2008201054
齐小强
基于MATLAB的数字信号处理2008年9月1日
作业１ 设??
??
??????---=433312120
A ,??????-=132321
B ,求X 使B XA =. 程序及运行结果如下:
作业２ 利用公式1111
1435721
π
=-+-++ 计算π的值. 程序：
i = 0; pi = 0;
while (2*i+1)<=21
pi = pi+(-1)^i/(2*i+1); i = i+1; end pi = 4*pi;
fprintf('pi = %f\n',pi);
运行结果为： pi = 3.232316
作业３ 在同一坐标系下绘制]2,0[),sin(,,2
2
2
π∈-t t t t t ,并标注. 程序：
t = 0:.1:2*pi; y1 = t.^2; y2 = -y1; y3 = y1.*sin(t);
plot(t,y1,'-r',t,y2,':b',t,y3,'-.k'); grid
legend('t^2','-t^2','t^2*sin(t)');
作业４ 在一个图形窗口绘制半径为1的球面,4=z 的平面以及马鞍面2
22y x z -=. 程序:
% 半径为1的球面 subplot(2,2,1)
x0 = 0; y0 = 0; z0 = 0; r = 1;
[x,y,z] = sphere;
surf(r*x+x0,r*y+y0,r*z+z0) axis equal % z=4 的平面 subplot(2,2,2)
a = [-10,10];
b = [-10,10]; [x,y] = meshgrid(a,b); z = 4*ones(size(x)); surf(x,y,z) % 马鞍面z=2*x^2-y^2 subplot(2,2,3)
[x,y] = meshgrid(-10:0.2:10); z = 2*x.^2-y.^2; surf(x,y,z)
作业5 设某信号)(2)/2*2sin(5)(n r fs n n x +=π,其中10, () s f r n =为白噪声.求信号的DFT 及其反DFT 变换,画出原始信号,幅频特性和反变换后信号的曲线. 程序：
N = 8; f = 2; fs = 10; n = 0:N-1;
xn = 5*sin(2*pi*f*n/fs)+2*randn(size(n)); WN = exp(-i*2*pi/N); k = 0:N-1; nk = n'*k; WNnk = WN.^nk; XK = xn*WNnk; WNkn = WN.^(-nk); xn1 = XK*WNkn/N; [h,w] = freqz(xn); [p,q] = freqz(xn1);
subplot(2,2,1);stem(n,xn);title('原始信号')
subplot(2,2,2);plot(w/pi,abs(h));title('原始幅频特性') subplot(2,2,3);stem(n,xn1);title('IDFT 变换后的信号')
subplot(2,2,4);plot(q/pi,abs(p));title('IDFT 变换后得幅频特性');
作业6设计IIR滤波器（带通，三种方法，fs=2000HZ,通带频率300~500HZ，阶数自选，画频率特性并分析比较）.
(1)第一种方法：采用butterworth滤波器，程序如下：
n=10;
wn=[300 500]/1000;
[b,a]=butter(n,wn);
freqz(b,a,512,2000);title('10阶带通butterworth滤波器');
运行结果:
(2)第二种方法：采用椭圆滤波器，程序如下：
n=10;
wn=[300 500]/1000;
[b,a]=ellip(n,0.5,20,wn);
freqz(b,a,128,2000);title('10阶带通椭圆滤波器'); 运行结果:
(3)第三种方法:采用切比雪夫滤波器，程序如下：
n=10;
wn=[300 500]/1000;
[b,a]=cheby1(n,0.5,wn);
freqz(b,a,128,2000);title('10阶带通cheby1滤波器');运行结果:
分析比较：Butterworth带通滤波器的通带内的幅值响应比较平坦，但是截止频率处的截止特性不是非常理想。Chebyshev I型带通滤波器通带内的特性也很好，缺点也是截止特性不是很好。与前两种滤波器相比，椭圆带通滤波器在截止频率处的截止特性比较好.
作业7对一幅分别添加了椒盐噪声和高斯白噪声的图象进行均值和中值滤波.
(1)对添加了椒盐噪声得图像进行均值和中值滤波,程序如下:
a = imread('cameraman.tif');
b = imnoise(a,'salt & pepper');
c = filter2(fspecial('average',5),b)/255;
d = medfilt2(b);
subplot(2,2,1); imshow(a); title('原始图像');
subplot(2,2,2); imshow(b); title('椒盐噪声图像');
subplot(2,2,3); imshow(c); title('均值滤波图像');
subplot(2,2,4); imshow(d); title('中值滤波图像');
运行结果:
(2)对添加了高斯白噪声得图像进行均值和中值滤波,程序如下:
a = imread('cameraman.tif');
b = imnoise(a,'gaussian');
c = filter2(fspecial('average',5),b)/255;
d = medfilt2(b);
subplot(2,2,1); imshow(a); title('原始图像');
subplot(2,2,2); imshow(b); title('高斯白噪声图像');
subplot(2,2,3); imshow(c); title('均值滤波图像');
subplot(2,2,4); imshow(d); title('中值滤波图像');
运行结果:
作业8利用频域增强法实现对一幅图象的锐化增强.
程序如下：
f = [0,0.3,0.4,0.6,0.7,1];
m = [0 0 1 1 0 0];
b = remez(10,f,m);
h = ftrans2(b);
f = imread('cameraman.tif');
fh = filter2(h,f);
subplot(1,2,1);imshow(f);title('原始图像');
subplot(1,2,2);imshow(fh);title('锐化增强后图像');运行结果：
作业9设计一个感知器或自适应线性元件，将三维的八组输入矢量分成两类.
