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
数据分析与统计
  • 1 文档
  • 2 视频
  • 3 PPT
  • 4 小测试



对于数据分析与统计函数,Matlab主要在统计工具箱(Statisticstoolbox)中提供了分析函数。数据分析常用基本函数如表4-2所示。

4-2 数据分析常用基本函数

                                                                       

 

函数名称

 
 

功能

 
 

函数名称

 
 

功能

 
 

corrcoef

 
 

相关系数

 
 

mode

 
 

使用频率最高的值

 
 

cov

 
 

协方差矩阵

 
 

std

 
 

标准差

 
 

max

 
 

最大元素

 
 

var

 
 

方差

 
 

cummax

 
 

列元素的累加和

 
 

range

 
 

极差

 
 

mean

 
 

平均值

 
 

iqr

 
 

四分位差

 
 

median

 
 

中间值

 
 

moment

 
 

中心矩

 
 

min

 
 

最小元素

 
 

skewness

 
 

偏度

 
 

cummin

 
 

累积最小元素

 
 

kurtosis

 
 

峰度

 

说明:

1. 向量的标准差定义


2. 偏度(skewness)是描述某变量取值分布对称性的统计量。正态分布的偏度为0

3. 峰度(kurtosis)是描述某变量所有取值分布形态陡缓程度的统计量。峰度小于3时表示总体分布密度比有相同方差的正态分布的密度更平坦或者有更粗的腰部。

下面通过实例介绍Matlab中常用的数据基本分析函数。


>> a=[7 2 5 6 8 9]; b=[5 1 1 2 8 3];

>> x=[4 1 7 6 9;3 4 7 1 3;7 4 2 1 5;7 6 6 4 2];

>> y=max(a)                                                  %最大值函数

y =

     9

>> [xm,index]=max(x)                                 %返回矩阵x各列的最大值及其对应下标

xm =

     7     6    7     6     9

index =

     3     4    1     1     1

>> y=max(x,[],2)                                %指定维中最大值,即求x各行最大值

y =

     9

     7

     7

     7

>> mean(x)                                             %求矩阵x各列的平均值

ans =

    5.2500    3.7500   5.5000    3.0000    4.7500

>> median(x,2)'                                        % 参数2表示求矩阵x各行的中间值

ans =

     6     3    4     6

>> sum(x)                                               %求和

ans =

    21    15   22    12    19

>> x=randn(1,100);

>> s1=std(x)                                                  %s1=std(x,0);按(4-5)标准差公式计算

s1 =

    0.9769

>> s2=std(x,1)                                                %按(4-6)标准差公式计算

s2 =

    0.9720

>> var(x)                                                        %等于std(x)* std(x)

ans =

    0.9544

>> var(x,1)                                           %等于std(x,1)* std(x,1)

ans =

    0.9448

[4-16] 某厂生产的某种型号的细轴20个,测得其直径数据如下:13.2613.6313.1313.4713.4013.5613.3513.5613.3813.2013.4813.5813.5713.3713.4813.4613.5113.2913.4213.69,对以上数据:(1)求样本均值,中位数,0.25分位数;(2)求样本方差,样本标准差,极差,偏度,峰度;(3)求二阶、三阶和四阶中心矩。

>> %已输入数据赋给变量a

>> [mean(a),median(a),prctile(a,25)]                  %求样本均值,中位数,0.25分位数

ans =

  13.4395   13.4650   13.3600

>> [var(a),std(a)]                                            %求样本方差,样本标准差

ans =

   0.0211    0.1452

>> [range(a),skewness(a),kurtosis(a)]                      %求极差偏度峰度

ans =

   0.5600   -0.3916    2.5553

>> [moment(a,2),moment(a,3),moment(a,4)]      %求二阶、三阶和四阶中心矩

ans =

   0.0200   -0.0011    0.0010

>> (a-mean(a))/std(a)                  %数据标准化即每个数据减去均值再除以标准差

ans =

  Columns 1 through 7

  -1.2364    1.3121   -2.1318   0.2101   -0.2721    0.8300  -0.6165

  Columns 8 through 14

    0.8300   -0.4098  -1.6496    0.2790    0.9677   0.8989   -0.4787

  Columns 15 through 20

   0.2790    0.1412    0.4856  -1.0297   -0.1343    1.7254

偏度为-0.3916,负偏度表明总体分布密度有较长的右尾,即分布向左偏斜。峰度为2.5553。峰度小于3时表示总体分布密度比有相同方差的正态分布的密度更平坦或者有更粗的腰部。

[4-17] 求协方差与相关系数。

>> x=[4 1 7 6 9;3 4 7 1 3;7 4 2 1 5;7 6 6 4 2];

>> y=cov(x)                                          %y对角线元素是矩阵x每列的方差

y =

    4.2500    2.4167  -3.5000   -0.3333   -1.9167

    2.4167    4.2500  -1.1667   -2.3333   -6.0833

   -3.5000   -1.1667   5.6667    3.0000    0.5000

   -0.3333   -2.3333   3.0000    6.0000    4.3333

   -1.9167   -6.0833   0.5000    4.3333    9.5833

>> m=x(:,1);                                         %取第1

>> var(m)                                           %其方差等于协方差结果阵第1行第1列元素

ans =

    4.2500

>> n=x(:,2);cov(m,n)                              %取第2列,并求第1列与第2列的协方差

ans =

    4.2500    2.4167

    2.4167    4.2500

>> corrcoef(n,m)                                     %求相关系统函数corrcoef

ans =

   1.0000    0.5686

    0.5686    1.0000