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1、1 MATLAB基础,本章要点 MATLAB的历史 MATLAB语言简介 MATLAB快速入门,20世纪70年代，美国新墨西哥大学计算机科学系主任数值代数领域专家Cleve Moler博士发现了用其他高级语言编程极为不便，为了减轻学生编程的负担，便构思并开发了最早的MATLAB，意为矩阵（Matrix）和实验室（Laboratory）的组合，并用FORTRAN语言编写了集命令翻译、科学计算于一身的交互式软件系统（所谓交互式语言，是指人们给出一条命令，立即就可以得出该命令的结果。无须编写源程序，在对其进行编译、连接，从而生成可执行程序，如C和Fortran语言）。这一软件利用了当时数值线性代数领
2、域最高水平的EISPACK和LINPACK两大软件包中可靠的子程序。,1.1 MATLAB的历史,1.1 MATLAB的历史,MATLAB 产品族可以用来进行以下各种工作： 数值分析 数值和符号计算 工程与科学绘图 控制系统的设计与仿真 数字图像处理 技术 数字信号处理 技术 通讯系统设计与仿真 财务与金融工程,1.2 MATLAB简介,MATLAB语言特点 （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
3、视化数据 （6）各种工具可用于构建自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。,1.2 MATLAB简介,MATLAB7的安装Matlab7支持的操作系统平台有：Windows2000（SP3或SP4）Windows NT4.0（SP5或SP6）Windows XPLiunx ix86 2.4x, glibc2.2.5Sun Solaris 2.8,2.9HPUX 11.0和11.1Mac OS X 10.3.2MATLAT 7的安装程序与旧版本相比有新的特点，包括
4、Typical（典型）和Custom（自定义）安装选项及新的放置文档的方法。,1.2 MATLAB简介,MATLAB常用函数及工具箱介绍Matlab实现算法、进行矩阵运算、绘制函数和数据等的常用函数有： （1）Matlab内部常数：eps-浮点相对精度；exp-自然对数的底数e等； （2）MATLAB常用基本数学函数：abs(x)-纯量的绝对值或向量的长度；angle(z)-复数z的相角(Phase angle)等； （3）MATLAB常用三角函数：sin(x)-正弦函数；cos(x)-余弦函数等；,1.2 MATLAB简介,（4）适用于向量的常用函数：min(x)-向量x的元素的最 小值；m
5、ean(x)-向量x的元素的平均值等； （5）MATLAB基本绘图函数、参数及注解：plotx-轴和y轴均为线性刻度（Linear scale）；y-黄色；xlabel(Input Value)-x轴注解等； （6）二维绘图函数：bar-长条图；polar-极座标图等； （7）三维绘图函数：plot3-曲线绘制；mesh-曲面图等；,1.2 MATLAB简介,MATLAB工具箱：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S
6、ystem 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Model predictive Control Toolbox模型预测控制工具箱,1.2 MATLAB简介,-Analysis and Synthesis Toolbox分析工具箱 Neural Network Toolbox神经网络工具箱 Optimizatio
7、n 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,1.2 MATLAB简介,Simulink使用介绍单击Matlab主窗口左下角“Start”按钮，选择“SimulinkLibrary
8、Browser”或在Matlab命令窗口中输入Simulink并按回车键或单击工具栏中的图标，都可以打Simulinik模块库浏览器（Simulink Library Browser）。如图：,1.2 MATLAB简介,选择FileNew或单击图标即可建立一个名为“untitled ”，扩展名为“mdl”的空白模型窗口，如图：,1.2 MATLAB简介,选中所需的信源模块如（From Workspace信源模块）将其拖入到“untitled”窗口中，并单击该模块打开模块参数设置对话框，如图：,1.2 MATLAB简介,在此修改变量名称（工作空间中存在的变量x）等参数，再选中“Continuou
