MATLAB实验报告(信号与线性系统分析)
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实验一 MATLAB的基本使用
【一】 实验目的
1.了解MATALB程序设计语言的基本特点，熟悉MATLAB软件的运行环境；
2.掌握变量、函数等有关概念，掌握M文件的创建、保存、打开的方法，初步具备将一般数学问题转化为对应计算机模型处理的能力；
3.掌握二维图形绘制的方法，并能用这些方法实现计算结果的可视化。
【二】 MATLAB的基础知识
通过本课程的学习，应基本掌握以下的基础知识：
一. MATLAB简介
二. MATLAB的启动和退出
三. MATLAB使用界面简介
四. 帮助信息的获取
五. MATLAB的数值计算功能
六. 程序流程控制
七. M文件
八. 函数文件
九. MATLAB的可视化
【三】上机练习
1. 仔细预习第二部分内容，关于MATLAB的基础知识。
2. 熟悉MATLAB环境，将第二部分所有的例子在计算机上练习一遍
3. 已知矩阵123456789,987654321BA。求A*B，A .* B，比较二者结果是否相同。并利用MATLAB的内部函数求矩阵A的大小、元素和、长度以及最大值。
解：代码：A=[1,2,3;4,5,6;7,8,9];
B=[9,8,7;6,5,4;3,2,1];
A*B
A.*B
两者结果不相同A*B=30 24 18
84 69 54
138 114 90
A.*B= 9 16 21
24 25 24
21 16 9
求A矩阵的行和列： [M,N]=size(A)
M =
3
N =
3
求A矩阵的长度：x=length(A)
x =
3
元素和：sum(sum(A))
ans =
45
最大值：max(max(A))
ans =
9
4. Fibonacci数组的元素满足Fibonacci规则：),2,1(,12kaaakkk；且121aa。现要求该数组中第一个大于10000的元素。
1） 在命令窗口中完成；
2） 利用M文件完成；
3） 自己定义一个函数文件，并在命令窗口中调用该函数完成。
解：（１）代码：
b=1;
s=2;
while s<10000
c=s;
s=s+b;
b=c;
end
结果：s
s =
10946
（2）M文件中代码：（保存文件名为Untitled）
结果：Untitled
s =
10946
（3）代码：
结果：Fibon
s =
10946
5. 在同一个图形窗口的两个子窗口中分别画出)4cos(x（红色、虚线）和)8cos(x（蓝色、星号）的波形。要求有标题，x、y轴有标注。
解：代码：x=0:0.05*pi:4*pi;
figure(1);
subplot(1,2,1);
plot(x,(cos((pi/4)*x)),'r:');
title('cos((pi/4)*x)');
xlabel('X');
ylabel('Y');
subplot(1,2,2);
plot(x,(cos((pi/8)*x)),'b*');
title('cos((pi/8)*x)');
xlabel('X');
ylabel('Y');
结果：
【四】思考题
1. 在语句末加分号“；”和不加分号有什么区别？
2.M文件和函数文件有什么异同之处？
3.矩阵乘（*）和数组乘（.*）有何不同？
实验二 信号的表示及可视化
【一】实验目的
1. 掌握连续信号的MATLAB表示方法（表达式及图形描述）；
2. 掌握离散序列的MATLAB表示方法（表达式及图形描述）；
【二】实验原理
在MATLAB中通常用两种方法来表示信号，一种是向量表示信号，另一种则是用符号运算的方法来表示信号。用适当的MATLAB语句表示出信号后，我们就可以利用MATLAB的绘图命令绘出直观的信号波形。
【三】 上机练习
1.认真预习实验原理的内容，将所有例题在计算机上练习一遍。
2. 用MATLAB命令绘制单边指数信号e -1.5 tε(t)在时间0
解：代码：syms t f
f=sym(heaviside(t)*eps^(1.5*t))
ezplot(f,[0,3])
text(3.1,0.05,'t')
结果：
3. 绘制δ(t-2)，-1
解：M文件：
