實驗一MATLAB基本操作和繪圖

1、本科實驗報告課程名稱：信號與系統(tǒng)（乙）實驗姓名：羅宇鵬系：工科試驗班信息專業(yè)：光電信息工程學(xué)號：3120103549指導(dǎo)教師：呂俊 張建國2014年4月29日2專業(yè)：光電信息工程刖戶a 票實驗報告姓名:學(xué)號:日期:地點:羅宇鵬31201035492014.4.29紫金港機(jī)房1課程名稱：信號與系統(tǒng)（乙）實驗 指導(dǎo)老師：呂俊 張建國 成績： 實驗名稱：MATLAB基本操作和繪圖實驗?zāi)康?、熟悉MATLAB編程環(huán)境；2、學(xué)習(xí)MATLAB的基本使用方法；3、熟悉plot和stem等繪圖函數(shù)的用法。實驗原理和內(nèi)容實驗原理：訂 1.MATLAB 簡介：MATLAB 采用了全新的 MATLAB 是matri

2、x laboratory的縮寫,是Mathworks公司開發(fā)的一款商業(yè)軟件。它是一種用于數(shù)值計算、算法開發(fā)、數(shù)據(jù)分析和可視線化的高級編程語言和編程環(huán)境。除向量和矩陣運算、繪制函數(shù)/數(shù)據(jù)圖像等基本功能外，i MATLAB也可用來創(chuàng)建圖形用戶界面（ GUI）,并可與其他高級語言（如 C、C+和 +:FORTRAN等）進(jìn)行混合編程。1 2.MATLAB的工作環(huán)境：左邊當(dāng)前文件夾（Current Folder-）窗口顯示的是當(dāng)前文件夾中 ,的文件；中間是命令行窗口 （Command Window）,在“>>”提示符后輸入命令，MATLAB便|會執(zhí)行相應(yīng)的操作；右上工作區(qū)（Workspace

3、窗口顯示的是 MATLAB命令和程序生成的變;量名及其數(shù)值；右下是Command History窗口顯示輸入命令的歷史記錄。 所有這些窗口都可:改變大小、浮動、關(guān)閉及重新打開。 *j3.當(dāng)前文件夾和搜索路徑：通常在使用調(diào)用或執(zhí)行這些文件之前需要確認(rèn)或設(shè)置.m文件：的搜索路徑，告訴MATLAB在哪里搜索.m文件。這一步驟可通過“ File”菜單下選擇“ Set +'Path”實現(xiàn)。i4.變量和.m文件的命名規(guī)則：在 MATLAB中變量和.m文件有相同的命名規(guī)則：區(qū)分;大小寫，第一個字符必須為英文字符（不能為數(shù)字開頭），不能超過31個字符，其他字符可 :以為英文字符、數(shù)字和下劃線 一除此之

4、外不能包含其他字符。變量和.m文件的名字不能重I名。同時應(yīng)盡量避免和 MATLAB預(yù)定義的變量。i5.基本運算和函數(shù)：使用 MATLAB最大的好處是以往復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算和編程可變得相 對簡單。它缺省的數(shù)據(jù)格式為雙精度浮點數(shù)的矩陣或數(shù)組，并且可以直接處理復(fù)數(shù)，同時會 自動管理執(zhí)行過程中變量使用內(nèi)存的分配和回收，不需要額外的處理和編程。6 .MATLAB流程控制語句：MATLAB提供了流程控制語句，用于控制程序執(zhí)行的流程， 其中比較常用的有：if/elseif/else, switch/case/otherwise, while, for,end, break, continue, return1

5、等。7 .MATLAB的繪圖函數(shù)：MATLAM提供了豐富的繪圖函數(shù)可將數(shù)據(jù)繪制成各種圖形， 如曲線、直方圖、極坐標(biāo)圖、等位線圖、向量場圖等。在信號與系統(tǒng)實驗中最常用的是plot函數(shù)和stem函數(shù)。實驗內(nèi)容：1 .熟悉MATLAB軟件的使用環(huán)境，掌握在 MATLAB環(huán)境中輸入、保存、運行和 調(diào)試程序的過程。2 .編寫一個MATLAB腳本計算一個線性方程組x - 3y + 3z = -42x + 3y - z = 154x - 3y - z = 19 的解。3 .取兩個不同的間隔步長(如0.5和0.05,或者不同的坐標(biāo)點數(shù)，如20點和200點)， 用plot函數(shù)畫出sinc函數(shù)的波形。要求用sub

