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1、 MATLAB简介1. MATLAB的发展史 2. MATLAB语言的主要特点 3. MATLAB与仿真 4.教学与参考资料1. MATLAB的发展史 MATLAB名字由MATrix和 LABoratory 两词的前三个字母 组合而成。那是20世纪七十年代，时任美国新墨西哥大学 计算机科学系主任的Cleve Moler出于减轻学生编程负担的 动机，编写了一个为线性代数的矩阵计算提供运算工具的 软件，此即用FORTRAN语言编写的萌芽状态的MATLAB 。 1984年由Little、Moler、Steve Bangert合作成立 MathWorks公司，并把MATLAB正式推向市场。从这时 起，
2、MATLAB的内核采用C语言编写，而且除原有的数值 计算能力外，还新增了数据图视功能。 1997年仲春，MATLAB5.0版问世，紧接着是5.1、5.2， 以及和1999年春的5.3版。现今的MATLAB拥有更丰富的 数据类型和结构、更友善的面向对象的界面、更加快速精 良的图形可视、更广博的数学和数据分析资源、更多的应 用开发工具。Matlab的版本演化 Matlab3.5+simulink（1990年 运行于windows） Matlab 4.0：simulink内嵌（1992年 ） Matlab 5.0 ：全面的面向对象（1997年） Matlab 5.15.3：simulink3.0 M
3、atlab 6.06.1： simulink4.04.1 Matlab 6.5：simulink5.0 Matlab 7.0： simulink6.0 2006年后的版本：Matlab 2006a Matlab 2006b1. MATLAB的发展史2. MATLAB语言的主要特点（1）具有丰富的数学功能包括矩阵各种运算。如：正交变换、三角分解、特征值、常 见的特殊矩阵等。包括各种特殊函数。如：贝塞尔函数、勒让德函数、伽码函 数、贝塔函数、椭圆函数等。 包括各种数学运算功能。如：数值微分、数值积分、插值、 求极值、方程求根、FFT 、常微分方程的数值解等。 （2）具有很好的图视系统可方便地画出两
4、维和三维图形。 高级图形处理。如：色彩控制、句柄图形、动画等。图形用户界面GUI制作工具，可以制作用户菜单和控件。使 用者可以根据自己的需求编写出满意的图形界面。（3）可以直接处理声音和图形文件。 声音文件。如： WAV文件（例：wavreadwavread，soundsound等）。 图形文件。如： bmp 、gif 、 pcx 、tif 、jpeg等文件。 （4）具有若干功能强大的应用工具箱。Mathworks公司先后开发了许多工具包，世界上很多从事自 动控制的专家在自己擅长的领域里编写了具有特殊功能的工 具包，诸如： 控制系统工具箱(control system toolbox); 信号
5、处理工具箱(signal processing toolbox); 系统识别工具箱(system identification toolbox); 鲁棒控制工具箱(robust control toolbox); 神经网络工具箱(neural network toolbox)等等。还在不断扩充、丰富和完善。每一个工具箱都是该领域里的 最权威、最先进的计算与仿真软件程序。2. MATLAB语言的主要特点2. MATLAB语言的主要特点（5）使用方便，具有很好的扩张功能。 使用MATLAB语言编写的程序可以直接运行，无需编译。 MATLAB语言不仅为用户提供了可以直接调用的丰富的库函 数（即M文件
6、），用户还可以自行建立或扩充能完成指定功 能的M文件（即新的库函数），与系统里的库函数一样保存 ，同样使用，以提高其效率，丰富其功能。 通过建立Mex文件的形式，进行混合编程，能够方便地调用 FORTRAN或C语言的子程序，以进一步扩充MATLAB程序 设计的语言的功能。 （6）具有很好的帮助功能。 提供十分详细的帮助文件（PDF 、HTML 、demo文件）。 联机查询指令：help指令，lookfor关键词等。3. MATLAB与仿真 一般一般来说，系统仿真过程可以分为五个步骤： （1）系统建模：根据要分析的电路与系统，建立相应的数学模型 。 （2）仿真算法：找到合适的仿真算法。 MATL
7、AB已经被确认为准 确、可靠的科学计算标准软件。 （3）仿真语言：应用仿真语言编写计算程序。MTLAB语言有非常 突出的优点，是电路与系统仿真首选的仿真语言。 （4）仿真计算：根据初步的仿真结果对该数学模型进行验证。 （5）系统仿真：进行系统仿真，并认真地分析仿真的结果。 仿真算法、仿真语言和仿真程序构成了数字仿真软件。 验证了数学模型的正确性、仿真算法的可行性、仿真程序的准确 性和可靠性，最后编制成一个成熟的仿真软件。3. MATLAB与仿真 电路与系统仿真在教学实践中应用越来越普遍。 对于改进教学效果、给学生提供形象化的信息、激发学生的学习兴趣、 提高学生的自学能力、加强学生对授课内容的理
8、解等无疑是十分有益的 。有利于对学生分析问题的能力和解决问题的能力的培养。 学生掌握了系统仿真的方法以后，不但使他加强了对所学课程的理解， 同时还便于钻研一些他本人感兴趣的问题，有利于部分学有余力的学生 进一步自学的要求。 在美国和欧洲大学中，九十年代将MATLAB正式列入了电子 工程专业研究生和本科生的教学计划， MATLAB是必须掌 握的基本工具。 在设计研究单位和工业界，MATLAB也成为工程师们应该掌 握的一种工具，是被认作进行高效研究、开发的首选软件工 具。 From BBS:博士论文=Matlab+word4.教学与参考资料 讲课与上机试验。 相关网络资源：http:/http:/
