第1章matlab操作基础.

1、MATLAB程序设计与应用,教师：杨桂芹 邮箱：yangguiqin QQ:1261397198,兰州交通大学电子与信息工程学院,教材与参考书,教材：MATLAB语言基础与应用 电子工业出版社、2010年10月 王永龙编著 主要参考书 MATLAB及在电子信息类课程中的应用唐向宏, 岳恒立, 郑雪峰编著 电子工业出版社 MATLAB数字信号处理与应用李正周编著 清华大学出版社 MATLAB仿真在信号处理中的应用徐明远, 刘增力编著 西安电子科技大学出版社 MATLAB程序设计与应用高等教育出版社、2006年7月刘卫国编著 主要参考资料 MATLAB教程网,课程特点,应用软件 是一种科学计算语言，也称为数学软件，也是一门综合的应用技术科程，它充分体现了现代工程分析对工程问题求解的特点。 解决教育资源不足 在计算机软件辅助下解决简单的工程实践问题 ，通过学习,学生们将深入理解实际问题与模型、模型与软件算法、算法与问题数值解的内在联系，使学生对在计算机软件辅助下解决实际工程问题的处理过程，有较为深刻的理解。 本课程注重提高学生解决问题的能力，软件应用能力，培养学生严谨、规范、理论联系实际的科

2、学态度，为他们今后处理工程问题，从事工程应用、科研活动和继续深造打下扎实的基础。,教学定位,讲解基本概念和知识，培养学生的数学思维能力和软件应用能力 。 MATLAB课程的教学目标，在于使学生学会特定的数学事实和软件系统功能，并知道如何应用，教会学生用数学思维在计算机辅助下解决工程应用问题。,学习目的,掌握MATLAB的最基础并也是最重要的核心部分，为MATLAB处理专门技术领域的工作铺垫基础。 利用MATLAB辅助学习，提高认识和处理复杂问题的能力。 掌握利用MATLAB学习现代科学研究和工程设计的方法。 利用高度工具化的软件解决实际工作中的问题。,学习方法,注重基础，注意知识积累。 自学为主，讲授为辅。 实践为主，理论为辅。 不断发现问题，解决问题。我国有提供MATLAB学习和资料查阅的网站有很多（18），可由关键词MATLAB输入进行查询。Mathworks公司的网址：,教学进度安排 总学时：32（16周）,成绩计算方法,总成绩为100分，由4部分组成： 总成绩=作业+出勤操作期末成绩,10 %,10 %,10 %,70%,前言,信息时代的社会，人类对复杂客观世界的认识正在向着一

3、个更高的境界迈进。 在包括生物医学、农学、核学以及IT等高科技的研究领域，迫切需要攻关的科研课题对象具有两个重要特征： 一、对象的系统性； 二、对象所涉及到的学科交叉性。 在高等院校，努力地改变传统的教学模式、更新计算机软件的教学内容，使受教育者能最大限度地利用计算机系统的软件资源去科学、综合地认识复杂问题并在其过程中得到训练已成为教育研究的主题,作为当今全世界最流行的第四代计算机语言-MATLAB系统，由于它在航天航空、生物医学、物理学、通信、DSP、科学计算、网络控制、自动控制、图形图像处理、生命科学、系统建模仿真、财务、电子商务、数据分析等不同领域的广泛应用以及它自身所具备的独特优势，目前MATLAB已经极大地被自然科学、管理科学、工程技术以及教育界所关注。,工程设计的最大难点是什么？,如何设计出稳定可靠的系统,运用什么样的方法可以模拟出真实的系统运行情况？,仿真 仿真的基本思想是利用物理的或数学的模型来类比模仿现实过程，以寻求对真实过程的认识。它所遵循的基本原则是相似性原理。 计算机仿真的定义 计算机仿真是基于所建立的系统仿真模型，利用计算机对系统进行分析与研究的方法。,第1章

