实验一matlab基本应用

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1、实验一实验一 MATLAB 基本应用基本应用一、实验目的一、实验目的 1.熟悉 MATLAB 软件平台的使用；2.熟悉 MATLAB 编程方法及常用语句； 3.掌握 MATLAB 的可视化绘图技术； 4.结合信号与系统的特点，编程实现常用信号及其运算。 二、实验设备二、实验设备计算机一台，装有 MATLAB 软件 三、实验原理及基本操作三、实验原理及基本操作1. 矩阵的输入矩阵的输入 在命令窗口或 M 文件编辑窗口中直接输入 a = 1,2,3; 4,5,6; 7,8,9 或 a = 1 2 3; 4 5 6; 7 8 9 ，就可生成 33 矩阵 a。MATLAB 为用户提供了创建基本矩阵的函

2、数，如 ones(m, n )：产生 mn 全 1 矩阵； zeros(m, n)：产生 mn 全 0 矩阵。 2. 向量：向量： 向量实际也是一种矩阵，是仅有一行或者一列的矩阵；它在基于 MATLAB 的信号与系统分析中发挥着重要作用。除了利用前面介绍的创建矩阵的方法来生成向量外，下面再介绍两种常用的方法： 利用冒号利用冒号“：”运算生成向量运算生成向量 ：如： x = -2 : 4，则 x = -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4； 又如：y = 0 : 0.2: 1， 则 y = 0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8,1。 要特别注意的是向量中元素的序号是从 1 开始的，例如

3、上面的 x = -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4 中， x(1) = -2, x(2) = -1, x(3) = 0 等；在 y = 0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1 中，y(1) = 0, y(2) = 0.2 等。 利用利用 linspace( )函数生成向量：函数生成向量：linspace( )函数用于生成线性等分向量。调用格式 x = linspace(m, n, s)表示生成从起始值 m 开始到终止值 n 之间的 s 个线性等分点的行向量。例如 x = linspace(0, 10, 5)，则 x = 0, 2.5, 5, 7.5 10。 3. 矩阵的算术运

4、算矩阵的算术运算 首先要说明的是在这里我们将矩阵视为数组，涉及运算的两个矩阵维数相同。在这个 条件下，两个矩阵的加、减、乘、除均指的是两个矩阵相对应位置上的元素进行加、减、乘、除运算。例如设， ， 则在 MATLAB 中四种运算的表示及612 915A341.56B结果为： ，916 10.521AB38 7.59AB1848.*13.590AB23./62.5A B注意注意：上面乘法运算符号“*”前要加“.”，即这种矩阵乘法是一种点乘运算,它不同于线性代数中两个矩阵之间的所定义的乘法；在线性代数中要求 A 的列数与 B 的行数相同才能进行乘法运算，而这里仅要求 A、B 的维数相同。点乘运算是

5、 MATLAB 所特有的，极大地简化了编程，要予以高度重视。同理，上面例子中的除法用的也是点除。 MATLAB 还提供了点幂运算“.” ，如 ，则12 34X18.32764X另外，一个矩阵还可与一个数进行加、减、乘、除运算，其结果是该矩阵中的每一个元素与这个数进行相应的运算。如： ，则，612 915A421015A1224*21830A4.关系运算关系运算 MATLAB 的基本关系运算符为：（大于）， =（大于等于），=（小于等于）， =（等于）， =（不等于）。 关系运算的规则如下： 参与关系运算的是两个同维数矩阵；或者一个是矩阵，另一个是标量； 若参与运算的是两个矩阵，关系运算是将两个

6、矩阵对应元素逐一进行关系比较，关系成立则比较结果值为“1”，否则为“0”，最终产生一个同维数矩阵，其元素值为“0”或“1” 。 若参与运算的一个是矩阵，另一个是标量，则是矩阵中每个元素与该标量进行关系比较，最终产生一个同维数矩阵，其元素值为“0”或“1” 。 例：，则 ， ，123 456X172 651Y010 100XY101 01 1XY， 100 010XY1014001Y5.逻辑运算逻辑运算 MATLAB 的基本逻辑运算符为：y = sin(t);plot(t, y);2）stem 函数函数对于离散序列，MATLAB 用 stem( )命令实现其绘制。 例：例：绘制从 0 4范围的正

7、弦函数序列。 t = 0 : pi/10 : 4*pi;y = sin(t);stem(t, y);3）subplot 函数函数 如果要在一个绘图窗口中显示多个图形，可用 subplot 函数实现。其基本调用格式为：subplot(m, n, k) 或 subplot(m n k)，其中 m, n, k 取值为 1 9。该函数表示将绘图窗口划分为 mn 个子窗口（子图），并在第 k 个子窗口中绘图。 例：例：在一个绘图窗口中绘制下列函数的图形。 (a) ，0t2； (b) ，0t23 1( )2ty te3 2( )2ty tte(c) ，-4t4； (d)， -5t52/231( )2ty