输入矢量：P = [0 0 0 0 1 1 1 1;
0 0 1 1 0 0 1 1;
0 1 0 1 0 1 0 1]
目标矢量：T = [ 1 0 0 0 1 0 0 0]
程序：
clc
% P为输入矢量
P = [0 0 0 0 1 1 1 1;
0 0 1 1 0 0 1 1;
0 1 0 1 0 1 0 1];
% T为目标矢量
T = [1 0 0 0 1 0 0 0];
pause
% 绘制输入矢量图
plotpv(P,T);
pause
% 定义感知器神经元并对其初始化
net=newp([0 1;0 1;0 1],1);
net=init(net);
% 训练感知器神经元
net=train(net,P,T);
pause
% 绘制结果分类曲线
plotpv(P,T)
plotpc(net.iw{1,1},net.b{1});
% 利用训练完得感知器神经元分类
p = [1;0;0];
a = sim(net,p)
运行结果为：a = 1
下图为输入矢量图:
下图为训练感知器神经元图:
下图为结果分类曲线图:
作业10 用BP 算法实现函数π20),sin()(<<=x x x f 逼近. 说明：1）网络结构为三层（输入层、1个隐层和输出层） 2）获取两组数据，一组作为训练集，一组作为测试集 3）用训练集训练网络
4）用测试集检验训练结果. 程序如下：
P = 0:.1:2*pi; T = sin(P); plot(P,T);
title('受逼近的函数'); xlabel('时间'); ylabel('sinx'); pause
% 定义 BP 神经元并对其初始化 n = 10;
net = newff(minmax(P),[1,n,1],{'logsig','tansig','purelin'}); net = init(net); y1 = sim(net,P); plot(P,T,'-',P,y1,'--'); title('未训练网络的输出结果'); xlabel('时间');
ylabel('仿真输出—原函数'); pause
% 设置训练参数
net.trainParam.show = 50;
net.trainParam.lr = 0.05;
net.trainParam.mc = 0.9;
net.trainParam.epochs = 1000;
net.trainParam.goal = 0.01;
% 调用 TRAINGDM 算法训练 BP 网络
net = train(net,P,T);
pause
% 对 BP 网络进行仿真
y2 = sim(net,P);
plot(P,T,'-',P,y1,'--',P,y2,'-.');
title('训练后网络得输出结果');
xlabel('时间');
ylabel('仿真输出');
% 计算仿真误差
E = T - y2;
MSE = mse(E)
运行结果：MSE = 0.0046
综合设计作业
题目：实现一个数字信号处理的仿真系统。要求具有界面并实现以下功能：1）能产生并选择各种数字信号（sin、方波、三角波、噪声及其叠加）；
2）用滤波器实现低通、高通、带通和带阻滤波；
3）得到输出信号的频域特性和时间序列。
1、问题描述：
本题要实现一数字信号处理系统，在界面上能够产生各种信号(sin、square和sawtooth)并且叠加噪声，还能够实现各种滤波功能，最后在输出界面上显示出输出信号的频域特性和时间序列。
2、总体设计：
根据要求，通过使用MATLAB提供的GUI开发环境——GUIDE来创建GUI，运行GUI得本系统界面如下所示：
可见，系统主要有四部分构成：输入信号部分、噪声部分、滤波部分以及输出信号部分。在输入信号部分可以实现任意频率信号的合成，在输入中选择信号(sin\square\sawtooth)，频率中输入所选信号的频率，系统默认时间为0～0.5，每隔0.001采样，点击叠加实现信号的叠加。在噪声部分可以时间高斯白噪声的加入，输入信噪比并点击加燥即可。早滤波部分实现混合信号的滤波，选择滤波器的类型，点击滤波可实现相应功能。在输出部分实现信号的可视化，在以上三部分的信号处理结果均可显示这里，频率特性图形中显示信号在频率上的组成，时间序列图形中显示信号的时域特性。
3、程序执行结果
选择任意任意频率的不同信号分别叠加：不同频率正弦波叠加如下：
方波与正弦波叠加如下：
三角波与正弦波叠加如下：
下面以两个正弦波为例，进行信号处理如下：
选择输入信号1为sin(2*pi*f1*t)，输入信号2为sin(2*pi*f2*t),输入频率f1为50，频率f2为120，为了更清晰的观察图形，选择时间为0:.001:0.25，点击叠加，得图形如下所示:
输入信噪比10，得加入高斯白噪声的混合信号如下：
在滤波功能模块，分别选择低通、高通、带通和带阻各个滤波器，得滤波结果分别如下：低通：
带通：
4、结果分析:
系统在所设计的GUI界面上实现了信号的产生、叠加、噪声加入、滤波以及输出结果显示等功能，通过对GUI界面的测试可以看出，设计基本上达到了预期的要求。
5、MATLAB程序清单：
信号产生部分程序如下：
% --- Executes on button press in diejia_button.
function diejia_button_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject handle to diejia_button (see GCBO)
% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA)
t = eval(get(handles.time_input,'String'));
com1 = get(handles.shuru1_menu,'String');
cv1 = get(handles.shuru1_menu,'Value');
f1 = str2double(get(handles.f1_input,'String'));
y1 = eval(com1{cv1});
com2 = get(handles.shuru2_menu,'String');
cv2 = get(handles.shuru2_menu,'Value');
f2 = str2double(get(handles.f2_input,'String'));
y2 = eval(com2{cv2});
y3 = y1+y2;
y4 = fft(y3,512);
