matlab软件介绍

本次设计的实验采用的是由北京精仪达盛科技有限公司生产的EL-SS-III型实验系统。该实验系统主要由计算机、A/D和D/A采集卡、自动控制原理实验箱、打印机组成。如图1-1所示。

1.1 A/D和D/A采集卡

A/D和D/A采集卡采用EZUSB2131芯片作为主控芯片，负责数据采集，用EPM7128作为SPI总线转换。A/D为TL1570I，其采样位数为10位，采样率为1KHz。D/A为MAX5159，其转换位数为10位，转换速率为1K。采集卡有两路输出（DA1、DA2）和两路输入（AD1、AD2），其输入和输出电压均为-5V-+5V。

1.2 实验箱面板简介

实验箱面板布局如图1-2所示。

（1）实验系统有七组由放大器、电阻、电容组成的实验模块。每个模块中都有一个由UA741构成的放大器和若干个电阻、电容。这样通过对这七个实验模块的灵活组合便可构造出各种形式和阶次的模拟环节和控制系统。

（2）电阻、电容区，主要提供实验所需的二极管、电阻和电容。

（3）A/D、D/A卡输入输出模块，该区域是引出A/D、D/A卡的输入输出端，一共引出两路输出端和两路输入端，分别是DA1、DA2，AD1、AD2。

（4）电源模块，电源模块有一个实验箱电源开关，有四个开关电源提供的DC电源端子，分别是+12V、-12V、+5V、GND，这些端子给外扩模块提供电源。

（5）变阻箱、变容箱模块，只要按变阻箱和变容箱旁边的“+”、“-”按钮便可调节电阻电容的值，而且电阻电容值可以直接读出。

1.3 MATLAB是Mathworks公司于推出的一套高性能的数值计算和可视化软件。它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，构成方便的、界面友好的用户环境。对所要求解决的问题，用户只需简单列出数学表达式，其结果便以数值或图形的方式显示出来。该软件功能强大，界面直观，语言自然，使用方便，是目前高等院校广泛使用的优秀应用软件。

2.基于EL-SS-III型实验系统和Matlab软件的实验步骤

基于EL-SS-III型实验系统和Matlab软件进行信号与系统实验的具体流程，首先根据实验要求进行分析计算，设计出相应的电路；然后利用EL-SS-III型实验系统搭建电路，根据具体问题做出改进，得到合适的元器件参数；最后，利用Matlab软件对信号的稳定性进行分析仿真。

3.实验实例展示

连续时间系统的模拟，通过实验可以让学生掌握用基本的运算单元模拟连续时间系统的方法。在实验中要让学生根据模电所学的知识，把加法器、积分器等结合起来，设计出实现一定功能的模拟电路图。

3.1实验原理

系统的模拟就是由基本的运算单元（加法器、积分器、标量乘法器）组成的模拟装置模拟实际的系统。这些实际系统可以是电的或非电的物理系统，也可以是非物理系统。模拟装置可以与实际的内容完全不同，但用来模拟的装置和原系统的输入输出的关系上可以用同样的微分方程描述，即传输函数完全相同。可通过对模拟装置的研究分析实际系统，从而便于确定最佳的系统参数和工作条件。对于那些用数学手段难处理的高阶系统来说，系统的模拟就更有效。

3.2用EL-SS-III型实验系统设计实验

通过对连续时间系统的模拟，让学生学习根据给定的连续系统的传输函数，用基本运算单元组成模拟装置，并掌握连续时间系统的模拟方法。本实验是给出系统的传递函数，由学生用三种运算部件对系统进行模拟。以二阶低通滤波器为例，给出传递函数为：

H（s）=（3-1）

只要适当选定模拟装置的元件参数，就可得模拟方程和实际系统的微分方程完全相同。设计出的电路如图3-1所示，Vi为信号的输入端，Vo为信号的输出端。由二阶模拟电路实验图可得：

本模拟实验的电路中令：

R1=R2=R3=R4=100kΩ

Rw1=Rw2=100kΩ

C1=C2=1uF

由上式可得：Vi=Vo+Va-Vb

根据电路整理可得：

Vi=Vo+R4·C2·Vo′+R3·R4·Cl·C2·V0″

将电阻和电容参数带入

则有：Vi=V0+10V0′+10V0″

根据上式描述的输入输出关系式，可以得出此装置模拟的二阶网络函数与式（3-2）完全相同，即此模拟系统实现的是低通滤波器的功能。

在EL-SS-III型实验箱上连接图3-1所示电路，设输入为正弦信号，那么频率响应如图3-2所示。从幅频响应曲线也可以看出此模拟系统实现的是低通滤波器的功能。在实验中，还可以让学生测量各点电压波形，熟悉各运算部件的特点。

3.3用MATLAB分析系统的频率响应与稳定性

通过分析系统的频率响应，可以了解整个系统的特性。通过对系统零极点的分析，不仅能判断出系统的稳定性，还能了解零、极点分布与系统时域特性、频域特性的关系。在实验中，学生通过MATLAB编程可以方便改变各项参数，直观观察到零极点分布对系统稳定性的影响。

（1）系统的频率响特

设线性时不变（LTI）系统的冲激响应为h（t），该系统的输入（激励）信号为f（t），则此系统的零状态输出（响应）y（t）为：

y（t）=h（t）*f（t）（3-2）

又设f（t），h（t）及y（t）的傅立叶变换分别为F（jω），H（jω）及Y（jω），根据时域卷积定理得

Y（jω）=H（jω）F（jω）（3-3）

一般地，连续系统的频率响应定义为系统的零状态响应y（t）的傅立叶变换Y（jω）与输入信号f（t）的傅立叶变换F（jω）之比，即

H（jω）=（3-4）

通常，H（jω）是ω的复函数，因此，又将其写成为：

H（jω）=|H（jω）|e（3-5）

我们称|H（jω）|为系统的幅频响应，φ（ω）为系统的相频响应。

通常，H（jω）可表示成两个有理多项式B（jω）与A（jω）的商，即：

H（jω）==（3-6）

（2）用利MATLAB分析系统的频率响应

本次实验是要让学生学会求H（jω），通过观察H（jω）的特点判断系统特性，了解系统的传递函数与其频率响应之间的关系。

MATLAB提供了专门对连续系统频率响应H（jω）进行分析的函数freqs（ ）。该函数可以求出系统频率响应的数值解，并可绘出系统的幅频及相频曲线。freqs（）函数有如下四种调用格式：

Ⅰ.h=freqs（b，a，w）

该调用格式中，对应于上式的向量[b1，b2，b3，…bm]，a对应于上式的向量[a1，a2，a3，…an]，w为形如w1：p：w2的冒号运算定义的系统频率响应的频率范围，w1为频率起始值，w2为频率终止值，p为频率取样间隔。向量h则返回在向量w所定义的频率点上，系统频率响应的样值。

Ⅱ.h=freqs（b，a）

该调用格式将计算默认频率范围内200个频率点的系统频率响应的样值，并赋值返回变量h，200个频率点记录在w中。

Ⅲ.w]=freqs（b，a，n）

该调用格式将计算默认频率范围内n个频率点上系统频率响应的样值，并赋值给返回变量h，n个频率点记录在w中。

Ⅳ.freqs（b.a）

该格式并不返回系统频率响应的样值，而是以对数坐标的方式绘出系统的幅频响应和相频响应曲线。

一个二阶滤波器的频率响应H（jω）为：

H（jω）==

设R=，L=0.8H，C=0.1F，R=2Ω。试用MATLAB的freqs（）函数绘出该频率响应。

经计算得：

H（jω）==|H（jω）e|

实现该系统响应的程序为：

b=[0 0 1]；

a=[0.08 0.4 1]；

[h，w]=freqs（b，a，100）；

h1=abs（h）；

h2=angle（h）；

subplot（211）；

plot（w，h1）；

grid

xlabel（‘角频率（W））；

ylabel（‘幅度）；

title（‘H（jw）的幅频特性）；

subplot（212）；

plot（w，h2*180/pi）；

grid

xlabel（‘角频率（W））；

ylabel（‘相位（度））；

title（‘H（jw）的相频特性）；

程序运行结果如图3-4所示。

由图3-4的幅频响应曲线可以看出，此滤波器只能让低频信号通过，而对高频信号有抑制作用，所以为低通滤波器。因此，只要求得了系统的频率特性，就很容易了解系统的特点。

4.零极点分布与系统的稳定性

根据系统函数H（s）的零极点分布分析连续系统的稳定性是零极点分析的重要应用之一。稳定性是系统固有的性质，与激励信号无关，由于系统函数H（s）包含了系统所有固有特性，显然它也能反映出系统是否稳定。

