计算机仿真与模拟0-概述

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1、1返回上一次计算机仿真与模拟2返回上一次参考教材nMatlab及在电子信息课程中的应用，陈怀 琛，电子工业出版社，06.03nMatlab/simulink建模与仿真，张德丰，电 子工业出版，09.06nMatlab程序设计与应用，刘卫国，高等教 育出版社，06.073返回上一次课程内容简介nMATLAB基础知识n基于MATLAB的数值运算n利用MATLAB绘制图形n利用MATLAB求解电路/信号处理的问题n动态系统仿真：Simulink基础n基于Simulink的建模与仿真4返回上一次学会Matlab将让你 终生受益!为什么要学这门课？5返回上一次学习Matlab的基本原因n不希望学生在编程

2、上花太多时间，课程目 的不是学习编程n社会化的运行带来的好处：合理利用可以 节约大量的时间n面向对象的思想带来巨大的好处n紧密结合科学的前沿nFrom BBS:博士论文=Matlab+word 6返回上一次Matlab的学习方法n必须做大量的练习，熟悉其中的函数n联系和自己的课题相关，深刻的体会n多看帮助文件，一本好的参考书n会提问题，寻求大家的帮助n记住：Matlab可以做很多事情7返回上一次 概述 MATLAB基本使用 MATLAB的基本矩阵分析 矩阵操作 流程控制MATLAB基础8返回上一次一、概述nMATLAB是一种以矩阵为基础的交互 式系统计算平台,它用于科学和工程的 计算与可视化在

3、于快速开发计算方法 ，而不在于计算速度。9返回上一次1.1 MATLAB的发展n70s末期，Cleve Moler开发了“通俗易懂 ”Fortran接口程序，用于矩阵运算，取名 为MATLAB，即MATrix LABoratoryn1983年春天，工程师John Little与Moler 、Steve Bangert一起用C语言开发了第二 代专业版MATLABn1984年MathWorks公司成立，MATLAB 正式推向市场n1993年 Matlab 4.010返回上一次1.1 MATLAB的发展(续)n1995年 Matlab 4.2（带有Simulink）n1997年 Matlab 5.0

4、n2000.10 matlab 6.0n2002.8 Matlab 6.5 n2004.7 Matlab 7.0n2006年 Matlab R 系列，采用“R+年代+代 码”，n代码：春季a，秋季b11返回上一次1.2 Matlab能做什么n基本的数据处理n优化和解方程n动态过程仿真：实时的和非实时的n数据来源：Excel、数据库、A/D等等n嵌入式的控制：Pc/104和DSPn神经元网络、小波分析、GA等等n虚拟现实仿真12返回上一次1.3 MATLAB特点1MATLAB是一种解释性语言MATLAB以解释方式工作的，键入算式立即得 结果，无需编译，它对每条语句解释后立即执行 。 2变量的“多

5、功能性”(1) 每个变量代表一个矩阵，它可以有nm元素(2) 每个元素都看作复数 (3) 矩阵行数、列数无需定义 3运算符号的“多功能性”所有的运算，包括加、减、乘、除、函数运算都 对矩阵和复数有效。13返回上一次1.3 MATLAB特点4人机界面适合科技人员语言规则与笔算式相似：MATLAB的程序与科 技人员的书写习惯相近，因此，易写易读易交流 。 5强大而简易的作图功能(1) 能根据输入数据自动确定坐标绘图；(2) 能规定多种坐标绘图；(3) 能绘制三维坐标中的曲线和曲面；(4) 可设置不同颜色、线型、视角等。 6智能化程度高14返回上一次1.3 MATLAB特点7功能丰富，可扩展性强MA

6、TLAB软件包括基本部分和专业扩展部分。n基本部分包括：矩阵的运算和各种变换，代数和 超越方程的求解，数据处理和傅里叶变换，数值 积分等等。n扩展部分称为工具箱(toolbox) ，用于解决某一 个方面的专门问题，或实际某一类的新算法。现 在已经有控制系统、信号处理、图像处理、系统 辨识、模糊集合、神经元网络、小波分析等20余 个工具箱，并且还在继续发展中。15返回上一次Matlab产品家族nMatlab扩展支持在 matlab中队系统的 实施和开发。n工具箱：专用的函 数库，解决特定领 域的问题。nSimulink非线性系 统仿真nBlockset是专门为 simulink建立的模 块。16

7、返回上一次1.4 网络资源o新闻组nMATLAB的新闻组是comp.soft- sys.MATLAB。浏览器指向nhttp:/ nhttp:/o网络上的工具箱 nhttp:/ nhttp:/ ntral/fileexchange/loadCategory.do17返回上一次二、MATLAB基础使用2.1 MATLAB安装与启动 nMatlab的安装nnMatlab的启动n选择桌面上的MATLAB应用程序图标， 双击。n或单击 “开始/程序 /MATLAB/R2008a/Matlab R2008a”） 18返回上一次2.2 Matlab的工作环境通常情况下，MATLAB的工作环境主要有 ：n命令

8、窗口（Command Window）、n当前路径窗口（Current Directory）、n工作区间浏览器（Workspace）、n命令历史窗口（Command History）、n图形窗口(Figure)、n文本编辑窗口(Editor) 。19返回上一次2.2 Matlab的工作环境当前路径标题栏 命令 窗口 工作空间历史命令工具栏 20返回上一次2.2 Matlab的工作环境命令窗口下的File子菜单21返回上一次nNew及其子菜单：允许用用户建立新的文件（M文件）、 新的图形窗（Figure）、变量(variable)、仿真模型文件 (model)和图形用户界面文件(GUI)。nOpe

