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1、MATLAB及在控制系 统课程中的应用2010年12月20日*1参考书目1、Matlab及在电子信息课程中的应用（第二版）陈怀琛 电子工业出版社 2004年1月2、控制系统仿真与计算机辅助设计薛定宇（东北大学） 机械工业出版社 2005年1月 3、控制系统数字仿真与CAD (第二版)张晓华（哈尔滨工业大学）机械工业出版社 2006年5月 4、控制系统的数字仿真与计算机辅助设计钱积新等 化学工业出版社 2003年5月 5、基于MATLAB的系统分析与设计控制系统楼顺天等 西安电子科技大学出版社 6、MATLAB6.X 教程 7、MATLAB与控制系统仿真实践 定价：34 元 作者：赵广元 书号：
2、978-7-81124-787-9 北京航空航天大学出版社Date2目 录 第1章 MATLAB 语言概述 第2章 基本语法 第3章 MATLAB 的开发环境和工具 第4章 MATLAB 的其他函数库 第5章 MATLAB的SIMULINK仿真 第6章 MATLAB在自动控制原理中应 用Date3第1章 MATLAB语言概 述 1.1 MATLAB语言的发展 1.2 MATLAB语言的特点 1.3 MATLAB的工作环境1.3.1 命令窗1.3.2 图形窗1.3.3 文本编辑窗 1.4 演示程序 1.5 网络资源Date41.1 MATLAB语言的发 展 1.1.1 MATLAB 概述MATL
3、AB是集数值计算、符号运算及图 形处理等强大功能于一体的科学计算语言， 是一种交互式的以矩阵为基础的系统计算平 台,它用于科学和工程的计算与可视化。它的 优点在于快速开发计算方法，而不在于计算 速度。 MATLAB已成为一门高校必修的课程 ，也是最为普遍的计算工具之一。Date51.1 MATLAB语言的发展( 续) 1.1.2 Matlab的发展 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，为学生设计了一组调用 LINPACK和EISPAC
4、K矩阵软件工具包库程序的的“通俗 易用”的接口，此即用FORTRAN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，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。Date6 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、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。 2000年末又推出
5、6.0版本。无论在界面的设计上还是 在内容上较以前版本都有很大的进展。Date71.1 MATLAB语言的发展( 续) 1.1.3 Matlab的版本演化 Matlab 1.0 Pc matlab-matlab 386 Matlab3.5+simulink Matlab 4.0：simlink内嵌（1992） Matlab 5.0 :全面的面向对象 Matlab 5.15.3 （1999） Matlab 6.0 （2000） Matlab 6.5：购并了MATRIXx Matlab 7.0: （2004）Date81.2 MATLAB语言的特 点 友好的工作平台和编程环境 简单易用的程序语言
6、强大的科学计算及数据处理能力 出色的图形处理功能 应用广泛的模块集和工具箱 实用的程序接口和发布平台 模块化的设计和系统级的仿真Date91.3 MATLAB的工作环 境1.3.1 命令窗(Command Window)单行命令执行方式执行结果直接显示 1.3.2 图形窗(Figure Window)用图形方式表示计算结果 1.3.3 文本编辑窗(File Editor)多行命令组成语言组，可以文件方式存盘 下面就具体看一下MATLAB 的工作环境演示。Date101.4 演示程序 在MATLAB的命令窗中键入demo或demosDate11%pend.m plot(-0.2,0.2,0;0,
7、color,y,linestyle,-,linewidth,10); g=0.98;l=1; theta0=pi/6;x0=l*sin(theta0); y0=-l*cos(theta0); axis(-0.75,0.75,-1.25,0); axis(off); head=line(x0,y0,color,r,linestyle,.,erasemode,xor,markersize,40); body=line(0;x0,0,y0,color,b,linestyle,-,erasemode,xor); t=0;dt=0.01; while t(大于)、=(大于或等于)、 = =(等于)、 =
