可视化计算离线作业(2)

2020-02-22 10:55

5.(10分)设计一个低通滤波器,从混合信号:

x(t)=sin(2*pi*10*t) + cos(2*pi*100*t) + 0.2*randn(size(t)) 中获取10Hz的信号(10分)。

clear;

ws=1000; t=0:1/ws:0.4;

x=sin(2*pi*10*t)+cos(2*pi*100*t)+0.2*randn(size(t)); wn=ws/2;

[B,A]=butter(10,30/wn); y=filter(B,A,x);

plot(t,x,'b-')

title('一款低通滤波器 --李红辉设计') hold on

plot(t,y,'r.','MarkerSize',10) legend('输入','输出')

6.(20分)设计一个程序,应用函数subplot(1,2,1)、subplot(1,2,2)分别显示您本人的二张照片,然后对二张照片分别进行傅立叶变换,并分别画出变换后的频域信号。再把2个频域信号相加,经傅立叶逆变换后,显示时域信号的图像。

A = imread('d:\\l1.jpg'); %读取相片图片

B = imread('d:\\l2.jpg'); %读取相片图片

subplot(1,2,1); imshow(A) title('本人第一张照片') subplot(1,2,2); imshow(B) title('本人第二张照片')

figure

title('本人二张照片变换后图像') A1 = fftshift(fft2(A)); B1 = fftshift(fft2(B));

subplot(2,2,1) Y1 = real(A1); plot(Y1(1:40))

xlabel('第一张照片变换后频域信号')

subplot(2,2,2) Y2 = real(B1); plot(Y2(1:40))

xlabel('第二张照片变换后频域信号')

subplot(2,2,3) Y3 = Y1 + Y2; C= ifft2(Y3); imshow(C);

xlabel('二张照片频域信号相加后图像')

(插入相片处)

7.(30分)小论文

根据工作中的实际需要,请设计一个实际工程问题的可视化。可以选择以下之一:(1)工程动画的可视化;(2)大数据处理中的可视化;(3)算法与模型计算的可视化;(4)实际生产流程的可视化;(5)或其它有创新意义的可视化科学计算。要求:

(1)题目有实际意义。 (2)有分析、算法描述 (3)程序源代码设计。

(4)问题结果有可视化显示。 (4)题目的问题有一定的新意。

小论文的字数不能少于2500字,格式由下列各部分组成:

中文题目

摘要:

中文关键词:

英文题目:

英文摘要:

英文关键词:

1.引言

2.算法基础 3.程序代码

4.结果分析(必须有可视化图) 5.结论

参考文献

MATLAB在抛体运动中的探讨

[摘要]计算机在物理教育中的应用已有二十多年的历史,MATLAB语言是一种集数值计算、

符号运算、可视化建模、仿真和图形处理等多种功能的高级语言。使用MATLAB模拟物理现象为我们解决问题提供了一种新的方法,利用其方便的数值计算和作图功能,可以方便的模拟一些物理过程。对于处理非线性问题,既能进行数值求解,又能绘制有关曲线,方便实用,基于其功能强大,界面友善,语言自然,交互性强等优点,已成为教学和科研中最基础的软件之一,利用其解决复杂的数值计算问题,可以减少工作量,节约时间,图形绘制问题,真实直观,可以加深理解,提高工作效率。

[关键词]MATLAB语言 抛体运动 空气阻力 力学 图形绘制

一、 问题的提出

MATLAB自推向市场以来,得到了广泛的应用和发展,在各高等院校中已经成为线性

代数、自动控制理论、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真、图像处理等诸多课程的基本教学工具,成为大学生、硕士生、博士生必须掌握的基本技能,尤其在自动控制理论,是最具影响力、最有活力的软件。MATLAB提供了强大的科学运算、灵活的程序设计流程、高质量的图形可视化与界面设计、便捷的与其它程序和语言接口的功能。对于抛体运动问题,通常需要联立方程组,以及模拟它的路径,运动过程中不同的时间对应不同的位置,利用数学去计算很繁琐,手工绘图误差大,利用MATLAB可以很好地解决数值计算,模拟抛体运动的路径。

二、 抛体运动的介绍

抛体运动:将物体以一定的初速度向空中抛出,仅在重力作用下物体所作的

运动,它的初速度不为零,可分为平抛运动和斜抛运动。物理上提出的“抛体运动”是一种理想化的模型,即把物体看成质点,抛出后只考虑重力作用,忽略空气阻力。抛体运动加速度恒为重力加速度,相等的时间内速度变化量相等,并且速度变化的方向始终是竖直向下的。

一般的处理方法是将其分解为水平方向和竖直方向,平抛运动水平方向是匀速直线运动,竖直方向是自由落体运动,斜抛运动水平方向是匀速直线运动,竖直方向是竖直上抛运动,在任意方向上分解有正交分解和非正交分解两种情加速度及位移等进行相应分析。无论怎样分解,都必须把运动的独立性和独立作用原理结合进行系统分解,即将初速度、受力情、加速度及位移等进行相应分析。

斜抛运动:

水平方向速度

x0 (1)

v?vcos?竖直方向速度

vy?v0sin??gt

水平方向位移 x?v0cos?t 竖直方向位移 y?v0cos?t?12gt2 平抛运动: 水平方向速度vx?v0 竖直方向速度

vy?gt (水平方向位移x?v0t (7)

竖直方向位移

v1y?2gt2 (合速度v222124t?vx?vy?v0?4gt

(9)

合速度方向与水平夹角?:tg??vyv?gtxv0

(10)合位移s?x2?y2 ( (2)

(3)

(4)

(5)

6)

8)

11)


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