9、 MATLAB基础与应用简明教程，教材。 基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用，薛定宇 陈阳泉著，清华 大学出版社，参考书。 现代控制工程（第4版），电子工业出版社，参考书。 动态系统的反馈控制（第4版），电子工业出版社，参考书。第一章 MATLAB入门与基本运算1.1 MATLAB环境1.2 变量管理1.3 MATLAB的在线帮助1.4 MATLAB的标点1.5 MATLAB数据的输入与输出1.6 MATLAB的数值运算基础1.7 M文件与M函数1.8 控制语句1.9 曲线拟合和插值运算第一章 MATLAB入门与基本运算 1.1 MATLAB环境默认界面 命令窗口：是MAT
10、LAB的重要组成部分，MATLAB系统在计算机里的存 在，主要是以命令窗口形式体现的。在MATLAB命令窗口，使用者输入命 令、程序、点击菜单项或工具栏按钮，指挥MATLAB计算、仿真，其结果 也都在命令窗口显示。命令窗口是使用者和MATLAB 交互的地方。 工作空间窗口：工作空间（Workspace）是运行MATLAB的程序或命令时 ，保存所有变量与MATLAB提供的常量所构成的空间，运行期间工作空间 一直都打开，刚打开的工作空间只有MATLAB提供的几个常量，如 pi(3.1415926)、虚数单位i等。当运行程序时，程序中的变量被存入工作空 间。除非用特殊的命令删除某变量，否则该变量在关
11、闭MATLAB之前一直 存在。一个程序的运行结果以变量的形式保存在工作空间中，工作空间还 可以被别的程序继续使用。工作空间的所有变量还可以存储到一个文件中 ，供以后使用。 当前目录窗口：显示MATLAB打开到当前目录，系统默认目录是 MATLAB6p5work，即默认存储文件的地方。命令历史窗口：在命令窗口用过的命令语句都会存储在该窗口。操作桌面命令窗口工作空间窗口启动平台当前目录浏览器 命令历史窗口窗口布局方式MATLAB设定了几种特定的窗口布局方式，在desktop菜单中的Desktop Layout 菜单项中，提供了几种可选的布局方式：1.2 变量管理1.2.1 建立数据 命令窗口提供了
12、命令行编辑功能，即通过键盘输入控制命令、建立矩阵、运算 表达式等。MATLAB是一种交互式语言，输入命令即给出结果。当命令窗口出现提示符 时，表示MATLAB已经准备好，可以输入命令、变量或运行函数。 例如，从键盘输入 A=1 2 3; 4 5 6; 7 8 9 并按Enter键，则屏幕上显示出A=1 2 34 5 67 8 9命令窗口还可以作为一个多功能的高级计算器，如果要计算 只需键入18+(5*sin(pi/6)/(2+cos(pi/6)，然后按Enter键，就可以得到结果：ans=18.8723在命令窗口，可以通过按一下键把已经输入的18+(5*sin(pi/6)/(2+cos(pi/
13、6) 调回进行修改，而不需要重新输入。也可以在命令历史窗口查找并复制已经输入 过的命令。1.2 变量管理与工作空间 1.2.1 建立数据MATLAB里的变量无需事先定义，一个程序的变量，以其名称在语 句命令中第一次合法出现而定义。MATLAB变量名称的命名规则： 变量名可以由英文字母、数字和下划线组成。应以英文字母开头； 组成变量名的字符长度不大于31个，字母间不可留空格 ； MATLAB区分大小写英语字母。MATLAB中 设置了一些特殊的变量与常量： ans或（ANS）：缺省变量名，以应答最近一次操作运算结果； i或j：基本虚数单位 pi：圆周率 p（= 3.1415926.） eps：系统
14、的浮点的相对误差 inf（或INF）：无穷大 nan（或NaN）：代表不定值，例如0/0 realmax：系统所能表示的最大正实数 realmin：系统所能表示的最小正实数 nargin: 函数的实际输入参数个数 nargout：函数的实际输出参数个数 1.2 变量管理与工作空间1.2.2 工作空间管理 who和whos命令who命令用来查看工作空间中有哪些变量名，在命令窗口键入who即 可；whos命令用来查看这些变量的具体细节。 exist命令想查询当前工作空间内是否存在某个变量，可以用exist( )函数来完成 。该函数的调用格式为Iexist(a);式中a为要查询的变量名，返回的值表
15、示a存在的形式，具体可参阅教材5页。 clear 命令clear命令可以用来删除工作空间中一些不再使用的变量，使工作空间 更加简洁。例如直接在命令窗口键入clear a，将删除a变量。 format命令MATLAB在工作空间内显示数值结果时，遵循一定规则。缺省情况下 ，结果是整数，MATLAB将它作为整数显示；结果是实数，在小数点后保 留4位数显示。用户可以通过format命令改变显示形式，例如在命令窗口 键入format long，实数以小数点后保留12位显示。参阅教材6页。1.3 MATLAB的在线帮助MATLAB的命令繁多，为了帮助用户找到命令，MATLAB 提供了广泛的在线帮助功能。 help命令如果知道函数和命令的名称，可以利用MATLAB的help命 令，它可以直接给出要查询的函数的功能和调用方法等信息。 lookfor 命令lookfor命令根据关键词提供帮助，关键词不必为函数名和 命令名，其搜索范围是所有的MATLAB help 标题，以及搜索路 径中m文件的第一行，返回结果是包含指定关键词的哪些项。 菜单驱动的帮助可以直接从菜单栏获得菜单驱动的帮助。 MATLAB的搜索路径 which命令可找出函数和文件所在的目录
