MATLAB應(yīng)用第1章第2版

1、MATLAB應(yīng)用第1章 MATLAB系統(tǒng)環(huán)境11 MATLAB概貌一、什么是MATLAB？MATLAB這個名字是由MATrix(矩陣)和LABoratory(實驗室)這兩個單詞的前3個字母組合而成的。它是一種數(shù)學(xué)計算軟件。它的核心是由C語言編寫的。是由美國The Math Works公司開發(fā)的。二、MATLAB的功能1語言簡潔由于MATLAB是用C語言編寫的，它提供了和C語言幾乎一樣多的運算符，庫函數(shù)極其豐富，還提供廣泛的矩陣和向量運算符。利用起豐富的庫函數(shù)避開繁雜的子程序編程任務(wù)，壓縮了一切不必要的編程工作。因此MATLAB程序設(shè)計語言集成度高，語句簡潔。用C/C+等程序設(shè)計語言編寫的數(shù)百條

2、語句，常常用一條MATLAB語句就能解決問題。提高了解決問題的效率。 2具有結(jié)構(gòu)化的控制語句如for循環(huán)、while循環(huán)、break語句、if語句和switch語句。3科學(xué)計算功能 MATLAB以矩陣為基本單元，因此可直接用于矩陣計算。此外，用MATLAB還能直接求解數(shù)值微積分問題、微分方程數(shù)值解問題、最優(yōu)化問題和數(shù)據(jù)處理問題。它還具有符號計算功能。這樣除了數(shù)值計算外，它還可以使一些問題得到解析解。4繪圖功能 如果用FORTRAN或C語言去編寫程序，當(dāng)涉及矩陣運算和畫圖時，編程會很麻煩。而MATLAB可以用比較直觀的語句將計算結(jié)果或數(shù)據(jù)用圖形的方式表示出來。而且還可以將難以顯示的隱函數(shù)直接用曲

3、線繪制出來。它可以繪制2維和3維圖形，還可以對圖形進行修飾。z=sinycosx5龐大的工具箱 所謂的工具箱就是一些已經(jīng)編好的、可直接運行的程序集。使用這些工具箱可以使用戶省去復(fù)雜而又重復(fù)的勞動。MATLAB工具箱可分為兩類：功能性工具箱和學(xué)科性工具箱。功能性工具箱主要用來擴充其符號計算功能、圖示建模仿真功能、文字處理功能以及與硬件實時交互的功能。學(xué)科性工具箱專業(yè)性比較強。目前，MATLAB在應(yīng)用數(shù)學(xué)和控制領(lǐng)域幾乎所有方向都有相應(yīng)的工具箱。如，優(yōu)化工具箱、統(tǒng)計工具箱、定點運算工具箱、控制工具箱、小波工具箱、信號處理工具箱、圖象處理工具箱、通信工具箱等。隨著MATLAB的普及，在其它學(xué)科領(lǐng)域出現(xiàn)

4、了工具箱。如，地理信息處理工具箱、機器視覺工具箱、高階譜分析工具箱、金融工具箱等。6具有面向?qū)ο蟮木幊烫匦?，開放性很強、易于擴充。除內(nèi)部函數(shù)外，所有MATLAB的核心文件和工具箱文件都是可讀可改的源文件，用戶可修改源文件和加入自己的文件去構(gòu)成新的專用工具箱。7強大的動態(tài)系統(tǒng)仿真功能在20世紀90年代初，The Math Works公司開發(fā)了一種稱為Simulink的軟件包。它是在MATLAB環(huán)境下對動態(tài)系統(tǒng)進行建模、仿真和綜合分析的集成軟件包。它可以處理的動態(tài)系統(tǒng)包括：線性、非線性系統(tǒng)；離散、連續(xù)及混合系統(tǒng)；單任務(wù)、多任務(wù)離散事件系統(tǒng)。它功能強大、使用方便三、MATLAB的缺點MATLAB是解

