matlab实用教程ppt

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1、数学软件与实验 -matlab,科学计算与仿真,推荐参考书,科学计算与仿真,推荐参考书,matlab是什么,一个可视化的计算程序, 广泛使用于从个人计算机到超级计算机范围内的各种计算机上 包括命令控制、可编程，上百个预先定义命令和函数 有许多强有力的命令, 能完成大量的高级矩阵处理 强有力的二维、三维图形工具 能与其他程序一起使用 25个(不断增加中)不同的工具箱应用于特殊的应用领域 工业研究与开发的有力工具 数学教学, 尤其线代, 数值分析, 科学计算方面的教研工具 电子学, 控制理论, 物理学等工程科学方面的教研工具 经济学, 化学和生物学等有计算问题的所有领域中的教学与研究 名字取自矩阵

2、实验室(matrix laboratory),matlab不是什么,不是万能的解决工具 不是最高性能的编程语言 受计算条件限制, 不能解决超大型实际问题 不能解决工具箱之外的问题种类 - 需要编写接口、算法甚至工具箱,MATLAB 的名称源自 Matrix Laboratory ，它是一种科学计算软件，专门以矩阵的形式处理数据。,MATLAB 将高性能的数值计算和可视化集成在一起，并提供了大量的内置函数，从而被广泛地应用于科学计算丶控制系统丶信息处理等领域的分析丶仿真和设计工作，而且利用 MATLAB 产品的开放式结构，可以非常容易地对 MATLAB 的功能进行扩充，从而在不断深化对问题认识的

3、同时，不断完善 MATLAB 产品以提高产品自身的竞争能力。,MATLAB Compiler 是一种编译工具，它能够将那些利用 MATLAB 提供的编程语言 M 语言编写的函数文件编译生成为函数库丶可执行文件 COM 组件等等。这样就可以扩展 MATLAB 功能，使 MATLAB 能够同其他高级编程语言例如 C/C+ 语言进行混合应用，取长补短，以提高程序的运行效率，丰富程序开发的手段。,目前 MATLAB 产品族可以用来进行：, 数值分析 数值和符号计算 工程与科学绘图 控制系统的设计与方针 数字图像处理 数字信号处理 通讯系统设计与仿真 财务与金融工程,MATLAB 是 MATLAB 产品

4、家族的基础，它提供了基本的数学算法，例如矩阵运算丶数值分析算法，MATLAB 集成了 2D 和 3D 图形功能，以完成相应数值可视化的工作，并且提供了一种交互式的高级编程语言 M 语言，利用 M 语言可以通过编写脚本或者函数文件实现用户自己的算法。,利用 M 语言还开发了相应的 MATLAB 专业工具箱函数供用户直接使用。这些工具箱应用的算法是开放的可扩展的，用户不仅可以查看其中的算法，还可以针对一些算法进行修改，甚至允许开发自己的算法扩充工具箱的功能。目前 MATLAB 产品的工具箱有四十多个，分别涵盖了数据获取丶科学计算丶控制系统设计与分析丶数字信号处理丶数字图像处理丶金融财务分析以及生物

5、遗传工程等专业领域。,Simulink 是基于 MATLAB 的框图设计环境，可以用来对各种动态系统进行建模丶分析和仿真，它的建模范围广泛，可以针对任何能够用数学来描述的系统进行建模，例如航空航天动力学系统丶卫星控制制导系统丶通讯系统丶船舶及汽车等等，其中了包括连续丶离散，条件执行，事件驱动，单速率丶多速率和混杂系统等等。 Simulink 提供了利用鼠标拖放的方法建立系统框图模型的图形界面，而且 Simulink 还提供了丰富的功能块以及不同的专业模块集合，利用 Simulink 几乎可以做到不书写一行代码完成整个动态系统的建模工作。,Stateflow 是一个交互式的设计工具，它基于有限状