对任意有界的激励信号f（t），若系统产生的零状态响应y（t）也是有界的，则称该系统为稳定系统，否则，则称为不稳定系统。

可以证明，上述系统稳定性的定义可以等效为下列条件：

时域条件：连续系统稳定的充要条件为?|h（t）|dt<∞，即系统冲激响应绝对可积。

复频域条件：连续系统稳定的充要条件为系统函数H（s）的所有极点均位于s平面的左半平面内。

系统稳定的时域条件和复频域条件是等价的。因此，我们只要考察系统函数H（s）的极点分布，就可判断系统的稳定性。

通过这个实验让学生了解零极点分布与系统时域特性、频域特性的关系及其对系统稳定性的影响。

设连续系统的系统函数为

H（s）=（4-1）

则系统函数的零点和极点位置可以用MATLAB的多项式求根函数roots（）求得，调用函数roots（）的命令格式为：

P=roots（A）

用roots（）函数求得系统函数H（s）的零极点后，就可以用plot命令在复平面上绘制出系统的零极点图，方法是在零点位置标以符号“x”，而在极点位置标以符号“o”。

已知某连续系统的系统函数为：

H（s）=

试用MATLAB画出零极点分布图，并判断是否稳定。

可以看出，该系统在s平面的右半平面有一对共轭极点，故该系统是一个不稳定的系统。因为根据判断系统稳定性的复频域条件可知，只有当H（s）的所有极点均位于s平面的左半平面时系统才是稳定的。

从程序运行结果可以得出，图4-2（a）中h（t）是按指数规律衰减的正弦振荡信号，所以系统是稳定的；（b）中h（t）是按指数规律增长的正弦振荡信号，所以系统是不稳定的；（c）中h（t）是等幅正弦振荡信号，所以系统是临界稳定的。

5.结语

本次实验设计我用EL-SS-III型实验系统和MATLAB软件设计了“信号与系统”综合实验，对实验结果进行了论证分析。具体对连续时间系统的模拟、系统的频率响应及稳定性进行了分析。用EL-SS-III型实验箱设计实验，加深了学生对实际电系统的理解，提高了学生对课程的兴趣，培养了学生主动获取和独立解决问题的能力。而用MATLAB语言完成各项实验，参数设置灵活方便，结果对比一目了然。把这两种实验方法相结合，不仅加深了学生对“信号与系统”课程内容的理解，而且培养了学生的动手操作能力及创新能力。

参考文献：

[1]王松林，郭宝龙.“信号与系统”国家精品课程的建设与实践[J].高等理科教育，2008，（3）：145-148.

[2]李丽容主编.电路、信号与系统实验教程[M].西安：陕西科学技术出版社，1998：147-148.

[3]张昱，周绮敏等编著.信号与系统实验教程[M].北京：人民邮电出版社，2005：56-65.

[4]汉泽西，肖志红，董浩编著.现代测试技术[M].北京：机械工业出版社，2006：45-52.

[5]吴大正主编，杨林耀，张永瑞编.信号与线性系统分析[M].第3版.北京：高等教育出版社，1998：121-124.

[6]孙瀚荪编.电路分析基础[M].第3版.北京：高等教育出版社，2003：57-70.

[7]梁虹，梁洁，陈跃斌等编著.信号与系统分析及MATLAB实现[M].北京：电子工业出版社，2002：56-58.

4.MATLAB实验指导书 篇四

实验指导书

物理与信息工程系

目录

实验一 MATLAB编程环境..............................................3 实验二 矩阵基本运算

（一）..........................................5 实验三 矩阵基本运算

（二）..........................................7 实验四 矩阵分析...................................................9 实验五 分支结构程序设计..........................................11 实验六 循环结构程序设计..........................................13 实验七 文件操作..................................................15 实验八 二维曲线的绘制............................................17 实验九 三维曲线和曲面的绘制......................................19 实验十 MATLAB数据统计处理........................................21 实验十一 多项式四则运算..........................................23 实验十二 线性方程组求解及函数求极值.............................25 实验一 MATLAB编程环境

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）分析实验内容，写出程序大致框架或完整的程序代码。（2）进入MATLAB7.0集成环境。（3）编辑程序并进行保存。

（4）运行程序，若有错误，修改错误后再次运行，如此反复进行到不显示出错为止。

（5）检查程序输出结果。

五、实验报告要求1．整理实验结果，填入相应表格中 2．小结实验心得体会 实验二 矩阵基本运算

（一）一、实验目的

1．通过实验，进一步熟悉MATLAB编程环境 2．通过实验掌握建立矩阵的几种方法 3．通过实验理解常用的矩阵运算

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．自主编写程序，必要时参考相关资料 3．实验学时：2学时

四、实验内容和步骤

1．实验内容

（1）设A和B是两个同维同大小的矩阵，问：

1）A*B和A.*B的值是否相等？ 2）A./B和B.A的值是否相等？

3）A/B和BA的值是否相等？操作过程参照教材中除法的矩阵生成。4）A/B和BA所代表的数学含义是什么？（2）写出完成下列操作的命令。

1）将矩阵A第2—5行中第1，3，5列元素赋给矩阵B。2）删除矩阵A的第7号元素。3）将矩阵A的每个元素值加30。4）求矩阵A的大小和维数。（3）下列命令执行后，L1、L2、L3、L4的值分别是多少/ A=1:9;B=10-A;L1=A==B;L2=A<=5;L3=A>3&A<7;L4=find(A>3&A<7);2．实验步骤

（1）分析实验内容，写出程序大致框架或完整的程序代码。（2）进入MATLAB7.0集成环境。（3）编辑程序并进行保存。

（4）运行程序，若有错误，修改错误后再次运行，如此反复进行到不显示出错为止。

（5）检查程序输出结果。

五、实验报告要求1．整理实验结果，填入相应表格中 2．小结实验心得体会 实验三 矩阵基本运算

（二）一、实验目的

1．熟悉矩阵的建立方式 2．理解矩阵拆分的方法

3．通过实验进一步掌握矩阵的基本运算

二、实验环境

1．计算机

2．MATLAB7.0集成环境

三、实验说明

1．熟练操作MATLAB7.0运行环境 2．自主编写程序，必要时参考相关资料 3．实验前应写出程序大致框架或完整的程序代码 5．实验学时：2学时

四、实验内容和步骤

1．实验内容

154831，B253 078（1）已知A3203617求下列表达式的值：

1）A+6B和A2-B+I（I为单位矩阵，matlab中使用eye来生成）2）A*B，A.*B和B*A 3）A/B和BA

4）[A,B]和 [A([1,3]，：);B^2]（2）已知

0.778023104145655，取出其前三行构成矩阵B，其前两列构成矩A325032543.1469.54阵C，其右下角3×2子矩阵构成矩阵D，B与C的乘积构成矩阵E，分别求E=10&A<25)2．实验步骤

（1）分析实验内容，写出程序大致框架或完整的程序代码。（2）进入MATLAB7.0集成环境。（3）编辑程序并进行保存。

（4）运行程序，若有错误，修改错误后再次运行，如此反复进行到不显示出错为止。

（5）检查程序输出结果。

五、实验报告要求1．整理实验结果，填入相应表格中 2．小结实验心得体会

实验四

矩阵分析

一、实验目的

1．学会求矩阵的对角线元素、对角阵和逆矩阵 2．学会求矩阵的行列式的值、秩 3．学会求矩阵的特征值和特征向量 4．通过练习熟悉矩阵分析方法

二、实验环境

1．计算机

2．MATLAB7.0集成环境

三、实验说明

1．熟练操作MATLAB7.0运行环境 2．自主编写程序，必要时参考相关资料 3．实验前应写出程序大致框架或完整的程序代码 5．实验学时：2学时

四、实验内容和步骤

1．实验内容

（1）使用函数，实现方阵左旋90°或右旋90°的功能。例如，原矩阵为A,A左旋后得到B,右旋后得到C。使用函数rot90(A,k)来实现；

101112321471078965，A25811B456，C9836912123121114 710（2）建立一个方阵A，求A的逆矩阵和A的行列式的值，并验证A与A-1是互逆的。A的逆（inv(A)）；A的行列式（det(A)）（3）求下列矩阵的主对角线元素、上三角阵、下三角阵、秩和迹。参考教材

1125141）A3051115030.434322

2)B8.9421 29（4）求矩阵A的特征值。参考教材

10.51 A110.250.50.2522．实验步骤

（1）分析实验内容，写出程序大致框架或完整的程序代码。（2）进入MATLAB7.0集成环境。（3）编辑程序并进行保存。

（4）运行程序，若有错误，修改错误后再次运行，如此反复进行到不显示出错为止。

（5）检查程序输出结果。

五、实验报告要求1．整理实验结果，填入相应表格中 2．小结实验心得体会 实验五

分支结构程序设计

一、实验目的

1．理解MATLAB的编程方法

2．掌握if语句和switch语句的使用 3.掌握分支结构程序设计方法

4.通过练习理解MATLAB编程方法和分支结构程序设计方法。

二、实验环境

1．计算机

2．MATLAB7.0集成环境

三、实验说明

1．熟练操作MATLAB7.0运行环境 2．自主编写程序，必要时参考相关资料 3．实验前应写出程序大致框架或完整的程序代码 5．实验学时：2学时

四、实验内容和步骤

1．实验内容

（1）从键盘输入一个数，将它反向输出，例如输入693，输出为396（2）输入一个百分制成绩，要求输出成绩等级A，B，C，D，E其中90-100位A，80-89为B，70-79为C，60-69为D，60以下为E 1）分别用if语句和switch语句实现