5、釋性語言，因此與FORTRAN或C語言程序相比，程序的執(zhí)行速度較慢。13 MATLAB操作界面一、MATLAB窗口打開MATLAB后，出現(xiàn)下面的窗口，稱為主窗口。主窗口包括菜單欄和工具欄在主窗口的下面還包括一些子窗口。其中有3個最常用的窗口：命令窗口(Command Window)、工作空間(Workspace)、命令歷史記錄窗口(Command History)。命令窗口是進行MATLAB操作的最主要窗口。在這個窗口，可以輸入各種命令、函數(shù)、表達式。而且可以顯示出圖形以外的所有運算結(jié)果。工作空間窗口是存儲各種變量和結(jié)果的內(nèi)存空間，在這個窗口，可以對變量進行觀察、編輯、保存、提取和刪除。命令歷

6、史記錄窗口記錄了已經(jīng)運作過的指令、函數(shù)、表達式。在MATLAB桌面的左下方的后臺還有一個當(dāng)前目錄窗口(Current Dictionary)。它顯示了當(dāng)前目錄下的文件夾和文件。文件和函數(shù)的運行和調(diào)用都在當(dāng)前目錄下進行。如果不特殊指明，數(shù)據(jù)文件也存放在當(dāng)前目錄下。按“”可以改變當(dāng)前目錄。以上這些子窗口都可以脫離主窗口成為獨立窗口。如，鼠標(biāo)點在命令窗口時，在主窗口，選菜單ViewUndock Command Window，命令窗口脫離主窗口成為獨立窗口。在命令窗口，選菜單ViewDock Command Window，命令窗口又回到主窗口，成為子窗口。二、MATLAB的簡單使用MATLAB采用表達

7、式語言，最常用的語句有兩種表達形式：1表達式 2變量表達式。表達式的例子求的算術(shù)運算結(jié)果。（1）用鍵盤在MATLAB指令窗中輸入以下內(nèi)容(12+2*(7-4)/32（2）然后按【Enter】鍵，該就指令被執(zhí)行。 注意：是命令輸入提示符“ans”是“answer”縮寫，是“運算答案”的意思。所有的數(shù)據(jù)和符號都是在狀態(tài)下輸入的變量表達式的例子例1，將表達式的值賦給變量x用鍵盤在MATLAB指令窗中輸入以下內(nèi)容x=(5+cos(47*pi/180)/(1+sqrt(7)-2*i)例2，將矩陣表達式的值賦給變量A用鍵盤在MATLAB指令窗中輸入以下內(nèi)容A = 1,2,3; 4,5,6; 7,8,9A

8、= 1 2 3; 4 5 6; 7 8 9A=1,2,34,5,6 7,8,9 注意：矩陣的每一行元素之間用逗號“,”或空格分開行與行之間用分號“;”或回車分開整個矩陣放在方括號“”里面例3，求S=1-1/2+1/3-1/4+1/5-1/6+1/7-1/8的算術(shù)運算結(jié)果。輸入以下內(nèi)容可以得到所要的結(jié)果：S=1-1/2+1/3-1/4+1/5-1/6+1/7-1/8S=1-1/2+1/3-1/4+ .1/5-1/6+1/7-1/8注意.表示續(xù)行，表示下一行是上一行的繼續(xù)點數(shù)可以超過3例4，在同一行將15和35分別賦給變量p和m 用鍵盤在MATLAB指令窗中輸入以下內(nèi)容p=15,m=35注意逗號“

9、,”可以用作輸入量和輸入量之間的分隔符。三、命令行的編輯用鍵盤在MATLAB指令窗中輸入以下內(nèi)容x=5+cos(47*pi/180)/(1+sqrt(7)-2*i)Error: Missing operator(算符), comma(逗點), or semicolon(分號)用 鍵可以找回輸入過的命令。鍵名作用鍵名作用前尋式調(diào)回已輸入過的命令Home使光標(biāo)移到當(dāng)前行的首端后尋式調(diào)回已輸入過的命令End使光標(biāo)移到當(dāng)前行的尾端在當(dāng)前行中左移光標(biāo)Delete刪去光標(biāo)右邊的字符在當(dāng)前行中右移光標(biāo)Backspace刪去光標(biāo)左邊的字符PageUp前尋式翻閱當(dāng)前窗中的內(nèi)容Esc清除當(dāng)前行的全部內(nèi)容PageD

