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1、MATLAB程序及应用程序及应用个人简介：个人简介：n祝洪杰祝洪杰n机电楼机电楼A413学时分配：学时分配：n总学时：总学时：32（其中理论课学时：（其中理论课学时：16 上机学时：上机学时：16） n考试成绩：平时成绩占考试成绩：平时成绩占30%，期末考试成绩占，期末考试成绩占70%。第第1章章MATLAB概论概论1.1MATLAB简介简介1.2MATLAB环境的准备环境的准备1.3MATLAB操作界面操作界面（开发环境）（开发环境）1.4MATLAB帮助系统帮助系统1.5MATLAB其他管理其他管理教学目标教学目标教学重点教学重点第第1章章MATLAB概论概论教学目标教学目标介绍MATLA
2、B的一些基本情况，让大家对该软件有一个整体的认识。它主要包括MATLAB的功能、发展历史以及MATLAB组成特点等。介绍MATLAB的安装和操作界面，通过学习，用户将对其开发环境有一个直观的认识并能够熟练掌握操作技巧。教学重点教学重点n了解MATLAB语言的基本功能和特点n初步认识MATLAB的操作界面n掌握MATLAB的路径搜索n掌握MATLAB的M文件编辑器的使用1.1MATLAB简介简介1.1.1MATLAB的发展的发展MATLAB表示为MatrixLaboratory，最初是1980年前后由CleveMoler用Fortran语言设计的，有关矩阵的算法来自Linpack和Eispack
3、课题的研究成果；现在的MATLAB程序是MathWorks公司用C语言开发的。是目前国际上最流行、应用最广泛的科学与工程计算软件。广泛应用于自动控制、数学运算、数字信号分析、计算机技术、图像信号处理、财务分析、航天工业、汽车工业、生物医学工程、语音处理和雷达工程等行业；国内外高校和研究部门科学研究的重要工具；1.1MATLAB简介简介1.1.1MATLAB的发展的发展1984年，年，MATLAB第第1版版(DOS版版)1992年，年，MATLAB4.0版版(微机版，在微机版，在windows3.X上使用上使用)1994年，年，MATLAB4.2版版(4.0的扩充，在图形界面设计方的扩充，在图形
4、界面设计方面提供了新的方法面提供了新的方法)1997年，年，MATLAB5.0版版(更多的数据结构，更多的数据结构，)1999年，年，MATLAB5.3版版(最优化工具箱和最优化工具箱和simulink3.0版版)2000年，年，MATLAB6.0版版(界面更合理界面更合理,计算性能速度提高计算性能速度提高,与与C语言接口及转换的兼容性更强，语言接口及转换的兼容性更强，simulink4.0)2001年，年，MATLAB6.1版版2002年，年，MATLAB6.5版版(simulink5.0,在计算方法、图形在计算方法、图形功能、用户界面设计、编程手段和工具等方面都有重大改进功能、用户界面设计
5、、编程手段和工具等方面都有重大改进)2004年，年，MATLAB7.0版版1.1MATLAB简介简介1.1.2MATLAB的主要组成部分的主要组成部分1、开发环境、开发环境由一组工具和组件组成2、MATLAB数学函数库数学函数库集成了丰富的数学函数库，其强大的计算能力覆盖了从基本函数到高级函数的范围。3、MATLAB语言语言它是一种以矩阵运算为基础的高级语言。4、图形功能、图形功能具有功能强大的图形系统，可以用高级命令和图形句柄实现对所有图形对象的操作。1.1MATLAB简介简介1.1.2MATLAB的主要组成部分的主要组成部分5、应用程序接口（、应用程序接口（API）提供了应用程序接口库函数
6、，允许用户使用像C语言这样的高级语言与MATLAB连接，功能包括与MATLAB的动态连接、调用MATLAB作为运算引擎、读写MAT文件等。6、工具箱、工具箱MATLAB由基本部分和功能各异的工具箱组成。基本部分是MATLAB的核心，工具箱是扩展部分。工具箱是用MATLAB的基本语句编成的各种子程序集，用于解决某一方面的专门问题或实现某一类的新算法。l lMATLAB有以下主要的工具箱：有以下主要的工具箱：控制系统工具箱(ControlSystemToolbox)系统辨识工具箱(SystemIdentificationToolbox)信号处理工具箱(SignalProcessingToolbox