9、s”的“Derivative”及信宿“Sink“中的模块“Scope”，并将三个模块连接起来，如图即构成了一个Simulink模型 ：,1.2 MATLAB简介,SIMULINK神经网络模块获得Simulink神经网络模块库最简单的方法是在Simulink Library Browser选择神经网络模块库；也可在Matlab工作空间中输入Neural命令，即可得到如图所示的神经网络工具箱的模型窗口：,1.2 MATLAB简介,通过双击上图中的“Net Input Functions”子模块库，就会弹出一个包含两个网络输入模块的窗口，如图所示：,1.2 MATLAB简介,双击神经网络工具箱的模型
10、窗口中的“Transfer Functions”模块库，将会弹出一个包含一些传递函数模块的窗口：,1.2 MATLAB简介,双击神经网络工具箱的模型窗口中的“Weight Functions”模块库，将会弹出一个包含一些权值设置模块的窗口：,1.2 MATLAB简介,双击神经网络工具箱的模型窗口中的“Control System”模块库，将会弹出一个包含一些控制系统模块库的窗口：,1.3 MATLAB快速入门,MATLAB界面组成 命令行窗口：可以在此输入Matlab命令，可以是一条单独的Matlab语句，也可以是一段实现某种功能的Matlab编程代码。 命令历史窗口：该窗口中存储了命令行中所
11、有运行过的命令，要想重新运行以前的命令，只要双击该窗口中的这条命令即可，要执行该窗口的多条命令，则按住Shift，然后选中需要执行的命令，双击就可以了。也可选中将该条（多条）命令将其拖入命令窗口也可运行。 工作空间浏览器窗口：该窗口存贮并显示了当前命令行窗口中所有的变量，这些变量是保存在内存中的，在命令行中输入who和whos可以查看当前内存中所有的变量（名称、大小、类型）。,1.3 MATLAB快速入门,当前路径窗口：该窗口显示了当前路径下所有的文件夹，双击其中某一文件就可在“Editor/Debugger”窗口中打开该文件，从而可对其进行编辑、运行等操作。 编辑调试窗口：该窗口用于Matl
12、ab脚本的编写和执行，保存为work下的一个M文件，可以选择Debug菜单中的run命令，也可以直接按键或直接点击工具栏中的运行命令来执行该文件，还可以在某条语句前设置断点以便于对文件进行调试。,1.3 MATLAB快速入门,右侧是命令窗口（Command Window），左上角有当前路径窗口（Current Directory）和工作空间浏览器窗口（Workspace Browser），右下角是命令历史窗口（Command History）。,1.3 MATLAB快速入门,“Editor/Debugger”窗口如图 ：,1.3 MATLAB快速入门,【例1-1】求矩阵 和矩阵的乘积。 解：首
13、先，我们看到比如矩阵 所含元素较多，代码较长，这里可以使用命令的续行输入。 在命令窗口中输入：回车后获得结果为：,矩阵运算功能和绘图功能,1.3 MATLAB快速入门,下面计算两矩阵相乘的结果，在命令行输入：回车后输出结果为：其中，“.*”为点乘。,1.3 MATLAB快速入门,【例1-2】 在命令行中利用plot函数在一张图中绘制函数和 的图形，其中 。,y1=sin(x)+5;y2=2*sin(x)+3;plot(x,y1,b-); % b表示线条的颜色为蓝色，-表示线条的类型hold on; % 在保留前一图形的基础上绘制另一图形plot(x,y2,k-.); % k表示线条的颜色为黑色
14、xlabel(x); % x轴标记ylabel(y1/y2); % y轴标记legend(y1,y2); % 图形注解 title(Two Functions); % 图形标题grid on; % 显示格线,解：在命令窗口中输入如下代码：,1.3 MATLAB快速入门,函数仿真曲线,1.3 MATLAB快速入门,神经网络工具箱快速入门神经网络工具箱包含在C:MATLABtoolboxnnet目录中，安装神经网络工具箱的指令可以在下列两份MATLAB文档中找到：the Installation Guide for MS-Windows and Macintosh 或者the Installation Guide for UNIX。 键入help nnet可得到帮助主题。工具箱包含了许多示例。每一个例子讲述了一个问题，展示了用来解决问题的网络并给出了最后的结果。显示向导要讨论的神经网络例子和应用代码可以通过键入help nndemos找到，在nnet目录中可找到相应文件（.m），打开该文件，即可看到某个例子的实现代码，仿真后还可看到运行结果。这对于我们学习神经元模型及结构，神经网络的创建、训练、仿真以及学习算法等过程非常有益。,
