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1、1,本章内容 MATLAB的基本数学函数和常用命令的使用； MATLAB的M文件的建立与使用； MATLAB的基本输入/输出函数及其应用； MATLAB的外部命令调用方法； MATLAB的条件转移语句、循环语句等常用控制语句的使用； MATLAB的基本绘图、字符添加、图形控制和图形修饰命令； MATLAB的基本数值运算方法； MATLAB的基本符号运算方法； MATLAB的文件I/O ； MATLAB图形用户界面（GUI）的简单设计； MATLAB编译器的基本应用方法。,第1章 仿真软件MATLAB,2,1.1 MATLAB的功能特点 1.1.1 MATLAB简介,在科学研究和工程应用中，为了
2、克服一般语言对大量的数学运算，尤其当涉及矩阵运算时，编程难、调试麻烦等困难，美国MATLAB软件开发公司于1967年构思并开发了MATLAB（MATRIX ABoratory， 即矩阵实验室），经过不断更新和扩充，该公司于1992年推出了具有划时代意义的MATLAB4.0版本，并于1993年推出了其微机版。 到2011年为止先后推出了MATLAB4.x、MATLAB 5.x、MATLAB 6.x和MATLAB 7.x版，使之应用范围越来越广。从MATLAB 7.x版开始，MathWorks公司每年发布两个版本的MATLAB。,3,用MATLAB编程运算与人进行科学计算的思路和表达方式完全一致，
3、所以使用MATLAB进行数学运算就象在草稿纸上演算数学题一样方便。 万能的、科学的数学运算“演算纸” 万能的计算器,4,MATLAB大大降低了对使用者的数学基础和计算机语言知识的要求，既使用户不懂C或FORTRAN这样的程序设计语言，也可使用MATLAB轻易的再现C或FORTRAN语言几乎全部的功能 ，设计出功能强大、界面优美、稳定可靠的高质量程序来，而且编程效率和计算效率极高。,5,尽管MATLAB开始并不是为控制理论与系统的设计者们编写的，但以它“语言”化的数值计算、强大的矩阵处理及绘图功能 、灵活的可扩充性和产业化的开发思路很快就为自动控制界研究人员所瞩目。目前，在自动控制、图像处理、语
4、言处理、信号分析、振动理论、优化设计、时序分析和系统建模等领域。,6,由著名专家与学者以MATLAB为基础开发的实用工具箱极大地丰富了MATLAB的内容，较为常见的MATLAB工具箱主要有：,航空宇宙模块集（Aerospace Blockset）; 通信模块集（Communications Blockset）; 控制系统工具箱（Control Systems Toolbox）; 数据获得工具箱（Data Acquisition Toolbox）; 模糊逻辑工具箱（Fuzzy Logic Toolbox）; 滤波器设计工具箱（Filter Design Toolbox）; 定点运算模块集（Fix
5、ed-Point Blockset）; 遗传算法与直接搜索工具箱（Genetic Algorithm and Direct Search Toolbox）;,7,高阶谱分析工具箱（High-Order Spectral Analysis Toolbox）; 图像处理工具箱（Image Processing Toolbox）; 映射工具箱（Mapping Toolbox）; 模型预测控制工具箱（Model Predictive Control Toolbox）; 神经网络工具箱（Neural Network Toolbox）; 优化工具箱（Optimization Toolbox）; 偏微分方程
6、工具箱（Partial Differential Equation Toolbox）; 鲁棒控制工具箱（Robust Control Toolbox）; 信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox）; 统计学工具箱（Statistics Toolbox）; 系统辨识工具箱（System Identification Toolbox）; 样条工具箱（Spline Toolbox）; 小波分析工具箱（Wavelet Toolbox）。,8,模型输入与仿真环境Simulink更使MATLAB为控制系统的仿真与CAD中的应用打开了崭新的局面，并使得MATLAB目前已经成为国际上
7、最流行的控制系统计算机辅助设计的软件工具。 MATLAB不仅流行于控制界，在生物医学工程、语言处理、图像信号处理、雷达工程、信号分析、计算机技术等各行各业中都有极广泛的应用。,9,严格地说，MATLAB并不是一种计算机语言，它仅仅是一种高级的科学分析与计算软件。因为，用它编写出来的程序并不能脱离MATLAB环境而执行，但从其功能上讲，MATLAB已经完全具备了计算机语言的结构与性能，所以我们这里将其简称为“MATLAB语言”。,10,目前MATLAB的最新版本为MATLAB 7.13（R2011b），它包括MATLAB 和 Simulink 的新功能、新产品以及其他产品的更新和缺陷修复程序。由
