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1、学 时：51（讲课17， 上机34） 学分：3 适用对象：工程类专业本科生 教学方法：授课、上机练习和自学相结合 考核要求：平时成绩（以上机为主）50%，最终考试50% 授课教师：张健（34178323) 上 课：星期1（1、2节），教1-528 上 机：星期1（7、8、9、10节），教1-608,Matlab工程应用基础 Application of Matlab in Engineering,高效的科学计算工具使科技人员终身受益 科学计算工具的发展,算盘（最早的计算工具） 计算尺（1630年发明） 计算器（1970年发明） 取代计算尺 计算机（1950年发明） 科学计算语言为标志 中国尚需
2、努力,2019/10/17,2,第1章 基础准备与入门,工具改进教学科研,计算机取代计算器更有革命性的影响 与计算器取代计算尺的过程有三点不同 （1）效率提高 （2）影响理论研究和建模方法 （3）需要一定的培训 为什么学习MATLAB？,2019/10/17,3,第1章 基础准备与入门,教学基本要求,1.了解Matlab语言特点、熟悉Matlab视窗环境、掌握Matlab帮助功能的基本使用方法。 2.掌握Matlab中变量和函数的有关概念、以及矩阵和多项式的构造和运算方法。初步具有将一般数学问题转化为计算模型的能力，并能够使用常用的几种常用的函数进行简单的问题求解。 3.搞清符号变量和符号表达
3、式的定义，并能用符号运算解决一般的微积分和方程求解问题。掌握Matlab程序设计的几种基本控制转移语句，学会使用数组和简单M文件的编程，了解类和对象的概念。 4.掌握二维平面图形和三维立体图形的绘制方法，进行数据可视化处理。理解用户图形界面程序的构造，掌握编程方法。 5.能够使用Matlab在电路、信号系统、通信中进行仿真,2019/10/17,4,第1章 基础准备与入门,第一章 基础准备与入门,电子信息工程教研室,2019/10/17,本章学习内容,MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）之意。除具备卓越的数值计算能力外，它还提供了专业水平的符号计算，文字处理，可视化建
4、模仿真和实时控制等功能。本章主要介绍MATLAB的基本情况、安装过程、用户界面等。,6,第1章 基础准备与入门,1.1 MATLAB概述,MATLAB是一种科学计算软件，适用于工程应用各领域的分析设计与复杂计算，它使用方便，输入简捷，运算高效且内容丰富，很容易由用户自行扩展。因此，当前已成为美国和其他发达国家大学数学和科学研究中最常用且必不可少的工具。,2019/10/17,7,第1章 基础准备与入门,1.1.1 MATLAB产生的历史背景,70年代中后期，cleve MoIg博士和其同事在美国国家科学基金的资助下开发了调用EISPACK和LINPACK的NRTRM子程序库。EISPACK是特
5、征值求解的FORTRAN程序库，LINPACK是解线性方程的程序库。在当时，这两个程序库代表矩阵运算的最高水平。,2019/10/17,8,第1章 基础准备与入门,到70年代后期，身为美国New Mexico大学计算机系系主任的Cleve Moler，在给学生讲授线性代数课程时，想教学生使用EISPACK和LINPACK程序库，但他发现学生用FORTRAN编写接口程序很费时间，于是他开始自己动手，利用业余时间为学生编写EISPACK和LINPACK的接口程序。Cleve Moler给这个接口程序取名为MATLAB，该名为矩阵(matrix)和实验室(1aboratry)两个英文单词的前三个字母
6、的组合。在以后的数年里，MATLAB在多所大学里作为教学辅助软件使用，并作为面向大众的免费软件广为流传。,2019/10/17,9,第1章 基础准备与入门,目前，在大学里，MATLAB已成为线性代数、自动控制理论、数理统计、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真等高级课程的基本教学工具；成为攻读学位的大学生、硕士生、博士生必须掌握的基本技能。,1984年，C1eve Moler和John Little成立了Mathworks公司，正式把MATLAB推向市场。,2019/10/17,10,第1章 基础准备与入门,1.1.2 MATLAB的语言特点,1.运算符丰富 2.语言简单易学，容易使用，库
7、函数极其丰富 3.MATLAB既具有结构化的控制语句，又有面向对象编程的特性。 4.程序限制不严格，程序设计自由度大,2019/10/17,11,第1章 基础准备与入门,5.程序的可移植性很好 6.MATLAB的图形功能强大 7.功能强大的工具箱 8.源程序的开放性 9、MATLAB的缺点,2019/10/17,12,第1章 基础准备与入门,1.1.3 MATLAB的组成,1.MATLAB开发环境是一个集成的工作环境，包括MATLAB命令窗口、文件编辑调试器、工作空间、数组编辑器和在线帮助文档等。 2.MATLAB语言具有程序流程控制、函数、数据结构、输入输出和面向对象的编辑特点，是基于矩阵/
8、数组的语言。 3.MATLAB的数学函数库包含了大量的计算算法，包括基本函数、矩阵运算和复杂算法等。 4.MATLAB的图形处理系统能够将二维和三维数组的数据用图形表示出来，并可以实现图像处理、动画显示和表达式作图等功能。 5.MATLAB应用程序接口使MATLAB语言能与C或FORTRAN等其他编程语言进行交互。,2019/10/17,13,第1章 基础准备与入门,1.2 MATLAB的安装与内容选择,MATLAB只有在适当的外部环境中才能正常运行。因此，恰当地配置外部系统是保证MATLAB运行良好的先决条件。 对于在PC机上使用MATLAB的用户来说，需要自己安装MATLAB。 下面介绍从
