《matlab简介(1)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《matlab简介(1)（58页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、Matlab,简介,MATLAB,l MATLAB(Matrix Laborator “矩阵实验室”。 )是MathWorks公司开发科学与工程计算软件； l广泛应用于自动控制、数学运算、信号分析、计算机技术、图像信号处理、财务分析、航天工业、汽车工业、生物医学工程、语音处理和雷达工程等行业； l 国内外高校和研究部门科学研究的重要工具； MATLIB 已成为数学计算工具方面事实上的标准。,1.1.1 MATLAB工具箱,l MATLAB由基本部分和功能各异的工具箱组成。 基本部分是MATLAB的核心，工具箱是扩展部分。 l 工具箱是用MATLAB的基本语句编成的各种子程序集，用于解决某一方面
2、的专门问题或实现某一类的新算法。 l MATLAB有以下主要的工具箱： 控制系统工具箱(Control System Toolbox) 系统辨识工具箱(System Identification Toolbox) 信号处理工具箱(Signal Processing Toolbox) 神经网络工具箱(Neural Network Toolbox) 模糊逻辑控制工具箱(Fuzzy Logic Toolbox) 小波工具箱(Wavelet Toolbox) 模型预测控制工具箱(Model Predictive Control Toolbox) 通信工具箱(Communication Toolbox)
3、 图像处理工具箱(Image Processing Toolbox) 频域系统辨识工具箱(Frequency System Identification Toolbox) 优化工具箱(Optimization Toolbox) 偏微分方程工具箱(Partial Differential Equation Toolbox) 财政金融工具箱(Financial Toolbox) 统计工具箱(Statistics Toolbox),MATLAB功能和特点,1功能强大 (1) 运算功能强大。MATLAB的数值运算要素不是单个数据，而是矩阵，每个元素都可看作复数，运算包括加、减、乘、除、函数运算等；通过
4、MATLAB的符号工具箱，可以解决在数学、应用科学和工程计算领域中常常遇到的符号计算问题。 (2) 功能丰富的工具箱大量针对各专业应用的工具箱的提供，使MATLAB适用于不同领域。 (3) 文字处理功能强大 MATLAB的Notebook为用户提供了强大的文字处理功能，允许用户从Word访问MATLAB的数值计算和可视化结果。,2人机界面友好，编程效率高 语言规则与笔算式相似，命令表达方式与标准的数学表达式非常相近。 解释方式工作的，键入算式无需编译立即得出结果，若有错误也立即做出反应，便于编程者立即改正。 3强大而智能化的作图功能 工程计算的结果可视化，使原始数据的关系更加清晰明了； 多种坐
5、标系； 能绘制三维坐标中的曲线和曲面。 4可扩展性强 包括基本部分和工具箱两大部分，具有良好的可扩展性，工具箱可以任意增减。 5. Simulink动态仿真功能 MATLAB的Simulink提供了动态仿真的功能，用户通过绘制框图来模拟一个线性、非线性、连续或离散的系统，通过Simulink能够仿真并分析该系统。,1.1 MATLAB 6.5环境设置 MATLAB6.5版的界面更加方便，运行界面称为MATLAB操作界面(MATLAB Desktop)，默认的操作界面下图所示。,通用操作界面窗口,图1.9 单独的命令窗口,命令窗口,1. 命令窗口(Command Window) 在命令窗口中可键
6、入各种MATLAB的命令、函数和表达式，并显示除图形外的所有运算结果。 l 命令窗口单独显示：如果选择菜单“View”“Undock Command Window ”； l 单独的命令窗口返回MATLAB界面：选择命令窗口的菜单“View”“Dock Command Window”命令。 (1) 命令行的显示方式 l 命令窗口中的每个命令行前会出现提示符“”。 l 命令窗口内显示的字符和数值采用不同的颜色，在默认情况下，输入的命令、表达式以及计算结果等采用黑色字体； 字符串采用赭红色；“if”、“for”等关键词采用蓝色。,命令窗口中行编辑的常用操作键,MATLAB常用标点符号的功能,以上的符
7、号一定要在英文状态下输入， 因为MATLAB不能识别中文标点符号！,历史命令窗口(Command History),图1.11 历史命令窗口,历史指令窗口主要功能的操作方法,当前目录浏览器窗口(Current Directory Browser),当前目录浏览器窗口的主要操作,(1) 当前目录的设置 如果是通过单击Windows桌面上的MATLAB图标启动，则启动后的默认当前目录是“matlab/work”；如果MATLAB的启动是由单击“matlab/bin/win32”目录下的“matlab.exe”，则默认当前目录是“matlab/bin/win32”把用户目录设置成当前目录的方法有两种
8、：在当前目录设置区设置。在上图中或MATLAB界面工具栏的右边都有当前目录设置区， 可以在“设置栏”中直接填写待设置的目录名。通过命令设置cd %显示当前目录cd 目录 %指定当前目录cd %指定上一级目录为当前目录,(2)文件详细列表区的主要应用功能,工作空间浏览器窗口(Workspace Browser),图1.14 工作空间浏览器窗口,工作空间浏览器主要功能的操作方法,数组编辑器窗口(Array Editor),图1.15 “Array Editor”数组编辑器窗口,在“Numeric format”栏中改变变量的显示类型。 在“Size”、“by”栏中改变数组的大小。 逐格修改数组中的
