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1、MATLAB学习课件,徐启后2015-4-10,MATLAB简介1.1 MATLAB的发展历史1.2 MATLAB的特点1.3 MATLAB的功能1.4 MATLAB操作界面1.5 MATLAB的帮助系统1.6 SIMULINK简介,1.1 MATLAB的发展历史,20世纪70年代中后期，美国新墨西哥大学用FORTRAN编写的萌芽状态的MATLAB。1983-1984年，用C语言来改写，形成了新一代的MATLAB；并成立了MathWorks公司，正式将MATLAB推向市场。20世纪90年代，它已经发展成为国际控制界公认的标准计算软件 。从1997年推出MATLAB5.0版到2011年9月推出最
2、新的MATLAB 7.13版。,1.2 MATLAB的特点,友好的工作平台和编程环境语言简洁 强大的数据处理能力强大的图形绘制能力具有功能强大的工具箱 具有极好的开放性,1.3 MATLAB的功能,矩阵运算强大的作图功能数据拟合功能命令cftool数值分析求极值、零点、积分微分仿真实验，以及图像处理等等专业功能,矩阵运算,例：A=1 2 3;4 5 6;7 8 9;B=A;C=A+B,运行结果：C= 2 6 10 6 10 14 10 14 18,作图功能,例：f=2*exp(-x)*sin(x);fplot(f,0,8)运行结果：,数据拟合功能,例：假设y=ax+b, x=(-5:0.01:
3、5);y=(-51:0.1:49);输入cftool命令会弹出Curve Fitting Tool窗口点击Data按钮，在弹出窗口中X Data、Y Data中选择对应参数 点击fitting按钮，设置相关参数,运行结果：Linear model Poly1:f(x) = p1*x + p2Coefficients (with 95% confidence bounds): p1 = 10 (10, 10) p2 = -1 (-1, -1)Goodness of fit: SSE: 2.114e-025 R-square: 1 Adjusted R-square: 1 RMSE: 1.455e
4、-014那我们就可以得到拟合结果y=10x-1，,数值分析,例：x=-1:0.01:2;y=humps(x);area=trapz(x,y),运行结果如下：area =26.3449,仿真实验、图像处理,例：x=-8:0.5:8; y=x; X,Y=meshgrid(x,y); R=sqrt(X.2+Y.2)+eps; Z=sin(R)./R;mesh(Z)运行结果如图：,1.4 MATLAB操作界面,操作界面主要包括MATLAB主窗口命令窗口(Command Window)当前目录窗口(Current Directory)工作空间窗口(Workspace)命令历史窗口(Command His
5、tory)。,菜单栏File菜单：实现文件的有关操作，如新建文件、打开文件和导入文件等。Edit菜单：实现命令窗口的编辑，如复制、粘贴和删除等操作。View菜单：用于设置如何显示当前目录下的文件，或如何在工作空间窗口中显示变量。Graphics菜单：用来打开绘图工具。Debug菜单：设置程序的调试。Desktop菜单：设置主窗口中需要打开的子窗口。Window菜单：实现已打开的各窗口间的切换，或关闭所有窗口。Help菜单：用于进入帮助系统。,MATLAB主窗口,工具栏 工具栏中各项的作用由左到右依次是：新建一个M文件；打开一个已有的M文件；剪切；复制；粘贴；撤销上一步操作；恢复上一步操作；打开
6、Simulink仿真器；打开用户界面设计窗口；打开MATLAB帮助系统；设置当前目录,MATLAB主窗口,主要用于命令行的输入和除图形以外的执行结果的显示 在“”命令提示符后输入命令，按“enter”键，在此窗口中显示运行结果。一般一行输入一条命令，当命令较长需占用两行或多行时，要在行尾加上“”，也可以输入多条命令，这时各命令间要以逗号或分号分隔开。,命令窗口(Command Window),例：已知a=1,b=2,c=3,求d=a2+b2+c2，求d的平方根。在命令窗口输入命令，按enter键，输入的命令和运算结果见下图,工作空间窗口(Workspace) 用来显示当前计算机内存中MATLA
7、B变量的名称、类型、字节数和数据结构。选中变量后，双击或右键单击可以修改变量的内容。当前目录窗口(Current Directory) 当前目录是指MATLAB运行文件时的工作目录，只有在当前目录或搜索路径下的文件、函数才能被运行或调用。当需要被执行的文件或函数不在当前目录时，可以使用cd命令将其目录变成当前目录。,显示用户在命令窗口中所输入命令的历史记录；如果要再次执行某条命令时，直接在命令历史窗口中双击该命令即可；如果想从命令历史窗口中删除某条命令，选中命令后，单击鼠标右键，选择“Delete Selection”。如果要清除所有历史记录，除了可使用上面的方法外，还可选择Edit菜单中的“
8、Clear Command History”来实现。,MATLAB主窗口的左下角有一个按钮,命令历史窗口(Command History),1.5 MATLAB的帮助系统,帮助窗口打开方法： 单击MATLAB主窗口工具栏中的”?”图标。选择菜单Help中“MATLAB Help”选项。 在命令窗口中输入helpwin、helpdesk或doc。按快捷键F1。,帮助命令help命令 显示当前帮助系统中所包含的所有项目。也可对查询某函数或命令lookfor命令 搜索所有的MATLAB help标题和MATLAB搜索路径中M文件的第一行，返回所包含关键字的那些项。模糊查询 在命令窗口中输入命令的前几