7、)神经网络工具箱(NeuralNetworkToolbox)模糊逻辑控制工具箱(FuzzyLogicToolbox)小波工具箱(WaveletToolbox)模型预测控制工具箱(ModelPredictiveControlToolbox)通信工具箱(CommunicationToolbox)图像处理工具箱(ImageProcessingToolbox)频域系统辨识工具箱(FrequencySystemIdentificationToolbox)优化工具箱(OptimizationToolbox)偏微分方程工具箱(PartialDifferentialEquationToolbox)财政金融工具
8、箱(FinancialToolbox)统计工具箱(StatisticsToolbox)1.1MATLAB简介简介1.1.3MATLAB的特点及功能的特点及功能1功能强大功能强大(1)运算功能强大MATLAB的数值运算要素不是单个数据，而是矩阵，每个元素都可看作复数，运算包括加、减、乘、除、函数运算等；通过MATLAB的符号工具箱，可以解决在数学、应用科学和工程计算领域中常常遇到的符号计算问题。(2)功能丰富的工具箱大量针对各专业应用的工具箱的提供，使MATLAB适用于不同领域。(3)文字处理功能强大MATLAB的Notebook为用户提供了强大的文字处理功能，允许用户从Word访问MATLAB
9、的数值计算和可视化结果。1.1MATLAB简介简介1.1.3MATLAB的特点及功能的特点及功能2人机界面友好，编程效率高人机界面友好，编程效率高v语言规则与笔算式相似，命令表达方式与标准的数学表达式非常相近。v解释方式工作的，键入算式无需编译立即得出结果，若有错误也立即做出反应，便于编程者立即改正。3强大而智能化的作图功能强大而智能化的作图功能v工程计算的结果可视化，使原始数据的关系更加清晰明了；v多种坐标系；v能绘制三维坐标中的曲线和曲面。1.1MATLAB简介简介1.1.3MATLAB的特点及功能的特点及功能4可可扩展性展性强包括基本部分和工具箱两大部分，具有良好的可扩展性，工具箱可以任
10、意增减。还可以利用应用程序接口函数与其他高级语言连接处理。5Simulink动态仿真功能仿真功能MATLAB的Simulink提供了动态仿真的功能，用户通过绘制框图来模拟一个线性、非线性、连续或离散的系统，通过Simulink能够仿真并分析该系统。1.1MATLAB简介简介1.1.4MATLAB功能演示功能演示例例1.1分别绘制函数曲线。分别绘制函数曲线。x=-2*pi:pi/180:2*pi;plot(x,2.(-abs(x),:,x,sin(x)例例1.2求方程求方程2x5-3x3+71x2-9x+13=0的全的全部根。部根。p=2,0,-3,71,-9,13;x=roots(p)例例1.
11、3求解线性方程组。求解线性方程组。a=2,3,-1;8,2,3;45,3,9;b=2;4;23;x=inv(a)*b例例1.4求积分求积分quad(x.*log(1+x),0,1)1.1.4MATLAB功能演示功能演示1.1MATLAB简介简介用四种方法描述cos(x)*sin(y)图形图像处理：离散余弦压缩1.2MATLAB环境的准备环境的准备1.2.1MATLAB的安装的安装 安装MATLABX.0系统，需运行系统自带的安装程序setup.exe。运行后，将进入MATLAB安装程序的欢迎对话框，用户可以按照安装提示依次操作。安装MATLAB7必须具有由Mathworks公司提供的合法个人使
