Matlab使用方法和程序设计
MATLAB程序设计及应用实例
c=input('请输入一个字符','s'); if c>='A' & c<='Z'
disp(setstr(abs(c)+1)); elseif c>='a'& c<='z'
disp(setstr(abs(c)-1)); elseif c>='0'& c<='9'
disp(abs(c)-abs('0')); else
disp(c); end
5.1.4 选择结构- switch语句
switch语句
其语句格式为： switch 表达式 case 值1 语句组1 case 值2 语句组2 …… case 值m 语句组m otherwise 语句组m+1 end
5.1.4 选择结构- switch语句
例 某商场对顾客所购买的商品实行打折销售，已知打折标 准，求所售商品的实际销售价格
例 矩阵乘法运算要求两矩阵的维数相容，否则会出错。 先求两矩阵的乘积，若出错，则自动转去求两矩阵的点乘
matlab程序设计与应用
matlab程序设计与应用Matlab是一款高效能的编程语言，具有高品质的计算和分析功能，近十多年来被广泛应用在工程计算、科学研究、商业分析、金融模拟和教育工作等多个领域。
它拥有一系列强大的算法编写功能，可以实现非线性矩阵求解、信号处理、图像处理、生物医学信号处理等功能。
本文将介绍Matlab程序设计与应用，以及它在工程计算、科学研究、商业分析等领域的应用和示例。
一、Matlab程序设计Matlab是一种操作方便的高级编程语言，立足于原始编码，它建立在C及FORTRAN之上，而且它的高级结构使得设计程序不必写成复杂的程序框架，而可以把主要精力放在要实现的功能上。
Matlab在程序设计方面支持面向对象编程（Object-oriented programming，OOP）方式，可以实现结构化的程序设计，把大量的程序按照模块和函数来管理，方便调用和重用，并可以利用Matlab的类和类的方法来实现程序的重用和拓展。
二、Matlab在工程计算领域的应用Matlab在工程计算领域的应用如下：（1）Matlab可以用于科学计算，如：数值分析、科学计算、多元函数拟合、图像处理以及信号处理等。
（2）Matlab可以用于设计和调试电子电路，如：数字电路、模拟电路、射频电路、功率电路以及控制电路等。
（3）Matlab可以用于控制系统分析，如：数模转换、频响函数以及过程控制等。
（4）Matlab可以用于机械结构设计，如：机械结构分析、运动学以及动力学等。
三、Matlab在科学研究和商业分析领域的应用Matlab在科学研究和商业分析领域的应用如下：（1）Matlab可以用于统计学研究，如：概率统计、偏差分析、多元分析以及非参数分析等。
（2）Matlab可以用于数据挖掘，如：决策树分类、聚类分析以及因子分析等。
（3）Matlab可以用于仿真研究，如：求解方程、模拟实验以及模型预测等。
（4）Matlab可以用于商业分析，如：市场调研、销售预测以及风险评估等。
matlab使用教程2-2
第2章 Matlab语言程序设计 章 语言程序设计
写二进制文件： 用fwrite写二进制文件： 写二进制文件 COUNT=fwrite(Fid, A, precision) 例： Fid=fopen(‘test.dat’, ‘w’); cnt=fwrite(Fid, A, ‘float’) fclose(Fid); 读取ASCII数据文件： 数据文件： 用fscanf读取 读取 数据文件 [A, COUNT]=fscanf(Fid, format, size) format用以控制读取的数据格式，由％加上格式符组成， 用以控制读取的数据格式， 加上格式符组成， 用以控制读取的数据格式 常见的格式符有： 常见的格式符有：d, i, o,u, x, e, f, s, c。 。 例：fscanf(Fid, ‘%s’); fscant(Fid, ‘%6.2f’); fscanf(Fid, “%5d’);
第2章 Matlab语言程序设计 章 语言程序设计
d) 其它与流程控制有关的语句
if
if
break语句循环结构 语句循环结构 语句
continue 语句循环结构 语句循环结构
第2章 Matlab语言程序设计 章 语言程序设计
pause 指令使程序运行停止，等待用户按任意键继续； 指令使程序运行停止 等待用户按任意键继续； 使程序运行停止， input 指令提示用户从键盘输入数值、字符串或表达 指令提示用户从键盘输入数值 提示用户从键盘输入数值、 并接受输入； 式，并接受输入； disp指令在屏幕上显示字符串; 指令在屏幕上显示字符串 指令在屏幕上显示字符串 echo on指令显示其后所有执行文件的指令； 指令显示其后所有执行文件的指令 指令显示其后所有执行文件的指令； echo off指令关闭其后所有执行文件的指令显示。 指令关闭其后所有执行文件的指令显示 指令关闭其后所有执行文件的指令显示。
MATLAB程序设计及应用实例
MATLAB程序设计及应用实例MATLAB（Matrix Laboratory）是一种用于算法开发、数据分析、可视化和数值计算的高级技术计算语言和环境。
它的强大功能和灵活性使其成为各个领域研究和工程实践中广泛使用的工具。
下面将介绍几个MATLAB程序设计及应用的实例。
1.信号处理：MATLAB是信号处理的强大工具，它可以用于滤波、频谱分析、小波变换、分析和合成音频信号等。
例如，可以利用MATLAB进行语音信号的去噪处理，通过设计特定的滤波器来去除信号中的噪声成分，从而提取出清晰的语音信号。
2.图像处理：MATLAB可以进行图像的加载、处理和分析。
它提供了丰富的图像处理函数和工具箱，可以实现图像的滤波、二值化、边缘检测、图像增强等操作。
例如，可以使用MATLAB对医学图像进行分割，将感兴趣的区域提取出来，辅助医生进行病灶诊断。
3.控制系统设计：MATLAB是控制系统设计的有效工具。
它提供了丰富的控制系统分析和设计函数，可以进行系统建模、模拟和优化。
