matlab - 实习报告

MATLAB实习报告

这学期进行了MATLAB的实习，在为期几天的实习中，大家实习了MATLAB基本操作、值数组及其运算、ATLAB图形绘制基础和SIMULINK仿真基础。同时通过这些也了解了MATLAB的基本情况和它的众多优点。

一、MATLAB的基本情况和优点

MATLAB是主要面对科学计算、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（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。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。MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点，使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++，JAVA的支持。可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用。

二、实习内容

实习内容一： MATLAB基本操作 实习内容二： 数值数组及其运算 实习内容三： MATLAB图形绘制基础 实习内容四： SIMULINK仿真基础

三、MATLAB实习过程

1、掌握MATLAB操作过程

1、进入MATLAB的开发环境。

方法一：点击桌面上的快捷方式或matlab\\文件夹下的快捷方式图标。 方法二：开始→所有程序→MATLAB6.5→MATLAB6.5.EXE。 方法三：点击matlab\\bin\\win32文件夹下的matlab.exe。 这三种方法的当前目录不同。优先选用方法一。 退出MATLAB的开发环境。

2、退出Matlab的方式很多：

（1）在Matlab命令窗口的“File”菜单下选择“Exit Matlab”； （2）快捷键“Ctrl+q”； （3）在命令窗口输入“quit”命令； （4）在命令窗口输入“exit”命令；

（5）用鼠标单击命令窗口右上角的“X”按钮； （6）用鼠标双击命令窗口左上角的图标“3、熟悉MATLAB的desktop操作桌面 （1）熟悉指令窗（command window） a、 点击指令窗右上角的

可以从将指令窗从操作桌面独立出来，点击指令窗中

view菜单下的Dock Command window可以使指令窗嵌入回操作桌面。 b、 在指令窗的提示符>>后面键入所以下指令： (12+2*(7-4))/3^2

观察指令窗中的结果。

c、通过下拉菜单File:Preferences改变设置指令窗中的字体、颜色等。如： 数据显示格式的设置：

format short 小数点后四位（缺省情况），如显示π为3.1416。 （2）熟悉当前目录浏览器（Current Directory） （A）观察当前目录是什么？

（B）打开我的电脑，在E盘下建立一个名为mydir的文件夹。

在MATLAB的command window上方，有一个当前目录设置区。它包括：“目录设置栏”和“浏览键”，在目录设置栏中直接写待设置的目录名，或借助浏览键和鼠标选择待设目录。

（3）熟悉工作空间浏览器（Workspace Browser） 在以上步骤的基础上，观察工作空间浏览器有哪些变量？在指令窗中who 和whos 两条指令，观察指令窗中的结果。 （4）熟悉数组编辑器(Array Editor)

点中Workspace中任意一个数组，然后双击所选数组或点击编辑器（观察此数值数组内部的值。

按照以下步骤建立一个新的数组： （A） （B） （C）

在指令窗里，向一个新变量赋“空”阵。如：A=[ ]; 在内存浏览器中，双击该变量，打开数组编辑器。

在数组编辑器左上方的“行维”、“列维”栏中填写待建数组的“大

图标打开数组

”。

小”，于是在编辑窗中就出现待填写的数组元素表格。 （D） 逐格填写元素值，直到完成为止。 （5）熟悉M文件编辑器及运行一个简单的程序。 （A）点击MATLAB窗口上的

图标，弹出M文件编辑器（见图1-1）；

图1-1

（B）在M文件编辑调试器的空白框中写入下面指令。 t=0:pi/50:4*pi; y0=exp(-t/3);

y=exp(-t/3).*sin(3*t);

plot(t,y,'-r',t,y0,':b',t,-y0,':b') （C）点击M文件编辑器的

（保存图标），或选中【File:Save】下拉菜单项，

会出现标准的文件保存对话框。

（D）在文件保存对话框中，选定目录（如mydir）,填写文件名（try1）,再按保存键，于是把try1.m脚本文件保存到了mydir目录上了。

（E）选中M文件编辑器下拉菜单项【Debug：Run】或按功能键F5，就可在图形窗中看到该程序的运行结果曲线。

（7）设置文件存放路径

（A）新建一个文件夹（自己的名字命名，在机器的最后一个盘符）； （B）将该文件夹添加到MATLAB 路径管理器中，见图1-6。 （C）保存，关闭对话框。 （8）了解MATLAB帮助系统

在指令窗中输入 help eye，阅读关于eye的帮助信息。

点击MATLAB的菜单项help:Matlab Help。查看自己所需的帮助。

2、掌握数值数组及其运算 （1） 常量与变量

系统的变量命名规则：变量名区分字母大小写；变量名必须以字母打头，其后可以是任意字母，数字，或下划线的组合。此外，系统内部预先定义了几个有特殊意义和用途的变量，见下表：

