MATLAB如何编写road.m程序

在MATLAB中，可以通过创建一个以m为文件扩展名的脚本文件来编写程序。下面是一个简单的例子，展示了如何编写一个名为roadm的MATLAB程序：

打开MATLAB编辑器或任何文本编辑器。

创建一个新文件，并将其命名为roadm，确保文件扩展名为m。

在roadm文件中输入以下MATLAB代码：

% roadm - 一个简单的MATLAB程序示例

% 清空命令窗口和工作空间

clc;

clear;

% 输入用户姓名

name = input('请输入您的姓名: ', 's');

% 输出欢迎消息

fprintf('欢迎来到MATLAB的世界, %s!\n', name);

% 计算两个数的和

a = input('请输入第一个数: ');

b = input('请输入第二个数: ');

sum = a + b;

% 输出计算结果

fprintf('两个数的和是: %d\n', sum);

以上代码演示了一个简单的MATLAB程序，其中包含了输入、输出和简单的计算 *** 作。程序首先清空了命令窗口和工作空间，然后通过input函数获取用户输入的姓名和两个数，通过fprintf函数输出欢迎消息和计算结果。

注意：MATLAB中的注释使用%符号，用于注释掉代码中的一行或多行。注释可以帮助解释代码的作用和功能。

保存roadm文件后，您可以在MATLAB命令窗口中运行这个程序，通过输入road命令即可执行。程序会提示您输入姓名和两个数，然后输出欢迎消息和计算结果。您可以根据自己的需求和逻辑在roadm文件中编写更复杂的MATLAB程序。

第三维是指r、g、b，其实就是一个数组把R通道的图像数据，G的图像数据、B的图像数据给放在一起，就相当于你那三张大小相同叠在一起，叠的过程中不就多了一维吗？分割的时候，就是对这个三维数组的空间维分割，即对R、G、B通道矩阵的行和列就取值范围划分就行了，不知是否讲明白了？

把值付给四个变量

wp=2pi5000;ws=2pi12000;Rp=2;As=30;

1 buttord

（1）[N,wc]=buttord(wp，ws，αp，αs)

用于计算巴特沃斯数字滤波器的阶数N和3dB截止频率wc。

调用参数wp，ws分别为数字滤波器的通带、阻带截止频率的归一化值，要求：0≤wp≤1，0≤ws≤1。1表示数字频率pi。

αp，αs分别为通带最大衰减和组带最小衰减（dB）。

当ws≤wp时，为高通滤波器；

当wp和ws为二元矢量时，为带通或带阻滤波器，这时wc也是二元向量。

N，wc作为butter函数的调用参数。

（2）[N,Ωc]=buttord(Ωp，Ωs，αp，αs，‘s’)

用于计算巴特沃斯模拟滤波器的阶数N和3dB截止频率Ωc。

Ωp，Ωs，Ωc均为实际模拟角频率。

说明：buttord函数使用阻带指标计算3dB截止频率，这样阻带会刚好满足要求，而通带会有富余。

2buttap（N）

[z0，p0，k0]=buttap(N)

用于计算N阶巴特沃斯归一化（3dB截止频率Ωc=1）模拟低通原型滤波器系统函数的零、极点和增益因子。

说明：如果要从零、极点模型得到系统函数的分子、分母多项式系数向量ba、aa，可调用

[B，A]=zp2tf（z0，p0，k0）

3butter

（1）[b，a]=butter（N，wc，‘ftype’）

计算N阶巴特沃斯数字滤波器系统函数分子、分母多项式的系数向量b、a。

调用参数N和wc分别为巴特沃斯数字滤波器的阶数和3dB截止频率的归一化值（关于pi归一化），一般是调用buttord（1）格式计算N和wc。

系数b、a是按照z-1的升幂排列。

（2）[B，A]=butter（N，Ωc，‘ftype’，‘s’）

计算巴特沃斯模拟滤波器系统函数的分子、分母多项式系数向量ba、aa。

调用参数N和Ωc分别为巴特沃斯模拟滤波器的阶数和3dB截止频率(实际角频率)，可调用buttord（2）格式计算N和Ωc。

系数B、A按s的正降幂排列。

tfype为滤波器的类型：

◇ftype=high时，高通；Ωc只有1个值。

◇ftype=stop时，带阻阻；此时Ωc=[Ωcl,Ωcu]，分别为带阻滤波器的通带3dB下截止频率和上截止频率。

◇ ftype缺省时：

若Ωc只有1个值，则默认为低通；

若Ωc有2个值，则默认为带通；其通带频率区间Ωcl < Ω < Ωcu。

注意：所设计的带通和带阻滤波器系统函数是2N阶。因为带通滤波器相当于N阶低通滤波器与N阶高通滤波器级联。

[N,wc]=buttord(wp,ws,Rp,As,'s');