6、态机的理论，可以用来对复杂的事件驱动系统进行建模和仿真。 Stateflow 与 Simulink 和 MATLAB 紧密集成，可以将 Stateflow 创建的复杂控制逻辑有效地结合到 Simulink 的模型中。,在 MATLAB 产品族中，自动化的代码生成工具主要有 Real-Time Workshop （ RTW ）和 Stateflow Coder ，这两种代码生成工具可以直接将 Simulink 的模型框图和 Stateflow 的状态图转换成高效优化的程序代码。利用 RTW 生成的代码简洁丶可靠丶易读。目前 RTW 支持生成标准的 C 语言代码，并且具备了生成其他语言代码的能力。

7、整个代码的生成丶编译以及相应的目标下载过程都是自动完成的，用户需要做得仅仅使用鼠标点击几个按钮即可。 MathWorks 公司针对不同的实时或非实时操作系统平台，开发了相应的目标选项，配合不同的软硬件系统，可以完成快速控制原型（ Rapid Control Prototype ）开发丶硬件在回路的实时仿真（ Hardware-in-Loop ）丶产品代码生成等工作。,另外， MATLAB 开放性的可扩充体系允许用户开发自定义的系统目标，利用Real-Time Workshop Embedded Coder 能够直接将 Simulink 的模型转变成效率优化的产品级代码。代码不仅可以是浮点的，还

8、可以是定点的。 MATLAB 开放的产品体系使 MATLAB 成为了诸多领域的开发首选软件，并且， MATLAB 还具有 300 余家第三方合作伙伴，分布在科学计算丶机械动力丶化工丶计算机通讯丶汽车丶金融等领域。接口方式包括了联合建模丶数据共享丶开发流程衔接等等。,MATLAB 结合第三方软硬件产品组成了在不同领域内的完整解决方案，实现了从算法开发到实时仿真再到代码生成与最终产品实现的完整过程。 主要的典型应用包括： 控制系统的应用与开发快速控制原型与硬件在回路仿真的统一平台 dSPACE 信号处理系统的设计与开发全系统仿真与快速原型验证， TI DSP 丶 Lyrtech 等信号处理产品软硬

9、件平台 通信系统设计与开发结合 RadioLab 3G 和 Candence 等产品 机电一体化设计与开发全系统的联合仿真，结合 Easy 5 丶 Adams 等,Matlab课程的组织结构,绪论 基础知识 数学运算 基本编程 数据显示 及存取 符号计算 数值计算 图形用户界面GUI Simulink仿真 外部接口,第一章 概述,MATLAB将计算、可视化和编程等功能集于一个易于使用的环境，并遇有如下特点： 功能强大； 简单易学； 编程效率高。,1.1 MATLAB简介及安装,1MATLAB的发展历程 2MATLAB的特点 3MATLAB的安装,1MATLAB的发展历程,1980年，美国新墨西

10、哥大学计算机科学 系主任Cleve 着手编写供学生使用的子程 序接口程序，取名为MATLAB； 1984年，推出了MATLAB第一个商业版 本； 1992年，推出MATLAB 4.0版；,1997年，推出MATLAB 5.0版； 2000年，推出MATLAB 6.0版； 2004年，推出MATLAB 7.0版； 2008年，推出MATLAB 7.6版； 2012年，推出MATLAB R2012A版,2MATLAB的特点,开发环境 编程 数值处理 图形化 图形用户界面 文件I/O和外部应用程序接口,3MATLAB的安装,MATLAB对PC系统的要求,1.2 MATLAB的目录结构,安装MATLA

11、B后，在安装目录下将包含如下文件夹。,续表,1.3 MATLAB的工作环境,1菜单和工具栏 2命令窗口 3历史命令窗口 4当前工作目录窗口 5工作空间窗口,本节介绍MATLAB的工作界面和基本的操作方法。 MATLAB的工作界面主要包括： 菜单； 工具栏； 命令窗口； 历史命令窗口； 当前工作目录窗口； 工作空间窗口。,MATLAB工作环境,1菜单和工具栏,这里只简单介绍默认情况下的菜单和工具栏。 【File】菜单主要用于对文件的处理。 【Edit】菜单主要用于复制、粘贴等操 作，与一般Windows程序的类似，在此 不作详细介绍。,【Debug】菜单用于调试程序。 【Desktop】菜单用于