实验一 MATLAB 工作环境熟悉及简单命令的执行 一、实验目的：熟悉MATLAB 的工作环境，学会使用MATLAB 进行一些简单的运算。 二、实验内容：MATLAB 的启动和退出，熟悉MATLAB 的桌面（Desktop ），包括菜单 （Menu ）、工具条 （Toolbar ）、命令窗口(Command Window)、历史命令窗口、工作空间(Workspace)等；完成一些基本的矩阵操作；学习使用在线帮助系统。 三、实验步骤： 1、启动MATLAB ，熟悉MATLAB 的桌面。 2、在命令窗口执行命令完成以下运算，观察workspace 的变化，记录运算结果。 （1）（365-52?2-70）÷3 （2）>>area=pi*2.5^2 （3）已知x=3，y=4，在MATLAB 中求z ： ()2 3 2 y x y x z -= （4）将下面的矩阵赋值给变量m1,在workspace 中察看m1在内存中占用的字节数。 m1=????? ???? ???115 14 4 12679810115 133216 执行以下命令 >>m1( 2 , 3 ) >>m1( 11 ) >>m1( : , 3 ) >>m1( 2 : 3 , 1 : 3 ) >>m1( 1 ,4 ) + m1( 2 ,3 ) + m1( 3 ,2 ) + m1( 4 ,1) （5）执行命令>>help abs 查看函数abs 的用法及用途，计算abs( 3 + 4i ) （6）执行命令 >>x=0:0.1:6*pi; >>y=5*sin(x); >>plot(x,y) （6）运行MATLAB 的演示程序，>>demo ，以便对MATLAB 有一个总体了解。 四、思考题 1、以下变量名是否合法？为什么？ （1）x2 （2）3col （3）_row （4）for 2、求以下变量的值，并在MATLAB 中验证。 （1）a = 1 : 2 : 5 ; （2）b = [ a' a' a' ] ; （3）c = a + b ( 2 , : )
第一章 M A T L A B 概况与基本操作 1.选择题（每题2分，共20分）： (1)最初的MATLAB 核心程序是采用D 语言编写的。 (2)即将于2011年9月发布的MATLAB 新版本的编号为C 。 2011Ra 2011Rb R2011b R2011a (3)在默认设置中，MATLAB 中的注释语句显示的颜色是B 。 A.黑色 B.绿色 C.红色 D.蓝色 (4)如果要以科学计数法显示15位有效数字，使用的命令是A 。 long e long long g long d (5)在命令窗口新建变量a 、b ，如果只查看变量a 的详细信息，使用的命令为A 。 a a (6)如果要清除工作空间的所有变量，使用的命令为C 。 all C.两者都可 D.两者都不可 (7)在创建变量时，如果不想立即在命令窗口中输出结果，可以在命令后加上B 。 A.冒号 B.分号 C.空格 D.逗号 (8)如果要重新执行以前输入的命令，可以使用D 键。 A.下箭头↓ B.右箭头→ C.左箭头← D.上箭头↑ (9)如果要查询函数det 的功能和用法，并显示在命令窗口，应使用命令C 。 D.三者均可 (10)如果要启动Notebook 文档，下列D 操作是可行的。 A.在命令窗口输入notebook 命令 B.在命令窗口输入notebook filename 命令 C.在Word 中启动M-book 文档 D.三者均可 2.填空题（每空1分，共20分）： (1)MATLAB 是matrix 和laboratory 两个单词前三个字母的组合，意为“矩阵实验室”，它的创始人是Cleve Moler 和Jack Little 。 (2)在MATLAB 的默认设置中，关键字显示的字体为蓝色，命令、表达式、计算结果显示的字体为黑色，字符串显示的字体为褐红色，注释显示的字体为绿色，错误信息显示的字体为红色。 (3)在命令窗口中，输出结果显示为各行之间添加空行的命令为format loose ，各行之间不添加空行的命令为format compact 。 (4)在MATLAB 中，各种标点符号的作用是不同的。例如，空格的作用是分隔数组每行各个元素，逗号的作用是分隔数组每行各个元素或函数的各个输入参数，分号的作用是作为不显示命令结果的命令行的结尾或分隔数组各列，冒号的作用是生成一维数组或表示数组全部元素，百分号的作用是引导一行注释，…的作用是连接相邻两行，感叹号的作用是调用操作系统命令。 3.程序设计题（每题10分，共40分） (1)以25m/s 的初速度向正上方投球（g=s 2 ），计算到达最高点的时间tp 以及球从出发点到最高点的距离hp 。 解：根据物理学知识，物体上抛运动的速度与经过的时间之间的关系为0p p v v gt =-，因此所需要的时间为0p p v v t g -= 。而到达最高点时的速度0p v =，因此可根据此公式求出tp ： v0=25;g=;vp=0; tp=(v0-vp)/g tp =
P16 Q2: 计算表达式()2 tan arccos x x -在0.25x =和0.78x π =时的函数值。 function y=jie(x) y=tan(-x.^2)*acos(x); >> jie(0.25) ans = -0.0825 >> jie(0.78*pi) ans = 0 + 0.4418i Q3：编写M 命令文件，求5010 2 1 1 1k k k k ==+ ∑∑ 的值。 a=0;b=0; for i=1:50 a=a+i*i; end for j=1:10 b=b+1/j; end c=a+b; >> c c = 4.2928e+004 P27 Q2：矩阵1234567 8 9A ????=??????,4 685563 2 2B ?? ?? =? ????? ,计算A B *,.A B *,并比较两者的区别。 >> A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9];
>> B=[4 6 8;5 5 6;3 2 2]; >> A*B ans = 23 22 26 59 61 74 95 100 122 >> A.*B ans = 4 12 24 20 25 36 21 16 18 A*B表示A与B两矩阵相乘。 A.*B表示A与B对应元素相乘。 P34 Q2：编写一个转换成绩等级的程序，其中成绩等级转换标准为：考试分数在[] 90,100显示为优秀；分数在[) 0,60的 60,80的显示为及格；分数在[) 80,90的显示为良好；分数在[) 显示为不及格。 if x>=90 disp('优秀'); elseif x>=80 disp('良好'); elseif x>=60 disp('及格'); else disp('不及格'); end >> x=85 x = 85 良好