2）输入百分制成绩后要判断成绩的合理性，对不合理的成绩应输出出错信息

2．实验步骤（1）分析实验内容，写出程序大致框架或完整的程序代码。（2）进入MATLAB7.0集成环境。（3）编辑程序并进行保存。

（4）运行程序，若有错误，修改错误后再次运行，如此反复进行到不显示出错为止。

（5）检查程序输出结果。

五、实验报告要求1．整理实验结果，填入相应表格中 2．小结实验心得体会 实验六

循环结构程序设计

一、实验目的

1、理解循环控制结构的执行过程

2、掌握for语句和while语句的使用

3、掌握循环结构程序设计方法

4、通过练习进一步理解MATLAB的编程方法和循环结构程序设计方法

二、实验环境

1．计算机

2．MATLAB7.0集成环境

三、实验说明

1．熟练操作MATLAB7.0运行环境 2．自主编写程序，必要时参考相关资料 3．实验前应写出程序大致框架或完整的程序代码 5．实验学时：2学时

四、实验内容和步骤

1．实验内容

（1）编写程序实现求两矩阵A.*B.（2）编写程序实现求矩阵的转置。2．实验步骤

（1）分析实验内容，写出程序大致框架或完整的程序代码。（2）进入MATLAB7.0集成环境。（3）编辑程序并进行保存。

（4）运行程序，若有错误，修改错误后再次运行，如此反复进行到不显示出错为止。

（5）检查程序输出结果。

五、实验报告要求1．整理实验结果，填入相应表格中 2．小结实验心得体会

实验七

文件操作

一、实验目的

1、掌握文件的建立、打开与关闭和文件的读写操作

2、理解文件定位操作

3、通过练习理解文件的基本操作

二、实验环境

1．计算机

2．MATLAB7.0集成环境

三、实验说明

1．熟练操作MATLAB7.0运行环境 2．自主编写程序，必要时参考相关资料 3.实验前应写出程序大致框架或完整的程序代码 4．实验学时：2学时

四、实验内容和步骤

1．实验内容

（1）以读写方式打开二进制格式数据文件，将浮点数X添加到文件末尾，将文件内容以浮点数格式读入变量Z，将文本文件的第二行读入变量H，向文件尾部移动文件指针6个字节。

sin(x1.7)lnx,当x取-3.0、-2.9、-2.8、…、2.8、2.9、3.0时，（2）已知y21cos(x1.7)求各点的函数值。要求：将函数值输出到一个数据文件中；从数据文件中读出数据，求各点函数值的平均值；将平均值添加到数据文件末尾。（3）编写程序，该程序能读取一个文本文件，并能将文本文件中的小写字母转换为相应的大写字母而生成一个新的文本文件。2．实验步骤

（1）分析实验内容，写出程序大致框架或完整的程序代码。（2）进入MATLAB7.0集成环境。（3）编辑程序并进行保存。

（4）运行程序，若有错误，修改错误后再次运行，如此反复进行到不显示出错为止。

（5）检查程序输出结果。

五、实验报告要求1．整理实验结果，填入相应表格中 2．小结实验心得体会

实验八

二维曲线的绘制

一、实验目的

1、理解MATLAB绘图方法

2、掌握绘制二维数据曲线图的方法

3、掌握用plot函数和fplot函数绘制曲线的方法

4、通过练习掌握绘制二维数据曲线图的方法和plot函数和fplot函数的使用

二、实验环境

1．计算机

2．MATLAB7.0集成环境

三、实验说明

1．熟练操作MATLAB7.0运行环境 2．自主编写程序，必要时参考相关资料 3．实验前应写出程序大致框架或完整的程序代码 4．实验学时：2学时

四、实验内容和步骤

1．实验内容

（1）绘制下列曲线：

x1①yx

②ye323x22xrsint

③x2y6④

yrcost22（2）通过用plot和fplot函数绘制ysin1的曲线，并分析其区别。x解释：fplot函数的调用格式为： fplot(fname,lims,tol,选项)

其中fname为函数名，以字符串形式出现，lims为x,y的取值范围，tol为相对允许误差，其系统默认值为2e-3。选项定义与plot函数相同。2．实验步骤

（1）分析实验内容，写出程序大致框架或完整的程序代码。（2）进入MATLAB7.0集成环境。（3）编辑程序并进行保存。

（4）运行程序，若有错误，修改错误后再次运行，如此反复进行到不显示出错为止。

（5）检查程序输出结果。

五、实验报告要求1．整理实验结果，填入相应表格中 2．小结实验心得体会 实验九

三维曲线和曲面的绘制

一、实验目的

1、理解三维曲线的绘制

2、理解曲面图的绘制

3、通过练习熟悉三维曲线和曲面图的绘制方法

二、实验器材

1．计算机

2．MATLAB7.0集成环境

三、实验说明

1．自主编写程序，必要时参考相关资料 2．实验前应写出程序大致框架或完整的程序代码 5．实验学时：2学时

四、实验内容和步骤

1．实验内容

（1）绘制下列三维曲线

xet/20costt/201)yesint,0t2

2)zt（2）绘制下列曲面图

1)z=5,|x|≤5,|y|≤5

2)f(x,y)xt2yt,0t1 zt351xy22,x3,y3

2．实验步骤

（1）分析实验内容，写出程序大致框架或完整的程序代码。（2）进入MATLAB7.0集成环境。（4）编辑程序并进行保存。

（5）运行程序，若有错误，修改错误后再次运行，如此反复进行到不显示出错为止。

（6）检查程序输出结果。

五、实验报告要求1．整理实验结果，填入相应表格中 2．小结实验心得体会 实验十

MATLAB数据统计处理

一、实验目的

1、掌握MATLAB求最大最小值的方法

2、掌握MATLAB求均值与方差的方法

3、通过练习以下内容熟悉数据统计处理的几种方法

二、实验器材

1．计算机

2．MATLAB7.0集成环境

三、实验说明

1．自主编写程序，必要时参考相关资料 2．实验前应写出程序大致框架或完整的程序代码 5．实验学时：2学时

四、实验内容和步骤

1．实验内容

利用MATLAB提供的rand函数生成30000个符合均匀分布的随机数，然后检验随机数的性质：均值mean和标准方差std；最大元素max和最小元素min；大于0.5的随机数个数占总数的百分比 2．实验步骤

（1）分析实验内容，写出程序大致框架或完整的程序代码。（2）进入MATLAB7.0集成环境。（4）编辑程序并进行保存。

（5）运行程序，若有错误，修改错误后再次运行，如此反复进行到不显示出错为止。（6）检查程序输出结果。

五、实验报告要求

1．整理实验结果，填入相应表格中 2．小结实验心得体会 实验十一

多项式四则运算

一、实验目的

1、掌握多项式求值、求根的方法

2、理解多项式四则运算

3、通过练习熟悉多项式四则运算和多项式求值、求根的方法

二、实验器材

1．计算机

2．MATLAB7.0集成环境

三、实验说明

1．自主编写程序，必要时参考相关资料 2．实验前应写出程序大致框架或完整的程序代码 5．实验学时：2学时

四、实验内容和步骤

1．实验内容

4322有3个多项式P1(x)x2x4x5,P2(x)x2,P3(x)x2x3，1）求P(x)= P1(x)+ P2(x)P3(x)2）求P(x)的根

3)当x取矩阵A的每一元素时，求P(x)的值，其中

11.21.4 A0.7523.552.504)当以矩阵A为自变量时，求P(x)的值 2．实验步骤（1）分析实验内容，写出程序大致框架或完整的程序代码。（2）进入MATLAB7.0集成环境。（4）编辑程序并进行保存。

（5）运行程序，若有错误，修改错误后再次运行，如此反复进行到不显示出错为止。

（6）检查程序输出结果。

五、实验报告要求

1．整理实验结果，填入相应表格中 2．小结实验心得体会 实验十二

线性方程组求解及函数求极值

一、实验目的

1、理解线性方程组求解方法

2、理解函数求极值方法

3、通过练习以下内容熟悉求解线性方程组的方法和函数求极值的方法

二、实验器材

1．计算机

2．MATLAB7.0集成环境

三、实验说明

1．自主编写程序，必要时参考相关资料 2．实验前应写出程序大致框架或完整的程序代码 5．实验学时：2学时

四、实验内容和步骤

1．实验内容

（1）求下列方程组的解

2x3y5z101）3x7y4z2）

x7yz56x15x22x35x449xx4xx131234 3x4x2x2x123413x19x22x411（2）求下列函数在指定区间的最大值

1x2,x(0,2)