结果：chongji(-1,5,-2)
4. 绘制ε(k-3)，-1≤k≤5及ε（k+1），-5≤k≤2。
解：M文件：
结果：（1）： jyxulie(-1,5,-3)
（2）jyxulie(-5,2,1)
5. 考虑下面3个信号：
f1(n)=cos(2πn/N)+2cos(3πn/N)
f2(n)=2cos(2n/N)+2cos(3n/N)
f3(n)=cos(2πn/N)+3cos(5πn/N)
假设对每个信号N=6。试确定上述信号是否是周期的。如果是，则确定信号的周期，并画图表示出该信号的两个周期；如果不是周期的，在[0，4N]的范围内画出该信号，并说明原因。
解：代码：k=0:40;
subplot(3,1,1)
stem(k,cos(2*pi*k/6)+2*cos(3*pi*k/6),'filled')
title('cos(2*pi*k/6)+2*cos(3*pi*k/6)')
subplot(3,1,2)
stem(k,2*cos(2*k/6)+2*cos(3*k/6),'filled')
title('2*cos(2*k/6)+2*cos(3*k/6))')
subplot(3,1,3)
stem(k,cos(2*pi*k/6)+3*cos(5*pi*k/6),'filled')
title('cos(2*pi*k/6)+3*cos(5*pi*k/6)')
结果：
可得1，3是周期信号
2是非周期信号
【四】 思考题
1. 观察例2-1的执行结果，当把时间间隔p取得更小（例如为0.02）时，观察执行结果，比较两结果用何不同，为什么？
2. 例2-3中的hold on和hole off命令的作用是什么？
实验三 信号的时域运算、时域变换及MATLAB实现
【一】实验目的
1. 掌握信号时域运算的MATLAB实现方法
2. 掌握信号时域变换的MATLAB实现方法
【二】实验原理
信号的时域运算包括信号的相加、相乘，信号的时域变换包括信号的平移、反折、倒相及信号的尺度变换。
一. 连续信号的时域运算与时域变换
MATLAB可以有两种方法来表示连续信号。用这两种方法均可实现连续信号的时域运算和变换，但用符号运算的方法则较为简便。
二. 离散序列的时域运算及时域变化
对于离散序列来说，序列相加、相乘是将两序列对应时间序号的值逐项相加或相乘，平移、反折及倒相变化与连续信号的定义完全相同，这里就不再赘述。但需要注意，与连续信号不同的是，在MATLAB中，离散序列的时域运算和变换不能用符号运算来实现，而必须用向量表示的方法，即在MATLAB中离散序列的相加、相乘需表示成两个向量的相加、相乘，因而参加运算的两序列向量必须具有相同的维数。
【三】上机练习
将实验原理中提到的例子在计算机上全部练习一遍；
1. 已知信号其它020104)1(41)(ttttf，画出)42()(tftf及的波形；
解：代码：syms t f
f=sym('1/4*(t+1)*(heaviside(t+4)-heaviside(t))+(heaviside(t-2)-heaviside(t))')
subplot(2,1,1),ezplot(f,[-4,5])
y=subs(f,t,-2*t-4)
subplot(2,1,2),ezplot(y)
结果：
2. 已知两个连续信号)2sin()(,10,)(21ttftttf，用MATLAB绘出下列信号的波形：
1）)()()(113tftftf 2）)]()([)(114tftftf
3）)()()(325tftftf 4）)()()(216tftftf
解：代码：syms t f
f1= -t*(heaviside(t)- heaviside(t+1))
f2=sin(2*pi*t)
y=subs(f1,t,-t)
f3=f1+y
subplot(2,2,1), ezplot(f3)
ylabel('f3');
f4=-1*f3
subplot(2,2,2), ezplot(f4)
ylabel('f4');
f5=f2*f3
subplot(2,2,3), ezplot(f5)
ylabel('f5');
f6=f1*f2
subplot(2,2,4), ezplot(f6)
ylabel('f6');
结果：