例如，可以使用MATLAB进行PID控制器的参数调整，通过对系统建模和后续仿真，优化PID控制器的参数，提高控制系统的性能和稳定性。
4.机器学习：MATLAB提供了强大的机器学习和深度学习工具箱，可以进行数据预处理、特征提取、模型训练和评估等操作。
例如，可以利用MATLAB进行图像分类，通过构建深度卷积神经网络模型，将输入的图像进行分类和识别。
5.数值计算：MATLAB对线性代数、数值优化和统计分析等有着强大的支持。
它提供的优化和求解函数可以解决复杂的线性和非线性优化问题，例如最小二乘拟合和参数估计等。
此外，MATLAB还拥有强大的统计分析工具，可以进行假设检验、数据拟合、方差分析等统计分析操作。
6.仿真模拟：MATLAB可以进行动态系统的建模和仿真，通过搭建系统方程和初始条件，可以对系统的动态响应进行模拟。
例如，在电力系统中，可以使用MATLAB进行电力系统稳定性分析，对电力系统的动态响应进行跟踪和分析。
MATLAB程序设计
MATLAB程序设计MATLAB提供了一个完善的程序设计语言环境，使用户能够方便地编制复杂的程序，完成各种计算。
本节先介绍关系运算、逻辑运算，再介绍M-文件（即程序文件）的结构及MATLAB的程序控制流语句。
一、关系运算和逻辑运算1．关系运算（1）关系运算符：< ；< = ；> ；> = ；= = ；~ =（2）关系表达式：用关系运算符将两个同类型的量（表达式）连接起来的式子。
【注】①关系运算本质上是标量运算，关系表达式的值是逻辑值（0-假1-真）；②当作用于两个同样大小矩阵时，则分别对两个矩阵的对应元素运算，结果是一个0-1矩阵。
例1．对向量进行关系运算。
>> A=1:5,B=5:-1:1 % 输入向量A = 1 2 3 4 5B = 5 4 3 2 1>> C=(A>=4) % 对向量进行关系运算C = 0 0 0 1 1>> D=(A==B) % 对向量进行关系运算D = 0 0 1 0 02．逻辑运算（1）逻辑运算符：& (and,与)、| (or,或)、~ (not,非)（2）逻辑表达式：用逻辑将两个逻辑量连接起来的式子。
【注】①逻辑运算本质上是标量运算，它将任何非零元素视为1（真）；②当作用于两个同样大小矩阵时，则分别对两个矩阵的对应元素运算，结果是一个0-1矩阵。
（真值表见P27）例2．对向量进行逻辑运算。
>> a=1:9,b=9-aa = 1 2 3 4 5 6 7 8 9b = 8 7 6 5 4 3 2 1 0>> c=~(a>4) % 非运算c = 1 1 1 1 0 0 0 0 0>> d=(a>=3)&(b<6) % 与运算d = 0 0 0 1 1 1 1 1 13．逻辑函数any(x) 向量x 中有非零元返回1，否则返回0。
（向量函数） all(x) 向量x 中所有元素非零返回1，否则返回0。
MATLAB基础及程序设计
一、变量和数值
➢Matlab的变量有一定的命名规则： （1）变量名区分大小写。’A’与’a’是不同的变量。 （2）变量名不能超过63个字符。 （3）变量名必须以字母开头。 （4）关键字（如if,while等）不能作为变量名。 （5）有一些系统自动定义的特殊变量，如pi，inf,i等。
➢特殊变量 ans: 用于结果的缺省变量名 pi: 圆周率 eps:计算机的最小数 inf：无穷大
>>syms a b c x f2=a*x^2+b*x+c 上面的语句即创建了符号变量a,b,c,x，又创建了符号表达 式，f1,f2符号表达式相同。
二、符号表达式的代数运算： 特点： 1、传统的数值运算由于计算机的有效位数的 限制，会产生误差。符号运算则可以避免。
2、符号运算可以得出完全的封闭解或任意精 度的数值解。
六、代数方程组的求解
[例] x1+x2=5 2x1+x2=7 x1+2x3=4
求解x1，x2。 a=[1 1 0;2 1 0;1 0 2];b=[1;5;5]; x=a\b x=
2 3
七、多项式拟合 多项式拟合是用一个多项式来逼近一组给定的 数据,在数据分析上是常用的方法,使用polyfit 函数来实现.拟合的准则是最小二乘法。 [例] x0=0:0.1:1;
2、用MATLAB函数创建 + rand —— 随机矩阵 >>rand(m,n)
+eye —— 单位矩阵 >>eye(m,n)
+zeros ——全部元素都为0 的矩阵
+>>zeros(m,n) +ones ——全部元素都为1的 矩阵
+ >>ones(m,n)
第二章 MATLAB语言的使用与程序设计
命令历史窗口：显示已执行过的命令。在窗口的某一命令上单击鼠标 右键，会弹出菜单，对所选命令进行操作。
当前路径窗口：提供了当前路径文件的操作
演示
MATLAB的搜索路径
搜索路径是一系列文件路径的组合。当程序和命令执行 时， MATLAB 在搜索路径中查找程序或命令运行所需的函数文 件。 MATLAB 在执行搜索时按照规定的顺序。如：在命令窗口 中输入example，MATLAB将按下面的步骤来处理： 1.检查example是不是一个变量，如果是，则返回变量的值；
本章重点：
MATLAB工作环境掌握 主要文件类型及常用命令
矩阵、变量、表达式、常用函数
MATLAB语言的基本语句结构及程序调试方法
一、MATLAB系统简介
MATLAB的主要组成部分
1.MATLAB语言体系：MATLAB 语言是一种以矩阵运算为基础的高级 语言，具有条件控制、函数调用、数据结构、输入输出及面向对象等 程序语言特征，可以进行程序设计。
6 ）对矩阵的特殊操作： rot90(a) 将 a 矩阵旋转 90 度、 fliplr(a) 将 a 矩阵的列反序、 flipud(a) 将 a 矩阵的行反序、diag(a) 将向量 a 构 成对角阵( 元素放在主对角线上 )---a 为向量、triu(a) 提取矩阵的上 三角部分、reshape改变矩阵的阶数，按列的顺序重排。
逻辑运算符： 在MATLAB中，逻辑运算符有3种。 & 逻辑与。当运算双方对应元素都为非零时； 结果为1，否则，结果为0。
| 逻辑或。当运算双方对应元素有一个为非零 时；结果为1，否则，结果为0。