9、元素值。,交互界面分类目录窗口(Launch Pad),图1.16 交互界面分类目录窗口,双击应用条目“Import Wizard”、“Profiler”和“GUIDE”，就出现相应的界面窗口。双击“Help” 条目，就打开帮助文件出现帮助导航浏览器窗口。 双击“Demos”条目，就出现帮助导航浏览器窗口的Demos选项卡。 双击“Product Page (Web)”条目，就会上网连接支持网站的相应产品页面。,M文件编辑调试器窗口(EditorDebugger),启动M文件编辑调试器窗口的方法：,1）用鼠标双击当前目录窗口中的M文件(扩展名为.m)，可直接打开相应文件的M文件编辑器。2）单击
10、MATLAB界面上的图标，或者单击菜单“File”“New”“M-file”，可打开空白的M文件编辑器。 3）单击MATLAB界面上的图标，或者单击菜单“File”“Open”，在打开的“Open”对话框中填写所选文件名，单击“打开”按钮，就可出现相应的M文件编辑器。,帮助导航浏览器窗口,帮助导航浏览器窗口界面由左侧的Help Navigator(帮助导航器)和右侧的Help Browser(帮助浏览器)两部分组成。,通过命令实现帮助help ：列出所有主要的帮助主题，每个帮助主题与MATLAB搜索路径的一个目录名相对应 help topic 给出指定主题的帮助，主题可以是函数、目录或局部路径
11、 lookfor：在所有的帮助条目中搜索关键字，常用来查找具有某种功能而不知道准确名字的命令。 lookfor topic 把在搜索中发现与关键字相匹配的所有M文件的H1行(第一行注释)都显示出来 lookfor topic all 在所有M文件中搜索关键字helpwin：打开并显示帮助导航浏览器窗口(如图1.19所示)。 helpwin topic 打开帮助导航浏览器窗口显示指定的主题信息,MATLAB用户文件格式,1. 程序文件 程序文件即M文件，其文件的扩展名为.m，包括主程序和函数文件，M文件通过M文件编辑调试器生成。MATLAB的各工具箱中的函数大部分是M文件。2. 数据文件数据文件
12、即MAT文件，其文件的扩展名为.mat，用来保存工作空间的数据变量，数据文件可以通过在命令窗口中输入“save”命令生成。,3. 可执行文件 可执行文件即MEX文件，其文件的扩展名为.mex，由MATLAB的编译器对M文件进行编译后产生，其运行速度比直接执行M文件快得多(在8.1小节介绍)。 4. 图形文件 图形文件的扩展名为.fig，可以在“File”菜单中创建和打开，也可由MATLAB的绘图命令和图形用户界面窗口产生。 5. 模型文件 模型文件扩展名为.mdl，是由Simulink工具箱建模生成的。另外，还有仿真文件.s文件。,文件管理命令,what ：列出当前目录下的M、MAT、MEX文
13、件清单 dir：列出指定目录下的文件和子目录清单 type 文件名： 显示指定M文件的内容 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 diary：把当前命令窗口中的所有内容(包括命令、计算结果等)保存到日志文件中 diary (file) 使用指定文件名创建日志文件diary off 暂停执行diary命令diary on 恢复执行diary命令并使用当前的文件名,数据和变量 1.数据 1）数据类型 数据类型包括：数值型、字符串型、元胞型、结构型等 数值型双精度型、单精度型和整数类 2） 数据的表达方式 可以用带小数点的形式直接表示
14、用科学计数法 数值的表示范围是10-30910309。,2. 矩阵和数组的概念 在MATLAB的运算中，经常要使用标量、向量、矩阵和数组，这几个名称的定义如下： 1 ）标量：是指11的矩阵，即为只含一个数的矩阵。 2）向量：是指1n或n1的矩阵，即只有一行或者一列的矩阵。 3） 矩阵：是一个矩形的数组，即二维数组，其中向量和标量都是矩阵的特例，00矩阵为空矩阵()。 4）数组：是指n维的数组，为矩阵的延伸，其中矩阵和向量都是数组的特例。,矩阵元素和操作,矩阵和多维数组都是由多个元素组成的，每个元素通过下标来标识。 1. 矩阵的下标 (1) 全下标方式 矩阵中的元素可以用全下标方式标识，即由行下
15、标和列下标表示，一个mn的a矩阵的第i行第j列的元素表示为a(i,j)。 (2) 单下标方式 先把矩阵的所有列按先左后右的次序连接成“一维长列”，然后对元素位置进行编号。,2.1矩阵输入,(1) 矩阵元素应用方括号()括住； (2) 每行内的元素间用逗号或空格隔开； (3) 行与行之间用分号或回车键隔开；(4) 元素可以是数值或表达式。,矩阵输入,1. 通过显式元素列表输入矩阵 如： c=1 2;3 4;5 3*2 2. 通过语句生成矩阵 使用from:step:to方式生成向量（当step省略时则默认为step=1 ）使用linspace和logspace函数生成向量linspace(a,b
16、,n) a、b、n三个参数分别表示开始值、结束值和元素个数。生成从a到b之间线性分布的n个元素的行向量，n如果省略则默认值为100。,logspace (a,b,n)logspace用来生成对数等分向量，它和linspace一样直接给出元素的个数而得出各个元素的值。 a、b、n三个参数分别表示开始值、结束值和数据个数，n如果省略则默认值为50。生成从10a到10b之间按对数等分的n个元素的行向量。,3. 由矩阵生成函数产生特殊矩阵,3变量 1. 变量的命名规则 1)变量名区分字母的大小写。例如，“a”和“A”是不同的变量。 2)变量名不能超过63个字符，第63个字符后的字符被忽略，对于MATLAB6.5版以前的变量名不能超过31个字符。 3)变量名必须以字母开头，变量名的组成可以是任意字母、数字或者下划线，但不能含有空格和标点符号(如，。%等)。 4)关键字(如if、while等)不能作为变量名。,