第1章 MATLAB概论 1.1与其他计算机语言相比较，MATLAB语言突出的特点是什么？ MATLAB具有功能强大、使用方便、输入简捷、库函数丰富、开放性强等特点。 1.2 MATLAB系统由那些部分组成？ MATLAB系统主要由开发环境、MATLAB数学函数库、MATLAB语言、图形功能和应用程序接口五个部分组成。 1.3 安装MATLAB时，在选择组件窗口中哪些部分必须勾选，没有勾选的部分以后如何补安装？ 在安装MATLAB时，安装内容由选择组件窗口中个复选框是否被勾选来决定，可以根据自己的需要选择安装内容，但基本平台（即MATLAB选项）必须安装。第一次安装没有选择的内容在补安装时只需按照安装的过程进行，只是在选择组件时只勾选要补装的组件或工具箱即可。 1.4 MATLAB操作桌面有几个窗口？如何使某个窗口脱离桌面成为独立窗口？又如何将脱离出去的窗口重新放置到桌面上？ 在MATLAB操作桌面上有五个窗口，在每个窗口的右上角有两个小按钮，一个是关闭窗口的Close按钮，一个是可以使窗口成为独立窗口的Undock按钮，点击Undock按钮就可以使该窗口脱离桌面成为独立窗口，在独立窗口的view菜单中选择Dock ……菜单项就可以将独立的窗口重新防止的桌面上。 1.5 如何启动M文件编辑/调试器？ 在操作桌面上选择“建立新文件”或“打开文件”操作时，M文件编辑/调试器将被启动。在命令窗口中键入edit命令时也可以启动M文件编辑/调试器。 1.6 存储在工作空间中的数组能编辑吗？如何操作？ 存储在工作空间的数组可以通过数组编辑器进行编辑：在工作空间浏览器中双击要编辑的数组名打开数组编辑器，再选中要修改的数据单元，输入修改内容即可。 1.7 命令历史窗口除了可以观察前面键入的命令外，还有什么用途？ 命令历史窗口除了用于查询以前键入的命令外，还可以直接执行命令历史窗口中选定的内容、将选定的内容拷贝到剪贴板中、将选定内容直接拷贝到M文件中。 1.8 如何设置当前目录和搜索路径，在当前目录上的文件和在搜索路径上的文件有什么区别？ 当前目录可以在当前目录浏览器窗口左上方的输入栏中设置，搜索路径可以通过选择操作桌面的file 菜单中的Set Path菜单项来完成。在没有特别说明的情况下，只有当前目录和搜索路径上的函数和文件能够被MATLAB运行和调用，如果在当前目录上有与搜索路径上相同文件名的文件时则优先执行当前目录上的文件，如果没有特别说明，数据文件将存储在当前目录上。 1.9 在MATLAB中有几种获得帮助的途径？
Matlab绘图 强大的绘图功能是Matlab的特点之一，Matlab提供了一系列的绘图函数，用户不需要过多的考虑绘图的细节，只需要给出一些基本参数就能得到所需图形，这类函数称为高层绘图函数。此外，Matlab 还提供了直接对图形句柄进行操作的低层绘图操作。这类操作将图形的每个图形元素（如坐标轴、曲线、文字等）看做一个独立的对象，系统给每个对象分配一个句柄，可以通过句柄对该图形元素进行操作，而不影响其他部分。 本章介绍绘制二维和三维图形的高层绘图函数以及其他图形控制函数的使用方法，在此基础上，再介绍可以操作和控制各种图形对象的低层绘图操作。 一、二维绘图 二维图形是将平面坐标上的数据点连接起来的平面图形。可以采用不同的坐标系，如直角坐标、对数坐标、极坐标等。二维图形的绘制是其他绘图操作的基础。 （一）绘制二维曲线的基本函数 在Matlab中，最基本而且应用最为广泛的绘图函数为plot，利用它可以在二维平面上绘制出不同的曲线。 1．plot函数的基本用法
plot函数用于绘制二维平面上的线性坐标曲线图，要提供一组x 坐标和对应的y坐标，可以绘制分别以x和y为横、纵坐标的二维曲线。plot函数的应用格式 plot(x,y) 其中x,y为长度相同的向量，存储x坐标和y坐标。 例51 在[0 , 2pi]区间，绘制曲线 程序如下：在命令窗口中输入以下命令 >> x=0:pi/100:2*pi; >> y=2*exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x); >> plot(x,y) 程序执行后，打开一个图形窗口，在其中绘制出如下曲线 注意：指数函数和正弦函数之间要用点乘运算，因为二者是向量。 例52 绘制曲线 这是以参数形式给出的曲线方程，只要给定参数向量，再分别求出x,y向量即可输出曲线： >> t=-pi:pi/100:pi; >> x=t.*cos(3*t); >> y=t.*sin(t).*sin(t); >> plot(x,y) 程序执行后，打开一个图形窗口，在其中绘制出如下曲线 以上提到plot函数的自变量x,y为长度相同的向量，这是最常见、最基本的用法。实际应用中还有一些变化。
习题 1 1. 执行下列指令，观察其运算结果, 理解其意义： (1) [1 2;3 4]+10-2i (2) [1 2; 3 4].*[0.1 0.2; 0.3 0.4] (3) [1 2; 3 4].\[20 10;9 2] (4) [1 2; 3 4].^2 (5) exp([1 2; 3 4]) (6)log([1 10 100]) (7)prod([1 2;3 4]) (8)[a,b]=min([10 20;30 40]) (9)abs([1 2;3 4]-pi) (10) [1 2;3 4]>=[4,3;2 1] (11)find([10 20;30 40]>=[40,30;20 10]) (12) [a,b]=find([10 20;30 40]>=[40,30;20 10]) (提示：a 为行号，b 为列号) (13) all([1 2;3 4]>1) (14) any([1 2;3 4]>1) (15) linspace(3,4,5) (16) A=[1 2;3 4];A(:,2) 2. 执行下列指令，观察其运算结果、变量类型和字节数，理解其意义： (1) clear; a=1,b=num2str(a),c=a>0, a= =b, a= =c, b= =c (2) clear; fun='abs(x)',x=-2,eval(fun),double(fun) 3. 本金K 以每年n 次，每次p %的增值率(n 与p 的乘积为每年增值额的百分比)增加，当增加到rK 时所花费的时间为 ) 01.01ln(ln p n r T += (单位：年) 用MA TLAB 表达式写出该公式并用下列数据计算：r =2, p =0.5, n =12. 4．已知函数f (x )=x 4 -2x 在(-2, 2)内有两个根。取步长h =0.05, 通过计算函数值求得函数的最小值点和两个根的近似解。（提示：求近似根等价于求函数绝对值的最小值点） ? 5. (1) 用z=magic(10)得到10阶魔方矩阵； (2) 求z 的各列元素之和； (3) 求z 的对角线元素之和(提示：先用diag(z)提取z 的对角线)； (4) 将z 的第二列除以3;
第2章符号运算 习题2及解答 1 说出以下四条指令产生的结果各属于哪种数据类型，是“双精度” 对象，还是“符号”符号对象？ 3/7+0.1; sym(3/7+0.1); sym('3/7+0.1'); vpa(sym(3/7+0.1)) 〖目的〗 ●不能从显示形式判断数据类型，而必须依靠class指令。 〖解答〗 c1=3/7+0.1 c2=sym(3/7+0.1) c3=sym('3/7+0.1') c4=vpa(sym(3/7+0.1)) Cs1=class(c1) Cs2=class(c2) Cs3=class(c3) Cs4=class(c4) c1 = 0.5286 c2 = 37/70 c3 = 0.52857142857142857142857142857143 c4 = 0.52857142857142857142857142857143 Cs1 = double Cs2 = sym Cs3 = sym Cs4 = sym 2 在不加专门指定的情况下，以下符号表达式中的哪一个变量被认 为是自由符号变量. sym('sin(w*t)'),sym('a*exp(-X)'),sym('z*exp(j*th)') 〖目的〗 ●理解自由符号变量的确认规则。 〖解答〗 symvar(sym('sin(w*t)'),1) ans = w symvar(sym('a*exp(-X)'),1) ans = a
