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1、MATLABMATLAB仿真技术仿真技术 电信分院电信分院 1MATLAB课程介绍 目标：了解目标：了解MATLABMATLAB的强大功能，能的强大功能，能够掌握简单的数据处理及基本图够掌握简单的数据处理及基本图形绘制形绘制, ,掌握掌握MATLABMATLAB这个仿真工具这个仿真工具在控制系统仿真中的应用在控制系统仿真中的应用 . .2特点：完全不必具备其它语言特点：完全不必具备其它语言的基础，各年级各专业的同学都的基础，各年级各专业的同学都可学习。可学习。3MATLAB课程安排J学时: 24学时J考核要求：不得缺勤，实验作业必须交齐。J考核方式: 考试或考查4学习内容MATLAB概述MAT
2、LAB的数值运算、符号运算MATLAB的绘图MATLAB工具箱MATLAB程序设计SIMULINK 简介MATLAB在自动控制系统仿真及辅助设计中的应用5仿真技术l仿真：就是模型实验，即通过对系统模型进行实验来研究 一个存在的或设计中的系统。l研究目的： 提高科学研究水平，缩短科学研究周期、降低科研成本及风险、促进各不同领域学科融合、加速科研成果转化为生产力。 6仿真分类 实物仿真（物理仿真）：利用几何相似或物理相似为基础进行的仿真。数学仿真：以数学模型代替实际系统进行实验的仿真方法。（牛顿运动定律、欧几里得几何学）半实物仿真：将物理模型、数学模型与实物相结合进行仿真的方法7它将一个优秀软件的
3、易用性与可靠性、通用性与专业性 、一般目的的应用与高深的科学技术应用有机的相结合。MATLAB是一种直译式的高级语言，比其它程序设计语言容易。MATLAB语言是以矩阵和数组为基本单位的编程语言。8MATLAB已经不仅仅是一个“矩阵实验室”了，它集科学计算、图象处理；声音处理于一身，并提供了丰富的Windows图形界面设计方法。MATLAB语言是功能强大的计算机高级语言, 它以超群的风格与性能风靡全世界, 成功地应用于各工程学科的研究领域。9第一章第一章 MATLAB语言概述语言概述一、MATLAB语言的发展 matlab语言是由美国的Clever Moler博士于1980年开发的（Math W
4、orks 公司的产品） 设计者的初衷是为解决“线性代数”课程的矩阵运算问题取名MATLAB即Matrix Laboratory 矩阵实验室的意思10 MATLAB在美国已经作为大学工科学生必修的计算机语言之一 (C, FORTRAN, ASSEMBLER, MATLAB) 近年来，MATLAB语言已在我国推广使用，现在已应用于各学科研究部门和许多高等院校。11二、二、matlab能在各领域做什么能在各领域做什么 工业研究与开发 数学教学，特别是线性代数 数值分析和科学计算方面的教学与研究 电子学、控制理论和物理学等工程和科学 学科方面的教学与研究 经济学、化学和生物学等计算问题的所有其他领域中
5、的教学与研究12例、用一个简单命令求解线性系统 3x1+ x2 - x3 = 3.6 x1+2x2+4x3 = 2.1 -x1+4x2+5x3 = -1.4A=3 1 -1;1 2 4;-1 4 5;b=3.6;2.1;-1.4;x=Abx = 1.4818 -0.4606 0.3848对于线性系统有Ax=b13例、用简短命令计算并绘制在0x6范围内的sin(2x)、sinx2、(sinx)2x=linspace(0,6)y1=sin(2*x),y2=sin(x.2),y3=(sin(x).2;plot(x,y1,x, y2,x, y3)1415三、三、MATLAB语言的特点：语言的特点： 语
6、语言言简简洁洁紧紧凑凑，语语法法限限制制不不严严，程程序序设设计计 自由度大，可移植性好自由度大，可移植性好 运算符、库函数丰富运算符、库函数丰富 图形功能强大图形功能强大图图1 界面友好、编程效率高界面友好、编程效率高 扩展性强扩展性强16四、四、MATLAB语言的功能：语言的功能：强大的数值（矩阵）运算功能强大的数值（矩阵）运算功能广泛的符号运算功能广泛的符号运算功能高级与低级兼备的图形功能（计算结果的可视高级与低级兼备的图形功能（计算结果的可视化功能）化功能）可靠的容错功能可靠的容错功能应用灵活的兼容与接口功能应用灵活的兼容与接口功能信息量丰富的联机检索功能信息量丰富的联机检索功能171
7、.矩阵运算功能MATLAB提供了丰富的矩阵运算处理功能，是基于矩阵运算的处理工具。变量 矩阵，运算 矩阵的运算例如 C = A + B ，A,B,C都是矩阵,是矩阵的加运算即使一个常数，Y=5，MATLAB也看做是一个11的矩阵182.符号运算功能符号运算即用字符串进行数学分析允许变量不赋值而参与运算用于解代数方程、微积分、复合导数、积分、二重积分、有理函数、微分方程、泰勒级数展开、寻优等等，可求得解析符号解193.丰富的绘图功能与计算结果的可视化具有高层绘图功能两维、三维绘图具有底层绘图功能句柄绘图使用plot函数可随时将计算结果可视化204.图形化程序编制功能动态系统进行建模、仿真和分析的
