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1、MATLAB 程 序 设 计,张永斌 合肥工业大学 噪声振动工程研究所,2,自我介绍,张永斌 2000.9-2004.7 合肥工业大学 本科 2004.9-2010.5 合肥工业大学 硕博 2008.9-2009.8 国家公派在丹麦技术 大学(DTU)留学 研究方向：噪声源识别技术、噪声振动控制、声灵敏度分析等 科研项目：主持国家自然科学基金1项；参加其他国家级和省部级项目10余项 科研成果：发表学术论文30余篇，SCI、EI收录28篇；获授权国家发明专利4项 获奖：获得中国机械工程学会上银优秀机械博士论文佳作奖 E-mail:,3,课程简介,教材：MATLAB R2007基础教程 作者：刘慧
2、颖 清华大学出版社 课时：10-17周 上课16学时 上机16学时 考试：考查课 成绩评定：平时成绩20%+ 上机试验40%+ 最后随堂考试40%,4,上机时间安排,5,学习MATLAB的原因,1. 培养基本的程序设计的思路和概念 2. 形成数值化解决问题的思路（关键） 例如：求解方程ex-x=0 ？ “fminbnd函数” 3. 合理利用可以节约大量的时间 线性规划问题，“linprog” 4. 记住：MATLAB可以做很多事情 介绍MATLAB的功能时详细介绍 博士论文=MATLAB + Word,6,MATLAB的学习方法,必须做大量的练习，熟悉其中的函数 多看帮助文件（Help ），一
3、本好的参考书 Internet百度、Google MATLAB 官方网站，开放平台 MATLAB论坛，会提问题，寻求大家的帮助 例如：MATLAB中文论坛 根据自己的兴趣，做开发 举例： 音乐播放器 简易钢琴 俄罗斯方块等,7,课程主要内容,MATLAB简介 MATLAB基本使用方法 MATLAB数组和矩阵运算 MATLAB程序设计 重点讲述 MATLAB绘图 MATLAB符号计算与文件输入输出 GUI(图形用户接口)设计 Simulink建模与仿真,8,MATLAB简介,MATLAB 作为一种高级科学计算软件，是进行算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的交互式应用开发环境。相对于传
4、统的 C、C+ 或者 FORTRAN 语言，MATLAB 提供了高效快速解决各种科学计算问题的方法。目前，MATLAB 产品已经被广泛认可为科学计算领域内的标准软件工具之一。 在MATLAB中内嵌了丰富的数学、统计和工程计算函数，使用这些函数进行问题的分析解答，无论是问题的提出还是结果的表达都采用工程师习惯的数学描述方法，这一特点使 MATLAB 成为了数学分析、算法开发及应用程序开发的良好环境。,9,MATLAB简介MATLAB 的特点,MATLAB是一种解释性语言。键入算式立即得结果，无需编译，对每条语句解释后立即执行。 变量的“多功能性” (1) 每个变量代表一个矩阵 (2) 每个元素都
5、看作复数 (3) 矩阵行数、列数无需定义 运算符号的“多功能性” 所有运算，包括加、减、乘、除、函数运算都对矩阵和复数有效。 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。,10,MATLAB简介MATLAB 的功能, MATLAB提供了大量的内置函数，将高性能的数值计算和可视化功能集成在一起，其主要功能包括： 数学计算 MATLAB 提供的数学算法凝聚了世界上诸多科学家的辛勤劳动，保证了数学计算精确的结果。MATLAB 数学计算的内容有： 线性代数和矩阵分析与变换 数据处理与基本统计 快速傅里叶变换（FFT），相关与协方差分析
6、稀疏矩阵运算 初等函数 贝塞尔、勒让德及其它特殊函数 线性方程及微分方程求解 ,11,MATLAB简介MATLAB 的功能,数据的可视化/强大的绘图功能 二维、三维绘图，包括离散数据绘图、直线图、封闭折线图、网格图、等值线图、极坐标图、直方图等； 支持多种图像文件格式例如：EPS，TIFF，JPEG， PNG，BMP，AVI，PCX等； 软硬件支持的 OpenGL 渲染； 支持动画和声音； 多种光源设置、照相机和透视控制； 能够打印或者导出图形到其它的应用程序中，如 Word 和 PowerPoint，共享开发的结果。,12,MATLAB简介MATLAB 的功能,交互式编辑创建图形 MATLA
7、B 提供了交互式工具用于设计、修改图形窗口，在 MATLAB 的图形窗口中可以完成： 拖放数据集到窗体； 修改图形窗体中任意对象的属性； 放大、旋转、平移、修改摄像机或者光线的位置、角度等； 增加注释和数据标注； 将图形窗口文件转变为 M 代码。,13,MATLAB简介MATLAB 的功能,集成的算法开发编程语言和环境 MATLAB 提供了一种简便易用的算法开发语言 M 语言，直接利用 MATLAB 提供的基本数学、图形能力，开发工程师自定义的算法。 图形用户界面开发功能GUIDE 下拉及弹出式菜单； 支持多种界面元素：按钮（PUSH BUTTON），单选按钮（RADIO BUTTON），复选
8、框（CHECK BOXES）， 滑块（SLIDERS）、文本编辑框（EDIT BOX）和 ActiveX 控件； 鼠标事件（Mouse Event）和响应函数（drawback）；,14,MATLAB简介MATLAB 的功能,开放性、可扩展性强 开放性：几乎所有的 MATLAB 工具箱函数都是利用 M 语言开发，而且所有函数文件都是可见的，所以可以查看源代码。 可扩展性：工程师不但可以修改已存在的内置函数，还可以， 在 C 或 FORTRAN 程序中调用 MATLAB 函数； 在 MATLAB 中使用 Java 语言编程； 输入输出各种 MATLAB 及其它标准格式的数据文件； 对计算机串口进