9、光盘上安装MATLAB的方法。随着MATLAB版本的更新，安装也越来越简便，对于MATLAB7.1，用户只要按照安装界面的提示逐步进行即可。,2019/10/17,14,第1章 基础准备与入门,Step1：安装前的准备 Step2：开始安装 Step3：输入用户信息 Step4：浏览如图1.3所示的软件许可协议（License Agreement） Step5：选择安装类型,2019/10/17,15,第1章 基础准备与入门,2019/10/17,16,第1章 基础准备与入门,Step6：定义安装的目录和所要求安装的产品，图1.5是自定义安装类型的设置界面。 Step7：确认前面设置的安装目录
10、，如图1.6 单击“Intall”安装按钮就可以进行安装，并显示一个用以表示当前安装进度的对话框图1.7。如果用户安装的产品不在当前的光盘上，则会弹出一个对话框。用户只要按照安装提示插入另一张光盘即可继续安装。,2019/10/17,17,第1章 基础准备与入门,Step8：阅读产品配置报告，如图1.8所示。 Step9：完成安装，当安装完毕时，会自动弹出setup complete对话框。在该对话框中，用户可以选择在退出安装后自动启动MATLAB7.1，如果用户不希望退出安装后自动启动它，可以取消选择框。单击“Finish”按钮结束安装。,2019/10/17,18,第1章 基础准备与入门,
11、如果把MATLAB安装在C盘，重装系统时所有资料容易丢失，所以，一般情况下，建议不要将MATLAB的Work文件夹放在C盘。在“Matlabbin”路径的目录下存放着MATLAB的许多重要文件，如果用户操作不慎，比如误删了一些重要的系统文件，MATLAB的允许就可能出现意想不到的问题，所以对MATLAB初学者来说，这一点更应该引起注意。,2019/10/17,19,第1章 基础准备与入门,1.3 MATLAB用户界面概述,双击桌面上的MATLAB应用程序图标（或单击开始/程序/MATLAB中的MATLAB图标）。MATLAB启动后，将显示如图1.9所示的工作界面，它表示MATLAB系统已建立，
12、用户可与MATLAB系统进行交互操作。,2019/10/17,20,第1章 基础准备与入门,要想退出MATLAB环境，可以使用以下任何一种方式： 1.在MATLAB的命令窗口输入“exit”命令。 2.在MATLAB的命令窗口输入“quit”命令。 3.直接单击MATLAB的命令窗口的按钮。,2019/10/17,21,第1章 基础准备与入门,包含一行标题栏、一行菜单栏、一行工具栏、五个工作窗口和一行注释栏。 五个工作窗口分别为: 发射台（ Launch Pad）、工作区（ Workspace）、命令历史（ Command History）、当前路径（ Current Directory）和命
13、令窗口（ Command Windows）。,1.3.2 MATLAB的工作界面,2019/10/17,22,第1章 基础准备与入门,1. MATLAB菜单及其功能 MATLAB的菜单和工具栏界面与Windows程序的界面类似，用户只要稍加实践就可以掌握其功能和使用方法。 File（ 文件）菜单 Edit（ 编辑）菜单 View（ 视图）菜单 Window（ 窗口）菜单 Web（ 连网信息） Help（ 帮助）菜单,2019/10/17,23,第1章 基础准备与入门,File菜单 File菜单所包含的各选项的含义分述如下： 【New及其子菜单】：允许用户建立一个新的文件（M文件）、新的图形窗（
14、Fjgure）、仿真模型文件（.mdl）和图形用户界面文件（GUI）。 【Open.】：从指定的相应路径和文件名打开一个已经存在的文件。 【Close Command Window】：关闭命令窗口。 【Import Data】：从其他文件导入数据，并在弹出的对话框选择文件名和路径。 【Save Workspace As.】：将工作空间中的所有变量数据保存在指定路径下相应的文件中。 【Set path】：设置MATLAB的搜索路径。 【Perferences】：允许用户对系统的一些性能参数进行设置，如数据格式、字体大小与颜色等。,2019/10/17,24,第1章 基础准备与入门,Edit菜单：
15、用于复制、粘贴等操作，与一般的windows程序类似，在此不作详细介绍。 Debug菜单：用于设置程序的调试。 Desktop菜单：用于设置主窗口中需要打开的窗口。 Windows菜单：提供了在已打开的各窗口之间切换的功能。 Help菜单：用于进入不同的帮助系统。,2019/10/17,25,第1章 基础准备与入门,当用户单击“Current directory”窗口时，使得该窗口成为当前窗口，那么会增加一个如图1.11所示的View菜单，用于设置如何显示当前目录下的文件。 图1.11单击当前窗口时增加View菜单 当用户单击“Workspace”窗口时，使得该窗口成为当前窗口，那么会增加如图
16、1.12所示的View菜单和Graphics菜单。菜单View用于设置如何在工作空间管理窗口中显示变量，菜单Graphics用于打开绘图的工具，用户可以使用这些工具来绘制变量。,2019/10/17,26,第1章 基础准备与入门,2、MATLAB工具栏,用 MATLAB 的 M 文件编辑器新建一个 M 文件； 用 MATLAB 编辑器打开一个文件； 将选中的内容剪切到剪贴板； 将选中的内容复制到剪贴板； 将剪贴板中的内容粘贴到光标指定的位置； 撤消最近一次的操作； 打开 Simulink 浏览器； 打开 MATLAB 帮助窗口。,当前工作路径,2019/10/17,27,第1章 基础准备与入门,3.命令窗口 命令窗口是进行MATLAB操作最主要的窗口，如图1.14所示，“”为运算提示符，表示MATLAB处于准备状态。在该窗口中，用户可以运行函数、执行MATLAB的基本操作命令，以及对MATLAB系统的参数设置等操作。MATLAB具有良好的交互性，当在提示符后输入一段正确的运算式时，只需按Enter键，命令窗口中就会直接显示运算结果。在MA
