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1、实验项目及学时安排实验一 MATLAB环境的熟悉与基本运算 2学时实验二 MATLAB数值计算实验 2学时实验三 MATLAB数组应用实验 2学时实验四 MATLAB符号计算实验 2学时 实验五 MATLAB的图形绘制实验 2学时实验六 MATLAB的程序设计实验 2学时实验七 MATLAB工具箱Simulink的应用实验 2学时实验八 MATLAB图形用户接口GUI的应用实验 2学时实验一 MATLAB环境的熟悉与基本运算一、实验目的 1熟悉MATLAB开发环境2掌握矩阵、变量、表达式的各种基本运算二、实验基本知识 1.熟悉MATLAB环境: MATLAB桌面和命令窗口、命令历史窗口、帮助信
2、息浏览器、工作空间浏览器、文件和搜索路径浏览器。2.掌握MATLAB常用命令clc 清除命令窗口中内容clear 清除工作空间中变量help 对所选函数的功能、调用格式及相关函数给出说明lookfor 查找具有某种功能的函数但却不知道该函数的准确名称who查询工作空间中的变量信息3.MATLAB变量与运算符变量命名规则如下： （1） 变量名可以由英语字母、数字和下划线组成（2） 变量名应以英文字母开头（3） 长度不大于31个（4） 区分大小写MATLAB中设置了一些特殊的变量与常量，列于下表。表1 MATLAB的特殊变量与常量变量名 功能说明 变量名 功能说明 ANS 默认变量名，以应答最近一
3、次操作运算结果realmin 最小的正实数i或j 虚数单位INF(inf) 无穷大pi 圆周率NAN(nan) 不定值（0/0） eps 浮点数的相对误差nargin 函数实际输入参数个数realmax 最大的正实数nargout 函数实际输出参数个数 MATLAB运算符，通过下面几个表来说明MATLAB的各种常用运算符表2 MATLAB算术运算符操作符 功能说明 操作符 功能说明 + 加 矩阵左除- 减. 数组左除* 矩阵乘/ 矩阵右除.* 数组乘./ 数组右除 矩阵乘方 矩阵转置. 数组乘方. 数组转置表3 MATLAB关系运算符操作符 功能说明 = 等于= 不等于 大于= 大于等于= 小
4、于等于表4 MATLAB逻辑运算符逻辑运算符 逻辑运算 说明 & And 逻辑与| Or 逻辑或 Not 逻辑非Xor 逻辑异或表5 MATLAB特殊运算符号 功能说明示例 符号 功能说明示例 ： 1:1:4;1:2:11 . ； 分隔行 . ， 分隔列 （） % 注释构成向量、矩阵 ！ 调用操作系统命令构成单元数组= 用于赋值 4.MATLAB的一维、二维数组的寻访表6 子数组访问与赋值常用的相关指令格式指令格式 指令功能 A(r,c) 数组A中r指定行、c指定列之元素组成的子数组A(r,:) 数组A中r指定行对应的所有列之元素组成的子数组A(:,c) 数组A中c指定列对应的所有行之元素组成
5、的子数组A(:) 数组A中各列元素首尾相连组成的“一维长列”子数组A(i) 一维长列子数组中的第i个元素A(r,c)=Sa 数组A中r指定行、c指定列之元素组成的子数组的赋值A(:)=D(:) 数组全元素赋值，保持A的行宽、列长不变，A、D两组元素总合应相同5.MATLAB的基本运算表7 两种运算指令形式和实质内涵的异同表数组运算矩阵运算指令含义指令含义A 非共轭转置A 共轭转置A=s 把标量s赋给A的每个元素s+B 标量s分别与B元素之和s-B,B-s 标量s分别与B元素之差s.*A 标量s分别与A元素之积s*A 标量s分别与A每个元素之积s./B,B.s 标量s分别被B的元素除S*inv(
6、B)B阵的逆乘s A.n A的每个元素自乘n次An A阵为方阵，自乘n次A.p 对A各元素分别求非整数幂Ap 方阵A的非整数乘方A+B 对应元素相加A+B 矩阵相加A-B 对应元素相减A-B 矩阵相减A.*B 对应元素相乘A*B 内维相同矩阵相乘A./B A的元素别B的对应元素除A/B A右除B B.A 与上相同BA A左除B exp(A) 以自然数e为底，分别以A的元素为指数，求幂expm(A)A的矩阵指数函数log(A) 对A的各元素求对数logm(A) A的矩阵对数函数sqrt(A) 对A的各元素求平方根sqrtm(A)A的矩阵平方根函数 6.MATLAB的常用函数表8 标准数组生成函数