~ 结果为0。 逻辑非。当元素的值为 0 时，结果为 1 ，否则，
例： a=[1 0 3;0 –1 6] ， b=[-1 0 0;0 5 0.3] ，计算两矩
matlab教程(全)09Matlab程序设计
2020/11/8
Application of Matlab Language
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5.5 Matlab矩阵分析与处理
5.5.1 特殊矩阵 常见的特殊矩阵有零矩阵、幺矩阵、单位矩阵等，这类特殊矩阵在应用
中具有通用性。 1、通用的特殊矩阵 常用的产生通用殊矩阵的函数有： zeros：产生全0矩阵（零矩阵）。 ones： 产生全1矩阵（幺矩阵）。 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的标准正态分布随机矩阵。
5.4.1 程序调试概述 一般说来，应用程序的错误有两类，一类是语法错误，另一类是运行时
的错误。语法错误，给出相应的错误信息，并标出错误在程序中的行 号。例如：输入下列程序： A = 87；
B = 9.3;
C = A+*B; 系统将给出错误信息：
??? Error: File: Untitled1.m Line: 3 Column: 7
2020/11/8
Application of Matlab Language
4
说明：
将以上函数文件以文件名fcircle.m保存，然后在命令窗口调用。
[s,p] = fcircle(10) 输出结果是： s=
314.1593 p=
62.8319 采用help命令或lookfor命令可以显示出注释说明部分的内容。 help fcircle 屏幕显示
进行存取和修改。
全局变量用global命令定义，格式为：
global 变量名
例5.13 全局变量应用示例。
先建立函数文件wadd.m，该函数将输入的参数加权相加：
function f = wadd(x,y)
实验二MATLAB程序设计含实验报告
实验二 MATLAB 程序设计一、 实验目的1.掌握利用if 语句实现选择结构的方法。
2.掌握利用switch 语句实现多分支选择结构的方法。
3.掌握利用for 语句实现循环结构的方法。
4.掌握利用while 语句实现循环结构的方法。
5.掌握MATLAB 函数的编写及调试方法。
二、 实验的设备及条件计算机一台（带有MATLAB7.0以上的软件环境）。
M 文件的编写：启动MATLAB 后，点击File|New|M-File ，启动MATLAB 的程序编辑及调试器（Editor/Debugger ），编辑以下程序，点击File|Save 保存程序，注意文件名最好用英文字符。
点击Debug|Run 运行程序，在命令窗口查看运行结果，程序如有错误则改正三、 实验内容1.编写求解方程02=++c bx ax 的根的函数（这个方程不一定为一元二次方程，因c b a 、、的不同取值而定），这里应根据c b a 、、的不同取值分别处理，有输入参数提示，当0~,0,0===c b a 时应提示“为恒不等式!”。
并输入几组典型值加以检验。
（提示：提示输入使用input 函数）2.输入一个百分制成绩，要求输出成绩等级A+、A 、B 、C 、D 、E 。
其中100分为A+，90分～99分为A ，80分～89分为B ，70分～79分为C ，60分～69分为D ，60分以下为E 。
要求：（1）用switch 语句实现。
（2）输入百分制成绩后要判断该成绩的合理性，对不合理的成绩应输出出错信息。
（提示：注意单元矩阵的用法）3.数论中一个有趣的题目：任意一个正整数，若为偶数，则用2除之，若为奇数，则与3相乘再加上1。
重复此过程，最终得到的结果为1。
如：2?13?10?5?16?8?4?2?16?3?10?5?16?8?4?2?1运行下面的程序，按程序提示输入n=1,2,3,5,7等数来验证这一结论。
请为关键的Matlab 语句填写上相关注释，说明其含义或功能。
MATLAB语言程序设计基础
3.2 matlab语言基本运算及输入输出
3.2.5 输入与输出语句
input A=input(提示字符串）要求输
入矩阵
A=input(提示字符串，‘s’） 要求字符串eg:
n=input('how much')
n=input('ho第w23页m/共4u1页ch','s')
3.2 matlab语言基本运算及输入输出
关系运算和逻辑运
算
表3-6 关系运算和逻辑运算函数
函数 any all find
exist isnan
意义 逻辑条件任何一个
逻辑条件全部 寻找逻辑值的向量元素下 标
检查某变量是否存在 检查非数值量
函数 finite isempty isstr
strcmp
随机数元素矩阵 设三维绘图基底坐
第5页/共41页
单位矩阵
3.1.3构造多维数组
cat( ) a=cat(n,a1,a2,….) n:多维函数的维数 n=1:
cat(a1,a2,a3..)=[a1;a2;a3…] n=2:
cat(a1,a2,a3..)=[a1,a2,a3…] n=3: 图3－1示
重新定义维数
end 表示某一维末尾元素下标
2、复数矩阵： b=[1 2;3 4]+i*[5 6;7 8] b=[1+5i 2+6i;3+7i 4+8i]
第3页/共41页
3、空矩阵［］
0×0阶
与clear不同之处：clear删除变量
［］删除矩阵中的元素
A(:,[2,3])=[] 第2,3列元素删除
函数 abs angle sqrt real imag conj round fix
MATLAB程序设计教程总结
MATLAB程序设计教程总结MATLAB程序设计教程总结MATLAB程序设计教程总结一、MATLAB操作基础1、MATLAB的主要功能：（1）数值计算和符号计算功能（2）绘图功能（3）编辑语言功能（4）拓展功能2、MATLAB的安装为执行安装盘上的setp.exe文件来启动安装过程，然后按照系统提示进行操作即可。