[B,A]=butter(N,wc,'s');

k=0:511;fk=0:14000/512:14000;wk=2pifk;

Hk=freqs(B,A,wk);

画图，两行两列

subplot(2,2,1);

plot(fk/1000,20log10(abs(Hk)));grid on

坐标轴意义

xlabel('频率(kHz)');ylabel('幅度(dB)')

坐标的取值范围

axis([0,14,-40,5])

判断矩阵一致性检验的Matlab源程序代码

Matlab源程序代码如下：

clc

clear

disp('请输入判断矩阵A')

A=input('A=');

[n,n] = size(A)

%方法1： 算术平均法

Sum_A = sum(A);

SUM_A = repmat(Sum_A,n,1);

Stand_A = A / SUM_A;

Stand_A = A / Sum_A; % 这样也可以的

disp('算术平均法求权重的结果为：');

disp(sum(Stand_A,2)/n)

%方法2： 几何平均法

Prduct_A = prod(A,2);

Prduct_n_A = Prduct_A ^ (1/n);

disp('几何平均法求权重的结果为：');

disp(Prduct_n_A / sum(Prduct_n_A))

%方法3： 特征值法求权重

[V,D] = eig(A);

Max_eig = max(max(D))

[r,c]=find(D == Max_eig , 1);

disp('特征值法求权重的结果为：');

disp( V(:,c) / sum(V(:,c)) )

%计算一致性比例CR

CI = (Max_eig - n)/(n-1);

RI=[0 00001 052 089 112 126 136 141 146 149 152 154 156 158

159];

% 这里n=2时，一定是一致矩阵，所以CI = 0，为了避免分母为0，将这里的第二个元素改为了很接近0的正数

CR=CI/RI(n);

disp('一致性指标CI=');disp(CI);

disp('一致性比例CR=');disp(CR);

if CR<010

disp('因为CR<010，所以该判断矩阵A的一致性可以接受!');

else

disp('注意：CR >=

010，因此该判断矩阵A需要进行修改!');

end

1理解连续系统时域分析方法

2学习利用matlab对连续系统进行时域分析的方法

3掌握单位冲激响应和单位阶跃响应一般求解方法和基本特征，学习利用matlab求此响应的方法。

4掌握单位冲激响应与系统稳定性、因果性之间的关系。

二、实验器材

计算机、MATLAB软件

三、实验原理

对于单输入-单输出系统的输入激励为 f (t)，输出响应为y(t)，则描述连续LTI系统的数学模型为n阶次的常系数线性微分方程，形式如下

[上传失败(image-82e2d0-1639285196529)] （3-1）

式子中, a i = 0,1,n，和b i =0,1,m均为常数。

由信号与系统的分析理论值，如果描述系统的微分方程、激励和初始状态已知，我们可用经典时域求解法求出其解。但对于高阶系统，手工计算十分的繁琐，甚至很困难，这时可以用matlab工具求解。

Matlab里提供了求（3-1）解用到的函数，常用的是impluse()、step()、lism()、conv()、dsolve()。下面我们分别介绍这几个函数。

1连续时间系统冲激响应和阶跃响应的求解

连续LTI系统的冲激响应和阶跃响应，分别用impluse和step求解。其调用格式为

impluse (b,a) y=impluse(sys,t)

step (b,a) y=step(sys,t)

式中，t表示计算系统响应的抽样点向量，sys是LTI系统模型，它表示 微分方程，差分方程或状态方程 。其调用格式

sys = tf (b,a)

式中，b和a分别是微分方程的右端和左端系数向量。例如

[上传失败(image-63fd93-1639285196529)]

用a=[a3,a2,a1,a0] ; b=[b3,b2,b1,b0] ,sys = tf (b,a) 获得其LTI模型。

例1：已知描述某连续系统的微分方程为

[上传失败(image-954b31-1639285196529)]

试利用matlab绘出该系统的单位冲激响应和单位阶跃响应的时域波形，并根据单位冲激响应判断系统的稳定性和因果性。`1

matlab程序如下

a=[1 1 6];

b=[1];

subplot(2,1,1)

impulse(b,a)

subplot(2,1,2)

step(b,a)

程序运行后，其图形如下3-1所示。

[上传失败(image-8ac458-1639285196530)]

图3-1 系统的冲激响应和阶跃响应图

从图3-1所示的系统的单位冲激响应的时域波形可以看出，当时间t<0时系统的单位冲激响应h(t)=0，所以该系统为因果系统；同时h(t)随着时间的增长而衰减，当t趋于无穷大时时，h(t)趋于零，所以系统也是一个稳定的系统。

2连续时间系统零输入响应的求解

在MATLAB中，initial是求连续系统的零输入响应函数，其调用形式为

initial(sys,x0)