symvar(sym('z*exp(j*th)'),1) ans = z 3 求以下两个方程的解 （1）试写出求三阶方程05.443 =-x 正实根的程序。注意：只要正实根，不要出现其他根。 （2）试求二阶方程022=+-a ax x 在0>a 时的根。 〖目的〗 ● 体验变量限定假设的影响 〖解答〗 （1）求三阶方程05.443 =-x 正实根 reset(symengine) %确保下面操作不受前面指令运作的影响 syms x positive solve(x^3-44.5) ans = (2^(2/3)*89^(1/3))/2 （2）求五阶方程02 2 =+-a ax x 的实根 syms a positive %注意：关于x 的假设没有去除 solve(x^2-a*x+a^2) Warning: Explicit solution could not be found. > In solve at 83 ans = [ empty sym ] syms x clear syms a positive solve(x^2-a*x+a^2) ans = a/2 + (3^(1/2)*a*i)/2 a/2 - (3^(1/2)*a*i)/2 4 观察一个数（在此用@记述）在以下四条不同指令作用下的异同。 a =@, b = sym( @ ), c = sym( @ ,' d ' ), d = sym( '@ ' ) 在此，@ 分别代表具体数值 7/3 , pi/3 , pi*3^(1/3) ；而异同通过vpa(abs(a-d)) , vpa(abs(b-d)) , vpa(abs(c-d))等来观察。 〖目的〗 ● 理解准确符号数值的创建法。 ● 高精度误差的观察。 〖解答〗 （1）x=7/3 x=7/3;a=x,b=sym(x),c=sym(x,'d'),d=sym('7/3'), a =
MATLAB 作业四参考答案 1、 用2sin(103)y t =+在（0，3）区间内生成一组较稀疏的数据，并用一维数据插值的方法对给出的数据进行曲线拟合，并将结果与理论曲线相比较。 【求解】类似于上面的例子，可以用几乎一致的语句得出样本数据和插值效果。 >> t=0:0.2:3; y=sin(10*t.^2+3); plot(t,y,'o') ezplot('sin(10*t^2+3)',[0,3]); hold on x1=0:0.001:3; y1=interp1(t,y,x1,'spline'); plot(x1,y1) 由于曲线本身变换太大，所以在目前选定的样本点下是不可能得出理想插值效果的，因为样 本数据提供的信息量不够。为了得到好的插值效果，必须增大样本数据的信息量，对本例来 说，必须在快变化区域减小样本点的步长。 >> hold off t=[0:0.1:1,1.1:0.04:3]; y=sin(10*t.^2+3); plot(t,y,'o') ezplot('sin(10*t^2+3)',[0,3]); hold on x1=0:0.001:3; y1=interp1(t,y,x1,'spline'); plot(x1,y1) 2、 用2422 3 1(,)sin()3x y f x y e xy x y x y --= ++原型函数生成一组网络数据或随机数据，分别拟合出曲面，并和原曲面进行比较。 【求解】由下面的语句可以直接生成一组网格数据，用下面语句还可以还绘制出给定样本点是三维表面图。 >> [x,y]=meshgrid(0.2:0.2:2); z=exp(-x.^2-y.^4).*sin(x.*y.^2+x.^2.*y)./(3*x.^3+y); surf(x,y,z) 选择新的密集网格，则可以通过二元插值得出插值曲面。对比插值结果和新网格下的函数值精确解，则可以绘制出绝对插值误差曲面。由插值结果可见精度是令人满意的。 >> [x1,y1]=meshgrid(0.2:0.02:2); z1=interp2(x,y,z,x1,y1,'spline'); surf(x1,y1,z1) >> z0=exp(-x1.^2-y1.^4).*sin(x1.*y1.^2+x1.^2.*y1)./(3*x1.^3+y1); surf(x1,y1,abs(z1-z0)) 现在假设已知的样本点不是网格形式分布的，而是随机分布的，则可以用下面语句生成样本点，得出分布的二维、三维示意图。 >> x=0.2+1.8*rand(400,1); y=0.2+1.8*rand(400,1); % 仍生成(0.2,2) 区间的均匀分布随机数 z=exp(-x.^2-y.^4).*sin(x.*y.^2+x.^2.*y)./(3*x.^3+y); plot(x,y,'x') figure, plot3(x,y,z,'x')
第1章MATLAB概论 1.1与其他计算机语言相比较，MA TLAB语言突出的特点是什么？ MATLAB具有功能强大、使用方便、输入简捷、库函数丰富、开放性强等特点。 1.2 MA TLAB系统由那些部分组成？ MATLAB系统主要由开发环境、MA TLAB数学函数库、MATLAB语言、图形功能和应用程序接口五个部分组成。 1.3 安装MATLAB时，在选择组件窗口中哪些部分必须勾选，没有勾选的部分以后如何补安装？ 在安装MA TLAB时，安装内容由选择组件窗口中个复选框是否被勾选来决定，可以根据自己的需要选择安装内容，但基本平台（即MATLAB选项）必须安装。第一次安装没有选择的内容在补安装时只需按照安装的过程进行，只是在选择组件时只勾选要补装的组件或工具箱即可。 1.4 MA TLAB操作桌面有几个窗口？如何使某个窗口脱离桌面成为独立窗口？又如何将脱离出去的窗口重新放置到桌面上？ 在MA TLAB操作桌面上有五个窗口，在每个窗口的右上角有两个小按钮，一个是关闭窗口的Close按钮，一个是可以使窗口成为独立窗口的Undock按钮，点击Undock按钮就可以使该窗口脱离桌面成为独立窗口，在独立窗口的view菜单中选择Dock ……菜单项就可以将独立的窗口重新防止的桌面上。 1.5 如何启动M文件编辑/调试器？ 在操作桌面上选择“建立新文件”或“打开文件”操作时，M文件编辑/调试器将被启动。在命令窗口中键入edit命令时也可以启动M文件编辑/调试器。 1.6 存储在工作空间中的数组能编辑吗？如何操作？ 存储在工作空间的数组可以通过数组编辑器进行编辑：在工作空间浏览器中双击要编辑的数组名打开数组编辑器，再选中要修改的数据单元，输入修改内容即可。 1.7 命令历史窗口除了可以观察前面键入的命令外，还有什么用途？ 命令历史窗口除了用于查询以前键入的命令外，还可以直接执行命令历史窗口中选定的内容、将选定的内容拷贝到剪贴板中、将选定内容直接拷贝到M文件中。