3、MATLAB的六种操作界面：主窗口、命令窗口、工作空间窗口、当前目录窗口、命令历史窗口、start按钮。
4、MATLAB可通过path命令或对话框设置搜索路径。
5、进入MATLAB帮助界面的3种方法：（1）单击MATLAB主窗口工具栏中的help按钮（2）选择help菜单中前4项的任意一项（3）在命令窗口中输入helpwith、helpdesk或doc命令6、Help、lookfor及模糊查询为MATLAB帮助命令二、MATLAB矩阵及计算1、在MATLAB中变量名是以字母开头，后接字母、下划线的字符序列，最多允许有63个字符，且变量区分大小写，关键字和函数名不能作为变量名。
2、预定义变量：ans、eps、pi、i、j、inf、Inf、NaN、nan、nargin、nargout、realmax、realmin、lasterr、lastwarn。
3、Clear命令删除工作空间中的变量，who和whos用于显示在工作空间中一直驻留的变量名清单。
4、数据输出格式有：formatshort、formatshorte、formatlong、formatlonge、formatbank、formathex、formatt。
5、矩阵的拆分：（1）利用冒号表达式获得子矩阵（2）利用空矩阵删除矩阵的元素（3）利用reshpe(A,m,n)函数可以改变矩阵形状.6、特殊矩阵：zeros,ones,eye,rand.randn,magic(n),vander(n),hilb(n)7、算术运算包括基本算数运算、点运算和关系运算符。
实战matlab并行程序设计
实战matlab并行程序设计MATLAB并行程序设计是一种利用MATLAB的并行计算工具箱来提高计算效率的技术。
在处理大规模数据集或复杂算法时，传统的串行计算方式可能效率低下，而并行程序设计可以显著提升处理速度。
以下是MATLAB并行程序设计的一些关键概念和步骤。
1. 并行计算基础并行计算指的是同时使用多个处理器或核心来执行计算任务。
MATLAB并行程序设计主要依赖于MATLAB的Parallel Computing Toolbox。
2. 环境配置在开始并行程序设计之前，需要确保MATLAB安装了Parallel Computing Toolbox，并且计算机上安装了MATLAB的并行计算服务器。
3. 并行池的创建和管理并行池是执行并行任务的工作单元集合。
MATLAB提供了`parpool`和`delete(gcp('nocreate'))`函数来创建和管理并行池。
```matlab% 创建并行池parpool;% 删除并行池delete(gcp('nocreate'));```4. 并行计算函数MATLAB提供了多种并行计算函数，如`parfor`、`parfeval`、`parfor`等。
`parfor`是最常见的并行循环，用于并行化for循环。
```matlab% 并行for循环parfor i = 1:N% 执行并行任务end```5. 数据分配在并行程序设计中，数据需要在不同的工作单元之间分配。
MATLAB提供了`distribute`函数来帮助实现数据的自动分配。
```matlab% 数据分配data = distribute(largeArray);```6. 并行变量在并行环境中，MATLAB支持两种类型的变量：共享变量和私有变量。
共享变量在所有工作单元中共享，而私有变量则在每个工作单元中独立。
```matlab% 声明共享变量sharedVar = 0;% 声明私有变量parfor i = 1:NlocalVar = rand;end```7. 并行任务的同步在并行程序设计中，有时需要同步不同工作单元的状态。
《MATLAB程序设计》实验指导书
三、
实验仪器和设备
1、 计算机一台。 2、 MATLAB7.0 以上集成环境。
四、
预习要求
2
《MATLAB 程序设计》实验指导书
1、 复习 MATLAB 的启动与Байду номын сангаас出，熟悉 MATLAB 运行环境。 2、 复习 MATLAB 中矩阵的生成以及矩阵运算的基本原理。
五、
实验内容及步骤
实验内容：
1、 求下列表达式的值 1） z1
5
《MATLAB 程序设计》实验指导书
2） 函数调用 函数文件编制好后，就可调用函数进行计算了。函数调用的一般格式为 [输出实参表]=函数名（输入实参表） 注意：函数调用时各实参出现的顺序、个数，应与函数定义时形参的顺序、个 数一致，否则会出错。函数调用时，实参先传递给形参，然后再执行函数功能。 5、 选择结构 1） if 语句 a） 单分支 if 语句 if 条件 语句块 end b） 双分支 if 语句 if 条件 语句块 1 else 语句块 2 end c） 多分支 if 语句 if 条件 1 语句块 1 elseif 条件 2 语句块 2 …… elseif 条件 n 语句块 n else 语句块 n+1 end 2） switch 语句 switch 表达式 case 结果表 1 语句块 1 case 结果表 2 语句块 2 ……
二、
实验原理
1、 M 文件 用 MATLAB 语言编写的程序，称为 M 文件，它们的扩展名均为.m。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、 建立新的 M 文件 启动 MATLAB 文本编辑器有 3 种方法： 1） 单击工具栏上的“New M-File”命令按钮。 2） 从 MATLAB 主窗口的“File”菜单中选择“New”菜单项，再选择“M-file”命令。 3） 在 MATLAB 命令窗口输入命令“edit”。 3、 打开已有的 M 文件 1） 在当前目录窗口选中要打开的 M 文件，双击鼠标左键。 2） 单击 MATLAB 主窗口工具栏上的“Open File”命令按钮，再从弹出的对话框中 选择所需打开的 M 文件。 3） 从 MATLAB 主窗口的“File”菜单中选择“Open”命令，在“Open”对话框中选中 所需打开的文件。 4） 在 MATLAB 命令窗口输入命令“edit 文件名” 。 4、 函数文件 1） 函数文件的基本结构 函数文件由 function 语句引导，其基本结构为： 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 注意：函数名的命名规则与变量名相同。当输出形参多于一个时，应用方括号 括起来。
