Matlab仿真技术

乔世坤

目录

  • 1 实验一Matlab基础与入门
    • 1.1 Matlab简介
    • 1.2 变量与数值
    • 1.3 矩阵运算
    • 1.4 数组运算
    • 1.5 常用数学函数
    • 1.6 Matlab帮助系统
    • 1.7 实验内容
    • 1.8 思考题
  • 2 实验二 Matlab程序设计基础
    • 2.1 M文件
    • 2.2 Matlab程序流控制
    • 2.3 实验内容
    • 2.4 思考题
  • 3 实验三Matlab图形绘制
    • 3.1 二维曲线的绘制
    • 3.2 三维曲线的绘制
    • 3.3 实验内容
    • 3.4 思考题
  • 4 MATLAB数值计算与符号运算
    • 4.1 线性代数中的应用
    • 4.2 多项式运算
    • 4.3 数据分析与统计
    • 4.4 功能函数
    • 4.5 常微分方程的数值求值
    • 4.6 符号运算
    • 4.7 Matlab数值计算部分实验题
    • 4.8 Matlab符号运算部分实验题
    • 4.9 Matlab程序设计部分实验题
    • 4.10 思考题
  • 5 Simulink仿真基础
    • 5.1 Simulink概述
    • 5.2 Simulink建模与仿真
    • 5.3 子系统及其封装技术
    • 5.4 SIMULINK模块库简介
    • 5.5 Simulink仿真基础实验题
    • 5.6 Simulink仿真应用实验题
    • 5.7 思考题
  • 6 Matlab在电路分析中的应用
    • 6.1 Matlab在电路中的仿真应用
    • 6.2 数字逻辑电路仿真
    • 6.3 实验内容
    • 6.4 思考题
  • 7 MATLAB在信号与系统中的应用
    • 7.1 连续时间信号及其表示
    • 7.2 线性时不变系统
    • 7.3 线性时不变系统的时域分析
    • 7.4 线性时不变系统的频域分析
    • 7.5 实验内容
    • 7.6 思考题
  • 8 Matlab在数字信号处理中的应用
    • 8.1 信号的表示与信号的基本运算
    • 8.2 实验内容
    • 8.3 思考题
  • 9 MATLAB在通信原理中的应用
    • 9.1 脉冲编码调制仿真
    • 9.2 实验内容
常用数学函数
  • 1 文档
  • 2 PPT
  • 3 视频
  • 4 小测试


1.5 常用数学函数

Matlab系统本身带有强大的数学函数库,数值计算函数根据功能的不同,划分成多个类,其中主要包括:ElementaryMath(初等数学)、Linear Algebra(线性代数)、Statistics and RandomNumbers(统计和随机数)、Interpolation(内插值法)、Optimization(优化)、NumericalIntegration and Differential Equations(数值积分和微分方程)、Fourier Analysis andFiltering(傅里叶分析和滤波)、Sparse Matrices(稀疏矩阵)、Computational Geometry(计算几何)。

每个类下面划分更小的类,例如ElementaryMath包括以下各小类:Arithmetic(算术:数组与矩阵的加减乘除算法、取整函数、求模、求余函数等)、Trigonometry(三角:正弦、余弦、正切、余切函数及相应的反函数)、Exponents andLogarithms(指数与对数:指数函数、对数函数)、Complex Numbers(复数:求复数的实部、虚部、幅值和相角的函数)、Discrete Math(离散数学:求阶乘、逻辑真值、质数生成与判断函数)、Polynomials(多项式:求多项式微分、多项式特征值问题、多项式求值、求根等函数)、SpecialFunctions(特殊功能:如各类贝塞尔函数)、Cartesian Coordinate System Conversion(笛卡尔坐标系转换:直角坐标与球面坐标变换函数)、Constants andTest Matrices(常量和测试矩阵:Matlab预定义变量,测试矩阵等)。常用函数见表1-3