12、用许可，如果没有使用许可，用户将无法安装MATLAB。n1.2.2MATLAB的启动与退出的启动与退出1.2MATLAB环境的准备环境的准备1MATLAB系统的启动系统的启动启动启动MATLAB系统有系统有3种常见方法：种常见方法：(1)在在Windows桌面，单击任务栏上的桌面，单击任务栏上的“开始开始”按按钮，选择钮，选择“程序程序”菜单项，然后选择菜单项，然后选择“MATLAB7.0”程序选项。程序选项。(2)运行运行MATLAB系统启动程序系统启动程序matlab.exe。(3)利用快捷方式。利用快捷方式。2MATLAB系统的退出系统的退出要退出要退出MATLAB系统，也有系统，也有3
13、种常见方法种常见方法(1)在在MATLAB主窗口主窗口File菜单中选择菜单中选择ExitMATLAB命令。命令。(2)在在MATLAB命令窗口输入命令窗口输入Exit或或Quit命命令。令。(3)单击单击MATLAB主窗口的主窗口的“关闭关闭”按钮。按钮。1.2MATLAB环境的准备环境的准备n1.2.2MATLAB的启动与退出的启动与退出1.3MATLAB操作界面操作界面MATLAB主窗口是主窗口是MATLAB的主要工作的主要工作界面。主窗口除了嵌入一些子窗口外，界面。主窗口除了嵌入一些子窗口外，还主要包括菜单栏和工具栏。还主要包括菜单栏和工具栏。补充：通用参数设置补充：通用参数设置1.3
14、.1主窗口主窗口MATLAB7.0主窗口主窗口n命令窗口是命令窗口是MATLAB的主要交互窗口，可键入的主要交互窗口，可键入各种各种MATLAB的命令、函数和表达式，并显示的命令、函数和表达式，并显示除图形外的所有运算结果。除图形外的所有运算结果。nMATLAB命令窗口中的命令窗口中的“”为命令提示符，为命令提示符，表示表示MATLAB正在处于准备状态。在命令提示正在处于准备状态。在命令提示符后键入命令并按下回车键后，符后键入命令并按下回车键后，MATLAB就会就会解释执行所输入的命令，并在命令后面给出计解释执行所输入的命令，并在命令后面给出计算结果。算结果。1.3MATLAB操作界面操作界面
15、1.3.2命令窗口命令窗口CommandWindow(1)命令窗口中命令行的编辑MATLAB命令窗口不仅可以对输入的命令进行编辑和运行，而且可以对已输命令窗口不仅可以对输入的命令进行编辑和运行，而且可以对已输入的命令进行回调、编辑和重运行。入的命令进行回调、编辑和重运行。常用的键盘操作和快捷键常用的键盘操作和快捷键如表如表1-2所示所示1.3MATLAB操作界面操作界面1.3.2命令窗口命令窗口CommandWindow键盘按钮和快捷键该操作的功能键盘按钮和快捷键该操作的功能(Ctrlp)调用上一行Home(Ctrla)光标置于当前行开头(Ctrln)调用下一行End(Ctrle)光标置于当前
16、行结尾(Ctrlb)光标左移一个字符Esc(Ctrlu)清除当前输入行(Ctrlf)光标右移一个字符Del(Ctrld)删除光标处字符Ctrl光标左移一个单词Backspace(Ctrlh)删除光标前字符Ctrl光标右移一个单词1.3MATLAB操作界面操作界面1.3.2命令窗口命令窗口CommandWindow命命 令令该命令的功能该命令的功能命命 令令该命令的功能该命令的功能cdcd显示或改变工作目录显示或改变工作目录holdhold图形保持命令图形保持命令clcclc清清除除工工作作窗窗口口，但但不不清除工作空间清除工作空间loadload加加载载指指定定文文件件的的变变量量clearc
17、lear清除内存变量清除内存变量packpack整理内存碎片整理内存碎片clfclf清除图形窗口清除图形窗口pathpath显示搜索目录显示搜索目录diarydiary日志文件命令日志文件命令quitquit退出退出MATLAB 7MATLAB 7dirdir显示当前目录下文件显示当前目录下文件savesave保保存存内内存存变变量量到到指指定文件定文件dispdisp显示变量或文字内容显示变量或文字内容typetype显示文件内容显示文件内容echoecho工作窗信息显示开关工作窗信息显示开关(2)常用的操作命令1.3MATLAB操作界面操作界面1.3.2命令窗口命令窗口CommandWin