MATLAB 语言及其用 实验(答案)
《MATLAB 语言及其用》实验指导书目录实验一Matlab 使用方法和程序设计........................实验二控制系统的模型及其转换.............................实验三控制系统的时域、频域和根轨迹分析...........实验四动态仿真集成环境-Simulink.........................实验一Matlab使用方法和程序设计一、实验目的1、掌握Matlab软件使用的基本方法；2、熟悉Matlab的数据表示、基本运算和程序控制语句3、熟悉Matlab绘图命令及基本绘图控制4、熟悉Matlab程序设计的基本方法二、实验内容：1、帮助命令使用help命令，查找 sqrt（开方）函数的使用方法；在 CommandWindowL里输入help，接在在search里输入sqr即可。
sqrtSquare rootSyntaxB = sqrt(X)DescriptionB = sqrt(X) returns the square root of each element of the array X. For the elements of X that are negative or complex, sqrt(X) produces complex results.TipsSee sqrtm for the matrix square root. Examplessqrt((-2:2)')ans =0 + 1.4142i0 + 1.0000i1.00001.4142See Alsonthroot | realsqrt | sqrtm2、矩阵运算（1）矩阵的乘法已知A=[1 2;3 4]; B=[5 5;7 8];求A^2*BA=[1 2;3 4];B=[5 5;7 8];C=A^2*B>> format compactC =105 115229 251（2）矩阵除法已知 A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9];B=[1 0 0;0 2 0;0 0 3];A\B,A/BA=[1 2 3;4 5 6;7 8 9];B=[1 0 0;0 2 0;0 0 3];C=A\B,D=A/BC =1.0e+016 *0.3152 -1.2609 0.9457-0.6304 2.5218 -1.89130.3152 -1.2609 0.9457D =1.0000 1.0000 1.00004.0000 2.5000 2.00007.0000 4.0000 3.0000（3）矩阵的转置及共轭转置已知A=[5+i,2-i,1;6*i,4,9-i];求A.', A'A=[5+i,2-i,1;6*i,4,9-i];B=A.', C=A'B =5.0000 + 1.0000i 0 +6.0000i2.0000 - 1.0000i 4.00001.0000 9.0000 - 1.0000iC =5.0000 - 1.0000i 0 -6.0000i2.0000 + 1.0000i 4.00001.0000 9.0000 + 1.0000i（4）使用冒号表达式选出指定元素已知： A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9];求A中第3列前2个元素；A中所有列第2，3行的元素；A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9];B1=A([1,2],[3])B2=A([2,3],:)B1 =36B2 =4 5 67 8 9方括号[]用magic函数生成一个4阶魔术矩阵，删除该矩阵的第四列A=magic(4)B=A(:,[1,2,3])或A=magic(4)A(:,4)=[]A =16 2 3 135 11 10 89 7 6 124 14 15 1B =16 2 35 11 109 7 64 14 153、多项式（1）求多项式4xxp的根=x)2(3--Y=[1 0 -2 -4];S=roots(Y)S =2.0000-1.0000 + 1.0000i-1.0000 - 1.0000i（2）已知A=[1.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4] ，求矩阵A的特征多项式;把矩阵A作为未知数代入到多项式中；A=[1.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4]P=poly(A)polyval(P,A)A =1.2000 3.0000 5.0000 0.90005.0000 1.7000 5.00006.00003.0000 9.0000 0 1.00001.00002.00003.00004.0000P =1.0000 -6.9000 -77.2600 -86.1300 604.5500ans =1.0e+003 *0.3801 -0.4545 -1.9951 0.4601-1.9951 0.2093 -1.9951 -2.8880-0.4545 -4.8978 0.6046 0.43530.4353 0.0840 -0.4545 -1.16174、基本绘图命令（1）绘制余弦曲线 y=cos(t)，t∈[0，2π]（2）在同一坐标系中绘制余弦曲线y=cos(t-0.25)和正弦曲线y=sin(t-0.5)，t∈[0，2π]（1）t=[0:0.05:2*pi];y=cos(t);plot(t,y)-1-0.8-0.6-0.4-0.20.20.40.60.81（2）t=[0:0.05:2*pi];y1=cos(t-0.25);y2=sin(t-0.5);plot(t,y1)hold onplot(t,y2)5、基本绘图控制绘制[0，4π]区间上的x1=10sint曲线，并要求：（1）线形为点划线、颜色为红色、数据点标记为加号；（2）坐标轴控制：显示范围、刻度线、比例、网络线（3）标注控制：坐标轴名称、标题、相应文本；t=[0:0.1:4*pi];x1=10*sin(t);plot(t,x1,'r-.