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1、. . 课程设计（论文）课程名称：工程机械综合课程设计 题 目： Matlab GUI设计 院 （系）： 机电工程 专业班级： 工程机械1201 姓 名： 欣 学 号： 120730113 指导教师： 建校 2016年 1 月 21 日 . . . 摘要本文首先针对MATLAB新版本特有的一些编程思想、高效的编程方法、新技术进行学习，在此基础上，以实际案例介绍了MATLAB在工程机械中的应用。容包括：MATLAB快速入门、匿名函数类型介绍、嵌套函数类型介绍、积分以及积分方程求解案例、优化及非线性方程（组）求解案例、高级的交互式图形界面设计技术句柄图形对象，GUI的组成与结构，GUI基础及高级设
2、计。结合高校MATLAB利用教学和工程实际应用的需要，从实用角度出发，循序渐进地讲述MATLABI GUI设计。总体设计轴的校核软件的总体设计界面布局如下图所示，主要分为2个部分：显示区域与操作区域。显示区域：显示载入原图，以显示要计算的轴。操作区域：通过功能键实现对轴的校核计算。在截图中可见，左下部为一系列功能按键如“按弯曲应力校核”、“加载图片”，“清除”等等；界面左部分为图片显示部分，界面中右方为系列功能切换选择组。设计完成后运行的软件界面如下图1：图1，轴的校核GUI布局图.螺栓强度校核软件的总体设计界面布局如下图所示，主要分为四个部分：两个输入区域与一个输出和一个操作区域。两个输入区
3、域：输入相关参数。输出区域：输出计算结果操作区域：通过部函数的计算对螺栓校核。设计完成后运行的软件界面如下图2： 图2，螺栓校核布局图编辑框送入函数，然后绘图其布局方式如图3. 图3，编辑框送入函数，然后绘图的布局图目录第1章.设计目的1第2章.题目分析1第3章.具体设计13.1 MATLAB的基本知识13.1.1变量、基本运算与常用数学函数13.2 Matlab GUI 相关知识73.2.1图形句柄入门83.2.2常用的图形句柄操作函数93.2.3图形用户界面设计工具的启动103.2.4图形用户界面设计窗口113.2.5控件对象及属性193.2.6菜单设计233.2.7对话框设计253.3
4、GUI实例程序设计33心得体会46参考文献47致48附录49 第1章.设计目的综合运用MATLAB工具箱实现GUI程序设计在工程机械上的应用， 利用MATLA BGUI控件编辑器在GUI设计面板上编辑软件，设计和实现自己的在工程机械上的应用软件，来实现轴的校核和螺栓校核的快速计算，方便设计。 第2章.题目分析 利用matlab的GUI程序设计一个简单实用的轴的校核的程序。该程序应具备轴的校核的常用功能，以满足用户的使用需求。现设计程序有以下基本功能：2.1轴的校核计算用两种方式。2.2根据题目要求，设计图形用户界面，选择合理控件，布置合理。2.3根据要求在相应的回调函数中添加相应的函数，要求编
5、程习惯良好，代码优化。2.4实现螺栓的校核。第3章.具体设计3.1 MATLAB的基本知识3.1.1变量、基本运算与常用数学函数 在MATLAB下进行基本数学运算，只需将运算式直接打入提示号（）之后，并按入Enter键即可。例如： (5*2+1.3-0.8)*10/25 ans =4.2000 MATLAB会将运算结果直接存入一变数ans，代表MATLAB运算后的答案（Answer）并显示其数值於萤幕上。小提示： 是MATLAB的提示符号（Prompt），但在PC中文视窗系统下，由於编码方式不同，此提示符号常会消失不见，但这并不会影响到MATLAB的运算结果。 我们也可将上述运算式的结果设定给
6、另一个变数x： x = (5*2+1.3-0.8)*102/25 x = 42 此时MATLAB会直接显示x的值。由上例可知，MATLAB认识所有一般常用到的加（+）、减（-）、乘（*）、除（/）的数学运算符号，以及幂次运算（）。 小提示： MATLAB将所有变数均存成double的形式，所以不需经过变数宣告（Variable declaration）。MATLAB同时也会自动进行记忆体的使用和回收，而不必像C语言,必须由使用者一一指定.这些功能使的MATLAB易学易用，使用者可专心致力於撰写程式，而不必被软体枝节问题所干扰。 若不想让MATLAB每次都显示运算结果，只需在运算式最后加上分号（
7、；）即可，如下例： y = sin(10)*exp(-0.3*42); 若要显示变数y的值，直接键入y即可： y y =-0.0045 在上例中，sin是正弦函数，exp是指数函数，这些都是MATLAB常用到的数学函数。下表即为MATLAB常用的基本数学函数及三角函数： 小整理：MATLAB常用的基本数学函数 abs(x)：纯量的绝对值或向量的长度 angle(z)：复 数z的相角(Phase angle) sqrt(x)：开平方 real(z)：复数z的实部 imag(z)：复数z的虚部 conj(z)：复数z的共轭复数 round(x)：四舍五入至最近整数 fix(x)：无论正负，舍去小数