2）f(x)sinxcosx2,x(0,)1）f(x)41x2．实验步骤

（1）分析实验内容，写出程序大致框架或完整的程序代码。（2）进入MATLAB7.0集成环境。（4）编辑程序并进行保存。

（5）运行程序，若有错误，修改错误后再次运行，如此反复进行到不显示出错为止。

（6）检查程序输出结果。

五、实验报告要求

5.matlab实验报告 篇五

一、实验目的

在传统的机电一体化研究设计过程中，机械工程师和控制工程师虽然在共同设计开发一个系统，但是他们各自都需要建立自己的模型，然后分别采用不同的分析软件，对机械系统和控制系统进行独立的设计、调试和试验，最后进行机械系统和控制系统各自的物理样机联合调试，如果发现问题又要回到各自的模型中分别修改，然后再联合调试，显然这种方式费时费力。

基于多领域的建模与联合仿真技术很好的解决了这个问题，为机械和控制系统进行联合分析提供了一种全新的设计方法。机械工程师和控制工程师就可以享有同一个样机模型，进行设计、调试和试验，可以利用虚拟样机对机械系统和控制系统进行反复联合调试，直到获得满意的设计效果，然后进行物理样机的建造和调试。

ADAMS与MATLAB是机械系统仿真和控制系统仿真领域应用较为广泛的软件，其中ADAMS为用户提供了强大的建模、仿真环境，使用户能够对各种机械系统进行建模、仿真和分析，具有十分强大的运动学和动力学分析功能；而MATLAB具有强大的计算功能、极高的编程效率及模块化的建模方式，因此，把ADAMS与MATLAB联合起来仿真，可以充分将两者的优势相结合，将机械系统仿真分析同控制系统设计有机结合起来，实现机电一体化的联合分析。

本实验以倒立摆为例，进行ADAMS与MATLAB的联合仿真，对倒立摆的运动性能和运动规律进行分析。

二、实验方法

软件环境：MD ADAMS R3，MATLAB R2009b 2.1 建立倒立摆的动力学模型

启动ADAMS/View模块弹出如图1所示对话框，建立小车及摆杆模型。首先选择“Create a new model”选项，创建一个新的模型，将该文件保存在相应的文件夹下，本实验将结果保存在E:daolibai_adams文件夹下，将文件名取为“daolibai_adams”，其余选项保持默认。注意，在ADAMS中路径名和文件名最好采用英文字符，否则有可能在运行的过程中出现意想不到的错误。

图1 启动ADAMS/View模块

进入ADAMS/View界面后，需要对相关参数进行设置。选择菜单栏中的“Settings→Working Grid”选项，弹出如图2所示的对话框，设置网格的大小。将“Spacing”设置为X:10mm，Y:10mm，其余参数保持默认。在“Settings”选项中还可以设置图标的大小，单位等等参数，在本实验中这些参数都保持默认即可。

图2 设置网格的大小

与此同时，单击菜单栏“View”选项下的“Coordinate Window”（或者按下键盘上的F4按钮）,如图3所示。可随时在窗口中观察鼠标的当前空间坐标位置，方便我们进行建模。

图3 打开鼠标当前空间位置观察窗口

右键点击ADAMS建模工具箱中的图标，选择工具Box,在视图中（0,0,0）处建一个长、宽、高分别为30cm，20cm，20cm的长方体代替小车模型，如图4所示。

图4 长方体尺寸设置

图5 在视图中建立的长方体前视图

长方体建立完毕后，需要进一步在视图中调整其位置。在当前视角下，点击工具箱中的图标，进入如图6所示的界面。在Distance选项中输入15cm，选择长方体，然后点击向左的箭头，小车模型即向左平移15cm。单击工具箱中的按钮，即可返回工具箱主界面。点击图标，切换到右视角视图，再次运用按钮，在Distance选项中输入10cm，选择长方体，然后点击向右的箭头，将小车模型向右平移10cm，如图7所示。

图6 将小车模型向左平移15cm

图7 将小车模型向右平移10cm

小车模型位置修改完毕后，右键点击小车模型，选择Rename，将模型的名称修改为xiaoche，如图8所示。与此同时，在右键菜单中选择Modify，将小车的质量修改为0.5KG，其修改方法如图9所示。

图8 修改模型名称

图9 修改小车模型的质量

至此，小车模型及参数设置完毕，接下来建立摆杆的模型。在建模工具箱中选择（Cylinder）工具建立摆杆模型，其参数设置如图10所示。

图10 摆杆参数的设置

摆杆参数设置完毕后，沿小车垂直向上的方向建立该圆柱体，建好后单击右键修改其特性参数，将部件名称修改为baigan，将摆杆质量修改为0.2kg，转动惯量修改为0.006kg·㎡。建好后，运用工具箱中的顺时针旋转5°，建完后的模型如图11所示。

工具，将摆杆绕端点

图11 倒立摆模型前视图与三维视图

倒立摆的三维模型建立好后，我们需要为模型添加相应的运动副和运动。小车与地面用平移副约束，右键单击图标，在弹出菜单中选择工具，添加方式选择2 Bod-1 Loc方式，分别选择小车和大地，在小车质心处添加水平方向的平移约束副，如图12。

图12 在小车与大地之间添加移动副

摆杆与小车之间存在旋转运动，故需要在小车与摆杆之间添加一个转动副。单击工具中的图标，添加方式选择2 Bod-1 Loc方式，分别选择摆杆和小车，在摆杆与小车的铰接处建立旋转副，如图13所示。

图13 在摆杆与小车之间建立旋转副JOINT_2

倒立摆模型的约束添加完毕之后，我们可以对模型进行运动测试。点击工具，进入运动仿真测试对话框，设置仿真时间为1秒，步长为1000，如图14所示。

图14 运动仿真参数设置

点击按钮开始运动仿真测试，可以看到小车沿着水平方向作直线运动，摆杆绕着铰接点作旋转运动。

2.2 定义倒立摆机械系统的输入输出变量

1）定义输入变量

本实验中需要在ADAMS中定义一个状态变量接收控制小车运动的水平力。选择Build菜单下的System Elements创建一个名为controlforce的状态变量，如图15所示。

图15 创建输入状态变量

由图15可以看出F（time，„）后面输入栏中的数值为0，表示该控制力的数值将从控制软件的输出获得。

给小车定义一个水平力，单击ADAMS工具箱中的工具，选择Body Moving的建模方式，一次选择小车质心作为力的作用点，选择水平向右作为其加载方向（如图16），这样该水平力将一直随着小车的移动而移动。

图16 为小车添加水平方向作用力

上述过程完成以后，右键单击该水平力，选择Modify，将其函数值定义为VARVAL(.daolibai_adams.controlforce),以实时从状态变量controlforce中接收力的数值，如图17。

图17 函数值的定义

2）定义输出变量

定义输出变量的方法与定义输入变量的方法相同，定义ADAMS状态变量以输出动力学模型的运动状态至控制软件，本实验就是要输出摆杆的摆角。选择Build菜单下的System Elements创建一个名为rotateangle的状态变量，选择摆杆的上端点和小车的铰接点出的MARKER点为摆杆绕Z轴旋转运动的参考点，如图18所示。

图18 定义输出变量

其中，在F（time，„）后面的文本输入栏输入摆杆摆角表达式AZ(MARKER_11，MARKER_12),AZ函数用来测量绕Z轴旋转的角度，本实验中即表示摆杆绕着Z轴旋转的角度。利用ADAMS工具箱中的工具，在摆杆的上端点创建一个测点MARKER_11，在小车上创建测点MARKER_12，此点为小车与摆杆的铰接点。设置完毕后单击OK按钮保存设置。3）将状态变量指定为输入/输出变量

上述状态变量定义完成之后，还需要将定义好的状态变量指定为输入或输出变量。

指定状态变量controlforce为输入变量。单击主菜单Build→Data Elements→Plant→Plant Input→New后，弹出输入变量定义对话框，如图19所示。将Variable Name栏中输入controlforce，然后单击OK按钮即完成设置。

图19 输入变量定义对话框

指定状态变量rotateangle为输入变量。单击主菜单Build→Data Elements→Plant→Plant Output→New后，弹出输入变量定义对话框，如图20所示。将Variable Name栏中输入rotateangle，然后单击OK按钮即完成设置。

图20 输出变量定义对话框 4）导出ADAMS模型

通过以上工作，已经在ADAMS机械系统模型中定义了同控制系统交互的相关状态变量和函数，接下来需要利用ADAMS/Controls模块将这些状态变量定义为输入输出信号，并将相关信息导出，以便和其他控制程序连接。

单击Controls菜单下的Plant Export子菜单，弹出如图21所示的设置窗口。将输出文件名修改为test123；在输入信号定义栏中，单击From Input按钮后，弹出数据库浏览窗口，选择定义的PINPUT_1为输入项，双击后，定义的状态变量controlforce将自动出现在输入信号一栏中，同理，输出信号的设置方法同上。目标控制软件下拉菜单可以根据需要选取，本实验目标软件选为MATLAB，其他选项保持默认。单击OK按钮，ADAMS将导出*.m文件，同时产生调用ADAMS/Solver的cmd文件和*.adm的ADAMS模型文件。