8、于最新版的新增功能对于本书涉及的内容没有太大影响，再加上新版本安装程序大、启动和运行速度慢。故本书仍以目前最为流行的经典版本MATLAB 7.5（R2007b）为基础来进行叙述，但排除了过渡性很强的内容，使得本书的内容对更高版本的环境仍可完全适用，同时也兼顾了当前仍在较低配置计算机上使用MATLAB 6.5版本的用户。,11,需要注意，对于使用Windows XP系统的用户需要安装MATLAB 6.5及以上的版本，使用Windows 7系统的用户必须安装MATLAB 7.6（R2008a）及以上的版本，否则不能正常使用或安装MATLAB。,12,1.1.2 MATLAB操作界面,MATLAB启
9、动后将出现如图1-1所示的操作界面。,由图1-1可知，MATLAB的操作界面由功能菜单、工具栏、工作窗口和开始按钮等组成。,13,1. MATLAB的工作窗口 在默认状态下，MATLAB的工作窗口由命令窗口（Command Window）、历史命令（Command History）窗口、工作空间（Wotkspace）浏览器窗口和当前工作目录（Current Directory）窗口等组成。 在MATLAB命令窗口中的“”标志为MATLAB的命令提示符，“|”标志为输入字符提示符。 如果用户是第一次使用MATLAB，则建议首先在命令行中键入demo命令，它将启动MATLAB的演示程序，用户可以在
10、这些演示程序中领略到MATLAB所提供的强大的运算和绘图功能。,14,2. 开始按钮 开始按钮（Start）位于MATLAB操作界面的左下角，单击这个按钮后，会出现MATLAB的操作菜单。这个菜单上半部分的选项包含MATLAB的各种交互操作界面，下半部分的选项的主要功能是窗口设置、访问MATLAB公司的网页和查看帮助文件等。 3. 功能菜单 为了更好地利用MATLAB，在其操作界面中设置了以下多个功能菜单。,15,* File 文件操作菜单 New 新建M文件、图形、模型和图形用户界面 Open 打开.m,.fig,.mat,.mdl,.cdr等文件 Close Command Window
11、关闭命令窗口 Import Data 从其他文件导入数据 Save Workspace As 保存工作空间数据到相应的路径文件中窗口 Set Path 设置工作路径 Preferences 设置命令窗口的属性 Page Setup 页面设置 Print 设置打印机属性 Print Selection 选择打印 Exit MATLAB 退出MATLAB操作界面,16,* Edit 编辑菜单 Undo 撤消上一步操作 Redo 重新执行上一步操作 Cut 剪切 Copy 复制 Paste 粘贴 Paste Special 粘贴特定内容 Select All 全部选定 Delete 删除所选对象 F
12、ind 查找所需对象 Find Files 查找所需文件 Clear Command Window 清除命令窗口的内容 Clear Command History 清除历史窗口的内容 Clear Workspace 清除工作区的内容,17,* Debug 调试菜单 Open M-Files when Debugging 调试时打开M文件 Step 单步调试 Step In 单步调试进入子函数 Step Out 单步调试跳出子函数 Continue 连续执行到下一断点 Clear Breakpoints in All Files 清除所有文件中的断点 Stop if Errors/Warning
13、s 出错或报警时停止运行 Exit Debug Mode 退出调试模式,18,* Desktop 桌面菜单 Unlock Command Window 命令窗口设为当前全屏活动窗口 Desktop Layout 桌面设计 Save Layout 保存桌面设计 Organize Layout 组织桌面设计 Command Window 显示命令窗口 Command History 显示历史窗口 Current Directory 显示当前工作目录 Workspace 显示工作空间 Help 帮助窗口 Profiler 轮廓图窗口 Toolbar 显示/隐藏工具栏 Shortcuts Toolba
14、r 显示/隐藏快捷工具栏 Titles 显示/隐藏标题,19,* Window 窗口菜单 Close All Documents 关闭所有文档 Command Window 选定命令窗口为当前活动窗口 Command History 选定历史窗口为当前活动窗口 Current Directory 选定当前工作目录为当前活动窗口 Workspace 选定工作空间为当前活动窗口,20,4. 工具栏 MATLAB操作界面工具栏中的工具“ ”分别用来建立M文件编辑窗口和打开编辑文件窗口；工具“ ” 对应的功能与Windows操作系统类似；工具“ ”分别用来快捷启动Simulink库浏览窗口、GUIDE
15、模版窗口和轮廓图窗口；工具“ ”分别用来快捷设置当前目录和返回到当前目录的父目录。,21,1.2.1 MATLAB语言的结构 MATLAB命令窗口就是 MATLAB语言的工作空间，因为MATLAB的各种功能的执行必须在此窗口下才能实现，在这种环境下输入的MATLAB语句称为“窗口命令”。 所谓窗口命令，就是在上述环境下输入的MATLAB语句，并直接执行它们完成相应的运算、绘图等。,1.2 MATLAB的基本操作,22,其中 等号右边的表达式可由操作符或其它字符、函数和变量名组成，它可以是MATLAB允许的数学或矩阵运算，也可以包含MATLAB下的函数调用；等号左边的变量名为MATLAB语句右边表达
