matlab課程設計---matlab程序應用與仿真

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文檔簡介

1、　　課程設計說明書　　課程名稱計算機仿真技術　　題目 MATLAB程序應用與仿真　　--函數(shù)可視化應用和恒穩(wěn)磁場仿真　　學院電子信息工程學院　　班級

2、電子信息工程083　　課程設計任務書　　（指導教師填寫）　　課程設計名稱計算機仿真技術學生姓名楊仕凱專業(yè)班級電信083 　　設計題目

3、 MATLAB程序應用與仿真――函數(shù)可視化應用和恒穩(wěn)磁場仿真 　　課程設計目的　　計算機仿真課程設計是在學完了“高等數(shù)學”、“線性代數(shù)”、“積分變換”、“大學物理”、“電路”等課程后進行的一個重要的實踐性教學環(huán)節(jié)。學生通過本次課程設計應熟練掌握MATLAB基本操作方法，能夠簡單的進行簡單的建模

4、仿真。本設計主要目的為：　　1. 了解MATLAB主要功能和基本特點，熟悉MATLAB操作環(huán)境。　　2. 了解MATLAB圖形處理系統(tǒng)應用。　　3. 掌握MATLAB語法規(guī)則和程序設計基本特點，能夠進行簡單程序設計。　　4. 掌握MATLAB在線性代數(shù)、多項式與內插、曲線

5、擬合、常微分方程求解等數(shù)值運算中的應用。　　5. 學會使用手冊及有關資料。　　設計內容、技術條件和要求　　設計內容：　　1. 用MATLAB語言進行二維圖形和三維圖形的繪制。　?。?）在一個繪

6、圖窗口中繪制下列函數(shù)的圖形　　(2)繪制下列函數(shù)表示的曲面　　2. 用畢奧-薩伐定理計算位于y-z平面上的電流環(huán)在x-y平面上產(chǎn)生的磁場分布，并用MATLAB進行仿真。　　技術條件：一人一臺裝有MATLAB6.5或MATLAB7.0軟件的計算機。　　要求：學生在指

7、導教師的指導下進行設計，完成數(shù)學模型建立，M文件程序編寫，調試及結果分析，最后寫出設計說明書。　　時間進度安排　　1．MATLAB 應用講解 2天　　2．資料查閱與學習、討論 1天&

8、lt;p>　　3．仿真模型建立及編程 3天　　4．系統(tǒng)調試和成果驗收 4天　　主要參考文獻　　1.《MATLAB實用教程》（第二版）. 鄭阿奇主編. 電子工業(yè)出版社<p&g

9、t;　　2.《MATLAB及其在電子信息課程中的應用》（第三版）.陳懷琛.電子工業(yè)出版社　　3.《MATLAB7.x程序設計語言》.樓順天主編，西安電子科技大學出版社　　指導教師簽字： 2009 年 11 月 20 日　　課程設計報告&l

10、t;/b>　　設計內容：　　1. 用MATLAB語言進行二維圖形和三維圖形的繪制。　?。?）在一個繪圖窗口中繪制下列函數(shù)的圖形　　程序及運行結果： <p&g

11、t;　　t=0:0.1:2; 　　subplot(2,2,1) 　　plot(t,2*exp(-3*t))　　t=0:0.1:2　　subplot(2,2,2) &l

12、t;p>　　plot(t,2*t.*exp(-2*t))　　t=-4:0.1:4　　subplot(2,2,3) 　　plot(t,1/sqrt(2)*exp(-t.*t/2))　　t=-5:0.1:5　　subplot(2

13、,2,4) 　　plot(t,sin(t+eps)./(t+eps))　　繪圖：　　(2)繪制下列函數(shù)表示的曲面　　程序及運行結果：

14、（a）　　y=linspace(-3,3,100);　　z=linspace(-4,4,100);　　[yy,zz]=meshgrid(y,z);　　xx=sqrt(25/4+9/4*yy.^2+16/4*zz.^2) <