图21 ADAMS变量导出设置 上述过程完成后，MATLAB已经可以读取ADAMS模型的相关信息了。

2.3 在MATLAB/Simulink中导入ADAMS模型

1）变量的导入

启动MATLAB后，在命令窗口中输入导出的ADAMS模型名称test123，在MATLAB窗口将出现如下信息：

>> clear all >> test123 ans = 26-Jun-2013 08:53:34 %%% INFO : ADAMS plant actuators names : 1 controlforce %%% INFO : ADAMS plant sensors names : 1 rotateangle 在MATLAB命令提示符下输入who命令，显示文件中定义的变量列表，在MATLAB命令窗口中返回如下结果：

Your variables are: ADAMS_cwd ADAMS_mode ADAMS_solver_type arch ADAMS_exec ADAMS_outputs ADAMS_static flag ADAMS_host ADAMS_pinput ADAMS_sysdir machine ADAMS_init ADAMS_poutput ADAMS_uy_ids temp_str ADAMS_inputs ADAMS_prefix ans topdir 可以选择以上显示的任何一个变量名，检验变量，例如，如果输入ADAMS_outputs，则MATLAB将显示在ADAMS中定义的输出变量：

ADAMS_outputs = Rotateangle 注意：ADAMS导出的文件必须置于MATLAB工作目录下，即ADAMS与MATLAB共用同一个工作目录，否则上述过程不能进行。与此同时，还要把ADAMS/win32文件夹下的“adams_plant.mexw32”及ADAMS/Controls/win32/文件夹下的“plant.lib”放在ADMAS与MATLAB的共用工作目录下。这两个文件是adams_sub模块的核心。ADAMS提供一个S函数，用于ADAMS和simulink联合仿真的调度和通信，如果simulink找不到它，联合仿真就不能进行。2）ADAMS模块的导入

在MATLAB命令窗口中输入“adams_sys”命令，即可导入ADAMS模块，如图22所示。

图22 adams_sys模块

3）仿真参数的设置

点击图22中的adams_sys模块，即可进入adams_sub模块，如图23所示。

图23 adams_sub模块 点击图23中的MSC.Software模块，弹出如图24所示的对话框，在对话框中设置如下参数：

图24 仿真参数的设置

将联合仿真的通信间隔Communication Interval选项设置为0.001，该选项定义了ADAMS与MATLAB/Simulink交换数据的通信间隔，调整该参数将控制联合仿真的速度，并影响计算的速度。

将simulation mode选项设置为continuous，即连续仿真模式。其余参数保持默认，单击OK按钮，保存参数设置。3）联合仿真分析

在MATLAB/Simulink中建立如下控制框图（图25），设置仿真时间为5s。

图25 联合仿真控制框图

点击start命令，开始进行联合仿真，几秒钟后，将弹出一个DOS窗口，显示ADAMS在联合仿真分析中的各种数据。联合仿真结束后，仿真结果既可以在MATLAB/Simulink中查看，也可以在ADAMS后处理器中查看。图26和图27分别为Simulink模型中示波器输出的摆杆摆角随时间变换曲线和输入力矩随时间变化曲线。

图26 摆杆摆角随时间变化曲线 图27 输入力矩随时间变化曲线

一、实验结果

6.matlab实验报告 篇六

Simulink是Mathworks公司推出的基于Matlab平台的著名仿真环境Simulin作为一种专业和功能强大且操作简单的仿真工具，目前已被越来越多的工程技术人员所青睐，它搭建积木式的建模仿真方式既简单又直观，而且已经在各个领域得到了广泛的应用。

本文主要是以simulink为基础平台，对2ASK、2FSK、2PSK信号的仿真。文章第一章内容是对simulink的简单介绍和通信技术的目前发展和未来展望；第二章是对2ASK、2FSK和2PSK信号调制及解调原理的详细说明；第三章是本文的主体也是这个课题所要表现的主要内容，第三章是2ASK、2FSK和2PSK信号的仿真部分，调制和解调都是simulink建模的的方法，在解调部分各信号都是采用相干解调的方法，而且在解调的过程中都对整个系统的误码率在display模块中有所显示

本文的主要目的是对simulink的熟悉和对数字通信理论的更加深化和理解。

关键词：2ASK、2FSK、2PSK，simulink,调制，相干解调

目 录

第一章 绪论...........................................................31 1.1 MATLAB/Smulink的简介...............................................31 1.2 通信发展简史.......................................错误！未定义书签。1 1.3 通信技术的现状和发展趋势...........................错误！未定义书签。4 第二章 2ASK、2FSK、2PSK和2DPSK的基本原理和实现......错误！未定义书签。7 2.1 2ASK的基本原理和调制解调实现.....................错误！未定义书签。8 2.2 2FSK的基本原理和调制解调实现....................错误！未定义书签。11 2.3 2PSK的基本原理和调制解调实现

...................错误！未定义书签。14 2.2DPSK的基本原理和调制解调实现

...................错误！未定义书签。18 第三章 Smulink的模型建立和仿真....................错误！未定义书签。24 3.1 2ASK的仿真......................................错误！未定义书签。24 3.2 2FSK的仿真......................................错误！未定义书签。32 3.3 2PSK的仿真......................................错误！未定义书签。41 总结....................................................................46 致谢....................................................................47 参考文献................................................................47

第一章

绪论

1.1 MATLAB/Simulink的简介

美国Mathworks公司于1967年推出了矩阵实验室“Matrix Laboratory”（缩写为Matlab）这就是Matlab最早的雏形。开发的最早的目的是帮助学校的老师和学生更好的授课和学习。从Matlab诞生开始，由于其高度的集成性及应用的方便性，在高校中受到了极大的欢迎。由于它使用方便，能非常快的实现科研人员的设想，极大的节约了科研人员的时间，受到了大多数科研人员的支持，经过一代代人的努力，目前已发展到了7.X版本。Matlab是一种解释性执行语言，具有强大的计算、仿真、绘图等功能。由于它使用简单，扩充方便，尤其是世界上有成千上万的不同领域的科研工作者不停的在自己的科研过程中扩充Matlab的功能，使其成为了巨大的知识宝库。可以毫不夸张的说，哪怕是你真正理解了一个工具箱，那么就是理解了一门非常重要的科学知识。科研工作者通常可以通过Matlab来学习某个领域的科学知识，这就是Matlab真正在全世界推广开来的原因。目前的Matlab版本已经可以方便的设计漂亮的界面，它可以像VB等语言一样设计漂亮的用户接口，同时因为有最丰富的函数库（工具箱），所以计算的功能实现也很简单，进一步受到了科研工作者的欢迎。另外，,Matlab和其他高级语言也具有良好的接口，可以方便的实现与其他语言的混合编程，进一步拓宽了Matlab的应用潜力。可以说，Matlab已经也很有必要成为大学生的必修课之一，掌握这门工具对学习各门学科有非常重要的推进作用。

Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，也是目前在动态系统的建模和仿真等方面应用最广泛的工具之一。确切的说，Simulink是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，它支持线性和非线性系统，连续、离散时间模型，或者是两者的混合。系统还可以使多种采样频率的系统，而且系统可以是多进程的。Simulink工作环境进过几年的发展，已经成为学术和工业界用来建模和仿真的主流工具包。在Simulink环境中，它为用户提供了方框图进行建模的图形接口，采用这种结构画模型图就如同用手在纸上画模型一样自如、方便，故用户只需进行简单的点击和拖动就能完成建模，并可直接进行系统的仿真，快速的得到仿真结果。它的主要特点在于：

1、建模方便、快捷；

2、易于进行模型分析；

3、优越的仿真性能。它与传统的仿真软件包微分方程和差分方程建模相比，具有更直观、方便、灵活的优点。Simulink模块库（或函数库）包含有Sinks（输出方式）、Sources（输入源）、Linear（线性环节）、Nonlinear（非线性环节）、Connection（连接与接口）和Extra（其他环节）等具有不同功能或函数运算的Simulink库模块（或库函数），而且每个子模型库中包含有相应的功能模块，用户还可以根据需要定制和创建自己的模块。用Simulink创建的模型可以具有递阶结构，因此用户可以采用从上到下或从下到上的结构创建模型。

用户可以从最高级开始观看模型，然后用鼠标双击其中的子系统模块，来查看其下一级的内容，以此类推，从而可以看到整个模型的细节，帮助用户理解模型的结构和各模块之间的相互关系。在定义完一个模型后，用户可以通过Simulink的菜单或MATLAB的命令窗口键入命令来对它进行仿真。菜单方式对于交互工作非常方便，而命令行方式对于运行仿真的批处理非常有用。采用Scope模块和其他的显示模块，可以在仿真进行的同时就可立即观看到仿真结果，若改变模块的参数并再次运行即可观察到相应的结果，这适用于因果关系的问题研究。仿真的结果还可以存放到MATLAB的工作空间里做事后处理。模型分析工具包括线性化和整理工具，MATLAB的所有工具及Simulink本身的应用工具箱都包含这些工具。由于MATLAB和SIMULINK的集成在一起的，因此用户可以在这两种环境下对自己的模型进行仿真、分析和修改模型。但是Simulink不能脱离MATLAB而独立工作。，1.2 通信技术的历史和发展