18、dow(3)命令窗口中的标点符号名称名称符符号号功能功能空格用于输入变量之间的分隔符以及数组行元素之间的分隔符。逗号,用于要显示计算结果的命令之间的分隔符；用于输入变量之间的分隔符；用于数组行元素之间的分隔符。分号;用于不显示计算结果命令行的结尾；用于不显示计算结果命令之间的分隔符；用于数组元素行之间的分隔符。百分号%用于注释的前面，在它后面的命令不需要执行。单引号用于括住字符串。方括号用于构成向量和矩阵；用于函数输出列表。续行号用于把后面的行与该行连接以构成一个较长的命令。1.3MATLAB操作界面操作界面1.3.2命令窗口命令窗口CommandWindow【例例】在命令窗口中使用不同的标点
19、符号。在命令窗口中使用不同的标点符号。 a=12.5,b=Hello %逗号表示分隔命令逗号表示分隔命令,单引号构成字符串单引号构成字符串,点号为小数点点号为小数点c=1 2;3 4;5 6 %表示构成矩阵表示构成矩阵,分号用来分隔行分号用来分隔行,空格用来分隔元素空格用来分隔元素 d=a*. %.表示续行表示续行注意：注意：以上的符号一定要在英文状态下输入，因为MATLAB不能识别中文标点符号。1.3MATLAB操作界面操作界面1.3.2命令窗口命令窗口CommandWindow(4)数值计算结果的显示格式及设置默认显示格式为：当数值为整数，以整数显示；当数值为实数，以小数后4位的精度近似显
20、示，即以“短(Short)”格式显示；如果数值的有效数字超出了这一范围，则以科学计数法显示结果。显示格式设置：选择菜单“File”“Preferences”，则会出现参数设置对话框；见表1-3数值的显示格式。工作空间是工作空间是MATLABMATLAB用于存储各种变量和结果的内用于存储各种变量和结果的内存空间。在该窗口中显示工作空间中所有变量的存空间。在该窗口中显示工作空间中所有变量的名称、大小、字节数和变量类型说明，可对变量名称、大小、字节数和变量类型说明，可对变量进行观察、编辑、保存和删除。同时用不同的图进行观察、编辑、保存和删除。同时用不同的图标表示矩阵、字符数组、单元数组、结构及符号标
21、表示矩阵、字符数组、单元数组、结构及符号对象等变量类型。对象等变量类型。1.3MATLAB操作界面操作界面1.3.3工作空间窗口工作空间窗口Workspace1.3MATLAB操作界面操作界面1.3.3工作空间窗口工作空间窗口Workspace(1)工作空间窗口中变量的操作选中变量右键变量的字符显示变量的图形显示全部内存变量保存为MAT文件部分内存变量保存为MAT文件删除部分内存变量删除全部内存变量1.3MATLAB操作界面操作界面1.3.3工作空间窗口工作空间窗口Workspace(2)通过命令管理变量save FileName 变量变量1 变量变量2 参数参数 load FileName
22、变量变量1 变量变量2 Who: 查阅MATLAB内存内存变量量变量名量名 Whos：查阅MATLAB内存内存变量量变量名、大小、量名、大小、类型型和字和字节数数 clear 变量变量1 变量变量2 i=exist(X)省略变量表示所有变量省略变量表示所有变量,FileName的的文件扩展名为文件扩展名为.mat1.3MATLAB操作界面操作界面1.3.4当前目录窗口和搜索路径当前目录窗口和搜索路径用来设置当前目录，用来设置当前目录，可以随时显示当前目录可以随时显示当前目录下的下的M、MAT等文件等文件的信息。的信息。MATLAB总默认地将总默认地将文件存放在当前目录文件存放在当前目录.只有在
23、当前目录或搜只有在当前目录或搜索路径下的文件、函数索路径下的文件、函数可以被运行或调用。可以被运行或调用。1.当前目录窗口CurrentDirectory(1)把用户目录设置成当前目录的方法有两种：把用户目录设置成当前目录的方法有两种：在当前目录设置区设置。在上图中或MATLAB界面工具栏的右边都有当前目录设置区，可以在“设置栏”中直接填写待设置的目录名。通过命令设置cd%显示当前目录cd目录目录%指定当前目录cd.%指定上一级目录为当前目录指定上一级目录为当前目录1.3MATLAB操作界面操作界面1.3.4当前目录窗口和搜索路径当前目录窗口和搜索路径1.当前目录窗口当前目录窗口Current