4、 MATLAB操作基础,1.1 MATLAB概述 1.2 MATLAB环境的准备 1.3 MATLAB操作界面 1.4 MATLAB帮助系统,1.1 MATLAB概述,MATLAB的名称源自Matrix Laboratory，它的首创者是在数值线性代数领域颇有影响的Cleve Moler博士，他也是生产经营MATLAB产品的美国Mathworks公司的创始人之一。,Mthworks公司简介,1、创建于1984年 Fortran子程序库 简单矩阵计算 矩阵运算/线性代数 数值分析,Mthworks公司简介,2、公司的现状 总部设在Natick.MA。 在英国、法国、德国、瑞士、西班牙和比荷卢（Benelux）设有办事处。 在全球21个国家驻有分销商。 Mathworks公司产品的正式用户数已经超过500000，分布在全球100多个国家中。,1.1 MATLAB概述,1.1.1 MATLAB的发展 1984年，MATLAB第1版(DOS版) 1992年，MATLAB4.0版 1994年，MATLAB 4.2版 1997年，MATLAB 5.0版 1999年，MATLAB 5.3版 2000

5、年，MATLAB 6.0版 2001年，MATLAB 6.1版 2002年，MATLAB 6.5版 2004年，MATLAB 7.0版,1.1.2 MATLAB的主要功能,1数值计算和符号计算功能 MATLAB以矩阵作为数据操作的基本单位，还提供了十分丰富的数值计算函数。 MATLAB和著名的符号计算语言Maple相结合，使得MATLAB具有符号计算功能。,1.1.2 MATLAB的主要功能,2绘图功能 MATLAB提供了两个层次的绘图操作： 一种是对图形句柄进行的低层绘图操作，另一种是建立在低层绘图操作之上的高层绘图操作。,1.1.2 MATLAB的主要功能,3编程语言 MATLAB具有程序结构控制、函数调用、数据结构、输入输出、面向对象等程序语言特征，而且简单易学、编程效率高。 4MATLAB工具箱 MATLAB包含两部分内容：基本部分和各种可选的工具箱。 MATLAB工具箱分为两大类：功能性工具箱和学科性工具箱。,1.1.3 MATLAB的系统结构,MATLAB的系统结构分为三个层次，其核心部分是软件主包MATLAB。,MATLAB系统的基础层,是整个系统的基础，该层的核心是MA

6、TLAB部分，也是整个系统的最重要的部分。（重点掌握） 1、软件主包MATLAB的构成分为5个内容 MATLAB语言 MATLAB的数学函数 MATLAB的图形处理系统 MATLAB的应用程序接口 MATLAB的工作环境管理,MATLAB系统的基础层,2、MATLAB的工具箱（Toolboxes） 围绕MATLAB这个计算核心，有许多针对不同应用领域开发的应用程序。Mathworks公司所提供的应用工具箱大约有40多个，另外还有一些其他公司提供的专门应用领域的工具箱，目前可用的工具箱几乎上100个，并还在不断增加。目前可用的工具箱所涉及的应用领域大致为： 应用数学类 电子技术类 图形图像技术 通信 财经与金融 类神经网络 自动控制类 信号分析,MATLAB系统的基础层,3、MATLAB的编译器（Compiler） MATLAB是一种高级语言，将这种高级语言高效快速地编译成为C语言，结合MATLAB的矩阵数据结构，使MATLAB具有极快的运行速度。 C/C+代码生成器 终端用户发布独立应用 支持如下标准编译环境： Windows 95/98/NT Microsoft DevStudio