9、n.：打开一个已经存在的文件。nClose Command Window：关闭命令窗口。nImport Data.：在MATALB工作空间中生成一变量，并 从指定的路径和相应的文件中获取数据。nSave Workspace As.：将工作空间中的所有变量数据 保存在指定的路径下的相应的文件(.mat)中。nSet Path.：设置MATLAB的搜索路径。nPreferences.：允许用户对系统的一些性能参数进行设 置，如数据格式、字体大小与颜色等。22返回上一次MATLAB命令窗口的工具栏介绍工具栏上按钮的含义部分：n 打开一个新的.m文件编辑器窗口。n 在编辑器中打开一个已有的MATALB

10、相关 文件。n 创建一个新的Simulink模块文件。n 打开MATLAB的帮助。n设置当前路径23返回上一次24返回上一次n窗口布局ndocknundock25返回上一次2.2 Matlab的工作环境命令窗中的菜单与功能n MATLAB命令窗口(Command Window) 是用户和MATLAB系统交互的主要窗口。 在命令窗口中可以直接输入相应的命令， 系统将自动显示信息。用户可以运行函数 、执行MATLAB的基本操作命令以及对 MATLAB系统的参数设置等操作。n在命令窗口的菜单条下，一般有6个下拉子 菜单：File、Edit、Debug、Desktop、 Windows和Help。26

11、返回上一次n在命令窗口中提示符后面可以输入相关命令n运算结果立即得到27返回上一次命令窗口的编辑功能nMATLAB的特殊的功能键n 调出上一个（历史）命令行n 调出下一个命令行nEsc 恢复命令输入的空白状态n当输入命令的语句过长，需要两行或多行 才能输入，则要使用“”作连接符号，按 回车键(Enter)转入下一行继续输入。nQuit：退出MATLAB。28返回上一次显示行间距的格式控制n命令：formatn紧凑格式 format compactn稀疏格式 format loose（默认格式）29返回上一次数据精度显示格式nMATLAB中所有的量为双字长浮点数，显示 按下面显示规则：n在缺省情

12、况下，当结果为整数，作为整数显 示；当结果为实数，以小数后4位的精度近似显 示。n 如果结果中的有效数字超出了这一范围，以 科学计数法显示结果。nformat命令改变显示格式，常用的的格式有format type 注：type具体类型如下30返回上一次数据精度显示格式Matlab命令显示形式 范例(圆周率pi)说 明format short(默认)3.14164位十进制数format long3.14159265358979315位十制数 format short e3.1416e+0005位十进制数加指数format long e3.141592653589793e+00016位十进制数加指

13、数format hex400921fb54442d1816位十六进制数format bank3.14两位小数format +正、负、零format rat355/113分数近似31返回上一次历史命令窗口命令历史窗口(Command History)主要显示 曾经在Command Window窗口执行过的命 令 可以直接调入 到命令窗口32返回上一次工作空间窗口n工作空间它允许用户查看当前MATLAB工 作空间的内容，而且通过它可以对工作空 间中的变量进行删除、保存、修改等操作 。33返回上一次当前工作路径n当前路径窗口(Current Directory)主要显 示当前工作在什么路径下，包括M

14、文件的 打开路径等。n当前路径窗口允许用户对MATLAB的路径 进行查看和修改，如果修改了路径会立即 产生作用。通常启动MATLAB之后的默认 当前路径是MATLABwork，如果不改变 当前目录，用户自己的工作空间和文件都 将保存到该目录。34返回上一次MATLAB的搜索顺序n如果在命令窗口中输入如下命令： testnMATLAB对这一命令的搜索顺序为： (1)检查“test”是否是存储在工作空间中的变量。若 为工作空间中变量，则返回该变量的内容；否则 进行下一步； (2)检查“test”是否为MATLAB的内部函数。若为 内部函数，则返回要求输入内部函数参数信息。 否则进行下一步； (3)

15、检查当前目录中是否有test.m、test.mex或 test.dll文件； (4)检查MATLAB搜索路径上是否存在test.m、 test.mex或test.dll文件； (5)如不满足上述任何一条件，则返回出错信息。35返回上一次MATLAB的搜索顺序n如果在搜索路径中存在两个或多个同名函 数，则只能发现搜索路径中的第一个函数 ，而其它同名函数不被执行。此搜索的顺 序只是一般情况下的顺序，而实际的搜索 规则要复杂得多。36返回上一次设置当前工作路径方法一：在当前路径窗口(Current Directory) 将文件所在的路径设置为当前路径；37返回上一次设置当前工作路径n方法二：单击Fi

16、le菜单中的Set Path项， 弹出路径设置对话框如图所示。38返回上一次图像窗口nMATLAB图形窗(Figure)主要用于显示用 户所绘制的图形。通常，只要执行了任意 一种绘图命令，图形窗就会自动产生。绘 图都在这一个图形窗中进行。如果再建一 个图形窗，则可键入figure命令， MATLAB会新建一个图形窗，并自动给它 排出序号。39返回上一次文本窗口n通常，MATLAB命令编辑有行命令方式和文件方 式两种： n1、行命令方式。在命令窗口中一行一行地输入 命令，计算机对每一行命令作出反应。n2、 MATLAB文本编辑器。MATLAB文本编辑 器的功能就是完成编写、修改和调试这种文件程 序就要用到M文件编辑器/调试器。文本编辑器/