一．二维图形(Two dimensional plotting) 1. 基本绘图函数(Basic plotting function)：Plot, semilogx, semilogy, loglog, polar, plotyy (1). 单矢量绘图(single vector plotting)：plot(y),矢量y的元素与y元素下标之间在线性坐标下的关系曲线。 例1：单矢量绘图 y=[0 0.6 2.3 5 8.3 11.7 15 17.7 19.4 20]; plot(y) 可以在图形中加标注和网格， 例2：给例1 的图形加网格和标注。 y=[0 0.6 2.3 5 8.3 11.7 15 17.7 19.4 20]; plot(y) title('简单绘图举例'); xlabel('单元下标'); ylabel('给定的矢量'); grid (2). 双矢量绘图(Double vector plotting)：如x和y是同样长度的矢量, plot(x,y)命令将绘制y元素对应于x元素的xy曲线图。 例：双矢量绘图。 x=0:0.05:4*pi; y=sin(x); plot(x,y) (3). 对数坐标绘图(ploting in logarithm coordinate)： x轴对数 semilogx, y轴对数semilogy, 双对数loglog, 例：绘制数组y的线性坐标图和三种对数坐标图。 y=[0 0.6 2.3 5 8.3 11.7 15 17.7 19.4 20]; subplot(2,2,1); plot(y); subplot(2,2,2); semilogx(y) subplot(2,2,3); semilogy(y); subplot(2,2,4); loglog(y) （4）极坐标绘图( Plotting in polar coordinate)： polar(theta,rho) theta—角度， rho—半径 例：建立简单的极坐标图形。 t=0:.01:2*pi; polar(t,sin(2*t).*cos(2*t)) 2. 多重曲线绘图(Multiple curve plotting) （1）一组变量绘图(A group variable plotting) plot(x,y) (a) x为矢量，y为矩阵时plot(x,y)用不同的颜色绘制y矩阵中各行或列对应于x的曲线。例1： x=0:pi/50:2*pi; y(1,: )=sin(x); y(2,:) =0.6*sin(x); y(3, :)=0.3*sin(x); plot(x,y) (b) x为矩阵，y为矢量时绘图规则与（a）的类似，只是将x中的每一行或列对应于y进行绘图。。 例 2： x(1,: )=0:pi/50:2*pi; x(2,: )=pi/4:pi/50:2*pi+pi/4; x(3,: )=pi/2:pi/50:2*pi+pi/2; y=sin(x(1,: )); plot(x,y)
第4章数值运算 习题 4 及解答 1 根据题给的模拟实际测量数据的一组t和)(t y试用数值差分diff 或数值梯度gradient指令计算)(t y'曲线绘制 y'，然后把)(t y和)(t 在同一张图上，观察数值求导的后果。（模拟数据从prob_data401.mat获得） 〖目的〗 ●强调：要非常慎用数值导数计算。 ●练习mat数据文件中数据的获取。 ●实验数据求导的后果 ●把两条曲线绘制在同一图上的一种方法。 〖解答〗 （1）从数据文件获得数据的指令 假如prob_data401.mat文件在当前目录或搜索路径上 clear load prob_data401.mat （2）用diff求导的指令 dt=t(2)-t(1); yc=diff(y)/dt; %注意yc的长度将比y短1 plot(t,y,'b',t(2:end),yc,'r') （3）用gradent求导的指令（图形与上相似） dt=t(2)-t(1); yc=gradient(y)/dt;
plot(t,y,'b',t,yc,'r') grid on 〖说明〗 ● 不到万不得已，不要进行数值求导。 ● 假若一定要计算数值导数，自变量增量dt 要取得比原有数据相对误差高1、2个量级 以上。 ● 求导会使数据中原有的噪声放大。 2 采用数值计算方法，画出dt t t x y x ? =0 sin )(在]10 ,0[区间曲线，并计算)5.4(y 。 〖提示〗 ● 指定区间内的积分函数可用cumtrapz 指令给出。 ● )5.4(y 在计算要求不太高的地方可用find 指令算得。 〖目的〗 ● 指定区间内的积分函数的数值计算法和cumtrapz 指令。 ● find 指令的应用。 〖解答〗 dt=1e-4; t=0:dt:10; t=t+(t==0)*eps; f=sin(t)./t; s=cumtrapz(f)*dt; plot(t,s,'LineWidth',3) ii=find(t==4.5); s45=s(ii) s45 =
题4.1 控制系统结构如图4.A 所示： 图4.A 习题 （1） 利用MA TLAB 对以上单位负反馈控制系统建立传递函数模型； （2） 将第一问中求得的传递函数模型转化为零极点增益形式和状态空间形式。 解：（1）MA TLAB 程序代码如下： z=[-1];p=[-1,-3];k=2 [num,den]=zp2tf(z,p,k) g_tf=tf(num,den) 程序运行结果如下： Transfer function: 2 s + 2 ------------- s^2 + 4 s + 3 由计算结果可知，系统的传递函数模型为： G （s ）= 3 4222 +++s s s (2) MA TLAB 程序代码如下： num=[2,2];den=[1,4,3] [z,p,k]=tf2zp(num,den) [A,B,C,D]=tf2ss(num,den) g_zpk=zpk(z,p,k) g_ss=ss(A,B,C,D) 程序运行结果如下： Zero/pole/gain: 2 (s+1) ----------- (s+3) (s+1) a = x1 x2 x1 -4 -3 x2 1 0 b = u1 x1 1 x2 0