8、( 不等于)。 MATLAB的关系操作符可以用来比较两个大小相同 的数组，或者比较一个数组和一个标量。在与标量比 较时，结果和数组大小一样。 a=1:9; b=a4 b = 0 0 0 0 1 1 1 1 1 c=a(a4) c = 5 6 7 8 9Date522.4.1 关系操作符 矩阵查找和排序 子矩阵的查找使用find命令完成，它返回关系 表达式为真的下标。例如： a=10:20; find(a15) ans = 7 8 9 10 11 矩阵的排序使用sort函数，它将矩阵按照升序 排列。Date532.4.2 逻辑运算 逻辑操作符定义了一种与或非的关系表 达式。MATLAB的逻辑操作
9、符有%利用find获得符合关系等式条件的元素“双下标“disp(ii),disp(jj)Date56【例】关系运算运用之一：求近似极限， 修补图形缺口。 t=-2*pi:pi/10:2*pi; y=sin(t)./t; subplot(1,2,1),plot(t,y),axis(-7,7,-0.5,1.2), xlabel(t),ylabel(y),title(残缺图形) tt=t+(t=0)*eps; yy=sin(tt)./tt; subplot(1,2,2),plot(tt,yy),axis(-7,7,-0.5,1.2) xlabel(t),ylabel(yy),title(正确图形)
10、Warning: Divide by zero. Date57Date58【例】逻辑操作应用之一：逐段解析函数 的计算和表现。本例演示削顶整流正弦半 波的计算和图形绘制。 t=linspace(0,3*pi,500);y=sin(t); z1=(t2*pi).*y; w=(tpi/3w=(tpi/3 elseif x=0y=x3+4*x; elsey=x5+x; endyx=input(x=); if x=10y=x2+3; elseif x=0y=x3+4*x;elsey=x5+x;end end yDate662.4.4 流程控制语句for循环 for循环允许一组命令以固定的次数重复，它的
11、一般 形式是 for x=array command end for 和end之间的命令串按数组array的每一列执行 一次，直到n次后终止。 如：for j=1:2:10y=j+j.2;endDate672.4.4 流程控制语句ofor循环不能使用内部重新赋值循环变量而终 止； ofor循环内部接受任何有效的MATLAB数组 ； ofor循环可以嵌套； o只要有矩阵形式可以解决的问题，不要使用 for循环。使用for循环的算法执行很慢，一 个好的MATLAB算法不应当出现循环语句。 Tic/toc o循环可以使用break跳出，但只跳出所在的 循环，不跳出整个嵌套结构。Date682.4.4
12、 流程控制语句 while循环 与for循环以固定的次数求一组指令相反，while循 环以不定的次数求一组语句的值。While循环的一般 形式为： while expression commonds end 只要表达式expression里的所有元素为真，就执行 命令串commands。通常表达式求值给一个标量值 ，单数组值也同样有效。Date69求y=0; for x=1:100y=y+x; end yN=input(N=); y=0; for i=1:Nfor j=1:Ny=y+1/(i+j);end end yN=input(N=); y=0; i=1; while i=10000 a(
13、i) break; end; End i ans = 10946 i = 21 Date722.4.4 流程控制语句Switch 语句 是一种均衡实现的多分支语句。 Switch expression Case 值1 commands1 Case 值2 commands2 Otherwise commandsN endDate73学生的成绩管理，用来演示switch结构的应用。 clear; for i=1:10ai=89+i;bi=79+i;ci=69+i;di=59+ i; end; c=d,c;Name= Jack,Marry,Peter, Rose, Tom; Mark=72,83,5
14、6,94,100; Rank=cell(1,5);S=struct(Name,Name,Marks,Mark,Rank,Rank);Date74for i=1:5switch S(i).Markscase 100 S(i).Rank=满分;case a S(i).Rank= 优秀; case b S(i).Rank= 良好; case c S(i).Rank= 及格; otherwise S(i).Rank=不及格; end end disp(学生姓名 , 得分 , 等级); disp( ) for i=1:5;disp(S(i).Name,blanks(6),num2str(S(i).Marks),blanks(6),S(i).Rank); end; 结结果： 学生姓名 得分 等级Jack 72 及格Marry 83 良好Peter 56 不及格Rose 94 优秀Tom 100 满分 Date752.5 基本绘图方法2.5.1 直角坐标中的两维曲线 plot(y) 以y的下标作为x坐标，以y值作为y坐标 。 plot(x,y)数组x和y的长度应匹配。 每次绘制将清除以前的图形。Date762.5.1
