专业基础实践Matlab运算与二阶动态电路分析

武汉理工大学《专业基础实践》课程设计说明书课程设计任务书学生姓名：专业班级：电信1306班指导教师：工作单位：信息工程学院课程设计名称：专业基础实践课程设计题目：Matlab运算与二阶动态电路分析初始条件：1.Matlab7.1以上版本软件；2.专业基础实践辅导资料：“Matlab语言基础及使用入门”、“Matlab及在电子信息课程中的应用”、“线性代数”及“信号处理类”相关书籍等；3.先修课程：高等数学、线性代数、电路、Matlab应用实践及信号处理类基础课程等。要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1.实践内容：根据指导老师给定的7套题目，按规定选择其中1套独立完成；2.本专业基础实践统一技术要求：研读辅导资料对应章节，对选定的设计题目进行理论分析，完成针对具体设计部分的原理分析、建模、必要的推导和可行性分析，画出程序设计框图，编写程序代码（含注释），上机调试运行程序，记录实验结果（含计算结果和图表等），并对实验结果进行分析和总结。具体设计要求包括：①初步了解Matlab、熟悉Matlab界面、进行简单操作等；②Matlab的数值计算：创建矩阵、矩阵运算、多项式运算、线性方程组、数值统计等；③基本绘图函数：了解plot,plot3,mesh,surf等，要求掌握以上绘图函数的用法、简单图形标注、简单颜色设定等；④使用文本编辑器编辑m文件，会函数调用等；⑤能完成简单电路的Matlab编程分析；⑥按要求参加专业基础实践的实验演示和答辩等。3.课程设计说明书按学校“课程设计工作规范”中的“统一书写格式”撰写，具体包括：①目录；②与设计题目相关的理论分析、归纳和总结；③与设计内容相关的原理分析、建模、推导、可行性分析；④程序设计框图、程序代码（含注释）、程序运行结果和图表、实验结果分析和总结；⑤课程设计的心得体会（至少500字）；⑥参考文献（不少于5篇）；⑦其它必要内容等。时间安排：1周指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日武汉理工大学《专业基础实践》课程设计说明书目录MATLAB运算与二阶动态电路分析...............................................31.MATLAB概述...............................................................31.1MATLAB简介..........................................................31.2MATLAB的功能........................................................31.3MATLAB的应用........................................................42.设计内容.....................................................................52.1题一....................................................................52.2题二....................................................................62.3题三....................................................................72.4题四....................................................................82.5题五...................................................................142.6题六...................................................................152.7题七...................................................................172.8题八...................................................................192.9题九...................................................................202.10题十..................................................................222.11题十一................................................................243.心得体会....................................................................294.参考文献....................................................................30武汉理工大学《专业基础实践》课程设计说明书MATLAB运算与二阶动态电路分析1.MATLAB概述1.1MATLAB简介MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。