9、个字母,然后按Tab键，将得到以这几个字母开头的所有命令。帮助演示 选择菜单Help中的“Demo”选项。 在帮助导航/浏览器窗口中选择“Demo”面板。 在命令窗口中输入“Demo”命令。,1.6 SIMULINK简介,Simulink模块库 在命令窗口输入simulink或者单击工具栏中的Simulink图标，打开Simulink模块库窗口。,1.6.1 Simulink基本知识,单击图中Simulink前的+图标，可以在窗口右栏和Simulink目录下浏览各个Simulink模块组。,基本模块及其功能Commonly Used Blocks：常用模块组。 包括输入（In1）、输出（Out
10、）、接地（Ground）、常数（Constant）、示波器（Scope）、复用（Mux）、解复用（Demux）、求和（Sum）、相乘（Product）、逻辑运算（Logical Operator）、积分（Integrator）等。Continuous：连续模块组。 包含积分（Integrator）、微分（Derivative）、状态方程模型（State-Space）、传递函数模型（Transfer Fcn）、零-极点增益模型（Pole-Zero）、把输入信号按给定时间做延迟（Transfer Delay）、把输入信号做可变时间延迟（Variable Transport Delay）,Disco
11、ntinuities：非连续模块组。 包括间隔非线性（Backlash）.量化非线性（Quantizer）.动态饱和输出（Saturation Dynamic）等Discrete:离散模块组。 差分（Difference）、采样保持（延迟一个周期）（Unit Delay）、采样保持（延迟整数倍周期）（Integer Delay）、离散传递函数（Discrete Transfer FCN）、离散滤波器IIR，FIR（Discrete filter）、离散状态方程（Discrete State-Space）、离散派生方程（Discrete Derivative）、离散时间积分（Discrete-T
12、ime Integrator）、零阶保持器（Zero-Order Hold）、离散零-极点模型（Discrete Zero-Pole）、一阶保持器（First-Order Hold）、输出上一步输入值（Memory）、延迟（Tapped Delay）。,表1-1 逻辑运算模块及其功能,表1-2 关系运算模块及其功能,Logic and Bit Operations:逻辑和位操作模数块组 包含常用的逻辑运算（Logical Operator）和关系运算（Relation Operator）模块，另外还有检测开区间（Interval Test）、动态检测开区间（Interval Test Dyna
13、mic）、组合逻辑（Combinatorial Logic）、与零比较（Compare to Zero）、与常数比较（Compare to Constant）、位置位（Bit Set）、位清零（Bit Clear）、逐位操作（Bitwise Operator）、移位运算（Shift Arithmetic）、位提取（Extract Bits）、检测递增（Detect Increase）、检测递减（Detect Decrease）、检测跳变（Detect Change）、检测正上升沿（Detect Rise Positive）、检测负下降沿（Detect Fall Negative）、检测非负上升
14、沿（Detect Rise Nonnegative）、检测非负下降沿（Detect Fall Nonnegative）。,Math Operations：数学操作模块组。,Lookup Tables：查找表操作组。 包括一维查表（Look-up Table）、二维查表（Look-up Table(2-D)）、动态查表（Look-up Table Dynamic）、直接查表（Direct Lookup Table(nD)）等。Model Verification：确认模块组。 包括确定操作（Assertion）、检查动态偏差（Check Dynamic Gap）、检查静态范围（Check Sta
15、tic Range）Model-Wide Utilities：模型扩展应用。 包括文档模块（DocBlock）、时间线性分析（Timed-Based Linearization）等。Signal Attributes：信号属性。 数据类型转换（Data Type Conversion）、数据类型继承（Data Type Propagation）、信号转换（Signal Conversion）、权值采样时间（Weighted Sample Time）等。,Ports&Subsystems：端口与子系统模块组。 包括输入端口（In1）、输出端口（Out1）、触发操作（Trigger）、触发子系统（
16、Trigger Sunsystem）、使能（Enable）、子系统（Subsystem）、假设（If）、单元子系统（Atomic Subsystem）、代码重用子系统（CodeReuseSubsystem）、模型（Model）、重复操作子系统（For Iterator Subsystem）、函数响应生成器（Function-Call Generator）、转换时间子系统（Switch Case Action Subsystem）等。Signal Routing：信号路由模块组。 总线模块（Bus Assignment）、总线生成（Bus Creator）、总线选择（Bus Selector）、数据存储（Data Store Memory）、数据存储读取（Data Store Read）、数据存储写入（Data Store Write）、解复用（Demux）、信号来源（From）、信号去向（Goto）、标签可视化（Goto Tag Visibility）、索引向量（Index Vector）、信号合并（Merge）、多端口开关（Multiport Switch）、复用（Mux）、信号选择器（Selector）等。,