6、plot將結(jié)果畫在同一個繪圖窗口中以便比較， 并設(shè)定合適的坐標(biāo)軸范圍，同時添加坐標(biāo)軸標(biāo)注。4 .用MATLAB可以直接進(jìn)行復(fù)數(shù)運算，但在顯示信號時通常需要用模和相角、或者用 實部和虛部來表示。5 .在MATLAB中離散時間實指數(shù)序列 ak可簡單地通過點幕運算。6 .在MATLAB中可用rectpuls和tripuls函數(shù)產(chǎn)生指定寬度和高度的矩形和三角脈沖。 分別取脈沖寬度 r = 0.1和0.01,畫出單位沖激信號 6(t)的近似波形。三、 實驗數(shù)據(jù)記錄、處理和分析»Command Window1 .熟悉MATLAB軟件£自1» b-f il (lC*raiid(

7、l. 4)(a)b =實驗說明：利用rand產(chǎn)生(0,1)的隨機(jī)數(shù)，fix (10*rand(1,3)e o 2和fix (10*rand (1,4)產(chǎn)生長度為3和4的隨機(jī)個位整數(shù)向量，»劍備在通過conv (a,b)求a和b卷積和。721296322 1S 23源程序：>>a=fix(10*rand(1,3)>>b=fix(10*rand(1,4)>>c=conv(a,b)結(jié)果：a=8,9,1;b=9,6,0,2;c=72,129,63,22,18,2兩個長度分別為 m和n的序列的卷積和的長度是 m+n-1(b)實驗說明:在New Script中

8、保存為.m格式，如圖所示，命名為juan.m。EDrroRPUBLISH, u ,OpenJB.SaveQ2 Find FiteaW Compare ,Print -FILEjuan.m *1 -=f ix(10*rand(l, 3)2 -b=f ix(10*rand( 1, -1)3 c-conv (ai b)運行后結(jié)果:» juanCommand Wiriidow7265115 8o 4224卷積和：c=72,65,115,85,42,24(c)源程序：functiony,n=conv_m(x,h)y=conv(x,h)» K-f i?c3)» h*f ix(

9、10*rand(l, 4):» convi.ts,. h)04811011987274B HO 11967275n=length(y) end長度n=6卷積和：y=0,48,110,119,87,272 .解線性方程組。利用x=Ab:實驗說明：解方程組Ax=b,只需要輸入A矩陣，然后輸 入b矩陣，利用x=Ab就可以解除出方程。源程序:>>A=1,-3,3;2,3,-1;4,-3,-1;>>b=-4;15;19;>> x=AbCommand Window» ACl,-333;2, 3t-1;4,-33 -1J;» b=-4;15;

10、19l:» s-Ab51-214結(jié)果：x=5;1;-2,即 x=5,y=1,z=-2。» b-C-4：15：13：» x-inv(A)*b5. 00001. 0000-2. 0000利用 x=inv(A)*b:源程序:>> A=1,-3,3;2,3,-1;4,-3,-1;>> b=-4;15;19;>> x=inv(A)*b結(jié)果：x=5.0000,y=1.0000,z=-2.000a兩種方法不同：上述兩種方法第一種采用左除運算解方程組，第二種采用求逆運算解方程組。利用C語言解決此問題有三種方法，分別是迭代法，高斯列主元消去法，矩

11、陣的三角分 解法，三種方法因為都多次使用循環(huán)，代碼量都需要100行左右，所以利用MATLAB單方程組極大簡便計算。3 .抽樣函數(shù)實驗說明：先通過t=-10:0.5:10 來在-10到10每隔0.5選取坐標(biāo)點，通過subpolt來在 同一個圖像表示出來。(a) >> help sinc>> doc sinc>> edit sinc獲得MATLAB函數(shù)的在線幫助、聯(lián)機(jī)文檔和源代碼。Command Window» tl-10:04 5： 10 ;» t2=-10: 0405: 10：» yl=sinc (tl)；» y2=s