7、指令含义指令含义diag 产生对角形数组（对高维不适用）rand 产生均匀分布随机数组eye 产生单位数组（对高维不适用） randn产生正态分布随机数组magic 产生魔方数组（对高维不适用） zeros产生全0数组ones 产生全1数组size()返回指定矩阵的行数和列数表9 数组操作函数指令 含义 diag 提取对角线元素，或生成对角阵flipud以数组“水平中线”为对称轴，交换上下对称位置上的数组元素fliplr 以数组“垂直中线”为对称轴，交换左右对称位置上的数组元素reshape在总元素数不变的前提下，改变数组的“行数、列数” rot90 矩阵逆时针旋转90度det 方阵的行列式值
8、rank 矩阵的秩三、实验内容 1、学习使用help命令，例如在命令窗口输入help eye，然后根据帮助说明，学习使用指令eye（其它不会用的指令，依照此方法类推） 2、学习使用clc、clear，观察command window、command history和workspace等窗口的变化结果。3、初步程序的编写练习，新建M-file，保存（自己设定文件名，例如exerc1、exerc2、 exerc3），学习使用MATLAB的基本运算符、数组寻访指令、标准数组生成函数和数组操作函数。注意：每一次M-file的修改后，都要存盘。（1） help rand，然后随机生成一个26的数组，观察
9、并记录command window、command history和workspace等窗口的变化结果。（2）学习使用clc、clear，了解其功能和作用。（3）输入C=1:2:20，则C（i）表示什么？其中i=1,2,3,10。（4）输入A=7 1 5；2 5 6；3 1 5，B=1 1 1; 2 2 2; 3 3 3，在命令窗口中执行下列表达式，记录其结果： A(2, 3) A(:,2) A(3,:) A(:,1:2:3) A(:,3).*B(:,2) A(:,3)*B(2,:) A*B A.*B A2 A.2 B/A B./A（5）二维数组的创建和寻访，创建一个二维数组（48）A，查询数
10、组A第2行、第3列的元素，查询数组A第2行的所有元素，查询数组A第6列的所有元素。（6） 两种运算指令形式和实质内涵的比较。设有3个二维数组A24，B24，C22，写出所有由2个数组参与的合法的数组运算和矩阵指令。A+B; A-B C*A, C*B A/B A.*B A.+B A.-B A./B A.BAB（7） 学习使用表8列的常用函数（通过help方法） （8） 学习使用表9数组操作函数。 （9）用reshape指令生成下列矩阵，并取出方框内的数组元素。实验二 MATLAB数值计算实验 实验目的1、了解伴随矩阵、稀疏矩阵、魔方矩阵、对角矩阵等各种矩阵的创建，掌握矩阵的基本运算2、掌握矩阵的
11、数组运算3、掌握多项式的基本运算4、会求解代数方程 实验基本知识1、创建矩阵的方法：直接输入法、用MATLAB函数创建矩阵2、矩阵运算：矩阵加、减（,）运算矩阵乘（）运算矩阵乘方inv 矩阵求逆det 行列式的值eig 矩阵的特征值diag 对角矩阵 矩阵转置sqrt 矩阵开方3、矩阵的数组运算：数组加减(.+,.-)：对应元素相加减数组乘(）：a，b两数组必须有相同的行和列，两数组相应元素相乘数组除（./，.）：a./b=b.a 都是b的元素被a的对应元素除（a除以b）a.b=b./a 都是a的元素被b的对应元素除（b除以a）数组乘方(.)：元素对元素的幂数组点积（点乘）：维数相同的两个向量
12、的点乘，其结果是一个标量数组叉积：就是一个过两个相交向量的交点且垂直于两个向量所在平面的向量数组混合积:先叉乘后点乘4、多项式运算 poly 产生特征多项式系数向量roots 求多项式的根p=poly2str(c,x)（以习惯方式显示多项式）conv,convs多项式乘运算deconv多项式除运算多项式微分polyder(p): 求p的微分polyder(a,b): 求多项式a,b乘积的微分p,q=polyder(a,b): 求多项式a,b商的微分5、代数方程组求解1）.恰定方程组的解方程ax=b(a为非奇异)两种求解方法： x=inv(a)b 采用求逆运算解方程 x=ab 采用左除运算解方程 2）超定方程组的解方程 ax=b ,mn时此时不存在唯一解。 x=(a a)-1 a b 求逆法 3）欠定方程组的解MATLAB可求出两个解：用除法求的解x是具有最多零元素的解是具有最小长度或范数的解，这个解是基于伪逆pinv求得的。6、复数运算：复数的实虚部、模和幅角计算real_z=real(z) image_z=imag(z)magnitude_z=abs(z)angle_z_radian=angle(z)%弧度单位angle_z_degree=angle(z)*180
