matlab程序设计与应用实验指导书装订印刷.doc

目 录目 录 3实验一 matlab集成环境使用与运算基础 4实验二、matlab矩阵分析与处理 8实验三、matlab程序设计 11实验四、matlab图形绘制 14实验五、matlab数据分析与多项式计算 17实验六 matlab文件操作 21实验七 matlab符号计算 24实验八 matlab在数字图像处理中的应用 26实验九 电力系统线路故障分析 30实验十 matlab综合应用程序开发 32实验十一 利用matlab进行FIR滤波器的设计………………….33实验十二线性时不变系统的时域响应 35实验十三 数字滤波器设计与语音信号处理 37实验十四 数字图像处理初步 39 1实验一 matlab集成环境使用与运算基础一、实验目的1．熟悉启动和退出matlab的方法2．熟悉matlab命令窗口的组成3．掌握建立矩阵的方法4．掌握matlab各种表达式的书写规则以及常用函数的使用二、实验原理1．Matlab的启动 matlab系统的启动有三种常见方法：1）使用Windows“开始”菜单2）运行matlab系统启动程序matlab.exe3）利用快捷方式2．Matlab系统的退出 要退出matlab系统，也有三种常见方法：1）在matlab主窗口File菜单中选择Exit matlab 命令。

2）在matlab命令窗口输入Exit或Quit命令3）单击matlab主窗口的“关闭”按钮3．Matlab帮助窗口进入帮助窗口可以通过以下三种方法：1） 单击matlab主窗口工具栏中的help按钮2） 在命令窗口中输入helpwin、helpdesk或doc3） 选择help菜单中的“matlab help”选项 4．Matlab帮助命令 1）help命令在matlab命令窗口直接输入help命令将会显示当前帮助系统中所包含的所有项目，即搜索路径中所有的目录名称同样，可以通过help加函数名来显示该函数的帮助说明2）lookfor命令help命令只搜索出那些关键字完全匹配的结果，lookfor命令对搜索范围内的m文件进行关键字搜索，条件比较宽松3） 模糊查询用户只要输入命令的前几个字母，然后按tab键，系统就会列出所有以这几个字母开头的命令5．赋值语句1）变量＝表达式2）表达式6．矩阵的建立1）直接输入法：将矩阵的元素用方括号括起来，按矩阵行的顺序输入各元素，同一行的各元素之间用空格或逗号分开，不同行的元素之间用分号分开2）利用m文件建立矩阵3）利用冒号表达式建立一个向量 e1:e2:e34) 利用linspace函数产生行向量 linspace(a,b,n).三、实验仪器和设备1．计算机1台。

四、预习要求1．复习matlab启动与退出，熟悉matlab运行环境，掌握matlab帮助的使用2．复习matlab中矩阵的建立以及矩阵的加减乘除以及乘方运算的基本原理五、实验内容及步骤1．先求下列表达式的值，然后显示matlab工作空间的使用情况并保存全部变量1）（2）2．已知 求下列表达式的值：（1） A+6*B和A-B+I（其中I为单位矩阵）（2） A*B和A.*B（3） A^3和A.^3（4） A/B及B\A（5） [A,B]和[A（[1，3]，：）；B^2]3．设有矩阵A和B （1） 求它们的乘积C；（2） 将矩阵C的右下角3*2子矩阵赋给D；（3） 察看matlab工作空间的使用情况六、实验报告要求实验报告应包括实验目的、实验内容、流程图、程序清单、运行结果以及实验的收获与体会实验二 matlab矩阵分析与处理一、实验目的1．掌握生成特殊矩阵的方法；2．掌握矩阵分析的方法；3．用矩阵求逆法求解线性方程组二、实验原理1．通用的特殊矩阵常用的产生通用特殊矩阵的函数有：zeros：产生全0矩阵；ones：产生全1矩阵eye：产生单位矩阵；rand：产生0－1间均匀分布的随机矩阵；randn：产生均值为0，方差为1的标准正态分布的随机矩阵。

2．矩阵运算1）矩阵加减运算：假定有两个矩阵A和B，则可以由A+B和A-B实现矩阵的加减运算2）假定有两个矩阵A和B，若A为m×n矩阵，B为n×p矩阵，则C=A*B为m×p矩阵3）如果A矩阵是非奇异方阵，A\B等效与A的逆左乘B矩阵，inv(A)*B,而B/A等效于A矩阵的逆右乘B矩阵，也就是B*inv(A).4)矩阵的乘方一个矩阵的乘方运算可以表示成A^x，要求A为方阵，x为标量3．矩阵点运算 在matlab中，有一种特殊的运算，因为其运算苻是在有关算术运算苻前面加点，因此叫点运算点运算苻有.*,./,.\和.^两个矩阵进行点运算是指它们的对应元素进行相关运算，要求两矩阵的维参数相同三、实验仪器和设备1．计算机1台四、预习要求1．复习特殊矩阵的产生2．复习矩阵的加减乘除与乘方运算，以及相应的点运算 五、实验内容及步骤1．熟悉matlab的运行环境，写出完成下列操作的命令：（1） 建立3阶单位矩阵A；（2） 建立5*6随机矩阵A，其元素为[100,200]范围内的随机整数；（3） 产生均值为1，方差为0.2的500个正态分布的随机数；（4） 产生和A同样大小的么矩阵；（5） 将矩阵A的对角线元素加30；（6） 从矩阵A提取对角线元素，并以这些元素构成对角阵B。

