MATLAB編程簡介.ppt

Matlab基礎(chǔ)介紹 Matlab簡介Matlab的安裝與啟動Matlab編程基礎(chǔ)Matlab在數(shù)字信號處理課程中的應(yīng)用 一Matlab簡介 Matlab名字是由Matrix和Laboratory兩個詞的前三個字母組合而成的 是由MathWorks公司于1982年推出的一套高性能的數(shù)值計算和可視化數(shù)學軟件 Matlab編程運算與人進行科學計算的思路和表達方式完全一致 不象學習其它高級語言如Basic Fortran和C等那樣難于掌握 其基本元素是矩陣 具有強大的數(shù)值計算和圖示能力 具有豐富的工具箱 ToolBox 在高校中 Matlab以成為數(shù)學 信息 控制等諸多學科有關(guān)課程的有效教學工具 Matlab的安裝 Matlab的啟動 三Matlab編程基礎(chǔ) 1變量2數(shù)組 向量與矩陣的創(chuàng)建和訪問3部分特殊變量和常數(shù)4部分常用運算符5Matlab的程序設(shè)計6m文件的創(chuàng)建 保存7基本數(shù)學函數(shù)和基本繪圖函數(shù)8編程舉例 3 1變量 變量無需定義即可使用 變量名的大小寫是敏感的 變量的第一個字符必須為英文字母 而且不超過31個字符 變量名可以包含下連字符 數(shù)字 但不能為空格符 標點 3 2數(shù)組 向量與矩陣的創(chuàng)建和訪問 在Matlab中 這三個概念在創(chuàng)建和顯示的時候沒有任何區(qū)別 向量的創(chuàng)建要創(chuàng)建一個向量 在命令窗口下輸入 t 0 1 10屏幕顯示 t 012345678910注意 向量的第一個元素的下標是1 而不是0 T 0 1 10產(chǎn)生了0 10步長為1的共11個數(shù) 保存在t 1 t 2 t 11 中 矩陣的創(chuàng)建例如 創(chuàng)建一個3 3的矩陣 輸入 a 123 456 789 屏幕輸出a 123456789 訪問矩陣的某一個元素 a 3 2 ans 8訪問矩陣某行 列 的所有元素 a 3 a 2 注意 這兩個符號分別是1 3行向量和3 1列向量 3 3部分特殊變量和常數(shù) ans最近生成的無名結(jié)果eps浮點數(shù)的相對誤差pi3 14145926i虛數(shù)單位j虛數(shù)單位Inf無窮大 如n 0 3 4部分常用運算符 3 4 1算術(shù)運算符 加 減 乘 包括標量乘 矩陣乘 標量與矩陣乘 除 包括標量除 矩陣除標量 數(shù)組除標量 矩陣求冪 矩陣必須為方陣 數(shù)組相乘 數(shù)組相除 數(shù)組求冪注意 表示兩個同維數(shù)組中的對應(yīng)元素做乘 除 表示對數(shù)組的每個元素求冪 3 4 2關(guān)系運算符 大于 大于等于 等于 不等于運算法則 若關(guān)系式成立 結(jié)果為1 若關(guān)系式不成立 結(jié)果為0 3 4 3邏輯運算符 與 或 非運算法則 若邏輯真 結(jié)果為1 若邏輯假 結(jié)果為0 3 4 4其他常見符號 變量賦值 注釋符 共軛轉(zhuǎn)置符 冒號運算符n s m產(chǎn)生n m 步長為s的序列 s可以為正或負或者小數(shù) 默認值為1 3 5Matlab程序設(shè)計 Matlab的工作方式有二種1 交互式的指令操作方式 即用戶在命令窗口中輸入命令并按下回車鍵后 系統(tǒng)執(zhí)行該指令并立即給出運算結(jié)果 2 m文件的編程方式 m文件是由matlab語句構(gòu)成的文件 且文件名必須以 m為擴展名 如example m 用戶可以用任何文件編輯器來對M文件進行編輯 程序流程控制 順序結(jié)構(gòu) Matlab從上到下依次執(zhí)行各語句 該結(jié)構(gòu)最簡單 循環(huán)結(jié)構(gòu) 1 for end循環(huán)用于循環(huán)次數(shù)事先確定的 格式為fori n s m語句體ends為步長 可以為正數(shù) 負數(shù)或小數(shù) 2 while