7、C/C+ Compiler Borland C/C+ Compiler Unix,MATLAB系统的仿真应用层,1、系统仿真应用层的核心部分（Simulink） 建立和分析线性、非线性动态系统模型 具有层次性的交互式模块框图结构设计方法。 支持数字、模拟和混合信号及事件驱动逻辑建模仿真 支持矩阵数据类型及线性代数运算信号可视化 与C代码的协同仿真 与MATLAB平台紧密集成 良好的操作性与可扩展性（模块与库的扩展）,MATLAB系统的仿真应用层,1、系统仿真应用层的核心部分（Simulink） 开发周期加快 精确地建模方法和系统结构可视化 仿真系统严格反映真实时序（非实时） 可重用已有的C和MATLAB源代码,MATLAB系统的仿真应用层,2、系统仿真应用层的模块集（Blocksets） MATLAB的模块集（Blocksets）是一个个的数学软件包，是系统仿真的关键部件。系统仿真模型是大量的模块组成。,MATLAB系统的仿真应用层,3、MATLAB的系统实时仿真（RTW） 什么是RTW？ 从系统设计到硬件实时的快速直达途径 无需编程将Simulink模型生成嵌入式代码。 不依赖特殊目

8、标硬件 支持多种平台 在线监控及调参,MATLAB系统的仿真应用层,3、MATLAB的系统实时仿真（RTW）,MATLAB系统的仿真应用层,3、MATLAB的系统实时仿真（RTW） RTW主要特点： 开放的、可扩充的结构 支持定点和浮点 通过交互方式下载参数到外部硬件 支持连续系统、离散系统、混合系统和异步系统仿真 单任务、多任务和异步中断,事件驱动逻辑/行为的建模、仿真（Stateflow）,1、Stateflow-状态流程图 对事件驱动系统进行建模和仿真 支持自动代码生成 利用Statecharts的国际标准进行图形化建模 状态流图的描述无二义性 可与Simulink，RTW无缝集成 2、状态代码生成（Corder）,1.1.3 初识MATLAB,例1-1 绘制正弦曲线y=sin(x)和余弦曲线y=cos(x) 。 x=0:0.5:360*pi/180; plot(x,sin(x),x,cos(x); 例1-2 求方程 3x4+7x3 +9x2-23=0的全部根。 p=3,7,9,0,-23; %建立多项式系数向量 x=roots(p) %求根,1.1.3 初识MATLAB,例1-

9、3 求积分 quad(x.*log(1+x),0,1) 例1-4 求解线性方程组 a=2,-3,1;8,3,2;45,1,-9; b=4;2;17; x=inv(a)*b,1.2 MATLAB环境的准备,1.2.1 MATLAB的运行环境 硬件环境： (1) CPU (2) 内存 (3) 硬盘 (4) CD-ROM驱动器和鼠标。 软件环境： (1) Windows 98/NT/2000 或Windows XP (2) 其他软件根据需要选用,1.2.2 MATLAB的安装,安装MATLAB 7.0系统，需运行系统自带的安装程序setup.exe，可以按照安装提示依次操作。,1MATLAB系统的启动 与一般的Windows程序一样，启动MATLAB系统有3种常见方法： (1)使用Windows“开始”菜单。 (2)运行MATLAB系统启动程序matlab.exe。 (3) 利用快捷方式。,1.2.3 启动与退出MATLAB集成环境,1MATLAB系统的启动,启动MATLAB后，将进入MATLAB 7.0集成环境。MATLAB 7.0集成环境包括 MATLAB主窗口 命令窗口(Command Window) 工作空间窗口(Workspace) 命令历史窗口(Command History) 当前目录窗口(Current Directory),当MATLAB安装完毕并首次启动时，展现在屏幕上的界面为MATLAB的默认界面，如下图所示。,2MATLAB系统的退出 要退出MATLAB系统，也有3种常见方法： (1) 在MATLAB主窗口File菜单中选择Exit MATLAB命令。 (2) 在MATLAB命令窗口输入Exit或Quit命令。 (3) 单击MATLAB主窗口的“关闭”按钮。,1.3.1 主窗口 MATLAB主窗口是MATLAB的主要工作界面。主窗口除了嵌入一些子窗口外，还主要包括菜单栏和工具栏。,1.3 MATLAB操作界面,1.3.1 主窗口,1菜单栏 当选择不同的子窗口时，MATLAB 主窗口的菜单栏包含不同的菜单项。,1.3.1 主窗口,2工具栏 MATLAB 6.5主窗口的工具栏共提供了10个命

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