1.2.1 通信的概念

通信就是克服距离上的障碍，从一地向另一地传递和交换消息。消息是信息源所产生的，是信息的物理表现，例如，语音、文字、数据、图形和图像等都是消息(Message)。消息有模拟消息（如语音、图像等）以及数字消息（如数据、文字等）之分。所有消息必须在转换成电信号（通常简称为信号）后才能在通信系统中传输。所以，信号（Signal）是传输消息的手段，信号是消息的物质载体。

相应的信号可分为模拟信号和数字信号，模拟信号的自变量可以是连续的或离散的，但幅度是连续的(分别如图1-2-1所示)，如电话机、电视摄像机输出的信号就是模拟信号。数字信号的自变量可以是连续的或离散的，但幅度是离散的(分别如图1-2-2所示)，如电船传机、计算机等各种数字终端设备输出的信号就是数字信号。

通信的目的是传递消息，但对受信者有用的是消息中包含的有效内容，也即信息(Information)。消息是具体的、表面的，而信息是抽象的、本质的，且消息中包含的信息的多少可以用信息量来度量。

通信技术，特别是数字通信技术近年来发展非常迅速，它的应用越来越广泛。通信从本质上来讲就是实现信息传递功能的一门科学技术，它要将大量有用的信息无失真，高效率地进行传输，同时还要在传输过程中将无用信息和有害信息抑制掉。当今的通信不仅要

有效地传递信息，而且还有储存、处理、采集及显示等功能，通信已成为信息科学技术的一个重要组成部分。

通信系统就是传递信息所需要的一切技术设备和传输媒质的总和，包括信息源、发送设备、信道、接收设备和信宿(受信者)，它的一般模型如图1-2-3所示。

信息源发送设备信道接收设备受信者

↑

噪声源

图1-2-3通信系统一般模型

通信系统可分为数字通信系统和模拟通信系统。数字通信系统是利用数字信号来传递消息的通信系统，其模型如图1-2-4所示，信信源源信道数字制器数信信字受 道源信息编编调 解译译信码器码器道调器码器码器者 ↑

噪声源

图1-2-4 数字通信系统模型

模拟通信系统是利用模拟信号来传递消息的通信系统，其模型如图1-2-5所示。

信息源调制器信道解调器受信者



噪声源

图1-2-5 模拟通信系统模型

数字通信系统较模拟通信系统而言，具有抗干扰能力强、便于加密、易于实现集成化、便于与计算机连接等优点。因而，数字通信更能适应对通信技术的越来越高的要求。近二十年来，数字通信发展十分迅速，在整个通信领域中所占比重日益增长，在大多数通信系统中已代替模拟通信，成为当代通信系统的主流。

1.2.2 通信的发展史简介

远古时代,远距离的传递消息是以书信的形式来完成的,这种通信方式明显具有传递时间长的缺点。为了在尽量短的时间内传递尽量多的消息,人们不断地尝试所能找到的各种最新技术手段。1837年发明的莫尔斯电磁式电报机标志着电通信的开始,之后，利用电进行通信的研究取得了长足的进步。1866年利用海底电缆实现了跨大西洋的越洋电报通信。1876年贝尔发明了电话,利用电信号实现了语音信号的有线传递，使信息的传递变的既迅速又准确，这标志着模拟通信的开始，由于它比电报更便于交流使用，所以直到20世纪前半叶这种采用模拟技术的电话通信技术比电报的到了更为迅速和广泛的发展。1937年瑞威斯发明的脉冲编码调制标志数字通信的开始。20世纪60年代以后集成电路、电子计算机的出现，使得数字通信迅速发展。在70年代末在全球发展起来的模拟移动电话在90年代中期被数字移动电话所代替，现有的模拟电视也正在被数字电视所代替。数字通信的高速率和大容量等各方面的优越性也使人们看到了它的发展前途。1.3 通信技术的发展现状和趋势

进入20世纪以来，随着晶体管、集成电路的出现与普及、无线通信迅速发展。特别是在20世纪后半叶，随着人造地球卫星的发射，大规模集成电路、电子计算机和光导纤维等现代技术成果的问世，通信技术在以下几个不同方向都取得了巨大的成功。（1）微波中继通信使长距离、大容量的通信成为了现实。

（2）移动通信和卫星通信的出现，使人们随时随地可通信的愿望可以实现。（3）光导纤维的出现更是将通信容量提高到了以前无法想象的地步。

（4）电子计算机的出现将通信技术推上了更高的层次，借助现代电信网和计算机的融合，人们将世界变成了地球村。

（5）微电子技术的发展，使通信终端的体积越来越小，成本越来越低，范围越来越广。例如，2003年我国的移动电话用户首次超过了固定电话用户。根据国家信息产业部的统计数据，到2005年底移动电话用户近4亿。

随着现代电子技术的发展，通信技术正向着数字化、网络化、智能化和宽带化的方向发展。随着科学技术的进步，人们对通信的要求越来越高，各种技术会不断地应用于通信领域，各种新的通信业务将不断地被开发出来。到那时人们的生活将越来越离不开通信。

第二章

数字频带传输系统

在数字基带传输系统中，为了使数字基带信号能够在信道中传输，要求信道应具有低通形式的传输特性。然而，在实际信道中，大多数信道具有带通传输特性，数字基带信号不能直接在这种带通传输特性的信道中传输。必须用数字基带信号对载波进行调制，产生各种已调数字信号。

图 2-1 数字调制系统的基本结构

数字调制与模拟调制原理是相同的，一般可以采用模拟调制的方法实现数字调制。但是，数字基带信号具有与模拟基带信号不同的特点，其取值是有限的离散状态。这样，可以用载波的某些离散状态来表示数字基带信号的离散状态。基本的三种数字调制方式是：振幅键控(ASK)、移频键控(FSK)和移相键控(PSK 或DPSK)。

本章重点论述二进制数字调制系统的原理及其抗噪声性能，简要介绍多进制 数字调制原理。2.1二进制振幅键控(2ASK)

振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号而变化的数字调制.当数字基带信号为二进制时,则为二进制振幅键控.设发送的二进制符号序列由0,1序列组成,发送0符号的概率为P,发送1符号的概率为1-P,且相互独立.该二进制符号序列可表示为

（2-1-1）

其中:

（2-1-2）

Ts是二进制基带信号时间间隔,g(t)是持续时间为Ts的矩形脉冲: 

（2-1-3）

则二进制振幅键控信号可表示为 

（2-1-4）

二进制振幅键控信号时间波型如图 22 可以看出,2ASK信号的时间波形e2ASK(t)随二进制基带信号s(t)通断变化,所以又称为通断键控信号(OOK信号).二进制振幅键控信号的产生方法如图22 可以看出,2ASK信号与模拟调制中的AM信号类似.所以,对2ASK信号也能够采用非相干解调(包络检波法)和相干解调(同步检测法),其相应原理方框图如图25 所示._ 图 2 – 2 二进制振幅键控信号时间波型

图2-3 二进制振幅键控信号调制器原理框图

图 2 –4 二进制振幅键控信号解调器原理框图

图 26 所示,图中波形g可分解为波形e和波形f,即二进制移频键控信号可以看成是两个不同载波的二进制振幅键控信号的叠加.若二进制基带信号的1符号对应于载波频率f1,0符号对应于载波频率f2,则二进制移频键控信号的时域表达式为

e2FSK(t)ang(tnTs)cos(1tn)ang(tnTb)cos(2tn)

（2-1-5）

nn

（2-1-6）

（2-1-7）

图 2-6 二进制移频键控信号的时间波形

由图 28 所示.其解调原理是将二进制移频键控信号分解为上下两路二进制振幅键控信号,分别进行解调,通过对上下

两路的抽样值进行比较最终判决出输出信号.非相干解调过程的时间波形如图 210 所示.其基本原理是,二进制移频键控信号的过零点数随载波频率不同而异,通过检测过零点数从而得到频率的变化.在图 29)其中, an与2ASK和2FSK时的不同,在2PSK调制中,an应选择双极性,即

（2-1-10）

（2–1-11）

若g(t)是脉宽为Ts, 高度为1的矩形脉冲时,则有 e2PSK(t)=cosωct, 发送概率为P

-cosωct，发送概率为1-P 由式(2-111 所示.图 2 – 11 二进制移相键控信号的时间波形

二进制移相键控信号的调制原理图如图 214 所示.当恢复的相干载波产生180°倒相时,解调出的数字基带信号将与发送的数字基带信号正好是相反,解调器输出数字基带信号全部出错.