MATLAB将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。1.2MATLAB的功能（1）强大的科学计算机数据处理能力MATLAB是一个包含大量计算算法的集合。其拥有600多个工程中要用到的数学运算函数，可以方便的实现用户所需的各种计算功能。MATLAB的这些函数集包括从最简单最基本的函数到诸如矩阵，特征向量、快速傅立叶变换的复杂函数。函数所能解决的问题其大致包括矩阵运算和线性方程组的求解、微分方程及偏微分方程的组的求解、符号运算、傅立叶变换和数据的统计分析、工程中的优化问题、稀疏矩阵运算、复数的各种运算、三角函数和其他初等数学运算、多维数组操作以及建模动态仿真等。(2)出色的图形处理功能图形处理功能MATLAB自产生之日起就具有方便的数据可视化功能，以将向量和矩阵用图形表现出来，并且可以对图形进行标注和打印。高层次的作图包括二维和三维的可视化、图象处理、动画和表达式作图。可用于科学计算和工程绘图。(3)应用广泛的模块集合工具箱MATLAB对许多专门的领域都开发了功能强大的模块集和工具箱。它们都是由特定领域的专家开发的，用户可以直接使用工具箱学习、应用和评估不同的方法而不需要自己编写代武汉理工大学《专业基础实践》课程设计说明书码。目前，MATLAB已经把工具箱延伸到了科学研究和工程应用的诸多领域，诸如数据采集、数据库接口、概率统计、样条拟合、优化算法、偏微分方程求解、神经网络、小波分析、信号处理、图像处理、系统辨识、控制系统设计、LMI控制、鲁棒控制、模型预测、模糊逻辑、金融分析、地图工具、非线性控制设计、实时快速原型及半物理仿真、嵌入式系统开发、定点仿真、DSP与通讯、电力系统仿真等，都在工具箱家族中有了自己的一席之地。(4)实用的程序接口和发布平台新版本的MATLAB可以利用MATLAB编译器和C/C++数学库以及图形库，将自己的MATLAB程序自动转换为独立于MATLAB运行的C和C++的代码。允许用户编写可以和MATLAB进行交互的C或C++语言程序。MATLAB的一个重要特色就是具有一套程序扩展系统和一组称之为工具箱的特殊应用子程序。(5)应用软件开发在开发环境中，使用户更方便地控制多个文件和图形窗口；在编程方面支持了函数嵌套，有条件中断等；在图形化方面，有了更强大的图形标注和处理功能，包括对性对起连接注释等；在输入输出方面，可以直接向Excel和HDF5进行连接。1.3MATLAB的应用MATLAB产品族可以用来进行以下各种工作：●数值分析●数值和符号计算●工程与科学绘图●控制系统的设计与仿真●数字图像处理技术●数字信号处理技术●通讯系统设计与仿真●财务与金融工程●管理与调度优化计算（运筹学）MATLAB的应用范围非常广，包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。附加的工具箱扩展MATLAB环境，以解决这些应用领域内特定类型的问题。武汉理工大学《专业基础实践》课程设计说明书2.设计内容2.1题一：求[100,200]之间第一个能被21整除的整数。2.1.1分析利用for循环语句控制，并结合rem函数求得符合条件的数。2.1.2程序编码图2.1.1题一的程序编码2.1.3结果显示图2.1.2题一的结果显示武汉理工大学《专业基础实践》课程设计说明书2.1.4程序流程图图2.1.3题一的程序流程图2.1.5结果分析利用for语句逐个取值，然后通过if语句对rem(n,21)~=0进行判断满足条件时，循环继续。不满足时，循环结束。输出n的值为105。2.2题二：绘制余弦曲线y=cos(x)和指数函数y=x^2曲线。2.2.1分析在matlab中绘制函数图像有很多的函数可以完成。如：fplot函数，plot函数等，不同的函数使用规则是有区别的，合理使用任何一个画图函数得到预期的结果。2.2.2程序编码图2.2.1题二余弦函数y=cos(x)程序编码武汉理工大学《专业基础实践》课程设计说明书图2.2.2题二指数函数y=x^2程序编码2.2.3结果显示图2.2.3题二余弦函数y=cos(x)曲线显示图2.2.4题二指数函数y=x^2曲线显示2.2.4结果分析plot函数用于绘制二维图形，plot函数的基本调运格式为：plot(x,y)其中x,y为向量,可存储x坐标和y坐标数据。2.3题三：计算2+4+6...+100的值，当和大于2000时终止计算。2.3.1分析利用for循环语句来起到累加的效果，并利用while语句来控制和大于2000时终止计算。2.3.2程序编码武汉理工大学《专业基础实践》课程设计说明书图2.3.1题三的程序编码2.3.3结果显示图2.3.2题三的结果显示2.3.4结果分析利用for语句使i从2到100逐个取值，利用y=y+i语句实现累加，利用ify2000语句最终达到题目要求，求得y=2070。2.4题四：分析下面每条指令的功能并运行，观察执行结果。2.4.1X=0:0.25:3;Y=X.*exp(-X);plot(X,Y),xlabel(‘x’),ylabel(‘y’),title(‘y=x*exp(-x)’);武汉理工大学《专业基础实践》课程设计说明书2.4.1.1分析X=0:0.25:3；得到以0.25为步长，取得0到3内的所有实数，确定自变量X的范围。利用plot函数画出函数Y的图像，并设置图像的一些基本性质。2.4.1.2结果显示图2.4.1题4.1的结果显示2.4.2题4.2程序编码图2.4.2题4.2的程序编码2.4.2.1分析zeros函数建立一个2*5全0矩阵赋给A，再将-4到5内的整数赋给A，形成新的矩阵。L=abs（A）4，获得新的矩阵L，通过逻辑函数islogical得到新的矩阵赋给X。武汉理工大学《专业基础实践》课程设计说明书2.4.2.2结果显示图2.4.3题4.2的结果显示2.4.3题4.3程序编码图2.