1-3 常用数值计算函数

                                                                                                                                                               

 

函数名称

 
 

功能

 
 

函数名称

 
 

功能

 
 

sin

 
 

正弦

 
 

asin

 
 

反正弦

 
 

cos

 
 

余弦

 
 

acos

 
 

反余弦

 
 

tan

 
 

正切

 
 

atan

 
 

反正切

 
 

cot

 
 

余切

 
 

acot

 
 

反余切

 
 

sec

 
 

正割(余弦倒数)

 
 

asec

 
 

反正割

 
 

csc

 
 

余割(正弦倒数)

 
 

acsc

 
 

反余割

 
 

log2

 
 

2为底的对数

 
 

pow2

 
 

2的幂次

 
 

log

 
 

自然对数

 
 

sqrt

 
 

开平方

 
 

log10

 
 

常用对数

 
 

exp

 
 

e为底的指数

 
 

abs

 
 

复数的模

 
 

real

 
 

复数的实部

 
 

angle

 
 

相位角

 
 

unwrap

 
 

相位展开

 
 

complex

 
 

由实部和虚部构造复数

 
 

isreal

 
 

是否为实数组

 
 

conj

 
 

复数的共轭

 
 

cplxpair

 
 

整理为共轭对

 
 

imag

 
 

复数的虚部

 
 

mod

 
 

模数余

 
 

fix

 
 

朝零方向取整

 
 

rem

 
 

除后取余数

 
 

floor

 
 

朝负无穷方向取整

 
 

sign

 
 

符号函数

 
 

ceil

 
 

朝正无穷方向取整

 
 

gcd

 
 

最大公约数

 
 

round

 
 

四舍五入到最近的整数

 
 

lcm

 
 

最小公倍数

 
 

abs

 
 

绝对值

 


下面举例介绍常用函数的使用。

>> a=0.1;b=-0.9;

>> fix(b)                                              %向零方向取整

ans =

     0

>> ceil(a)                                                 %向正无穷方向取整

ans =

     1

>> floor(b)                                               %向负无穷方向取整

ans =

    -1

>> round(a)                                              %四舍五入取整

ans =

     0

>> b=mod(-11,3)                                     %b= mod(a,m)其算法为:b = a - a.*floor(a./m)

b =

     1

>> c=rem(-11,3)                                      %c等于X/Y的余数

c =

    -2

%Y = sign(X)X中对应元素大于0返回1

% X中对应元素等于0返回0;对应元素小于0返回-1

>> d=sign([-5 0 5])                                 

d =

    -1     0    1

>> x=-pi:pi/2:pi

x =

  -3.1416   -1.5708         0   1.5708    3.1416

>> sin(x)./x

ans =

   0.0000    0.6366       NaN   0.6366    0.0000

>> sin(x+eps)./(x+eps)                              %注意eps的作用

ans =

   0.0000    0.6366    1.0000   0.6366    0.0000

>> log( 2.7183)                                        %求以自然数为底2.7183的对数

ans =

    1.0000

>> log10(100)                                                 %求以10为底100的对数

ans =

     2

>> log2(1024)                                                 %2为底1024的对数

ans =

    10

>> f = factorial(6)                                     %6的阶乘

f =

   720

>> g=primes(20)                                      %20以内的素数

g =

     2     3    5     7    11   13    17    19

>>a=real(3+4i),b=imag([5+6i,7+8*i])

a =

     3

b =

     6     8

>>c=abs(3+4i),d=angle([5+6i,8+8*i])*180/pi  %注意angle计算结果以弧度为单位

c =

     5

d =

  50.1944   45.0000

>>i=2;e=[1+2i,1+2*i]                   %注意区分1+2i1+2*i的不同

e =

   1.0000 +2.0000i   5.0000 + 0.0000i

>> clear all; e=[1+2i,1+2*i]

e =

   1.0000 +2.0000i   1.0000 + 2.0000i