end循環(huán)用于循環(huán)次數(shù)不能事先確定的 格式為while表達式語句體end只有表達式為真 就執(zhí)行語句體 表達式為假 終止該循環(huán) 分支結(jié)構(gòu) 1 if語句格式為if表達式1語句體1elseif表達式2語句體2 else語句體elseend 3 6m文件的創(chuàng)建 保存 創(chuàng)建 File 菜單下 New 菜單選項的 M File 命令打開matlab的m文件編輯器窗口 保存單擊M文件編輯器窗口工具欄中的 Save 圖標 打開保存對話框 3 7基本數(shù)學函數(shù)和基本繪圖函數(shù) sincostancotexplog 自然對數(shù)log10 常用對數(shù)Log2 以二為底的對數(shù)abs 取模conj 取共軛real 取實部imag 取虛部 基本繪圖指令 Matlab提供了強大的圖形繪制功能 在大多數(shù)情況下 用戶只需要指定繪圖的方式 提供繪圖數(shù)據(jù) 利用Matlab提供的豐富的二維 三維圖形函數(shù) 就可以繪制出所需的圖形 1 繪制二維連續(xù)函數(shù)Matlab中最常用的繪圖函數(shù)是plot plot的命令格式有以下幾種 1 plot y 當y為一向量時 以y的序號作為x軸 按向量y的值繪制曲線 2 plot x y x y均為向量時 以x向量作為X軸 向量y作為Y軸繪制曲線 注意 x和y種元素的個數(shù)必須相同 2 繪制二維離散序列 在Matlab用stem命令實現(xiàn)離散序列的繪制 stem命令的格式有以下幾種 1 stem y 以x 1 2 3 為各點數(shù)據(jù)的x坐標 以y向量的各個對應(yīng)元素為y坐標 在 X Y 坐標面畫一個空心小圓圈 2 stem x y filled 以x向量的各個元素為x坐標 以y向量的各個對應(yīng)元素為y坐標 在 X Y 坐標面畫一個實心小圓圈 并連接一條線段到X軸 3 8編程舉例 例一 畫出衰減震蕩曲線及其包絡(luò)線t的取值范圍是程序如下 程序運行結(jié)果如下 例二 用圖形表示連續(xù)調(diào)制波形及其包絡(luò) 程序如下 四Matlab在數(shù)字信號處理課程中的應(yīng)用舉例 常見連續(xù)信號離散信號離散卷積LTI系統(tǒng) 4 1常見連續(xù)信號 周期信號 正弦信號 周期方波ex1 產(chǎn)生一個幅度為2 頻率為4Hz 相位為的正弦信號 非周期信號 指數(shù)信號 階躍信號 取樣函數(shù)Sa x 等ex2 產(chǎn)生一個高度為1 寬度為3 延時為2秒的矩形脈沖信號 ex3取樣函數(shù) 用sinc x 命令 隨機信號 rand產(chǎn)生均勻分布的白嘈聲 randn產(chǎn)生高斯分布的白嘈聲 4 2離散信號 周期序列ex4產(chǎn)生一個幅度為2 頻率為4Hz 相位為的正弦信號 單位脈沖序列和單位階躍序列u n 可以用ones 1 n 和zeros 1 n 來生成單位脈沖序列和單位階躍序列ones 1 n 命令產(chǎn)生1行n列的1值zeros 1 n 命令產(chǎn)生1行n列的0值 ex5產(chǎn)生單位脈沖序列和單位階躍序列u n 3 4 3離散卷積 matlab中卷積運算的指令是c conv a b 其中a和b是有限長的序列 ex6 計算下面兩個序列的卷積a 201 13 b 120 1 兩個序列的都從0開始的 4 4LTI系統(tǒng) 因果LTI系統(tǒng)的的零狀態(tài)響應(yīng) 在matlab中可以用函數(shù)y filter num den x 實現(xiàn)其中 num 系統(tǒng)傳遞函數(shù)分子系數(shù)組成的行向量den 系統(tǒng)傳遞函數(shù)分母系數(shù)組成的行向量x 輸入的離散序列y 輸出的離散序列 y的長度與x的長度一樣 因果LTI系統(tǒng)的的幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)曲線 在matlab中可以用函數(shù)freq