24、Directory1.3MATLAB操作界面操作界面1.3.4当前目录窗口和搜索路径当前目录窗口和搜索路径1.当前目录窗口当前目录窗口CurrentDirectory(2)文件详细列表区的主要应用功能文件详细列表区的主要应用功能:右键菜单右键菜单运行M文件打开M文件把MAT文件全部数据输入内存把MAT文件部分数据输入内存 (3)当前目录窗口的属性设置当前目录窗口的属性设置选择菜单“File”“preferences” 1.3MATLAB操作界面操作界面1.3.4当前目录窗口和搜索路径当前目录窗口和搜索路径2.MATLAB的搜索路径的搜索路径q搜索路径是MATLAB定义的一系列文件路径的组合，缺
25、省状态下包括当前路径和已安装的全部工具箱的路径，当程序或命令执行时，MATLAB在搜索路径中查找命令或程序运行所需的M文件和各种数据文件。以命令窗口为例，当输入一个字符串时，MATLAB基本的搜索过程是：(1)在工作空间中搜索是否有以该字符串为变量名的变量，如果有，返回该变量的值。(2)搜索是否有同名的MATLAB内部函数，如果有，执行该内部函数；(3)在当前目录中查找与该字符串同名的M文件，如果有，执行该文件；(4)在搜索目录中查找与该字符串同名的M文件，如果有，执行该文件；如果都不是，则MATLAB发出错误信息。注意：注意：(1)命令命令“exist”、“which”和和“load”执行行
26、时也都遵循也都遵循MATLAB搜索步搜索步骤的先后次序。的先后次序。(2)(2)如果在搜索目如果在搜索目录中存在多个同名内容，中存在多个同名内容，则只只执行搜索路径中行搜索路径中第一个内容，其他不第一个内容，其他不执行。行。1.3MATLAB操作界面操作界面1.3.4当前目录窗口和搜索路径当前目录窗口和搜索路径2.MATLAB的搜索路径的搜索路径qMATLAB搜索路径的扩展和修改搜索路径的扩展和修改当用户的某些目录不在搜索路径上，必须修改搜索路径。(1)利用设置路径对话框修改搜索路径在MATLAB界面选择菜单“File”“SetPath”命令。在命令窗口运行“pathtool”命令。(2)利用
27、path命令设置搜索路径path(path,新增目录新增目录)%在MATLAB的搜索路径的末尾添加新目录path(path,c:MyDir)用来记录并显示已经运行过的命令、函数和表达式。n历史命令窗口的功能：.复制命令.运行命令.写成M文件1.3MATLAB操作界面操作界面1.3.5命令历史窗口命令历史窗口CommandHistory1.3MATLAB操作界面操作界面1.3.6M文件文件编辑调试器窗口器窗口MATLAB的命令文件和函数文件都是扩展名为“.m”的文件，通常称之为M文件。M文件是一个文本文件，它可以用任何编辑程序来建立和编辑，而一般常用且最为方便的是使用MATLAB提供的M文件编辑
28、器。1、启动、启动MATLAB文件编辑器的方法文件编辑器的方法(1)菜单操作。主窗口File菜单-New-M-file命令。(2)命令操作。在MATLAB命令窗口输入命令edit。(3)命令按钮操作。单击主窗口工具栏上的NewM-File命令按钮。(4)打开已有的M文件，同时M文件编辑器也打开。1.3MATLAB操作界面操作界面1.3.6M文件文件编辑调试器窗口器窗口2、M文件编辑器的编辑和调试功能文件编辑器的编辑和调试功能(1)Edit菜单中的特别操作(2)Debug(调试)和Breakpoints(断点)的操作3、M文件编辑器的参数设置文件编辑器的参数设置nMATLAB7.0的主窗口左下角
29、有一个的主窗口左下角有一个Start按钮，单击该按钮会弹出一个菜单，按钮，单击该按钮会弹出一个菜单，选择其中的命令可以执行选择其中的命令可以执行MATLAB产品产品的各种工具，并且可以查阅的各种工具，并且可以查阅MATLAB包包含的各种资源。含的各种资源。1.3MATLAB操作界面操作界面1.3.7Start菜单菜单1.4MATLAB帮助系统帮助系统进入帮助窗口可以通过以下进入帮助窗口可以通过以下3种方法：种方法：(1)单击MATLAB主窗口工具栏中的Help按钮。(2)在命令窗口中输入helpwin、helpdesk或doc。(3)选择Help菜单中的“MATLABHelp”选项。1.4.1
