第一章 认识课件

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1、2020/8/19,甘肃农业大学工学院,1,王关平 甘肃农业大学工学院 ,MATLAB让你的学习插上腾飞的翅膀！ 学会MATLAB将改变你的一生！,第一章认识Matlab软件,2020/8/19,甘肃农业大学工学院,2,1-1 Matlab软件是什么？,Matlab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”。 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些

2、实际课题的数学模型,2020/8/19,甘肃农业大学工学院,3,1-2 Matlab软件的典型特点,1、强大的数值和符号计算功能 2、简单易学的语言 3、强大的图形功能 4、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。,2020/8/19,甘肃农业大学工学院,4,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。

3、,2020/8/19,甘肃农业大学工学院,5,2020/8/19,甘肃农业大学工学院,6,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：,2020/8/19,甘肃农业大学工学院,7,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！,2020/8/19,甘肃农业大学工学院,8,例1-3 求解线性方程组

4、。,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：,2020/8/19,甘肃农业大学工学院,9,x = 0.4784 -0.8793 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112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。,2020/8/19,甘肃农业大学工学院,10,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),2020/8/19,甘肃农业大学工学院,11,可以得到：,R1 =

5、1/8*sin(2*x)+1/16*sin(4*x)+1/24*sin(6*x)+1/4*x,R2 =8/3,即：,2020/8/19,甘肃农业大学工学院,12,试问：没有MATLAB，依靠传统手工积分，你能求得R1吗？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！,2020/8/19,甘肃农业大学工学院,13,例1-5 看一个最基本的控制系统模型的例子。, 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 step(num,den); %命令step()用于

6、获得控制系统的单位阶跃响应特性曲线,2020/8/19,甘肃农业大学工学院,14,2020/8/19,甘肃农业大学工学院,15,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-Phase 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:,2020/

7、8/19,甘肃农业大学工学院,16,2020/8/19,甘肃农业大学工学院,17,Single Bridge,Double Bridge,2020/8/19,甘肃农业大学工学院,18,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。,2020/8/19,甘肃农业大学工学院,19,MATLAB课程介绍,定位：专业选修课，按时提交作业。 学时: 32学时 讲授16学时，实验16学时 教材：已定 特点：完全不必具备其它语言的基

8、础,2020/8/19,甘肃农业大学工学院,20,MATLAB课程介绍,考核要求：无故缺勤两次者取消考试资格。 考核方式: 平时成绩（上课出勤+课堂提问+平时上机）40%+作业60%。 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。,2020/8/19,甘肃农业大学工学院,21,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,2020/8/1

9、9,甘肃农业大学工学院,22,MATLAB的学习方法,必须做大量的练习，熟悉其中的函数 联系自己的实际专业和课题，深刻的体会 多看帮助文件，又一本好的参考书 多提问题，寻求大家的帮助 记住：MATLAB可以做很多事情，真的很多！,2020/8/19,甘肃农业大学工学院,23,推荐教材,精通MATLAB张志涌 北京航空航天大学出版社 MATLAB程序设计教程（第一版） 李海涛. 北京:高等教育出版社 1996. MATLAB程序设计与应用（第一版） 张智星. 北京:清华大学出版社 1998. MATLAB语言与数学实验 江世宏 科学出版社 2007 MATLAB与科学计算(第二版) 王沫然 电子

10、工业出版社,2020/8/19,甘肃农业大学工学院,24,网络资源（1）,BBS MATLAB语言及应用： 中国科技数学建模 水木清华Mathtools板：http:/www.smth.org/ 哈工大紫丁香MATLAB板： 上海交大饮水思源Mathtools板：,2020/8/19,甘肃农业大学工学院,25,网络资源（2）,WWW服务 武汉理工大学数模协会 MATLAB官方站点 MATLAB中国论坛 中国科技数学建模 MATLAB中文论坛 数模中国,2020/8/19,甘肃农业大学工学院,26,1-3 MATLAB 综述,一、MATLAB语言的发展 二、MATLAB能在各领域做什么 三、MA

11、TLAB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,2020/8/19,甘肃农业大学工学院,27,一、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。,20

12、20/8/19,甘肃农业大学工学院,28,一、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MATLAB7.5,2020/8/19,甘肃农业大学工学院,29,一、MATLAB语言的发展,MATLAB已经不仅仅是一个“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

13、富的Windows图形界面设计方法 MATLAB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,2020/8/19,甘肃农业大学工学院,30,一、MATLAB语言的发展,MATLAB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) 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,2020/8/19,甘肃农业大学工学院,31,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

14、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,2020/8/19,甘肃农业大学工学院,32,二、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,2020/8/19,甘肃农业大学工学院,33,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 六、MATLAB各

15、窗口简介 七、MATLAB帮助系统 八、m文件的创建,2020/8/19,甘肃农业大学工学院,34,三、MATLAB语言的主要功能简介,强大的数值（矩阵）运算和广泛的符号运算功能 丰富的绘图功能与计算结果的可视化 编程语言 MATLAB工具箱 可靠的容错功能 应用灵活的兼容与接口功能 MATLAB的开放式可扩充结构 信息量丰富的联机检索功能,2020/8/19,甘肃农业大学工学院,35,1.矩阵运算功能,MATLAB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。 变量 矩阵，运算 矩阵的运算 例如 C = A + B ，A,B,C都是矩阵,是矩阵的加运算 即使一个常数，Y=5，MAT

16、LAB也看做是一个11的矩阵,2020/8/19,甘肃农业大学工学院,36,2.符号运算功能,符号运算即用字符串进行数学分析 允许变量不赋值而参与运算 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,2020/8/19,甘肃农业大学工学院,37,3.丰富的绘图功能与计算结果的可视化,具有高层绘图功能两维、三维绘图 具有底层绘图功能句柄绘图 使用plot函数可随时将计算结果可视化 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。,2020/8/19,甘肃农业大学工学院,38,4、丰富的MATLAB工具箱,MATLAB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 ）. 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。 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：MAT