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1、一、一、MATLABMATLAB 简介简介MATLAB 是美国 MathWorks 公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB 和 Simulink 两大部分。MATLAB 是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，和Mathematica、Maple 并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB 可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析
2、等领域。MATLAB 的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用 MATLAB 来解算问题要比用 C，FORTRAN 等语言完成相同的事情简捷得多，并且 mathwork 也吸收了像 Maple 等软件的优点,使 MATLAB 成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对 C，FORTRAN，C+ ，JAVA 的支持。可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到 MATLAB 函数库中方便自己以后调用，此外许多的 MATLAB 爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。 二、发展历程二、发展历程20 世纪 70 年代，美国新墨西哥大学计
3、算机科学系主任 Cleve Moler 为了减轻学生编程的负担，用 FORTRAN 编写了最早的 MATLAB。1984 年由Little、Moler、Steve Bangert 合作成立了的 MathWorks 公司正式把 MATLAB推向市场。到 20 世纪 90 年代，MATLAB 已成为国际控制界的标准计算软件。 版本更新如下表：版本建造编号发布时间MATLAB 1.0 1984 MATALB 2 1986 MATLAB 3 1987 MATLAB 3.5 1990 MATLAB 4 1992 MATLAB 4.2cR71994 MATLAB 5.0R81996 MATLAB 5.1R
4、91997MATLAB 5.1.1R9.1 1997 MATLAB 5.2R10 1998 MATLAB 5.2.1R10.11998 MATLAB 5.3R111999 MATLAB 5.3.1R11.11999 MATLAB 6.0R122000 MATLAB 6.1R12.12001 MATLAB 6.5R132002 MATLAB 6.5.1R13SP12003 MATLAB 6.5.2R13SP22003 MATLAB 7R142004 MATLAB 7.0.1R14SP12004 MATLAB 7.0.4 R14SP22005 MATLAB 7.1R14SP32005 MATLAB
5、 7.2R2006a2006 MATLAB 7.3R2006b2006 MATLAB 7.4R2007a2007 MATLAB 7.5R2007b2007 MATLAB 7.6R2008a2008 MATLAB 7.7R2008b2008 MATLAB 7.8R2009a2009.3.6 MATLAB 7.9R2009b2009.9.4三、应用三、应用MATLAB 产品族可以用来进行以下各种工作：（1）数值分析； （2）数值和符号计算； （3）工程与科学绘图； （4）控制系统的设计与仿真 ；（5）数字图像处理技术；（6）数字信号处理技术；（7）通讯系统设计与仿真； （8）财务与金融工程。 MA
6、TLAB 的应用范围非常广，包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。附加的工具箱（单独提供的专用 MATLAB 函数集）扩展了 MATLAB 环境，以解决这些应用领域内特定类型的问题。 四、四、MatlabMatlab 的优势和特点的优势和特点 1、MATLAB 特点：（1）此高级语言可用于技术计算；（2）此开发环境可对代码、文件和数据进行管理；（3）交互式工具可以按迭代的方式探查、设计及求解问题；（4）数学函数可用于线性代数、统计、傅立叶分析、筛选、优化以及数值积分等；（5）二维和三维图形函数可用于可视化数据；（6）各种工具可用于构建自
7、定义的图形用户界面；（7）各种函数可将基于 MATLAB 的算法与外部应用程序和语言（如 C、C+、Fortran、Java、COM 以及 Microsoft Excel）集成。2、MATLAB 的优势：（1）友好的工作平台和编程环境：MATLAB 由一系列工具组成。这些工具方便用户使用 MATLAB 的函数和文件，其中许多工具采用的是图形用户界面。包括 MATLAB 桌面和命令窗口、历史命令窗口、编辑器和调试器、路径搜索和用于用户浏览帮助、工作空间、文件的浏览器。随着 MATLAB 的商业化以及软件本身的不断升级，MATLAB 的用户界面也越来越精致，更加接近 Windows 的标准界面，人
8、机交互性更强，操作更简单。而且新版本的 MATLAB 提供了完整的联机查询、帮助系统，极大的方便了用户的使用。简单的编程环境提供了比较完备的调试系统，程序不必经过编译就可以直接运行，而且能够及时地报告出现的错误及进行出错原因分析。（2）简单易用的程序语言：Matlab 一个高级的矩阵/阵列语言，它包含控制语句、函数、数据结构、输入和输出和面向对象编程特点。用户可以在命令窗口中将输入语句与执行命令同步，也可以先编写好一个较大的复杂的应用程序（M 文件）后再一起运行。新版本的 MATLAB 语言是基于最为流行的 C语言基础上的，因此语法特征与C语言极为相似，而且更加简单，更加符合科技人员对数学表达