+'); %画图，显示红色、点划线、标记加号；axis([0,15,-10,10]); %定义显示范围，横轴为[0,15]，纵轴为[-10,10]；title('曲线x1=10sint'); %显示标题；xlabel('T轴');ylabel('X1轴'); %显示坐标轴名称；set(gca,'xminortick','on');set(gca,'yminortick','on'); %显示刻度线；grid on %显示网络线T 轴X 1轴6、基本程序设计（1）编写命令文件：计算1+2+…+n<2000 时的最大n 值； （2）编写函数文件：分别用for 和while 循环结构编写程序，求2的0到n 次幂的和。
数值计算方法与matlab程序设计
数值计算方法与matlab程序设计数值计算方法与Matlab程序设计导言：数值计算方法是一种通过数值逼近和数值计算的方式解决数学问题的方法。
而Matlab是一种功能强大的数值计算软件，可以用于快速、准确地进行数值计算和数据分析。
本文将介绍数值计算方法在Matlab中的应用，并探讨如何进行有效的程序设计。
一、数值计算方法的基本原理数值计算方法是一种通过数值逼近和数值计算的方式解决数学问题的方法。
它通过将连续的数学模型离散化为离散的数值模型，然后利用数值逼近的方法求解离散模型的解，从而近似求解原问题。
常见的数值计算方法包括数值积分、数值微分、插值法、数值解常微分方程等。
二、Matlab在数值计算中的应用Matlab是一种功能强大的数值计算软件，它提供了丰富的数值计算函数和工具箱，可以用于解决各种数学问题。
下面以几个常见的数值计算方法为例，介绍Matlab在数值计算中的应用。
1. 数值积分数值积分是一种通过数值近似求解定积分的方法。
在Matlab中，可以使用quad函数进行数值积分的计算。
例如，对于函数f(x)=x^2在区间[0,1]上的定积分，可以使用以下代码进行计算：```f = @(x) x.^2;integral = quad(f, 0, 1);disp(integral);```2. 数值微分数值微分是一种通过数值逼近求解导数的方法。
在Matlab中，可以使用diff函数进行数值微分的计算。
例如，对于函数f(x)=sin(x)在x=0处的导数，可以使用以下代码进行计算：```syms x;f = sin(x);df = diff(f, x);disp(df);```3. 插值法插值法是一种通过已知的离散数据点来近似求解其他点的值的方法。
在Matlab中，可以使用interp1函数进行插值的计算。
例如，对于已知的离散数据点(x,y)，可以使用以下代码进行线性插值：```x = [0, 1, 2, 3, 4];y = [0, 1, 4, 9, 16];xi = 2.5;yi = interp1(x, y, xi, 'linear');disp(yi);```4. 数值解常微分方程数值解常微分方程是一种通过数值逼近求解常微分方程的解的方法。
MATLAB第二章
function [egg1,egg2,chicken1]=myegg(n)
% egg1 隔1天的蛋个数 % egg2 隔2天的蛋个数 % chicken1 过n天后母鸡个数 if n==1
egg1=1; egg2=0; chicken1=1; elseif n==2 egg1=1; egg2=1; chicken1=1;
27
>> x=0:0.1:2*pi; >> y=sin(x); >> plot(x,y) >> plot(x,y,‘ro’) %默认是蓝色曲线 >> x=[0 1 2 5];y=[4 -2 1 2]; >> plot(x,y) >> fplot(‘x^2+4*x+1’,[-15 15]) %函数用字符串表示
1 -8 4 9 -4 5 7 -9 >> fun=@myfun5 %例28中的函数 fun =
@myfun5 >> y=fun(A) %直接调用 y=
1 -13 16 81 -5 25 49 -15 >> y=feval(fun,A) %利用feval y=
1 -13 16 81 -5 25 49 -15
1 4 9 16 5 10 15 20
2024/7/5
第二章 MATLAB编程与作图
24
>> k=5;
>> ff=@(x)x^2+2*x+k %可以使用空间中的变量k
ff =
@(x)x^2+2*x+k
>> ff(5)
ans =
40
>> A=[1 2 ;3 4]
matlab 实验三 matlab程序设计与优化
matlab 实验三 matlab程序设计与优化Matlab是一种高级的计算机编程语言，广泛应用于科学、工程、金融和其他领域。
在Matlab实验三中，我们将学习Matlab程序设计与优化。
本文将介绍Matlab实验三的内容和要求，并提供一些有用的技巧和建议，帮助读者更好地完成实验。
实验三的主要内容包括：1. Matlab程序设计基础2. Matlab程序优化技巧3. Matlab代码调试方法4. Matlab性能分析工具5. 实例分析与练习题下面我们将逐个介绍这些内容。
1. Matlab程序设计基础在本节中，我们将学习如何使用Matlab编写简单的程序。
以下是一些重要的概念和技巧：1）变量和数据类型：在Matlab中，变量可以存储不同类型的数据，如数字、字符串、逻辑值等。
常见的数据类型包括double、char、logical等。
2）运算符：Matlab支持各种数学运算符，包括加减乘除、幂运算等。
此外，还有逻辑运算符（如and、or）和比较运算符（如==、~=）。
