第一部分认识MATLAB

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1、单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版副标题样式 1 o 王关平 o 甘肃农业大学工学院 wgp678 MATLAB让你的学习插上腾飞的翅膀 学会MATLAB将改变你的一生 第一章第一章 认识Matlab软件 1 1 Matlab软件是什么 oMatlab软件是由美国Math works公司推出 的用于数值计算和图形处理的科学计算系统 Matlab是英文Matrix Laboratory 矩阵 实验室 的缩写 被誉为 巨人肩上的工具 o大学里 Matlab软件正在成为对数值 线性 代数以及其它一些高等应用数学课程进行辅 助教学的有力工具 在工程技术界 Matlab 软件也被用来构建与分析一

2、些实际课题的数 学模型 Date2甘肃农业大学工学院 1 2 Matlab软件的典型特点 o1 强大的数值和符号计算功能 o2 简单易学的语言 o3 强大的图形功能 o4 独具特色的应用工具箱 下面给出一些实际例子 来加深大家对这 个软件的映像 Date3甘肃农业大学工学院 首先体验一下MATLAB的强大功能 例1 1 绘制正弦曲线和余弦曲线 在MATLAB命令窗口中输入如下指令 x 0 5 360 pi 180 plot x sin x or x 3 cos x b 两条清晰美妙的曲线顷刻呈现在你的眼 前 使我们感觉到数学不再抽象 而是一幅 意境幽远的山水画卷 Date4甘肃农业大学工学院

3、Date5甘肃农业大学工学院 例1 2 求方程3x4 7x3 9x2 23 0的全部根 在MATLAB命令窗口中输入如下指令 p 3 7 9 0 23 建立多项式系数向量 x roots p 求根 立刻将会得到下一页所示的解 Date6甘肃农业大学工学院 x 1 8857 0 7604 1 7916i 0 7604 1 7916i 1 0732 原来那种在相当长的时间里我们都慨叹 高阶方程难求根 的观念看来彻底过时了 Date7甘肃农业大学工学院 例1 3 求解线性方程组 只要我们输入命令 x inv a b 就能立刻得到下页所示的答案 Date8甘肃农业大学工学院 x 0 4784 0 87

4、93 0 4054 由此看来 解矩阵方程再也不是一种 纯粹的体力劳动的了 简直比作1 1 2还 简单 使我们专注于问题的解决 而不为 这些繁杂的底层数学运算所累 Date9甘肃农业大学工学院 例1 4 作如下积分 只要我们输入命令 syms x R1 int cos x cos 2 x cos 3 x x R2 int x sqrt 1 x x 0 3 Date10甘肃农业大学工学院 可以得到 R1 1 8 sin 2 x 1 16 sin 4 x 1 24 sin 6 x 1 4 x R2 8 3 即 Date11甘肃农业大学工学院 试问 没有MATLAB 依靠传统手工积分 你能求得R1吗

5、你能在如此短的时间内从 容地求得R2的值吗 答案当然是否定的 你不能 除非你是 超人 是神童 但是 有了MATLAB 我们人 人都可以伸手不凡 Date12甘肃农业大学工学院 例1 5 看一个最基本的控制系统模型的例子 o num 11 0 den 1 12 5 4 获得控制系统传函分子和分母的多项式 o step num den 命令step 用于获得 控制系统的单位阶跃响应特性曲线 Date13甘肃农业大学工学院 Date14甘肃农业大学工学院 例1 6 进行一个比较复杂的电力电子应用方 面的仿真 Three Phase Two Level Single Bridge Three Phas

6、e Two level Double Bridge 本仿真进行了单桥三相逆变与双桥三相 逆变的仿真实验 对比明显 从此 对电力 电子的学习由呆板抽象变得生动有趣 也可 以使我们的工程在未实施前就进行了水平很 高的可行性实验 加快产品的研发速度 Three phase Two level PWM Converters Date15甘肃农业大学工学院 Date16甘肃农业大学工学院 Single BridgeDouble Bridge Date17甘肃农业大学工学院 可以看见 只要你熟悉了MATLAB中的 Simulink 就可以轻松构建复杂的电力系 统模型 对自己感兴趣的内容进行仿真和研 究 既