30、帮助窗口帮助窗口1help命令命令用法：用法：help%显示当前帮助系统中所包含的所有项目，即搜索路径中所有的目录名称help帮助主题帮助主题%列出指定主题下的函数help函数名函数名%对所选函数的功能、调用格式及相关函数给出说明注意：注意：MATLAB区分大小写。变量A和变量a表示的是不同的变量，所有的命令和函数名都必须用小写。1.4MATLAB帮助系统帮助系统1.4.2帮助命令帮助命令2lookfor命令命令当希望查找具有某种功能的函数但不知道该函数准确名称时，help就无能为力了。为此，设计了lookfor命令，它可以根据用户提供的完整或不完整的关键词，搜索与该关键词有关的函数或命令。用
31、法：用法：lookfortopic%把在搜索中发现与关键字相匹配的所有M文件的H1行(第一行注释)都显示出来lookfortopicall%在所有M文件中搜索关键字例：例：lookforintegral查找积分有关的函数查找积分有关的函数1.4MATLAB帮助系统帮助系统1.4.2帮助命令帮助命令模糊查询方法：模糊查询方法：用户可以只输入命令的前几个字母，然后按Tab键，系统就会列出全部以这几个字母开头的函数或文件名。例：键入plot后按tab键，则列出所有以plot开头的函数。1.4MATLAB帮助系统帮助系统1.4.3模糊查询模糊查询1.4MATLAB帮助系统帮助系统1.4.4演示系统演示
32、系统在帮助窗口中选择演示系统在帮助窗口中选择演示系统(Demos)选项选项卡，然后在其中选择相应的演示模块，卡，然后在其中选择相应的演示模块，或者在命令窗口输入或者在命令窗口输入Demos，或者选择主或者选择主窗口窗口Help菜单中的菜单中的Demos子菜单，打开子菜单，打开演示系统。演示系统。1.5MATLAB其他管理其他管理文文1.5.1MATLAB用户文件格式用户文件格式1.程序文件程序文件程序文件即M文件，其文件的扩展名为.m，包括主程序和函数文件，M文件通过M文件编辑调试器生成。MATLAB的各工具箱中的函数大部分是M文件。2.数据文件数据文件数据文件即MAT文件，其文件的扩展名为.
33、mat，用来保存工作空间的数据变量，数据文件可以通过在命令窗口中输入“save”命令生成。3.可执行文件可执行文件可执行文件即MEX文件，其文件的扩展名为.mex，由MATLAB的编译器对M文件进行编译后产生，其运行速度比直接执行M文件快得多。4.图形文件图形文件图形文件的扩展名为.fig，可以在“File”菜单中创建和打开，也可由MATLAB的绘图命令和图形用户界面窗口产生。5.模型文件模型文件模型文件扩展名为.mdl，是由Simulink工具箱建模生成的。另外，还有仿真文件.s文件。1.5MATLAB其他管理其他管理文文1.5.2文件管理命令文件管理命令qwhat：列出当前目录下的列出当前
34、目录下的M、MAT、MEX文件清单qdir：列出指定目录下的文件和子目录清单dir目录名%列出指定目录下的文件和子目录清单qtype文件名：文件名：显示指定M文件的内容qwhich文件名文件名：指出M文件、MEX文件、工作空间变量、内置函数或Simulink模型所在的目录qdiary：把当前命令窗口中的所有内容(包括命令、计算结果等)保存到日志文件中diary(file)%使用指定文件名创建日志文件diaryoff%暂停执行diary命令diaryon%恢复执行diary命令并使用当前的文件名【例例】在在MATLAB的通用操作界面综合的通用操作界面综合地作一个练习。地作一个练习。a=123;456;789;b=111;222;333;c=计算计算;d=a+b*i一个实例一个实例练习练习【1】先建立自己的工作目录，再将自己的工作目录设置到MATLAB搜索路径下。用help命令能查询到自己的工作目录吗？【2】李明设计了一个程序文件mygram.m,并将其保存到了f:ppp中，但在命令窗口中输入文件名mygram后，MATLAB系统提示：?Undefined function or variable mygram.试分析产生错误的原因并给出解决办法。