图 2-122PSK信号的调制原理图

图 2-132PSK信号的解调原理图

图 2-142PSK信号相干解调各点时间波形

这种现象通常称为“倒π”现象.由于在2PSK信号的载波恢复过程中存在着180°的相位模糊,所以2PSK信号的相干解调存在随机的“倒π”现象,从而使得2PSK方式在实际中很少采用.

第三章 调制与解调仿真

3-1 2ASK的调制与解调仿真 1。调制仿真

（1）建立模型方框图

2ASK信号调制的模型方框图由DSP模块中的sinwave信号源、方波信号源、相乘器等模块组成，Simulink 模型图如下所示：

图3-1 2ASK信号调制的模型方框图

其中正玄信是载波信号，方波代表S（t）序列的信号塬，正玄信号和方波相乘后就得到键控2ASK信号。2）参数设置

建立好模型之后就要设置系统参数，以达到系统的最佳仿真。从正玄信号源开始依次的仿真参数设置如下：

图3-2 正玄信号参数设置

其中sin函数是幅度为2频率为1Hz采样周期为0.002的双精度DSP信号

图3-3 方波信号源的参数设置

方波信号是基于采样的，其幅度设置为2，周期为3，占1比为2/3 3）系统仿真及各点波形图

经过上面参数的设置后，就可以进行系统的仿真下面是示波器显示的各点的波形图：

图3-4 各点的时间波形图

由上图可以看出信息源和载波信号相乘之后就产生了受幅度控制的2ASK信号。1． 解调仿真

2ASK的解调分为相干解调和非相干解调法，下面采用相干解调法对2ASK信号进行解调(1)建立simulink模型方框图

相干解调也叫同步解调，就是用已调信号恢复出载波——既同步载波。再用载波和已调信号相乘，经过低通滤波器和抽样判决器恢复出S(t)信号，simulink模型图如下：

图3-5 2ASK相干解调的 simulink模型方框图

（2）参数设置

建立好模型之后，开始设置各点的参数，由于低通滤波器是滤去高频的载波，才能恢复出原始信号，所以为了使已调信号的频谱有明显的搬移，就要使载波和信息源的频率有明显的差别，所以载波的频率设置为100Hz.为了更好的恢复出信源信号，所以在此直接使用原载波信号作为同步载波信号。下面是低通滤波器的参数设置：

图3-6 低通滤波器的参数设置图

（3）系统仿真及各点时间波形图

图3-7 2ASK信号解调的各点时间波形图

由上图可以看出由于载波频率的提高使的示波器在波形显示上出现了一定的困难，不过要想显示调制部分的理想波形只要调整示波器的显示范围即可。（4）误码率分析

由于在解调过程中没有信道和噪声，所以误码率相对较小，一般是由于码间串扰或是参数设置的问题，由3-5图可以看出此系统的误码率为0.3636。3-2 2FSK的调制与解调仿真 1．调制仿真

2FSK信号是由频率分别为f1和f2的两个载波对信号源进行频率上的控制而形成的，其中f1和f2是两个频率有明显差别的且都远大于信号源频率的载波信号，2FSK信号产生的simulink仿真模型图如下所示：

图3-8 2FSK信号的simulink模型方框图

其中sin wave和sin wave1是两个频率分别为f1和f2的载波，Pulse Generator模块是信号源，NOT实现方波的反相，最后经过相乘器和相加器生成2FSK信号，各参数设置如下： 载波f1的参设

图3-9 载波sin wave的参数设置

其中幅度为2，f1=1Hz,采样时间为0.002s在此选择载波为单精度信号

f2的参数设置

图3-10 载波sin wave1的参数设置 载波是幅度为2，f2=2,采样时间.为0.002的单精度信号。

本来信号源s(t)序列是用随机的0 1信号产生，在此为了方便仿真就选择了基于采样的Pulse Generator信号模块其参数设置如下：

图3-11 Pulse Generator信号模块参数设置 其中方波是幅度为1，周期为3，占1比为1/3的基于采样的信号。经过以上参数的设置后就可以进行系统的仿真，其各点的时间波形如下：

图3-12 2FSK信号调制各点的时间波形

由上图可以看出经过f1和f2两个载波的调制，2FSK信号有明显的频率上的差别。2．解调仿真

解调方框图如下所示：

图3-13 2FSK信号解调方框图

其中From File是一个封装模块，就是2FSK信号的调制模块，两个带通滤波器分别将2FSK信号上下分频f1和f2 ,后面就和2ASK信号的解调过程相同，各参数设置如下：

图3-14 2FSK信号f1带通滤波器参数设置

图3-15 2FSK信号f2带通滤波器参数设置

经过系统仿真后的各点时间波形如下：

图3-15 2FSK信号解调各点时间波形

经过系统的仿真可以观察出系统的误码率为0.7273，如下图所示：

图3-16 2FSK相干解调误码率

3-3 2PSK的调制与解调仿真 1．调制仿真

在二进制数字调制中,当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时,则产生二进制移相键控(2PSK)信号.在此用已调信号载波的 0°和 180°分别表示二进制数字基带信号的 1 和 0.用两个反相的载波信号进行调制，其方框图如下：

图3-17 2PSK信号调制的simulink的模型图

其中Sin wave和Sin wave1是反相的载波，正玄脉冲作为信号源，各个参数设置如下：

图3-18 Sin wave信号参数设置

图3-19 Sin wave1信号的参数设置

由上面两个图可以看出两个载波是幅度为3频率为4Hz采样时间为0.002s的反相信号。

图3-20 脉冲信号的参数设置

脉冲信号是幅度为2周期为1占空比为50%的基于时间的信号。

图3-21 2PSK调制的各点时间波形

2． 解调仿真

（1）建立simulink模型方框图如下：

图3-22 2PSK解调框图

（2）各点的时间波形如下所示：

图3-23 2PSK解调各点的时间波形

（3）结果分析

由3-22图可以看出其误码率为0.6667，由于没有噪声的影响所以误码率一般在0.5，由于系统的 不 准确性和码间影响所以误码率稍微偏大。

总结

本文通过对数字信号的simulink建模仿真，使我数字键控的概念又有了更深的了解，而且也熟悉了simulink软件的操作，在此非常感谢李义红教员和井亚鹊教员对我的指导和支持。使我在设计和论文过程中非常顺利的完成。由于个人能力有限，在设计和论文中可能存在种种的不足之处，希望各位教员和评委予以指出，谢谢！

致谢

参考文献

7.matlab实验报告 篇七

关键词：数学建模,maple,matlab,实验教学

一、引言

数学可以广泛地用来解决科学技术和社会中的实际问题, 这是人们公认的事实, 尤其在管理学学习与应用。但是这一点在实际教学中并没有得到充分的反映, 比如, 《数学模型》作为选修课在本科与研究生阶段并不是受欢迎的课程, 学生担心考核不过关, 教师担心课程设计知识面多、费解的数学问题太多, 难以胜任。以致学生学习阶段没有机会接触数学真正应用的实例, 也缺乏必要的数学应用的熏陶。究其原因是数学的实际应用往往牵涉到繁冗的推导和大量的数值计算, 而这部分内容很难进入实际的教学课堂。

随着计算机技术的飞速发展, 计算机应用日益普及, 计算工具的进步及数学计算软件的发展, 繁冗的推导和大规模的数值计算不应该再成为实际教学中加强应用训练的障碍。今天的青年学生应该有能力驾驭现代的计算机设备和技术以进一步提高应用数学知识解决实际问题的本领。目前各学校正在兴起的开设《数学模型》、《实验教学》课程都是尝试朝着这个方向努力。

对于高年级的本科生、研究生来说, 在学习与研究遇到传统精确算法难以求解的问题时, 各种新奇与有趣的智能算法往往是不错的选择。但怯步于MATLAB不会、算法难以实现、原理及有效性证明过程费解。而实际中却没有专门的课程从Maple、MATLAB的指令入手到各种经典问题的启发式算法编程的教学。

二、试验内容设计

根据管理学中常见问题进行数学建模, 并通过Maple或MATLAB进行计算实验, 针对管理学中组合优化问题利用Maple或MATLAB设计启发式算法, 并结合具体问题进行数据实验。

(一) 基于Maple和MATLAB常见管理学优化问题的数据实验。常见管理学优化问题的求解算法实现:结合Maple的符号推理功能实现管理学问题的建模, 然后结合Maple符号线性优化工具包和MATLAB数值线性优化工具包的智能调用, 实现模型求解。利用运输优化问题作为算例对Maple和MATLAB线性优化工具包进行实验。

(二) 基于Maple和MATLAB组合优化问题的启发式求解实验。组合优化问题的启发式求解算法实现:通过Maple的符号计算功能实现组合优化模型的推理、简化和线性化, 然后通过Maple和MATLAB自主编程和调用工具包的方式, 设计遗传算法对大型组合优化问题进行求解。利用物流配送路径优化问题作为算例对设计的遗传算法进行实验。