15、p>　　surf(xx,yy,zz) 　　hold on　　surf(-xx,yy,zz)　　title('楊仕凱')　　繪圖：&l

16、t;b>　?。╞）　　y=linspace(-4,4,100);　　z=linspace(-4,4,100);　　[yy,zz]=meshgrid(y,z);　　xx=(yy.^2+zz.^2)/2

17、surf(xx,yy,zz) 　　title('楊仕凱')　　繪圖：　　2. 用畢奧-薩伐定理計算位于y-z平面上的電流環(huán)在x-y平面上產(chǎn)生的磁場分布，并用MATLAB進行仿真。　　程序：</b

18、>　　fprintf('************************\n* 恒穩(wěn)磁場分布仿真*\n************************\n');　　clear all; 　　mu0 = 4*pi*1e-7; 　　I0 = 5.0; &

19、lt;/p>　　Rh = input('輸入環(huán)半徑Rh(m):(取2) ');　　C0 = mu0/(4*pi) * I0;　　xMax = 3; yMax = 3; 　　NGx = 21; NGy = 21;　　x=linsp

20、ace(-xMax, xMax, NGx); 　　y=linspace(-yMax, yMax, NGy);　　Nh = 20; 　　theta0 = linspace(0,2*pi, Nh+1);　　theta1 = theta0(

21、1:Nh);　　y1 = Rh*cos(theta1); 　　z1 = Rh*sin(theta1);　　theta2 = theta0(2:Nh+1);　　y2 = Rh*cos(theta2); 　　z2 = Rh*sin(t

22、heta2);　　dlx = 0; 　　dly = y2-y1;　　dlz = z2-z1;　　xc = 0; 　　yc = (y2+y1)/2;<

23、/p>　　zc = (z2+z1)/2;　　for i=1:NGy　　for j=1:NGx　　rx = x(j) - xc;　　ry = y(i) - yc;　　rz = 0-zc; </p&g

24、t;　　r3 = sqrt(rx.^2 + ry.^2 + rz.^2).^3; 　　dlXr_x = dly.*rz - dlz.*ry; 　　dlXr_y = dlz.*rx - dlx.*rz;　　Bx(i,j) = sum(C0*dlXr_x./r3); &l

25、t;p>　　By(i,j) = sum(C0*dlXr_y./r3);　　end　　end　　clf; quiver(x,y,Bx,By); 　　hold on;</

26、b>　　plot(0,Rh,'bo');plot(0,-Rh,'rx'); 　　xlabel('x'); ylabel('y');　　hold off;　　titl

27、e('楊仕凱')　　運行結果：　　************************　　* 恒穩(wěn)磁場分布仿真*　　************************　　輸入環(huán)半徑R

28、h(m):(取2) 2　　繪圖：　　思考題　　1．MATLAB功能和特點是什么？　　答：功能：1) 數(shù)值計算功能2) 符號計算功能。3) 數(shù)據(jù)分析功能。4) 動態(tài)仿真功能。5) 程序接口功能。6)

29、文字處理功能。　　特點：1) 界面友好, 編程效率高。2) 功能強大, 可擴展性強。3) 圖形功能, 靈活且方便。4) 在線幫助, 有利于自學。　　2．計算A=和B=矩陣乘積和點積運算。　　程序：　　A=[1,2,3,;4,5,6;

30、7,8,9;]　　B=[1,1,1;2,2,2;3,3,3]　　C=A*B　　D=A.*B　　運行結果：<b&

31、gt;　　A =　　1 2 3　　4 5 6　　7 8 9　　B =　　1 1 1&

32、lt;p>　　2 2 2　　3 3 3　　C =　　14 14 14　　32 32 32　　50 50 50</

33、p>　　D =　　1 2 3　　8 10 12　　21 24 27　　3．M腳本文件和M函數(shù)文件的主要區(qū)別是什么？　　答：主

34、要區(qū)別：M文件可分為腳本文件（MATLAB scripts）和函數(shù)文件（MATLAB functions）。腳本文件是包含多條MATLAB命令的文件；函數(shù)文件可以包含輸入變量，并把結果傳送給輸出變量。　　4．編程求解如下線性代數(shù)方程組。　　3x+4y-7z-12w=4 　　5x-7y+4z+2w=-3 </

