第1章matlab操作基础.

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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

2、，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

3、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

4、 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-MATLA

5、B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

6、 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（B

7、enelux）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 M

8、ATLAB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

9、：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MATLAB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

10、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

11、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M

12、ATLAB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：

13、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

14、,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1-3 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Wind

15、ows 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

16、 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