3）控制结构：控制结构可以控制程序执行流程。
常见的控制结构包括if语句、for循环和while循环。
4）函数：函数是一种可重复使用的代码块，可以接受输入参数并返回输出结果。
Matlab中有很多内置函数，也可以编写自己的函数。
2. Matlab程序优化技巧在本节中，我们将学习如何优化Matlab程序以提高其性能。
以下是一些重要的技巧：1）向量化：向量化是一种将循环操作转换为矩阵操作的技术。
这样可以减少程序执行时间，并且使代码更简洁。
2）预分配数组：在编写Matlab程序时，应尽可能避免动态数组分配。
相反，应该预先分配所需大小的数组。
3）使用内置函数：Matlab中有许多内置函数，它们通常比用户自定义函数更快。
因此，在编写程序时应尽可能使用内置函数。
4）避免不必要的计算：在编写程序时，应尽可能避免不必要的计算。
例如，在循环中进行重复计算或计算已知结果等。
实验3MATLAB程序设计
实验3MATLAB程序设计实验目的：学习使用MATLAB进行程序设计，掌握MATLAB中的函数、循环和条件语句的使用。
实验内容：设计一个MATLAB程序，实现以下功能：1.根据给定的身高和体重计算BMI指数；2.根据BMI指数判断体重状况，分为偏瘦、正常、超重和肥胖四种情况；3.将计算得到的BMI指数和体重状况进行输出。
实验步骤：1.首先，创建一个新的MATLAB脚本文件，命名为"BMI.m"；2. 定义两个变量，height表示身高（单位：米），weight表示体重（单位：千克）；3.根据给定的身高和体重计算BMI指数，使用公式：BMI = weight / (height^2)；4. 利用MATLAB中的条件语句，判断BMI指数对应的体重状况，将结果存储在一个字符串变量status中，例如：当BMI < 18.5时，status = '偏瘦'；当18.5 <= BMI < 24时，status = '正常'；当24 <= BMI < 28时，status = '超重'；当BMI >= 28时，status = '肥胖'；5. 输出计算得到的BMI指数和体重状况，使用MATLAB中的disp函数，例如：disp(['BMI指数为：', num2str(BMI)])；disp(['体重状况为：', status])；6.保存并运行脚本文件，输入身高和体重，观察输出结果。
实验注意事项：1.身高应为正数，体重应为非负数；2.在计算BMI指数时，注意身高的单位应与体重的单位相匹配；3.判断体重状况时，注意条件语句的范围划分，避免重叠和遗漏；4.观察输出结果，检查是否符合预期。
实验总结：本次实验通过设计一个MATLAB程序，实现了根据身高和体重计算BMI指数并判断体重状况的功能。
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实验一 Matlab使用方法和程序设计一、实验目的：1、掌握Matlab软件使用的基本方法2、熟悉Matlab的基本运算和程序控制语句3、熟悉Matlab程序设计和基本方法二、实验内容：1、求多项式的根：p(x)=x^4+2x^3+3x^2+5x+4源程序：a=[1 2 3 5 4];b=roots(a)运行结果：分析：调用roots(a),求多项式的根2、已知f= a^4*(b^2-c^2)+b^4*(c^2-a^2)+c^4*(a^2-b^2),试用符号运算的方法对其因式分解源程序：syms a b c;f=a^4*(b^2-c^2)+b^4*(c^2-a^2)+c^4*(a^2-b^2);R=factor(f)运行结果：分析：调用factor(s)对多项式进行因式分解3、编写一个函数，完成求和：S=1+3+5+,,,,,,+2i+1源程序：sum=0;for i=1:2:1000;sum=sum+i;endsum运行结果：分析：调用for循环完成求和，起始值为1，步长为2，终止值为1000 4、已知一传递函数。
F(s)=,试将其分解部分分式源程序：num=[1 2];den=[1 5 4];[res,poles,k]=residue(num,den)运行结果：分析：调用residue(num,den) 进行分解部分分式，num为传递函数的分子，den为传递函数的分母。
三、实验总结：本次实验使我掌握了Matlab软件使用的基本方法，熟悉了Matlab的基本运算和程序控制语句，熟悉Matlab程序设计和基本方法，让我将理论与实践相结合增强了自我动手能力，为以后的工作打下一定的基础。
实验二 Matlab使用方法和程序设计一、实验目的：1、掌握如何使用MATLAB进行系统时域分析2、掌握如何使用MATLAB进行系统频域分析3、掌握如何使用MATLAB进行系统根轨迹分析4、掌握如何使用MATLAB进行系统稳定性分析二、实验内容：时域分析：根据传递函数，绘制其单位阶跃响应曲线，并读出超调量。
源程序：num=[3,15,18];den=[1,6,10,8];G=tf(num,den);time=[0:0.1:20];step(G,time)[wn,z,p]=damp(G);wnzp=[wn,z,p]k=dcgain(G)运行结果截图：分析：由响应曲线可知；该传递函数的超调量为7.28%。
2、频域分析：二阶系统传递函数，当ε=0.7，=6时的Bode图、Nichols图、Nyquist图，并判断其稳定性。
Bode 图源程序：num=36;den=[1,8.4,36];G=tf(num,den);bode(G)运行结果截图：分析：由bode图可以读出：当L（w）=0dB时，；当时，L（w）<0;所以该二阶系统稳定。
Nyquist图源程序：num=36;den=[1,8.4,36];G=tf(num,den);nyquist(G)运行结果截图：分析：由Nyquist图可以读出：奈奎斯特曲线未包含（-1,0）点，所以该二阶系统稳定。
Nichols图源程序:num=36;den=[1,8.4,36];G=tf(num,den);Nichols(G);运行结果截图：分析：由Nichols图可以读出：幅值裕量为0.0017dB>0dB，相角裕量为164°>0，所以该二阶系统稳定。