2．完成以下各题，将步骤命令写入实验报告，并在机器上运行结果验证1）用左除运算符求解方程组 ，并以向量的方式表达结果7） 用左除运算符求解方程组六、实验报告要求实验报告应包括实验目的、实验内容、流程图、程序清单、运行结果以及实验的收获与体会实验三 matlab程序设计一、实验目的matlab作为一种高级语言，不仅可以以命令方式完成操作，也具有数据结构、控制流、输入输出和面向对象编程能力，本次实验通过熟悉和掌握m文件式建立与实用方法、以及函数与控制程序流程的语句实用，使学生具备一定的编程和调试能力二、实验原理1．m文件 用matlab语言编写的程序，称为m文件M文件根据调用方式的不同分为两类，命令文件（Script file）和函数文件（Function file）2．程序控制结构1） 顺序结构2） 选择结构（1） if语句 a) 单分支if语句b) 双分支if语句 c) 多分支if语句（2） switch 语句（3） try语句3） 循环结构（1） for 语句（2） while语句（3） break语句与continue语句（4） 循环的嵌套3．函数文件function 输出形参表＝函数名（输入形参表）注释说明部分函数体语句三、实验仪器和设备1．计算机1台。

四、预习要求1．复习matlab中流程控制语句2．复习matlab函数文件的建立与调用 五、实验内容及步骤1．分别用if和switch语句实现以下计算，a,b,c,x的值从键盘输入：2．产生20个两位随机整数，输出其中小于平均值的偶数3．输入20个数，求其中最大数和最小数，要求分别用循环结构和matlab的max和min函数来实现4．编写一个函数文件，求小于任意自然数n的Fibnacci数列各项，Fibnacci数列定义如下：5．完成以下各题，将答案写入实验报告，并在机器上运行结果验证（1）编写一个函数文件求两个数的最大值2）编写一个函数文件求三个数的最大值3）编写一个函数文件，求矩阵的最大元素4）编写一个函数文件，以向量为参数，对向量元素进行排序并输出六、实验报告要求1.完成实验内容中的计算；2. 验证实验内容中计算所得结果的正确性实验四 matlab图形绘制 一、实验目的matlab提供了强大的图形处理功能，本次实验旨在使学生熟悉和掌握应用matlab实现二维图形和三维图形的绘制和控制与表现方法二、实验原理1．二维数据曲线图 （1） 绘制单根二维曲线 plot(x,y);（2） 绘制多根二维曲线 plot(x,y) 当x是向量，y是有一维与x同维的矩阵时，则绘制多根不同颜色的曲线。

当x，y是同维矩阵时，则以x，y对应列元素为横、纵坐标分别绘制曲线，曲线条数等于矩阵的列数3） 含有多个输入参数的plot函数 plot(x1,y1,x2,y2,…,xn,yn)（4） 具有两个纵坐标标度的图形 plotyy(x1,y1,x2,y2)2．图形标注与坐标控制1）title （图形名称）2）xlabel（x轴说明）3）ylabel（y轴说明）4）text（x，y图形说明）5）legend（图例1，图例2，…）6）axis （[xmin xmax ymin ymax zmin zmax]）3．图形窗口的分割subplot（m,n,p）4．三维曲线plot3（x1,y1,z1,选项1，x2,y2，选项2，…,xn,yn,zn,选项n）5．三维曲面mesh(x,y,z,c) 与surf(x,y,z,c)一般情况下，x，y，z是维数相同的矩阵X，y是网格坐标矩阵，z是网格点上的高度矩阵，c用于指定在不同高度下的颜色范围6．图象处理(1) imread和imwrite函数 这两个函数分别用于将图象文件读入matlab工作空间，以及将图象数据和色图数据一起写入一定格式的图象文件2) image和imagesc函数 这两个函数用于图象显示。

为了保证图象的显示效果，一般还应使用colormap函数设置图象色图 三、实验仪器和设备1．计算机1台四、预习要求1．复习二维与三维图形的绘图函数2．复习图像读入与写入的函数 五、实验内容及步骤1．绘制下列曲线：(1) (2) (3) (4) 2．在同一图形窗口采用子图形的形式分别绘制正方形、圆形、六边形和三角形3．根据绘制平面曲线，并分析参数a对其形状的影响4．完成以下各题，将答案写入实验报告，并在机器上运行结果验证a）绘制三维圆柱螺旋线，，要求给出相应的坐标轴和标题附加标注，螺旋线为蓝色虚线b) ，当x和y的取值范围均为－3到3时，用建立子窗口的方法在同一个图形窗口中绘制出三维线图，网线图，表面图和带渲染效果的表面图六、实验报告要求1．完成实验内容中的图像的显示；2．验证实验内容中所显示图像的正确性实验五 matlab数据分析与多项式计算一、实验目的matlab提供了强大的数据分析与多项式计算功能，本次实验旨在使学生熟悉和掌握应用matlab实现数据统计处理、曲线拟合以及多项式计算的功能二、实验原理1．数据统计处理1） 最大值与最小值(a) 求向量的最大值与最小值 y=max(X) 与 [y,I]=max(X)(b) 求矩阵的最大值和最小值 max(A) 与 [Y,U]=max(A), max(A,[],dim)2) 求和与求积 sum(X), prod(X) sum(A)3) 标准方差与相关系数 a）Y=std(A,flag,dim) 。