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1、授课教师:仲维锋办公地点:土建楼413 联系方式:,Matlab基础与应用,课程内容与要求,本课程是通信工程、自动化（铁道信号）、电子科学与技术专业基础必修课。 本课程目的在于使同学熟悉Matlab软件运行环境，掌握Matlab语言程序设计方法及Simulink组件的使用，实现科学计算、计算数据可视化，掌握系统分析和仿真过程。 要求学生具备从数学模型出发，运用Matlab 语言求解问题的思维方法，训练综合运用Matlab语言对现实系统进行分析和仿真的能力，为专业课学习和参加控制实践打下必要的基础。,教学安排与考核,本课程教学环节包括： 课堂讲授（8学时）和课程实验（8学时）。 课堂讲授及实验结
2、束后，学生写出实验报告。 报告内容包括： 1）算法设计及其实现的源代码；2）程序调试过程及相应的运行结果。 课程成绩按五级评分标准考核； 实验结果占60%，实验报告占40%,教材与参考书,教材Matlab语言及实践教程(第二版).朱衡君、肖燕彩、邱成编著. 北京交通大学出版社. 2010.参考书Matlab教程R2010a.张志涌、杨祖樱等编著. 北京航空航天大学出版社.2010.高等应用数学问题的Matlab求解(第2版). 薛定宇、陈阳泉编著. 清华大学出版社. 2008.基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用(第2版). 薛定宇，陈阳泉编著.清华大学出版社. 2011.M
3、atlab编程(第4版).Stephen J. Chapman.科学出版社. 2011,第一章 Matlab语言概述、运行环境 和编程工具介绍,Matlab 7.x 概述Matlab 7.x 运行环境编程工具帮助系统,第一章 Matlab语言概述、运行环境 和编程工具介绍,1.1 MATLAB 7.x概述,Matlab是Matrix（矩阵） Laboratory（实验室）的缩写，其产生是与数学计算紧密联系在一起的Matlab是一个交互式开发系统，其基本数据元素是矩阵Matlab主要功能：数学计算、新算法研究、建模仿真、数据分析及可视化、科技与工程的图形功能、图性界面的应用程序开发Matlab是
4、目前世界上最流行的、应用最广泛的工程计算和仿真软件之一,第一章 Matlab语言概述、运行环境 和编程工具介绍,针对不同工程应用领域，提供了丰富的工具箱工具箱：专用的函数库，解决特定领域的问题。Simulink非线性系统仿真Blockset是专门为simulink建立的模块,第一章 Matlab语言概述、运行环境 和编程工具介绍,1.2 MATLAB 发展,1970年代后期，Cleve Moler教授编写的LINPACK和EISPACK的接口程序1984年，Matlab第1版(DOS版)1992年，Matlab 4.0版2002年，Matlab6.5版2004年，Matlab7.0版2012年
5、，Matlab 8.0 R2012b版2013年，Matlab 8.1 R2013a版,本课程以MATLAB 7.x和Simulink 6.5版为平台进行介绍。,目前，Matlab已经成为线性代数、自动控制原理、数理统计、数值信号处理、时间序列分析以及动态系统仿真等的教学工具。,第一章 Matlab语言概述、运行环境 和编程工具介绍,1.3 MATLAB的系统结构,Matlab 系统构成：Matlab 开发环境Matlab 语言Matlab 数学函数库Matlab 图形处理系统Matlab 应用程序接口（API）,第一章 Matlab语言概述、运行环境 和编程工具介绍,1.4 MATLAB 功
6、能演示,第一章 Matlab语言概述、运行环境 和编程工具介绍,1.4 MATLAB 功能演示,function dx= vanderpol(t,x,flag,Mu)dx= x(2); Mu*(1-x(1)2)*x(2)-x(1) ;,建立函数文件 vanderpol.m,在命令窗口输入：tSpan = 0,20;x_0 = 2; 0;Mu = 1;t,x= ode45(vanderpol,tSpan,x_0, , Mu);y = x(:,1); plot(t,y); xlabel(t); ylabel(y);title(van der pol Equation, mu=1),第一章 Matl
7、ab语言概述、运行环境 和编程工具介绍,1.4 MATLAB 功能演示,例3 绘制如下二元函数的三维曲面：,程序如下：x,y=meshgrid(-3:0.1:4);z=3*(1-x).2.*exp(-(x.2)/2-(y+1).2 ). -10*(x/5-x.3-y.5).*exp(-x.2-y.2). -1/3*exp(-(x+1).2-y.2);surf(x,y,z), colorbar,第一章 Matlab语言概述、运行环境 和编程工具介绍,2.1 Matlab运行环境的启动和退出,Matlab的启动 -3种常见方法：在Windows桌面，单击任务栏上的“开始”按钮，选择“程序”菜单项，