8、软件包用结构图编程，而不用程序编程只需拖几个方块、连几条线，即可实现编程功能21225.丰富的MATLAB工具箱MATLAB主工具箱主工具箱符号数学工具箱符号数学工具箱SIMULINK仿真工具箱仿真工具箱控制系统工具箱控制系统工具箱信号处理工具箱信号处理工具箱图象处理工具箱图象处理工具箱通讯工具箱通讯工具箱系统辨识工具箱系统辨识工具箱神经元网络工具箱神经元网络工具箱金融工具箱金融工具箱23许多学科，在许多学科，在MATLAB中都有专中都有专用工具箱，现已有用工具箱，现已有30多个工具箱，多个工具箱，但但MATLAB语言的扩展开发还远语言的扩展开发还远远没有结束，各学科的相互促进，远没有结束，各
9、学科的相互促进，将使得将使得MATLAB更加强大更加强大246.MATLAB的兼容功能的兼容功能与与excel,C,C+语言、语言、FORTURE语言跨平台兼容语言跨平台兼容257.MATLAB的容错功能非法操作时，给出提示，并不影响其操作1/0Warning: Divide by zeroans = Inf268.MATLAB的开放式可扩充结构 matlab 所有函数都是开放的用户可按自己意愿随意更改正因为此功能，使得matlab的应用越来越广泛9.强大的联机检索帮助系统强大的联机检索帮助系统可随时检索matlab函数可随时查询matlab函数的使用方法27三、 启动MATLABlMATLA
10、B的菜单启动方式，即可打开matlab命令平台lMATLAB随Word文件打开启动方式 。l用鼠标双击matlab图标28待机状态工作窗出现以后，即可进行各种操作29四、MATLAB界面与与Windows的窗口界面类似，有菜单项的窗口界面类似，有菜单项File、Edit、View、Debug、Windows、Help等项可以选择。等项可以选择。30菜单项File，其功能如下New 建立新文件建立新文件Open M-File 打开打开M-文件文件Open selected 打开选定文件打开选定文件Save Workspace As 将工作区存为将工作区存为Run M-File 运行运行 M-文件
11、文件Look For Selected 寻找选定文件寻找选定文件Print 打印打印Print Setup 打印设置打印设置Exit MATLAB 退出退出 MATLAB31五、matlab的数据与变量作用都是列出在作用都是列出在matlab工作工作空间中已经驻留的变量名清空间中已经驻留的变量名清单单32永久变量 在在matlab工作内存中工作内存中,驻留了几驻留了几个由系统本身在个由系统本身在启动时定义启动时定义的变的变量，我们称为永久变量量，我们称为永久变量 永久变量用永久变量用who指令是查看不到指令是查看不到的，只可随时调用的，只可随时调用33 eps 浮点数的相对误差浮点数的相对误差
12、 pi 圆周率圆周率 的近似值的近似值3.1415926 inf或或Inf 表示正无大表示正无大,定义为定义为1/0 NaN 非数，它产生于非数，它产生于0 ，0/0， / 等运算等运算 i，j 虚数单位虚数单位 ans 对于未赋值运算结果，自动赋给对于未赋值运算结果，自动赋给ansRealmax-最大正实数最大正实数Realmin-最小正实数最小正实数 34六、文件系统与路径函数 which 列出指定文件所在的目录列出指定文件所在的目录 which test.m 显示显示test.m所在的路所在的路径径 path 路径函数路径函数 path 显示显示matlab启动时设定的搜启动时设定的搜索
13、路径索路径 35八、matlabmatlab联机帮助命令联机帮助命令 help 功能提供功能提供matlab大部分主题的在线大部分主题的在线帮助信息帮助信息help 显示显示help 主题一览表主题一览表help help 如何使用如何使用help的提示。的提示。 help 函数名函数名/文件名文件名 显示相关函数显示相关函数/文件文件的帮助体的帮助体 36help help 显示显示help 的帮助信息的帮助信息37虽然虽然help可以随时提供帮助，但必须知道可以随时提供帮助，但必须知道准确的函数名称。当不能确定函数名称准确的函数名称。当不能确定函数名称时，时，help就无能为力了就无能为力
14、了。 Lookfor函数函数 它可提供通过一般的关它可提供通过一般的关键词，搜索出一组与之相关的命令键词，搜索出一组与之相关的命令lookfor transfer 寻找含有变换的相关指寻找含有变换的相关指令令38help 显示显示help 主题一览表主题一览表39help、lookfor 两个指令构成两个指令构成了了matlab语言相当完善的在语言相当完善的在线帮助查询系统线帮助查询系统 40九、matlab的演示功能的演示功能demo 在线演示在线演示:在命令在命令行直接输入或在菜单行直接输入或在菜单help中点中点demos4142小 结一、初步了解matlab 二、熟悉matlab界面，进行简单操作。43练习题已知R=1K，电容C= ，电感L=2.5H,电压源 ，是建立电路，并观察电流及R、L、C中电压44