3.根轨迹分析：前向通道：，反馈通道：，试确定使系统稳定的K值范围。
源程序：num=k;den=conv([1,0],conv([3,5],[1,100]));G=tf(num,den)rlocus(G);sgrid;[k,poles]=rlocfind(G); k,poles分析：调用[k,poles]=rlocfind(G)，在图中显示K值和极点，从图中可以读出K值在-13.6≦K≦13.6时，系统稳定。
4.稳定性分析：已知开环传递函数，（1）判断其稳定性（根分布）；源程序：num=6;den=conv([1,0],conv([1,3],[1,2,2]));g=tf(num,den);bode(g，{0.001,100});grid;分析：由图可以看出该开环传递函数的根都落在s复平面虚轴左半轴，所以该系统稳定。
(2)并用Bode 图判断其稳定性，及其稳定裕量。
分析：由Bode图可以看出，当L（w）=0dB时，；当时，L（w）<0;所以该系统稳定。
幅值裕量为2.66，相角裕量为17.6°。
3、实验总结通过本次试验让我掌握了如何使用MATLAB进行系统时域分析，如何使用MATLAB进行系统频域分析，如何使用MATLAB进行系统根轨迹分析，如何使用MATLAB进行系统稳定性分析，知道如何去读bode图，Nichols图，Nyquist图，如何去通过读图来判断系统的稳定性，也明白了使系统稳定时K值得取值范围，以及用bode图去读出系统的稳定裕量。
让我受益匪浅，为以后的工作打下了一定基础。
实验三 Matlab使用方法和程序设计一、实验目的1.掌握使用串联校正控制系统设计的方法2.掌握Niegle-Nichols的等幅振荡法PID定参二、实验内容1、设一单位负反馈控制系统，如果控制对象的开环传递函数为，试设计一个串联超前校正装置，要求校正后相角裕度γ′≧45o，当系统输入信号是单位斜坡信号时，稳态误差，绘制出校正后系统和未校正系统的Bode图及其闭环系统的单位阶跃响应曲线并对比。
源程序：num=8000;den=conv([1,0],conv([1,4],[1,80]));G=tf(num,den);[Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin(G);w=0.1:0.1:10000;[mag,phase]=bode(g,w);magdb=20*log10(mag);phim1=45;deta=8;phim=phim1-Pm+deta;bita=(1-sin(phim*pi/180))/(1+sin(phim*pi/180));n=find(magdb+10*log10(1/bita)<=0.0001);wc=n(1);w1=(wc/10)*sqrt(bita);w2=(wc/10)/sqrt(bita);numc=[1/w1,1];denc=[1/w2,1];Gc=tf(numc,denc);GmdB=20*log10(Gm);GcG=Gc*G;[Gmc,Pmc,wcgc,wcpc]=margin(GcG);GmcdB=20*log10(Gmc);disp('未校正系统的开环传递函数和频域响应参数：h,γ,wc') G,[ GmdB,Pm,Wcp],disp('校正装置传递函数和校正后系统开环传递函数')Gc,GcG,disp('校正后系统的频域响应参数：h,γ,wc')[GmcdB,Pmc,wcpc],disp('校正装置的参数T和β值：T,β')T=1/w1;[T,bita],bode(G,GcG);figure(2);margin(GcG)bode(GcG)运行结果截图：校正前：分析：由上图及运行结果可以看出，未校正时系统的幅值裕量为3.36，相角裕量为15.8578，穿越频率为17.8885，截止频率为9.5715.校正后：分析:由上图可以看出，校正后系统的幅值裕量，相角裕量有了明显的增大，使系统更加稳定。
2、设一单位负反馈系统的开环传递函数为，请用Ziegle-Nichols第二种方法设计PID参数并绘制单位阶跃响应曲线及系统的性能指标。
源程序：num=1;den=conv([1,0],conv([1,1],[1,20]));G=tf(num,den);for Km=0:0.1:10000Gc=Km;GcG=feedback(Gc*G,1);[num,den]=tfdata(GcG,'v');p=roots(den);pr=real(p);prm=max(pr);pr0=find(prm>=-0.001);n=length(pr0);if n>=1breakendendstep(GcG,0:0.001:3);Km (求Km)分析：由运行结果可以看出：Km=419.1000 分析：从图中可以计算出：Tm=(2.15-0.75)s=1.4snum=1;den=conv([1,0],conv([1,1],[1,20]));G=tf(num,den); Km=419.1;Tm=1.4;Kp=0.6*Km;Ti=0.5*Tm;Td=0.125*Tm;Kp,Ti,Td,s=tf('s');GcG=Kp*(1+1/(Ti*s)+Td*s);GcG=feedback(Gc*G,1);step(GcG)(求Kp,Ti,Td)分析：从运行结果可以看出：Kp=251.46，Ti=0.7，Td=0.175分析：从上图可以看出经Ziegle-Nichols第二种方法设计PID参数后，该系统上升时间为0.278，超调量为65.8%，超调量有些大，调整时间为7.7，稳定时间为11.8。
3、实验总结经过本次试验让我掌握使用串联校正控制系统设计的方法，学会了通过根轨迹法设计串联校正的方法，掌握了Niegle-Nichols的等幅振荡法PID定参的第二种方法，知道了Niegle-Nichols的优点在于系统不需要再在闭环状态下运行，只需在开环状态下就可测得其阶跃响应曲线。
但是缺点是该方法得到的PID控制器的参数，闭环传递函数的超调量比较大。