9、行输入输出操作； 加载通用 DLL 文件； 创建图文并貌的技术文档，包括 MATLAB 图形、命令，并可通过 Word、HTML 输出；,15,MATLAB简介MATLAB 的功能,功能强大的工具箱 除了MATLAB主工具箱（Main Toolbox）之外，还包含很多学科专用的领域性工具箱： 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 System Identification Toolbox系统辨识工具箱 Fuzzy Logic Toolbox模糊逻辑工具箱 Bioinfo
10、rmatics Toolbox生物分析工具箱 Image Processing Toolbox图象处理工具箱 Database Toolbox数据库工具箱 Model predictive Control Toolbox模型预测控制工具箱 Neural Network Toolbox神经网络工具箱 Optimization 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 等等. 而且每个新出的版本都在增加、更新完善。,16,MATLAB简介MATLAB 的功能,SIMULINK 建模
11、仿真功能 SIMULINK是实现动态系统建模、仿真和分析的一个集成环境，使得MATLAB的功能得到进一步扩展，它可以非常容易的实现可视化建模，把理论研究和工程实践有机的结合在一起。,17,MATLAB简介MATLAB 的工作环境,命令窗口（Command Window）、 当前路径窗口（Current Directory）、 工作区间浏览器（Workspace）、 主界面 命令历史窗口（Command History）、 图形窗口(Figure)、 文本编辑窗口(Editor) 。,18,MATLAB简介MATLAB 的主界面,工作区窗口,命令历史窗口,命令窗口,工具栏,菜单栏,19,MATL
12、AB简介MATLAB 的菜单栏,20,MATLAB简介MATLAB 的工具栏,新建,打开,剪切,复制,粘贴,撤销,恢复,Simulink：打开 Simulink，Simulink 是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，它支持连续、离散及两者混合的线性和非线性系统，也支持具有多种采样频率的系统。,Guide：快速启动 Guide，Guide 全称为 Graphical User Interface development environment，用于辅助设计图形用户接口，使用该工具可以简化 GUI 编程。,Profiler：快速启动 Profiler 工具，Profiler 工具能够
13、分析出程序运行时间消耗情况，用于帮助分析、改进 M 文件,Help：打开 MATLAB 帮助；,Current Directory：设置当前目录,21,MATLAB简介MATLAB 的命令窗口,MATLAB 命令窗口。打开 MATLAB 时，命令窗口自动显示于 MATLAB 界面中。,运算提示符，表示 MATLAB 处于准备状态，用户可以输入命令，按下回车键执行，并在命令窗口中显示运行结果,22,MATLAB简介MATLAB 的命令历史窗口,默认情况下命令历史窗口位于左下角，显示用户曾经输入过的命令，并显示输入的时间，方便用户查询。 对于命令历史窗口中的命令，用户可以点击右键进行相应的操作。
14、用户可以双击再次执行命令窗口中的命令。,命令历史窗口,23,MATLAB简介MATLAB 的工作区窗口,工作区窗口与当前路径窗口共享一块空间，可以通过标签显示或隐藏。工作区窗口中显示当前工作区中的所有变量及其大小和类型等。通过工作区可以对这些变量进行管理。其中包含了工作区工具栏和显示窗口。通过工具栏可以新建或删除变量、导入导出数据、绘制变量的图形等。另外右键单击变量名可以对该变量进行操作。,工作区窗口,24,MATLAB简介MATLAB 的当前路径窗口,当前路径窗口显示当前路径下的所有文件和文件夹及其相关信息，可以通过当前路径工具栏或右键菜单对这些文件进行操作。,当前路径窗口,25,MATLA
15、B简介MATLAB 的图形窗口,26,MATLAB简介MATLAB 的文本编辑窗口,27,MATLAB简介MATLAB 的路径搜索,路径设置 除 MATLAB 默认的搜索路径外，用户可以设置搜索路径。设置方法为：选择 MATLAB 窗口中的 File | Set Path 命令，进入路径搜索对话框。,添加选中目录,添加选中目录及其子目录,28,MATLAB简介MATLAB 的路径搜索,MATLAB 的搜索顺序 当在命令窗口中或者一个 M 文件中输入一个元素名称时，MATLAB 按照下面的顺序搜索该元素的意义，以元素 foo 为例： 1）查找工作区中是否存在名为 foo 的变量； 2）在当前路径中查找是否存在名 foo.m 的文件； 3）按照顺序查找搜索路径中是否存在该文件。如果存在多个名为 foo.m 的文件，则调用首先查到的文件。 因此，在为变量和函数命名时，需考虑 MATLAB 的路径搜索顺序，合理为变量和函数命名，保证程序的正确运行。,