8、te4sin( )( )ty ttt = 0 : 0.1 : 2;y1 = 2*exp(-3*t); % (a) 指数函数 figure;subplot(221);plot(t,y1);xlabel(a);y2 = 2*t.*exp(-3*t); % (b) t 乘指数函数 subplot(222);plot(t,y2);xlabel(b);t1 = -4 : 0.1 : 4;y3 = 1/(20.5)*exp(-0.5*t1.2); % (c) 正态分布函数 subplot(223);plot(t1,y3);xlabel(c); t2 = -5 : 0.1 : 5; y4 = sinc(t2

9、); % (d) 取样函数 subplot(224); plot(t2,y4); xlabel(d); ylabel(sinc(t); axis(-5 5 -0.25 1.1) grid on 结果如图 3 所示。 注意：注意：在第 4 个子图中，我们加了 xlabel、 ylabel、axis、grid on 等绘图控制命令；这样，用户可根据自己的爱好和需要，对图形进行调整、注释和修饰，得到满意的图形。下面就这一问题做一简单的介绍。8. 二维图形的修饰二维图形的修饰 1）坐标轴名称标识函数）坐标轴名称标识函数 xlabel、 ylabel、title 调用格式：xlabel(string),

10、 ylabel(string), title(string)通过 xlabel、ylabel 命令给 X 轴、Y 轴加上名称，标注为字符串 string 。 title 命令则是给图形加上标题。 2）坐标轴调整函数）坐标轴调整函数 axis 调用格式：axis( xmin xmax ymin ymax ) 该命令将所画图形的 X 轴范围限定在 xmin 到 xmax 之间，Y 轴范围限定在 ymin 到 ymax之间。 3）加画功能函数）加画功能函数 hold 若要在原来已有的图形 A 上加画另外的图形 B，而不擦除原有的图形 A，只要在画 B 之前加一条 hold on 命令即可；否则原图形

11、 A 会被 B 所覆盖。用 hold off 可取消加画功能。 4）坐标网格函数）坐标网格函数 grid grid 函数用于为所绘制的图形添加坐标网格（虚线），从而更方便地确定图中各点的指标位置。grid on 是启动该函数；grid off 是关闭该功能；MATLAB 的缺省设置是 grid off。 5）曲线的色彩、线型、数据点形）曲线的色彩、线型、数据点形 通过在 plot、stem 函数中加样式控制参数，就可以改变所绘制图形的色彩、线型、数据点形，制作出样式丰富的各种图形。表 2 给出了常用样式控制参数设置值的含义。 表表 2 常用样式控制参数设置值及其含义常用样式控制参数设置值及其含

12、义符号符号 -:-.-线型线型 含义含义 实 线 虚 线 点划线 双划线 符号符号 bgrcmykw色彩色彩 含义含义 蓝 绿 红 青 品红 黄 黑 白 符号符号 .+*dhpso数据点形数据点形 含义含义 实心黑 点 十字 符 八线 符 菱形符 六角 星 五角星 方块符 空心圆 圈 6）在图形中加文本标注函数）在图形中加文本标注函数 gtext(string) 当执行该命令时，在图中会出现一个十字形指针，用鼠标拖动到需要的地方，然后单击鼠标，即可将字符串添加到图形中。 例：例：将下面三个图形绘制在一个图形窗口中：，. x = 0:pi/10 :4*pi;plot(x,sin(x),r+:);

13、hold on;y2 = 4*x.*exp(-x);plot(x,y2,m*-.);plot(x,sin(x)-0.5,bo-);legend(sin(x),4xexp(-x),sin(x)-0.5)axis(0 4*pi -1.6 1.6);title(示例示例 6); gtext(正弦函数正弦函数); gtext(指数函数指数函数);结果如下图所示。 四、实验内容四、实验内容1.新建一个文件夹，以自己的汉语名字命名，以后就用该文件夹专门存放自己所编制的 M 文件和产生的图形；将该文件夹设置成当前工作目录。 2.运行上面的例子。3.绘制信号的曲线，t 的范围在 0 30s，取样时间间隔为 0.1s. 22( )sin()3tx tet4.在 n = -10:10 范围产生如下离散序列并绘图。5.编程实现如下图所示的波形。 五、注意事项五、注意事项1.注意 M 文件保存路径与运行路径的一致。2.注意运算“*”与“.*”“/”与“./”的区别。3.文件命名不可与库函数重名。