(三) 整理经典管理学案例的上机实验模拟数据。从管理学教材和权威期刊上查找可用于学生上机实验的管理学案例, 整理并完善案例中的模拟数据, 结合学生对Maple和MATLAB软件的学习, 提供适合不同学习阶段的模拟实验程序与答案。

(四) 设置实验案例的上机步骤。结合学生兴趣和学习能力, 由容易向难设置案例实验顺序。制定学生实验案例学习的具体步骤, 正确引导学生进行上机实验。

三、考核方式设计

随着国民教育水平的不断提升, 部分学生在进入大学之前已掌握了办公软件的操作技能, 故而按照以往的教学模式, 对学生采用统一的教学模式已经不适合目前的教学环境。需采用分层次教学模式, 才能达到“因材施教”的教学目的, 使不同层次的学生在课程学习过程中都有所收获。针对当前面临的实际问题, 从考核方式和考核组织形式两个方面进行设计。

(一) 考核方式的改革方法。采取数学模型的考核方式, 按设计实验内容的难易程度划分实验等级, 给出“A”至“C”的三个等级的实验项目, 如果选择A类实验, 需要完成2个, 选B类实验只需要完成1个, 如果选C类实验, 可以由两个人合作完成, 并且鼓励合作方式完成实验。在进行实验课教学时, 通过教师机联网学生机的模式将实验课教学内容发送至学生机, 任课教师可根据学生的操作情况, 进行考核给出“A”至“E”的五等级成绩。

(二) 考核的组织方式。课程开始前, 任课教师将新课学习内容布置给学生, 学生需按照实验要求认真完成实验内容。在完成实验教学任务后, 任课教师展开对前一部分内容的考核。并对考核的结果进行评述, 发现学生实验中存在的问题, 并进行讲解。考核的组织形式为自愿选择, 或组队或单独完成。学生暂停新实验内容的操作, 进入取题程序, 按照实验题目的要求进行操作, 老师需在学生操作过程中巡视考核学生的进度和状态, 根据学生的操作实际情况和对题目的完成情况进行综合评分。待评分完成后, 学生再进入实验课程的学习, 任课教师再对下一组学生进行考核和评定。

四、案例设计

案例设计分授实验学习案例与考核案例, 下面分别举例说明。

(一) 实验授课案例。利用MATLAB设计遗传算法程序, 寻找图1 11个端点的最短路径, 其中没有连接的端点表示没有路径, 要求设计遗传算法对该问题求解。该案例是运筹学里最短路径问题, 学过运筹学的同学显然可以利用标号法求解最短路径, 但在此要求利用MATLAB设计遗传算法求解该问题, 该案例既可以让学生学习遗传算法, 又可以锻炼学生掌握MATLAB的使用方法与编程能力。

(二) 考核案例。实训题目部分是要求学生根据之前完成的例题学到的操作步骤和操作方法自行完成。因此题目的选取考虑了学生的实际能力、实用性以及趣味性。例如, 实训题目部分是要求学生根据之前完成的例题学到的操作步骤和操作方法自行完成。因此题目的选取考虑了学生的实际能力、实用性以及趣味性。例如, 设计遗传算法求解f (x) , 具体表达式如下:

要求必须使用m函数方式设计程序。

显然, 这些题目对学生今后的学习和工作等方面都是非常实用的, 因此学生会很乐意完成这些题目。

五、结语

通过对“MATLAB教程”课程实践教学环节存在的突出问题进行分析, 在探研和借鉴国内外文献提出的多种考核方式的基础上, 设计“随机取题+小组考核”的实践教学考核模式, 改变原有的所有学生同时进行考核的传统方式, 改为“小组考核”方式。通过考核环节的改善, “MATLAB教程”课程实践教学环节得到了良好的改革效果, 在提高学生学习积极性的同时也有效提高了教学质量, 提高了学生对这门课程的认可度。在进行“MATLAB教程”课程实践教学考核环节改革的过程中, 也发现了一些新问题。“小组参试”的考核模式增加了任课教师的投入, 对任课教师提出了更高的教学要求。因此, 需要一批具备专业素质的精通计算机基础的教学队伍。另外, 基于考核的公平性, 要求随机题目的难度系数处于同一水平, 因此, 需要组建“MATLAB教程”课程课题组, 进行题目讨论和商定, 形成单独系数适中的测试题目库, 上述都将是今后需要进一步努力完善的新目标。

参考文献

[1]黎捷等编著.Maple9.0符号处理及应用[M].北京:科学出版社, 2004

[2]何青, 王丽芬编著.Maple教程[M].北京:科学出版社, 2003

[3]刘来福, 何青等编著.用Maple和MALAB解决科学计算问题[M].北京:高等教育出版社, 1999

[4]张志涌, 杨祖樱等编著.MATLAB教程[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2015

[5]黄雍检, 赖明勇, 陶治著.MATLAB在最优化计算中的应用[M].长沙:湖南大学出版社, 2013

8.matlab实验报告 篇八

一、应用实例

在热敏电阻温度特性实验中,由于电阻和温度的函数关系为指数关系,因此数据处理会变得非常复杂。针对该实验,在教学过程中引导学生用Matlab编制了一个通用程序,使实验数据的处理简单化、直观化。

1.实验数据记录。

从室温20℃开始,每隔5℃记录一次待测热敏电阻的阻值,一直到85℃。然后从85℃开始降温,在降温过程中,依旧每隔5℃记录一次热敏电阻的阻值,直到20℃。计算出升温与降温中同一温度下热敏电阻阻值的平均值,记录到表格中。见表1。

2.数据分析。

热敏电阻值与温度的关系为R=exp(A+■),式中含有两个未知参数A和B。可以利用表1的14组R-T的数据,利用最小二乘法曲线拟合,计算出参数A、B,从而可确定电阻R与温度T的函数关系式。

T-R呈非线性关系,若将R=exp(A+■)两边取自然对数,得lnR=A+B·■

此时,lnR与■成线性关系,若采用通常的最小二乘法线性拟合,则可计算出参数A、B,进而确定R与T的函数关系式。

以上数据处理过程原理简单,但是计算过程相当复杂。单纯用笔算或简单的计算器,很容易在计算过程中出现问题导致对实验结果分析的错误,并且这个过程耗时过长,也不利于提高学生的学习效率。

3.Matlab编制程序。

为了克服传统实验数据处理方法的弊端,在实验数据处理环节,我们引导学生编了一个Matlab通用程序来完成这一实验数据处理过程。具体程序如下:

%shiyanR-T.m%用最小二乘法处理R-T实验数据

clear;clf;

t=20∶5∶85%输入温度t的实验数据

R=[500.3 421.0 357.3 306.0 260.0 224.0 194.0 168.0 145.0 127.0 112.0 99.0 87.0 77.0];%输入热敏电阻值R的实验数据

a=ones(size(t))

T=273.16*a+t%将摄氏温度变为绝对温度

fT=a./T;%绝对温度求倒数

fR=log(R); %求电阻值的自然对数

p=polyfit(fT,fR,1)%最小二乘线性拟合

A=p(2)

B=p(1)

r=corrcoef(fT,fR)

A,B,r%显示参数A,B及相关因子r

plot(T,R,'o')%以下是绘制热敏电阻温度特性曲线

hold on

plot(T,exp(A+B*fT),'-')

xlabel('T/K')

ylabel('R/Omega')

保存之后再运行,可以得到如下结果:

A=-4.0897

B=3.0222e+003

拟合直线的相关系数r=0.99998

在绘图窗口输出结果为:

4.结论。

根据程序运行的结果,在R-T图中,函数关系式是:R=exp(A+■),其中A=-4.0897,B=3.0222e+003。14组实验测量点几乎完全落在所画的R-T曲线上,相关系数r约等于1,说明本程序拟

合出来的结果与实验测量值吻合得很好。

二、结束语

从实践效果看,将Matlab引入大学物理实验教学的数据处理环节是适当的,在教学过程中收到了良好的效果。Matlab的引入不仅在大学物理实验过程中注入了新的元素,提高了学生对实验学习的兴趣,更重要的将计算机语言的学习由浅入深地融合到平时学习的实践中去,提高了理工科学生将计算机知识与其他学科的学习融会贯通的能力,这也给我们大学物理实验课程的改进和改革提供了一些参考。

参考文献:

[1]王琦等.MATLAB基础与应用实例集萃[M].北京:人民邮电出版社,2007.

[2]韩敬,钟方川,李林.Matlab在大学物理实验数据处理中的应用[J].大学物理实验,2008,26(1):88-90.

[3]武华.Matlab在热敏电阻温度特性实验中的应用[J].长春师范学院学报(自然科学版),2007,26(5):37-40.

[4]费业泰.误差理论与数据处理[M],北京:机械工业出版社,2000.

[5]程卫国.MATLAB5.3精要、编程及高级应用[M],北京:机械工业出版社,2000.