35、p>　　x+8z-5w=9 　　-6x+5y-2z+10w=-8　　程序：　　A=[3 4 -7 -12;5 -7 4 2;1 0 8 -5;-6 5 -2 10]　　B=[4;-3;9;-8]</p

36、>　　X=A\B　　運行結果：　　A =　　3 4 -7 -12　　5 -7 4 2<

37、;/p>　　1 0 8 -5　　-6 5 -2 10　　B =　　4　　-3</p

38、>　　9　　-8　　X =　　-1.4841　　-0.6816</b

39、>　　0.5337　　-1.2429　　5．采用for…end或者while…end 編寫程序計算從整數(shù)a加到整數(shù)b（a<b）的數(shù)列和，并分別采用plot、stem和stairs命令繪圖，最后比較說明這三個繪圖命令的不同。&l

40、t;/p>　　程序：　　function y=sumy(a,b)　　c=b-a+1　　y=zeros(c,1)　　y(1,1)=a

41、　　for n=2:c　　y(n,1)=y(n-1,1)+n+a-1　　end　　d=a:b　　xlabel(

42、9;x')　　ylabel('y')　　subplot(2,2,1)　　plot(d,y)　　title('楊仕凱數(shù)列plot求和')　　subplo

43、t(2,2,2)　　stairs(d,y)　　title('楊仕凱數(shù)列stairs求和')　　subplot(2,2,3)　　stem(d,y)　　title('楊仕

44、凱數(shù)列stem求和')　　運行結果：　　sumy(1,20)　　ans =　　1　　3&

45、lt;/b>　　6　　10　　15　　21　　28&l

46、t;/b>　　36　　45　　55　　66　　78&l

47、t;/b>　　91　　105　　120　　136　　1

48、53　　171　　190　　210　　繪圖：　　6．編寫M

49、函數(shù)文件對下面函數(shù)進行分段曲面繪制。　　程序：　　function z=suny(x,y)　　x=linspace(-3,3,100);　　y=linspace(-4,4,100);　　[xx

50、,yy]=meshgrid(x,y);　　zz=zeros(100,100);　　aa=xx+yy;　　for i=1:100;　　for j=1:100;　　if aa(i,j)>1;

51、　　zz(i,j)=0.5*exp(-0.75*yy(i,j).*yy(i,j)-3.75*xx(i,j).*xx(i,j)-1.5*xx(i,j));　　elseif aa(i,j)<=-1;　　zz(i,j)=0.5*exp(-0.75*yy(i,j).*yy(i,j)-3.75*xx(i,j).*xx

52、(i,j)-1.5*xx(i,j));　　else zz(i,j)=0.8*exp(-yy(i,j).*yy(i,j)-0.6*xx(i,j).*xx(i,j));　　end　　end<b&

53、gt;　　end　　surf(xx,yy,zz)　　xlabel('x')　　ylabel('y')　　zlabel('z')　　title('楊仕凱 z

54、(x,y)')　　繪圖：　　7．談談自己對MATLAB計算機仿真技術課程設計的體會。　　體會總結以下幾條： 　　1）matlab是一個很好的應用工具　　2）學Matlab并不難，難的是

55、學會怎么用，要有耐心。 　　3）不要只問不學，有了問題先自己想，察看幫助，實在看不懂再問別人。　　4）多動手寫程序、調試，多讀matlab實驗書上的程序。　　5）電腦上復制粘貼很方便，最好還是自己寫一遍，這樣印象深刻，對于不懂的函數(shù)用法的函數(shù)，help中查查，能看懂多少算多少，對于程序斷點調試一遍，弄清楚每個語

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