7、然MATLAB如此了得 可以作这么多的 事情 那就让我们走进MATLAB的殿堂 实现 我们的梦想 Date18甘肃农业大学工学院 MATLAB课程介绍 o定位 专业选修课 按时提交作业 o学时 32学时 讲授16学时 实验16学时 o教材 已定 o特点 完全不必具备其它语言的基础 Date19甘肃农业大学工学院 MATLAB课程介绍 o考核要求 无故缺勤两次者取消考试资 格 o考核方式 平时成绩 上课出勤 课堂提问 平时上机 40 作业60 o目标 了解MATLAB界面 能够熟练掌 握数学 矩阵 运算 简单编程 简单 的数据处理及基本图形绘制 熟练应用 Simulink进行电力系统的仿真分析

8、Date20甘肃农业大学工学院 本课程主要学习内容 一 MATLAB概述 二 MATLAB的数学运算 三 MATLAB程序设计基础与M函数 四 MATLAB的图形绘制和图形编辑 五 Simulink与电力系统仿真工具箱 Simpower Date21甘肃农业大学工学院 MATLAB的学习方法的学习方法 oo必须做大量的练习 熟悉其中的函数必须做大量的练习 熟悉其中的函数 oo联系自己的实际专业和课题 深刻的体会联系自己的实际专业和课题 深刻的体会 oo多看帮助文件 又一本好的参考书多看帮助文件 又一本好的参考书 oo多提问题 寻求大家的帮助多提问题 寻求大家的帮助 oo记住 记住 MATLAB

9、MATLAB可以做很多事情 真的很可以做很多事情 真的很 多 多 Date22甘肃农业大学工学院 推荐教材 oo 精通 精通MATLABMATLAB 张志涌 张志涌 北京航空航天大学北京航空航天大学 出版社出版社 ooMATLABMATLAB程序设计教程 第一版 程序设计教程 第一版 李海涛李海涛 北京北京 高等教育出版社高等教育出版社 1996 1996 ooMATLABMATLAB程序设计与应用 第一版 程序设计与应用 第一版 张智星张智星 北京北京 清华大学出版社清华大学出版社 1998 1998 ooMATLABMATLAB语言与数学实验语言与数学实验 江世宏江世宏 科学出版社科学出版

10、社 20072007 ooMATLABMATLAB与科学计算与科学计算 第二版第二版 王沫然王沫然 电子工电子工 业出版社业出版社 Date23甘肃农业大学工学院 网络资源 1 oBBS nMATLAB语言及应用 n中国科技数学建模 n水木清华Mathtools板 http www smth org n哈工大紫丁香MATLAB板 n上海交大饮水思源Mathtools板 Date24甘肃农业大学工学院 网络资源 2 oWWW服务 n武汉理工大学数模协会 n MATLAB官方站点 nMATLAB中国论坛 n中国科技数学建模 nMATLAB中文论坛 n数模中国 Date25甘肃农业大学工学院 1 3

11、 MATLAB 综述 一 MATLAB语言的发展 二 MATLAB能在各领域做什么 三 MATLAB语言的主要功能简介 四 MATLAB的安装与启动 五 MATLAB界面 六 MATLAB各窗口简介 七 MATLAB帮助系统 八 M文件的创建 Date26甘肃农业大学工学院 一 MATLAB语言的发展 取名MATLAB即Matrix Laboratory 即 矩阵实验 室 的意思 设计者的初衷是为解决 线性代数 课程的矩阵运算问题 MATLAB语言是由美国新墨西哥大学计算机系系主任 Clever Moler博士于20世纪70年代开发的 MATLAB是一种交互式的以矩阵为基础的系统计算平 台 它