12、inc(t2);» subplot (1, 2, 1) ；plot (tl, yl) ：Klabel(7 tT ) ；ylabel(, yln) ;axis(>10 10 *1 1>：>> subplot (1, 2, 2) :plot (t2P y2) :ilabel (' t2 ) ;ylabel( y2 ) ： axis (-10 10 -I 1)：波形：t1t24 .復(fù)指數(shù)信號(a)function x = myexp(t3 sigma, omegaTA) switch naxgin case 1s igma=-0. 2:oiiega-5 ：A

13、=1 ： case 4 otherwiseerror ( Trong_number_ of - arguments.)： endxx=A+exp(sigma+i+omega)*t);if nargout -。，newplotmag=abs fxx) ; phase=angle(x?t) *180/pi;xr=real(xx)： xi-inag(xx)：subplot(221); plat(t, mag); title(' Magnitude );subplot(222): plat(t, phase)： titlePhase')：subplot (223) ; plot (t,

14、 xr) ; t itle C Real _Part ) ：|subplot (224) ; plot (tP Mi) ; title( Imag inary_Fart'); elsex=xx;end end直接用 myexp(t,-0.2,5,1)調(diào)用:用 y=myexp(t,-0.2,5,1)調(diào)用:toluuiM 1 thj-cmgh i1. 0000 +0. OOOOi 0.2322 - 0. 7S511-0.5624 - 0.36471. -Q. 4169+ 0. 35691Coluans 5 through :0. 1S34 + 0. 41C210. 3646 - 0.01S

15、71(b)n=3結(jié)果：yi -Columns 1 through 60-42440.42440.4244Column 70. 4244n=5結(jié)果：y2 =CoIujnis 1 through 60.55170.55170.5517ColLLim 70.5517n=7結(jié)果：y3 =Calimns 1 through 50.46030.46080.460SColumn 70.0465 - 0.297610. 42440. 42440. 42440. 55170.55170. 55170.46080.46。80.45090.4608n=5n 二3-0510n=7051006040.200 2-0.4

16、-O.&-0 8n - 8時，得到的信號是：實部是方波，虛部是沖激函數(shù)5.離散時間實指數(shù)序列Command Window» k7：5：» subplot 3,1) ; stet&(k, (0. 5), k, filled');» subplot(2.3,2);st«a(k,(1). nfilled1);» subplot 3, 3);stea(k,(2). n filled1);» subplot 3, 4) ; steatk, (-0. 5)k.'filled* ):» subplot3,5

17、);st«a(k,(-1). *k,1 filled );» subplot (2. 3, 5) ; st«a(k, (-2). *k,7 filled7 );結(jié)果:6.單位沖激信號產(chǎn)生方波脈沖源程序:Command Window> > t=-l: 0.1:1;> > ftl=rectpuls(t,0.1);> > ft2=rectpul£(t,0.1):> > 5Vbplot(L 2, I) ;plot (t, ftl)O1)Nitle C T = dl ):» siibpLot (1,2, 2

18、) ;plot(t.ft2) ;asisCE-l, 1> 0,1):titleC T = 00. 1');圖像:產(chǎn)生三角脈沖源程序:Command Window®» t=-i：o. i： i：» ftl«tripuls(t, 0.1)：» ft2-tripuls(tF 0. 01);> > subplot (lr2Fl);axis(-LLOrlI) ;title(7 T = Q, V );> subplot (1,2. 2) ;plat (tvft2) ;axis(-L 1,0,1);titleC T ' CO. T )圖像：四、討論實驗心得體會：通過本次實驗，我對MATLAB的基礎(chǔ)知識有了全面的了解，包括對 MATLAB的使用環(huán) 境，在MATLAB環(huán)境中輸入、保存、運行和調(diào)試