c = x1 x2 y1 2 2 d = u1 y1 0 由计算结果可知，系统的零极点增益模和状态空间模型分别为： G （s ）=)1)(3()1(2+++s s s 和[]? ????=??????+??????-=x y u x x 2 2010 13- 4. 题5.1 设单位负反馈控制系统的开环传递函数为G （s ）= ) 177(2 ++s s s K 。 （1） 试绘制K=10、100时闭环系统的阶跃响应曲线，并计算稳态误差、上升时间、超调 量和过渡过程时间； （2） 绘制K=1000时闭环系统的阶跃响应曲线，与K=10、100所得结果相比较，分析增 益系数与系统稳定性的关系； （3） 利用roots 命令，确定使系统稳定时K 的取值范围。 解：（1） 题 6.1 已知单位负反馈控制系统的前向传递函数分别为G （s ）= ) 4)(2()1(2 +++s s s s K 、 ) 164)(1() 1(2 ++-+s s s s s K 和 ) 15)(7)(5)(3() 8(2 +++++s s s s s s K ，试利用MA TLAB 分别绘制各系 统的根轨迹图。 解：（1）G （s ）= ) 4)(2()1(2 +++s s s s K MA TLAB 程序代码如下： num=[1,1];den=conv([1,0],conv([1,0],[1,6,8])); sys=tf(num,den)
第一章 MATLAB环境 1、MATLAB通用操作界面窗口包括哪些？命令窗口、历史命令窗口、当前目录窗口、工作空间窗口各有哪些功能？ 答：MATLAB通用操作界面窗口包括：命令窗口、历史命令窗口、当前目录浏览器窗口、工作空间窗口、变量编辑器窗口、M文件编辑/调试器窗口、程序性能剖析窗口、MATLAB 帮助。 命令窗口是MATLAB命令操作的最主要窗口，可以把命令窗口当做高级的“草稿纸”。 在命令窗口中可以输入各种MATLAB的命令、函数和表达式，并显示除图形外的所有运算结果。 历史命令窗口用来记录并显示已经运行过的命令、函数和表达式，并允许用户对它们进行选择、复制和重运行，用户可以方便地输入和修改命令，选择多行命令以产生M文件。 当前目录窗口用来设置当前目录，可以随时显示当前目录下的M、MKL等文件的信息，扬文件类型、文件名、最后个修改时间和文件的说明信息等，并可以复制、编辑和运行M 文件及装载MAT数据文件。 工作空间窗口用来显示所有MATLAB工作空间中的变量名、数据结构、类型、大小和字节数。 2、熟悉课本中表格1.4、1.5、1.6、1.7、1.8的内容。 3、如何生成数据文件？如何把数据文件中的相关内容输入到工作空间中，用实例进行操作。
4、在工作空间中可以通过哪些命令管理变量，写出每种语法的具体操作过程。 答：（1）把工作空间中的数据存放到MAT数据文件。 语法：save filename 变量1 变量2 ……参数。 （2）从数据文件中取出变量存放到工作空间。 语法： load filename 变量1 变量2 ……。 （3）查阅MATLAB内存变量名。 语法：who （4）、查阅MATLAB内存变量变量名、大小、类型和字节数。 语法：whos （5）、删除工作空间中的变量。 语法：clear （6）查询工作空间中是否存在某个变量。 语法：i=exist(‘X’) 5、MATLAB用户文件格式有几哪种？扩展名各是什么？ 答：MATLAB的用户文件格式通常有以下几种： (1)程序文件，扩展名为.m。 (2)数据文件，扩展名为.mat。 (3)可执行文件，扩展名为.mex。 (4)图形文件，扩展名为.fig。 (5)模型文件，扩展名为.mdl。 6、熟悉文件管理命令的语法，特别是命令type 作用。 7、详细操作课本26页例题1.3。
汽车理论作业MA TLAB过程 汽车驱动力与阻力平衡图 加速度倒数-速度曲线图 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 u
汽车功率平衡图 u/(km/h)最高档等速百公里油耗曲线 Ua/(km/h)
燃油积极性-加速时间曲线 源程序： 《第一章》 m=3880; g=9.8; r=0.367; x=0.85; f=0.013; io=5.83; CdA=2.77; lf=0.218; Iw1=1.798; Iw2=3.598; Iw=lw1+lw2; ig=[6.09 3.09 1.71 1.00]; %变速器传动比 L=3.2; a=1.947; hg=0.9; n=600:1:4000;
T=-19.313+295.27* n/1000-165.44*(门/1000)人2+40.874*(门/1000)人3-3.8445*( n/IOOO).%; Ft1=T*ig(1)*io*x/r; %计算各档对应转速下的驱动力 Ft2=T*ig(2)*io*x/r; Ft3=T*ig(3)*io*x/r; Ft4=T*ig(4)*io*x/r; u1=0.377*r*n/(io*ig(1)); u2=0.377*r*n/(io*ig(2)); u3=0.377*r*n/(io*ig(3)); u4=0.377*r*n/(io*ig(4)); u=0:130/3400:130; F仁m*g*f+CdA*u”2/21.15;%计算各档对应转速下的驱动阻力 F2=m*g*f+CdA*u2.A2/21.15; F3=m*g*f+CdA*u3.A2/21.15; F4=m*g*f+CdA*u4.A2/21.15; figure(1); plot(u1,Ft1, '-r' ,u2,Ft2, '-m' ,u3,Ft3, '-k' ,u4,Ft4, '-b' ,u1,F1, '-r' ,u2,F2, '-m' ,u3,F3, ' k' ,u4,F4, '-b' , 'LineWidth' ,2) title( ' 汽车驱动力与阻力平衡图' ); xlabel( 'u_{a}/km.hA{-1}' ) ylabel( 'F/N' ) gtext( 'F_{t1}' ) gtext( 'F_{t2}' ) gtext( 'F_{t3}' ) gtext( 'F_{t4}' ) gtext( 'F_{f}+F_{w}' ) %由汽车驱动力与阻力平衡图知，他们无交点，u4在最大转速时达到最大 umax=u4(3401) Ft1max=max(Ft1); imax=(Ft1max-m*g*f)/(m*g) disp( ' 假设是后轮驱动' ); C=imax/(a/L+hg*imax/L) % 附着率 delta1=1+(Iw1+Iw2)/(m*rA2)+If*ig(1)*rA2*ioA2*x/(m*rA2); delta2=1+(Iw1+Iw2)/(m*rA2)+If*ig(2)*rA2*ioA2*x/(m*rA2); delta3=1+(Iw1+Iw2)/(m*rA2)+If*ig(3)*rA2*ioA2*x/(m*rA2); delta4=1+(Iw1+Iw2)/(m*rA2)+If*ig(4)*rA2*ioA2*x/(m*rA2); a1=(Ft1-F1)/(delta1*m); %加速度 a2=(Ft2-F2)/(delta2*m); a3=(Ft3-F3)/(delta3*m); a4=(Ft4-F4)/(delta4*m); h1=1./a1; %加速度倒数 h2=1./a2; h3=1./a3; h4=1./a4; figure(2);