特殊的变量、常量 取 值 ans 用于结果的缺省变量名 pi eps inf NaN i，j 圆周率π的近似值（3.1416） 数学中无穷小（epsilon）的近似值（2.2204e - 016） 无穷大，如 1/0 = inf （infinity） 非数，如 0/0 = NaN （Not a Number），inf / inf = NaN 虚数单位：i = j =?1 （2） 数值型向量（矩阵）的输入

a．任何矩阵（向量），可以直接按行方式输入每个元素：同一行中的元素用．．．逗号（，）或者用空格符来分隔；行与行之间用分号（；）分隔。所有元素处于一方括号（[ ]）内； 例1：

>> Tim = [11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10] >> X_Data = [2.32 3.43；4.37 5.98] b．系统中提供了多个命令用于输入特殊的矩阵： 函数 compan diag hadamard hankel 功 能 伴随阵 对角阵 函数 toeplitz vander 功 能 Toeplitz矩阵 Vandermonde矩阵 元素全为0的矩阵 元素全为1的矩阵 元素服从均匀分布的随机矩阵 元素服从正态分布的随机矩阵 对角线上元素为1的矩阵 由两个向量生成的矩阵 Hadamard矩阵 zeros ones rand randn eye meshgrid Hankel矩阵 Hilbert矩阵invhilb 的逆阵 Kronercker张kron 量积 magic 魔方矩阵 pascal Pascal矩阵 上面函数的具体用法，可以用帮助命令help得到 （3）符号向量（矩阵）的输入

a．用函数 sym定义符号矩阵：

函数sym实际是在定义一个符号表达式，这时的符号矩阵中的元素可以是任何的符号或者是表达式，而且长度没有限制。只需将方括号置于单引号中。 b．用函数syms定义符号矩阵

先定义矩阵中的每一个元素为一个符号变量，而后像普通矩阵一样输入符号矩阵。

（4） 数组（矩阵）的点运算

运算符：+（加）、-（减）、./（右除）、.\\（左除）、.^（乘方），数组元素

之间直接进行数值运算。

例4：

>> g = [1 2 3 4];h = [4 3 2 1];

>> s1 = g + h, s2 = g.*h, s3 = g.^h, s4 = g.^2, s5 = 2.^h （5） 矩阵的运算 运算符：+（加）、-（减）、*（乘）、/（右除）、\\（左除）、^（乘方）、’（转置）等；

常用函数：det（行列式）、inv（逆矩阵）、rank（秩）、eig（特征值、特征向量）、rref（化矩阵为行最简形）

>> A=[2 0 -1;1 3 2]; B=[1 7 -1;4 2 3;2 0 1]; >> M = A*B % 矩阵A与B按矩阵运算相乘 >> det_B = det(B) % 矩阵A的行列式 >> rank_A = rank(A) % 矩阵A的秩 >> inv_B = inv(B) % 矩阵B的逆矩阵

>> [V,D] = eig(B) % 矩阵B的特征值矩阵V与特征向量构成的矩阵D

>> X = A/B % A/B = A*B-1，即XB=A，求X >> Y = B\\A % B\\A = B-1*A，即BY=A，求Y ? 常见数学函数 函 数 名 数 学 计 算 功 能 函 数 名 数 学 计 算 功 能 实数的绝对值或复数abs（x） floor（x） 对x朝-∞方向取整 的幅值 求正整数m和n的最大公acos（x） 反余弦arcsinx gcd（m，n） 约数 acosh（x） 反双曲余弦arccoshx imag（x） 求复数x的虚部 在四象限内求复数 x 求正整数m和n的最小公angle（x） lcm（m，n） 的相角 倍数 asin（x） 反正弦arcsinx log（x） 自然对数（以e为底数） asinh（x） 反双曲正弦arcsinhx log10（x） 常用对数（以10为底数） atan（x） 反正切arctanx real（x） 求复数x的实部 atan2求正整数m和n的m/n之在四象限内求反正切 rem（m，n） （x,y） 余数 对x四舍五入到最接近的atanh（x） 反双曲正切arctanhx round（x） 整数 ceil（x） 对x朝+∞方向取整 sign（x） 符号函数：求出x的符号 conj（x） 求复数x的共轭复数 sin（x） 正弦sinx cos（x） 余弦cosx sinh（x） 反双曲正弦sinhx cosh（x） 双曲余弦coshx exp（x） 指数函数 ex fix（x） 对x朝原点方向取整 （6） 要求在闭区间[0,2?]上产生50个 等距采样的一维数组A ，试用两种不同的 指令实现。要寻访1到5个元素如何实现；寻访7到最后一个元素如何实

sqrt（x） 求实数x的平方根：tan（x） 正切tanx tanh（x） 双曲正切tanhx x

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