8、至最近整数 floor(x)：地板函数，即舍去正小数至最近整数 ceil(x)：天花板函数，即加入正小数至最近整数 rat(x)：将实数x化为分数表示 rats(x)：将实数x化为多项分数展开 sign(x)：符号函数 (Signum function)。 当x0时，sign(x)=1。 小整理：MATLAB常用的三角函数 sin(x)：正弦函数 cos(x)：馀弦函数 tan(x)：正切函数 asin(x)：反正弦函数 acos(x)：反馀弦函数 atan(x)：反正切函数 atan2(x,y)：四象限的反正切函数 sinh(x)：超越正弦函数 cosh(x)：超越馀弦函数 tanh(x)：
9、超越正切函数 asinh(x)：反超越正弦函数 acosh(x)：反超越馀弦函数 atanh(x)：反超越正切函数 变数也可用来存放向量或矩阵，并进行各种运算，如下例的列向量（Row vector）运算： x = 1 3 5 2; y = 2*x+1 y = 3 7 11 5 小提示：变数命名的规则 1.第一个字母必须是英文字母 2.字母间不可留空格 3.最多只能有19个字母，MATLAB会忽略多馀字母 4.区分大小写我们可以随意更改、增加或删除向量的元素： y(3) = 2 % 更改第三个元素 y =3 7 2 5 y(6) = 10 % 加入第六个元素 y = 3 7 2 5 0 10 y
10、(4) = % 删除第四个元素， y = 3 7 2 0 10 在上例中，MATLAB会忽略所有在百分比符号（%）之后的文字，因此百分比之后的文字均可视为程式的注解（Comments）。MATLAB亦可取出向量的一个元素或一部份来做运算： x(2)*3+y(4) % 取出x的第二个元素和y的第四个元素来做运算 ans = 9 y(2:4)-1 % 取出y的第二至第四个元素来做运算 ans = 6 1 -1 在上例中，2:4代表一个由2、3、4组成的向量 若对MATLAB函数用法有疑问，可随时使用help来寻求线上支援（on-line help）：help linspace 小整理：MATLAB
11、的查询命令 help：用来查询已知命令的用法。例如已知inv是用来计算反矩阵，键入help inv即可得知有关inv命令的用法。（键入help help则显示help的用法，请试看看！） lookfor：用来寻找未知的命令。例如要寻找计算反矩阵的命令，可键入 lookfor inverse，MATLAB即会列出所有和关键字inverse相关的指令。找到所需的命令后 ，即可用help进一步找出其用法。（lookfor事实上是对所有在搜寻路径下的M档案进行关键字对第一注解行的比对，详见后叙。） 将列向量转置（Transpose）后，即可得到行向量（Column vector）： z = x z =
12、 4.0000 5.2000 6.4000 7.6000 8.8000 10.0000 不论是行向量或列向量，我们均可用相同的函数找出其元素个数、最大值、最小值等： length(z) % z的元素个数 ans = 6 max(z) % z的最大值 ans = 10 min(z) % z的最小值 ans = 4 小整理：适用於向量的常用函数有： min(x): 向量x的元素的最小值 max(x): 向量x的元素的最大值 mean(x): 向量x的元素的平均值 median(x): 向量x的元素的中位数 std(x): 向量x的元素的标准差 diff(x): 向量x的相邻元素的差 sort(x)
13、: 对向量x的元素进行排序（Sorting） length(x): 向量x的元素个数 norm(x): 向量x的欧氏（Euclidean）长度 sum(x): 向量x的元素总和 prod(x): 向量x的元素总乘积 cumsum(x): 向量x的累计元素总和 cumprod(x): 向量x的累计元素总乘积 dot(x, y): 向量x和y的 积 cross(x, y): 向量x和y的外积 3.2 Matlab GUI 相关知识图形用户界面（GUI， Graphical User Interface ）是指由窗口、菜单、图标、光标、按键、对话框和文本等各种图形对象组成的用户界面。它让用户定制用户与Matlab的交互方式，而命令窗口不是唯一与Matlab的交互方式。用户界面是用户与计算机进行信息交流的方式。计算机在屏幕显示图形和文本，若有扬声器还可产生声音。用户通过输入设备（如：键盘、鼠标、跟踪球、绘制板或麦克风），与计算机通讯。用户界面设定了如何观看和如何感知计算机、操作系统或应用程序。通常，多是根据悦目的结构和用户界面功能的有效性来选择计算机或程序。基本图形对象分为控件对象和用户界面菜单对象，简称控件和菜单。由上可知：用户菜单、用户控件和对话