第一章M A T L A B概况与基本操作 1.选择题： (1)最初的MATLAB核心程序是采用A语言编写的。 A.FORTRAN B.C C.BASIC D.PASCAL (2)即将于2011年9月发布的MATLAB新版本的编号为D。 A.MATLAB 2011Ra B.MATLAB 2011Rb C.MATLAB R2011a D.MATLAB R2011b (3)在默认设置中，MATLAB中的注释语句显示的颜色是D。 A.黑色 B.蓝色 C.红色 D.绿色 (4)如果要以科学计数法显示15位有效数字，使用的命令是B。 A.format long B.format long e C.format long g D.format long d (5)在命令窗口新建变量a、b，如果只查看变量a的详细信息，使用的命令为B。 A.who a B.whos a C.who D.whos (6)如果要清除工作空间的所有变量，使用的命令为 C 。 A.clear B.clear all C.两者都可 D.两者都不可 (7)在创建变量时，如果不想立即在命令窗口中输出结果，可以在命令后加上D。 A.冒号 B.逗号 C.空格 D.分号 (8)如果要重新执行以前输入的命令，可以使用B键。 A.下箭头↓ B.上箭头↑ C.左箭头← D.右箭头→ (9)如果要查询函数inv的相关信息，并显示在命令窗口，应使用命令A。 A.help B.lookfor C.doc D.三者均可 (10)如果要启动Notebook文档，下列D操作是可行的。 A.在命令窗口输入notebook命令 B.在命令窗口输入notebook filename命令 C.在Word中启动M-book文档 D.三者均可 2.填空题： (1)MATLAB是MATrix和LABoratory两个单词前三个字母的组合，意为“矩阵实验室”，它的创始人是Cleve Moler和Jack Little。 (2)在MATLAB的默认设置中，关键字显示的字体为蓝色，命令、表达式、计算结果显示的字体为黑色，字符串显示的字体为紫色，注释显示的字体为绿色，错误信息显示的字体为红色。 (3)在命令窗口中，输出结果显示为各行之间添加空行的命令为format compact，各行之间不添加空行的命令为format compact。 备注：本题布置给大家时有一点小错误，现在予以更正。 (4)在MATLAB中，各种标点符号的作用是不同的。例如，空格的作用是分隔数组中每一行的各个元素，逗号的作用是分隔数组中每一行的各个元素或不同的命令，分号的作用是分隔数组中的各行或控制命令执行结果是否在命令窗口显示，冒号的作用是生成一维数组或显示全部元素，百分号的作用是注释行的开头，…的作用是把相邻两行的语句连接为一个命令，感叹号的作用是执行操作系统命令。 3.先建立自己的工作目录，再将自己的工作目录设置到MATLAB搜索路径下。请写出操作步骤或用Matlab命令实现。用help命令能查询到自己的工作目录吗？ 解：操作步骤： (1)在Windows环境中建立一个工作目录，如：c:\mywork； (2)启动MATLAB，在File菜单中选择Set Path…命令，显示出如下图的对话框：
clear all;clc;close all; x=-10:0.01:20; y=4*sin(x)./x; ymin=min(y) 二、蒙特卡罗算法的数值计算 当前的油位高度是2.3米，见图1。模拟油流进储油罐的过程（图维数任选），请计算罐内油量。三维的效果图参见图2。储油罐由两部分组成，中间是圆柱体，两端是球罐体。（本题简化自2011年UCMCM A题《储油罐的变位识别与罐容表标定》，细节参见原题原题附件2 cumcm2010A.doc。） 图1
图2 主程序： clc; clear all; close all; center1=[-3.375,0,1.5]; %左球罐中心center2=[3.375,0,1.5]; %右球罐中心 n=10000; %每次的撒点数 delta=0.02; %层高 h=3; en=h/delta; Show; %画出油罐 for i=0:en-1 x=(rand(1,n)-0.5)*10; %随机生成n个点
y=(rand(1,n)-0.5)*h; z=(rand(1,n)*delta+i*delta); Z=[x;y;z]; [dis1 dis2]=juli(center1,center2,Z); %算出各点对应的距离 index=find(((x>-4&x<4)&dis2<1.5)|(x<-4|x>4)&dis1<1.625); %找出在罐内的点 plot3(x(index),y(index),z(index),'.k'); %画出在罐内的点 drawnow end 子程序1： function [dis1 dis2]=juli(a,b,q) d11=q(1,:)-a(1); d12=q(2,:)-a(2); d13=q(3,:)-a(3); d1=sqrt(d11.^2+d12.^2+d13.^2); d21=q(1,:)-b(1); d22=q(2,:)-b(2);
强大的绘图功能是Matlab的特点之一，Matlab提供了一系列的绘图函数，用户不需要过多的考虑绘图的细节，只需要给出一些基本参数就能得到所需图形，这类函数称为高层绘图函数。此外，Matlab还提供了直接对图形句柄进行操作的低层绘图操作。这类操作将图形的每个图形元素（如坐标轴、曲线、文字等）看做一个独立的对象，系统给每个对象分配一个句柄，可以通过句柄对该图形元素进行操作，而不影响其他部分。 本章介绍绘制二维和三维图形的高层绘图函数以及其他图形控制函数的使用方法，在此基础上，再介绍可以操作和控制各种图形对象的低层绘图操作。 一．二维绘图 二维图形是将平面坐标上的数据点连接起来的平面图形。可以采用不同的坐标系，如直角坐标、对数坐标、极坐标等。二维图形的绘制是其他绘图操作的基础。 一．绘制二维曲线的基本函数 在Matlab中，最基本而且应用最为广泛的绘图函数为plot，利用它可以在二维平面上绘制出不同的曲线。 1．plot函数的基本用法 plot函数用于绘制二维平面上的线性坐标曲线图，要提供一组x坐标和对应的y坐标，可以绘制分别以x和y为横、纵坐标的二维曲线。plot函数的应用格式 plot(x,y) 其中x,y为长度相同的向量，存储x坐标和y坐标。 例51 在[0 , 2pi]区间，绘制曲线 程序如下：在命令窗口中输入以下命令 >> x=0:pi/100:2*pi; >> y=2*exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x); >> plot(x,y) 程序执行后，打开一个图形窗口，在其中绘制出如下曲线 注意：指数函数和正弦函数之间要用点乘运算，因为二者是向量。 例52 绘制曲线 这是以参数形式给出的曲线方程，只要给定参数向量，再分别求出x,y向量即可输出曲线：