12、设置主窗口中需要 打开的窗口。 【Window】菜单列出当前所有打开的窗 口。 【Help】菜单用于选择打开不同的帮助系 统。,当用户单击“Current Directory”窗口时，使得该窗口成为活动窗口，同时增加一个如下图所示的菜单【View】，用于设置如何显示当前目录下的文件。,当用户单击“Workspace”窗口时，使得该窗口成为活动窗口，同时增加如下图所示的菜单【View】和【Graphics】。,2命令窗口,命令窗口是MATLAB的主要交互窗口，用于输入命令并显示除图形以外的所有执行结果。 MATLAB命令窗口中的“”为运算提示 符，表MATLAB处于准备状态。,当在提示符后输入一

13、段程序或一段运算式 后【Enter】键，MATLAB会给出计算结 果，并再次进入准备状态（所得结果将被 保存在工作空间窗口中）。 单击命令窗口右上角的“ ”按钮，可以使 命令窗口脱离主窗口而成为一个独立的窗 口。,3历史命令窗口,主要用于记录所有执行过的命令； 保留自安装后所有使用过命令的历史记 录，并标明使用时间； 可以通过用鼠标双击某一历史命令来重新 执行该命令； 可以成为一个独立的窗口。,通过上下文菜单，可删除或粘贴历史记录； 可为选中的表达式或命令创建一个M文件； 可为表达式或命令创建快捷按钮。,4当前工作目录窗口,当前工作目录是指MATLAB运行文件时的目录。只有在当前工作目录或搜索

14、路径下的文件、函数可以被运行或调用。如下图所示。,5工作空间窗口,工作空间窗口将显示目前内存中所有的MATLAB变量的变量名、数据结构、字节数以及类型等信息，如下图所示。,1.4 MATLAB的通用命令,1常用命令 2输入内容的编辑 3标点 4搜索路径与扩展,通用命令是MATLAB中经常使用的一组命令，这些命令可以用来管理目录、函数、变量、工作空间、文件和窗口等。下面对这些命令进行介绍。,1常用命令,常用命令的功能,2输入内容的编辑,在命令窗口中，MATLAB提供了控制光标位置和进行简单编辑的键盘按键，部分常用的键盘按键及其功能如下表所示。,3标点,在MATLAB中，一些标点符号被赋予了特殊的

15、功能，如下表所示。,4搜索路径与扩展,用户自己书写的函数有可能并没有保存在搜索路径下。要解决这个问题，只需把程序所在的目录扩展成MATLAB的搜索路径即可。,（1）查看MATLAB的搜索路径 选择MATLAB主窗口中的【File】|【Set Path】菜单，进入【设置搜索路径】对话框。通过该对话框可为MATLAB添加或删除搜索路径。,在命令窗口中输入path或genpath可得到MATLAB的所有搜索路径，具体代码如下：,（2）设置MATLAB的搜索路径 方法一：在MATLAB命令窗口中输入 editpath或pathtool命令或通过【File】 |【Set Path】菜单，进入 “设置搜索

16、路 径”对话框，通过该对话框编辑搜索路 径。,方法二：在命令窗口执行“path(path, D:Study )”，然后通过 “设置搜索路 径”对话框查看“D:Study”是否在搜索路 径中。 方法三：在命令窗口执行“addpath D:Study- end”，将新的目录加到整个 搜索路径的末尾。如果将end改为 begin，可以将新的目录加到整个搜索路 径的开始。,1.5 MATLAB的帮助系统,1命令窗口查询帮助系统 2联机帮助系统 3联机演示系统,MATLAB为用户提供了非常完善的帮助系统。下面分别介绍MATLAB的三类帮助系统。,1命令窗口查询帮助系统,常见的帮助命令,2联机帮助系统,用户可以通过下述方法进入MATLAB的联机帮助系统。 直接单击MATLAB主窗口中的“ ”按钮； 选中Help菜单的前4项中的任意一项； 在命令窗口中执行helpwin、helpdesk 或doc。,3联机演示系统,可以通过以下方式