9、式的书写格式。使之更利于非计算机专业的科技人员使用。而且这种语言可移植性好、可拓展性极强，这也是 MATLAB 能够深入到科学研究及工程计算各个领域的重要原因。（3）强大的科学计算机数据处理能力：MATLAB 是一个包含大量计算算法的集合。其拥有 600 多个工程中要用到的数学运算函数，可以方便的实现用户所需的各种计算功能。函数中所使用的算法都是科研和工程计算中的最新研究成果，而前经过了各种优化和容错处理。在通常情况下，可以用它来代替底层编程语言，如 C 和 C+ 。在计算要求相同的情况下，使用 MATLAB 的编程工作量会大大减少。MATLAB 的这些函数集包括从最简单最基本的函数到诸如矩阵
10、，特征向量、快速傅立叶变换的复杂函数。函数所能解决的问题其大致包括矩阵运算和线性方程组的求解、微分方程及偏微分方程的组的求解、符号运算、傅立叶变换和数据的统计分析、工程中的优化问题、稀疏矩阵运算、复数的各种运算、三角函数和其他初等数学运算、多维数组操作以及建模动态仿真等。（4）出色的图形处理功能：图形处理功能MATLAB 自产生之日起就具有方便的数据可视化功能，以将向量和矩阵用图形表现出来，并且可以对图形进行标注和打印。高层次的作图包括二维和三维的可视化、图象处理、动画和表达式作图。可用于科学计算和工程绘图。新版本的 MATLAB 对整个图形处理功能作了很大的改进和完善，使它不仅在一般数据可视
11、化软件都具有的功能（例如二维曲线和三维曲面的绘制和处理等）方面更加完善，而且对于一些其他软件所没有的功能（例如图形的光照处理、色度处理以及四维数据的表现等） ，MATLAB 同样表现了出色的处理能力。同时对一些特殊的可视化要求，例如图形对话等，MATLAB 也有相应的功能函数，保证了用户不同层次的要求。另外新版本的 MATLAB 还着重在图形用户界面（GUI）的制作上作了很大的改善，对这方面有特殊要求的用户也可以得到满足。（5）应用广泛的模块集合工具箱：MATLAB 对许多专门的领域都开发了功能强大的模块集和工具箱。一般来说，它们都是由特定领域的专家开发的，用户可以直接使用工具箱学习、应用和评
12、估不同的方法而不需要自己编写代码。目前，MATLAB 已经把工具箱延伸到了科学研究和工程应用的诸多领域，诸如数据采集、数据库接口、概率统计、样条拟合、优化算法、偏微分方程求解、神经网络、小波分析、信号处理、图像处理、系统辨识、控制系统设计、LMI 控制、鲁棒控制、模型预测、模糊逻辑、金融分析、地图工具、非线性控制设计、实时快速原型及半物理仿真、嵌入式系统开发、定点仿真、DSP 与通讯、电力系统仿真等，都在工具箱（Toolbox）家族中有了自己的一席之地。（6）实用的程序接口和发布平台：新版本的 MATLAB 可以利用 MATLAB 编译器和 C/C+数学库和图形库，将自己的 MATLAB 程序
13、自动转换为独立于 MATLAB 运行的 C 和 C+代码。允许用户编写可以和 MATLAB 进行交互的 C 或 C+语言程序。另外，MATLAB 网页服务程序还容许在 Web 应用中使用自己的 MATLAB 数学和图形程序。MATLAB 的一个重要特色就是具有一套程序扩展系统和一组称之为工具箱的特殊应用子程序。工具箱是 MATLAB 函数的子程序库，每一个工具箱都是为某一类学科专业和应用而定制的，主要包括信号处理、控制系统、神经网络、模糊逻辑、小波分析和系统仿真等方面的应用。（7）应用软件开发（包括用户界面）：在开发环境中，使用户更方便地控制多个文件和图形窗口；在编程方面支持了函数嵌套，有条件
14、中断等；在图形化方面，有了更强大的图形标注和处理功能，包括对性对起连接注释等；在输入输出方面，可以直接向 Excel 和 HDF5进行连接。 五、五、MatlabMatlab 常用工具箱常用工具箱MATLAB 包括拥有数百个内部函数的主包和三十几种工具包。工具包又可以分为功能性工具包和学科工具包。功能工具包用来扩充 MATLAB 的符号计算，可视化建模仿真，文字处理及实时控制等功能。学科工具包是专业性比较强的工具包，控制工具包，信号处理工具包，通信工具包等都属于此类。开放性使 MATLAB 广受用户欢迎。除内部函数外，所有 MATLAB 主包文件和各种工具包都是可读可修改的文件，用户通过对源程
15、序的修改或加入自己编写程序构造新的专用工具包。Matlab Main Toolboxmatlab 主工具箱Control System Toolbox控制系统工具箱Communication Toolbox通讯工具箱Financial Toolbox财政金融工具箱System Identification Toolbox系统辨识工具箱Fuzzy Logic Toolbox模糊逻辑工具箱Higher-Order Spectral Analysis Toolbox高阶谱分析工具箱Image Processing Toolbox图象处理工具箱LMI Control Toolbox线性矩阵不等式工具箱
16、Model predictive Control Toolbox模型预测控制工具箱-Analysis and Synthesis Toolbox 分析工具箱Neural Network Toolbox神经网络工具箱Optimization Toolbox优化工具箱Partial Differential Toolbox偏微分方程工具箱Robust Control Toolbox鲁棒控制工具箱Signal Processing Toolbox信号处理工具箱Spline Toolbox样条工具箱Statistics Toolbox统计工具箱Symbolic Math Toolbox符号数学工具箱Simulink Toolbox动态仿真工具箱Wavele Toolbox小波工具箱 六、常用函数六、常用函数1、Matlab 内部常数：eps：浮点相对精度 exp：自然对数的底数 e i 或 j：基本虚数单位inf 或 Inf：无限大， 例如 1/0nan 或 NaN：非数值（Not a