8、然后选择“MATLAB 7.x”程序选项运行MATLAB系统启动程序matlab.exe利用快捷方式Matlab的退出-有3种常见方法：在Matlab 主窗口File菜单中选择Exit Matlab命令在Matlab 命令窗口输入Exit或Quit命令单击Matlab 主窗口的“关闭”按钮,2. Matlab运行环境,第一章 Matlab语言概述、运行环境 和编程工具介绍,2.2 Matlab的运行环境,第一章 Matlab语言概述、运行环境 和编程工具介绍,2.2.1 菜单栏和工具栏,菜单栏 Matlab 7.X还会根据不同的窗口，增加一些浮动菜单File 菜单Edit 菜单Debug 菜单
9、Desktop 菜单Windows 菜单Help 菜单开始菜单（操作界面的左下角） 为现场菜单，包括交互界面窗口的列表，快捷方式和常用的子菜单项。,第一章 Matlab语言概述、运行环境 和编程工具介绍,2.2.2 工具栏,工具栏 在编程环境下提供的对常用命令的快速访问，当鼠标停留在工具栏的按钮上时，就会显示出该按钮的功能。 Matlab 7.X 还会根据不同的窗口，增加一些浮动菜单。,第一章 Matlab语言概述、运行环境 和编程工具介绍,2.2.3 常用窗口,包括：命令窗口、历史命令窗口、当前工作目录窗口、工作空间浏览器窗口、变量编辑窗口、M文件编辑调试窗口、帮助窗口和程序性能剖析窗口等所
10、有窗口都可以单独显示，使用Undock 和Dock 可使窗口单独出来和返回到Matlab工作界面中,第一章 Matlab语言概述、运行环境 和编程工具介绍,2.2.3.1 命令窗口（Command Window）是MATLAB的主要交互窗口，用于输入命令，显示除图形以外的所有执行结果。,在命令窗口中输入MATLAB的命令和数据后按回车键，立即执行运算并显示结果；MATLAB在命令窗口中的语句形式为： 变量 表达式;,第一章 Matlab语言概述、运行环境 和编程工具介绍,说明：一般来说，一个命令行输入一条命令，命令行以回车结束。但一个命令行也可以输入若干条命令，各命令之间以逗号分隔，若前一命令
11、后带有分号，则逗号可以省略。例如: p=15, m=35 /p=15; m=35.如果一个命令行很长，一个物理行之内写不下，可以在第一个物理行之后加上3个小黑点并按下回车键，然后接着下一个物理行继续写命令的其他部分。3个小黑点称为续行符，即把下面的物理行看作该行的逻辑继续.命令窗口中的每个命令行前会出现提示符“”，没有“”符号的行则是显示的结果,第一章 Matlab语言概述、运行环境 和编程工具介绍,2.2.3.1 命令窗口（Command Window）,例1 绘制函数 y = 2sin(1+x)的图像, 并计算当x=0.5 时的函数值。,x=(1:0.1:10); %给出自变量 x 的定义
12、域 y=2*sin(1+x); %写出函数形式plot(x,y)； %绘出函数图形 y=2*sin(1+0.5) %求当 x=0.5 时的 y 值，其后不加分号，直接在窗口中给出结果 y =1.9950 %输出 y 的计算结果,第一章 Matlab语言概述、运行环境 和编程工具介绍,2.2.3.2 历史命令窗口（Command History） 在Matlab界面的右下侧，用来记录并显示已经运行过的命令、函数和表达式。,在默认设置下，该窗口会显示自安装以来所有使用过命令的历史记录，并标明每次开启 Matlab 的时间；清除这些历史记录,可以选择Edit菜单中的Clear Command His
13、tory命令。,第一章 Matlab语言概述、运行环境 和编程工具介绍,2.2.3.3当前目录浏览器窗口（Current Directory Browser）,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、函数可以被运行或调用;在当前目录窗口中可以显示或改变当前目录，还可以显示当前目录下的文件并提供搜索功能。将用户目录设置成当前目录也可使用cd命令。 例如:cd c:mydir,第一章 Matlab语言概述、运行环境 和编程工具介绍,2.2.3.4当前目录浏览器窗口（Current Directory Browser）,查看工作目录下文件的相关信息的常用命令如
14、下：what：列出当前目录下的M、MAT、MEX文件清单。dir：显示当前目录或指定当前目录下的文件。cd 路径：改变或显示当前工作目录；路径可省略，省略时为显示当前工作目录；cd .表示回到上一级目录。type：显示文件内容。delete：删除文件。which 文件名：指出M文件、MEX文件、工作空间变量、内置函数或Simulink模型所在的目录。,第一章 Matlab语言概述、运行环境 和编程工具介绍,2.2.3.5 工作空间浏览器窗口 （workspace） 工作空间浏览器窗口用于显示内存中所有的变量名、数据结构、类型、大小和字节数，不同的变量类型使用不同的图标。,第一章 Matlab语言概述、运行环境 和编程工具介绍,2.2.3.5工作空间浏览器窗口 （workspace） 工作空间浏览器窗口用于显示内存中所有的变量名、数据结构、类型、大小和字节数，不同的变量类型使用不同的图标。也可以在MATLAB 7.x的命令窗口通过命令来查看工作空间的变量：who 查阅MATLAB内存变量名；whos 查阅MATLAB内存变量名、大小、类型和字节数。clear 变量名1 变量名2 ：删除内存中的变量， 变量名可省略，省略时表示删除所有变量。,