[y,x,t]=initial(sys,x0)

initial函数可计算出连续时间线性系统由于初始状态所引起的响应（故而称零输入响应）。当不带输出变量引用函数时，initial函数在当前图形窗口中直接绘制出系统的零输入响应。

例2：已知描述某连续系统的微分方程为

[上传失败(image-15bccf-1639285196529)]

y(0)=1,y’(0)=2, 用matlab求其零输入响应

程序如下：

a=[1 1 6];

b=[1];

sys=tf(b,a);

sys1=ss(sys); % 转成状态变量表示

x0=[1,2]

initial(sys1,x0)

运行结果如图3-2所示

[上传失败(image-f08768-1639285196530)]

图3-2 系统的零输入响应图

3连续时间系统零状态响应的数值计算----- lism()

求解微分方程零状态响应的数值解。其调用格式主要有两种。

lism(sys,f,t) y=lism(sys,f,t)

其中,f是输入信号在向量t定义的时间点上的采样值，t是输入信号时间范围向量，sys是LTI系统模型

例3： 已知描述某连续系统的微分方程为

[上传失败(image-4a9e83-1639285196529)]

试利用matlab求出该系统当激励信号为[上传失败(image-5ad649-1639285196529)] 时，系统的响应[上传失败(image-348322-1639285196529)] ，并会出其波形。

matlab程序如下

a=[1 2 1];

b=[1 2];

sys=tf(b,a); %定义系统函数对象

p=001; %定义采样时间间隔

t=0:p:5;

f=exp(-2t);

lsim(sys,f,t); %对系统输出信号进行仿真

程序运行后，其图形如图3-3所示。

[上传失败(image-3950ed-1639285196529)]

图3-3 连续系统的响应仿真

4微分方程的符号解的函数dsolve()

在MATLAB中，dsolve()是求解微分方程的符号解的函数，其调用形式为

r=dsolve(‘eq1,eq2,…’,’cond1,cond2,…’，’v’)

或r=dsolve(‘eq1’,eq2’,…,’cond1’,’cond2’,…,’v’)

其中cond1、cond2…是初始条件（如没有给出初始条件，则默认为求通解）,v为自变量变量。D表示一阶微分，D2为二阶微分……。函数dsolve把D后的变量当成因变量，默认为这些变量对自变量的求导。

例4：求二阶系统[上传失败(image-9ca77c-1639285196529)] 在初始条件[上传失败(image-ae497b-1639285196529)] 下的零输入响应的解、零状态响应的解及全解

matlab程序如下

yzi=dsolve('D2y+5 Dy+4 y=0','y(0)=0,Dy(0)=1')

yzs=dsolve('D2y+5 Dy+4 y=exp(-3t)','y(0)=0,Dy(0)=0')

y=dsolve('D2y+5 Dy+4 y=exp(-3t)','y(0)=0,Dy(0)=1')

运行结果如下

yzi =

-1/3 exp(-4 t)+1/3exp(-t)

yzs =

1/3 exp(-4 t)+1/6 exp(-t)-1/2 exp(-3t)

y =

1/2 exp(-t)-1/2 exp(-3t)

即 [上传失败(image-8a13eb-1639285196529)]

[上传失败(image-9036d5-1639285196529)]

[上传失败(image-fa7bd7-1639285196529)]

四、实验内容

1验证实验原理中所述的相关程序

2已知描述某连续系统的微分方程为

[上传失败(image-d41f06-1639285196529)]

(1) 试利用matlab绘出该系统的冲激响应和阶跃响应的时域波形，并根据冲激响应判断系统的稳定性。

a=[1,3,2];

b=[1,2];

subplot(2,1,1)

impulse(b,a);

subplot(2,1,2)

step(b,a);

wending

(2) 当激励信号为[上传失败(image-e16660-1639285196529)] 时，系统的零状态响应[上传失败(image-5beb2d-1639285196529)] ，并绘出响应的波形。

a=[1,3,2];

b=[1,2];

sys=tf(b,a)

t=0:001:5;

f=exp(-2t);

lsim(sys,f,t)

3求三阶系统[上传失败(image-a71fa6-1639285196529)] 在初始条件[上传失败(image-40502a-1639285196529)] 下的零输入响应的解、零状态响应的解及全解。

yzi=dsolve('D2y+5Dy+y=0','y(0)=0,Dy(0)=1')

yzs=dsolve('D2y+5 Dy+y=exp(-3 t)','y(0)=0,Dy(0)=0')

y=dsolve('D2y+5 Dy+y=exp(-3 t)','y(0)=0,Dy(0)=1')

五、实验报告要求

1实验内容中详细说明用连续系统时域分析法的步骤与原理。

2写出其对应的matlab程序。

3上机调试程序的方法及实验中的心得体会。

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