12、用于科学和工程的计算与可视化 它的优点在于快 速开发计算方法 而不在于计算速度 Date27甘肃农业大学工学院 一 MATLAB语言的发展 1983年 开发了第2代MATLAB 1984年 成立了MATH WORKS公司 继续 MATLAB软件的研发 1993年 MATH WORKS公司推出了 MATLAB3 x 2001年 MATH WORKS公司推出了 MATLAB6 x 2004年 MATH WORKS公司推出了 MATLAB7 0 2007年 MATH WORKS公司推出了 MATLAB7 5 Date28甘肃农业大学工学院 一 MATLAB语言的发展 oMATLAB已经不仅仅是一个

13、矩阵实验室 了 它集科学计算 图象处理 声音处理 于一身 并提供了丰富的Windows图形界 面设计方法 oMATLAB语言是功能强大的计算机高级语言 它以超群的风格与性能风靡全世界 成 功地应用于各工程学科的研究领域 有人 将其称为第四代计算机 Date29甘肃农业大学工学院 一 MATLAB语言的发展 oMATLAB在美国已经作为大学工科学生必 修的计算机语言之一 C ASSEMBLER MATLAB o近年来 MATLAB语言已在我国推广使用 现在已应用于各学科研究部门和许多高 等院校 Date30甘肃农业大学工学院 本章主要学习内容 一 MATLAB语言的发展 二 MATLAB能在各领

14、域做什么 三 MATLAB语言的主要功能简介 四 MATLAB的安装与启动 五 MATLAB界面 六 MATLAB各窗口简介 七 MATLAB帮助系统 八 m文件的创建 Date31甘肃农业大学工学院 二 MATLAB能在各领域做什么 数学教学 特别是线性代数 数值分析和科学计算方面的教学与研究 电子学 控制理论和物理学等工程和科学 学科方面的教学与研究 经济学 化学和生物学等领域中的教学与研 究 Date32甘肃农业大学工学院 本章主要学习内容 一 MATLAB语言的发展 二 MATLAB能在各领域做什么 三 MATLAB语言的主要功能简介 四 MATLAB的安装与启动 五 MATLAB界面

15、 六 MATLAB各窗口简介 七 MATLAB帮助系统 八 m文件的创建 Date33甘肃农业大学工学院 三 MATLAB语言的主要功能简介 l强大的数值 矩阵 运算和广泛的符号运算功能 l丰富的绘图功能与计算结果的可视化 l编程语言 lMATLAB工具箱 l可靠的容错功能 l应用灵活的兼容与接口功能 lMATLAB的开放式可扩充结构 l信息量丰富的联机检索功能 Date34甘肃农业大学工学院 1 矩阵运算功能 oMATLAB提供了丰富的矩阵运算处理功能 是基于矩阵运算的处理工具 o变量 矩阵 运算 矩阵的运算 o例如 C A B A B C都是矩阵 是矩 阵的加运算 o即使一个常数 Y 5

16、MATLAB也看做是 一个1 1的矩阵 Date35甘肃农业大学工学院 2 符号运算功能 o符号运算即用字符串进行数学分析 o允许变量不赋值而参与运算 o用于解代数方程 微积分 复合导数 积分 二重积分 有理函数 微分方程 泰勒级 数展开 寻优等等 可求得解析符号解 Date36甘肃农业大学工学院 3 丰富的绘图功能与计算结果的可视化 o具有高层绘图功能 两维 三维绘图 o具有底层绘图功能 句柄绘图 o使用plot函数可随时将计算结果可视化 o在面向对象的图形设计基础上 使得用 户可以用来开发各专业的专用图形 Date37甘肃农业大学工学院 4 丰富的MATLAB工具箱 oMATLAB工具箱已经成为一个系列产品 MATLAB 主工具箱和各种工具箱 toolbox o功能型工具箱 通用型 功能型工具箱主要用来扩 充MATLAB的数值计算 符号运算功能 图形建模 仿真功能 文字处理功能以及与硬件实时交互功能 能够用于多种学科 o领域型工具箱 专用型 领域型工具箱是学科专用 工具箱 其专业性很强 附 MATLAB常用工具箱 Date38甘肃农业大学工学院 4 丰富的MATLAB工具箱 o许多