10、own后尋式翻閱當(dāng)前窗中的內(nèi)容四、其它子窗口的變化工作空間的變化在工作空間顯示了變量的屬性，包括變量的名字、變量維數(shù)、變量所占字節(jié)數(shù)和變量類型。將鼠標(biāo)右擊某個變量，選“open”，打開“array editor”，顯示了矩陣元素數(shù)據(jù)。雙擊某個數(shù)據(jù)，可以對它進行復(fù)制、刪除或修改。在工作空間顯示的變量是內(nèi)存變量。當(dāng)關(guān)閉MATLAB時，這些變量會消失。選菜單FileSave Workspace As可以將工作空間的所有變量保存在擴展名為mat的數(shù)據(jù)文件中。如果保存某個變量，將鼠標(biāo)右擊那個變量，選Save Selection As在工作空間，ans雖然沒有被定義，但仍然是變量，是MATLAB的默認變量

11、。當(dāng)一個表達式?jīng)]有賦給變量名時，ans就是這個表達式的默認變量從工作空間看到，ans、x、S所賦的值是純數(shù)值，但也看成是矩陣。這時因為，MATLAB是以矩陣為基本單元的，單個的數(shù)據(jù)可以看成是一行一列的矩陣。另外，用who和whos命令也可以顯示工作空間的變量who和whos區(qū)別在于，who只顯示變量名；而whos還顯示變量其它屬性。例1，將表達式的值賦給變量x1用鍵盤在MATLAB指令窗中輸入以下內(nèi)容x1=(5+cos(47*pi/180)/(1+sqrt(7)-2*i);例2，在同一行將15和35分別賦給變量p1和m1用鍵盤在MATLAB指令窗中輸入以下內(nèi)容P1=15;m1=35注意分號放在

12、賦值語句后，在命令窗口中不顯示計算結(jié)果，但賦值變量是存在的命令歷史記錄窗口變化這時命令歷史記錄窗口記錄了輸入的命令。如果不人為刪除，這些記錄將長期保存?？梢詫τ涗浀拿钸M行復(fù)制。五、子窗口內(nèi)容的刪除選菜單EditClear Command Window刪除命令窗口的內(nèi)容選菜單EditClear Command History 刪除命令窗口的內(nèi)容選菜單EditClear Workspace工作空間的內(nèi)容MATLAB 及其工具箱所提供的功能同樣可以用來分析仿真結(jié)果，將其可視化，并進一步做整個完整系統(tǒng)的建摸，仿真和優(yōu)化設(shè)計。信號處理工具箱（Signal Processing Toolbox）、圖像處

13、理工具箱（Image Processing Toolbox）、通信工具箱（Communication Toolbox）、定點運算工具箱（FixedPoint Blockset）、小波分析工具箱（Waelet Toolbox）、高階譜分析工具箱（High-Order Spectral Anlvsis Toolbox）及地理信息處理工具箱（Mapping ToolBox）1.平面操作工具箱http:/cathy.ijs.si/leon/planman.html 2.SimMechanics 工具箱 (這個好像不是免費的)/access/helpdesk

14、/help/toolbox/physmod/mech/mech.shtml3.gaot工具箱(遺傳算法工具箱)/viewFile.asp?Boardid=11&ID=2634.Optimization Toolbox 2.2/SoftDown.asp?ID=257825.Vibration Toolbox/people/faculty/jslater/vtoolbox/vtoolbox.html 6.MATLAB機器視覺工具箱http:/www.cat.csiro.au

15、/cmst/staff/pic/vision-tb.html 7.Polynomial Toolbox /frm-main-download.htm8.TIME-FREQUENCY TOOLBOXhttp:/crttsn.univ-nantes.fr/auger/tftb.html 9.Uvi_Wave Wavelet Toolboxhttp:/www.gts.tsc.uvigo.es/wavelets/ 10.THE NNSYSID TOOLBOX - Version 2http:/kalman.iau.dtu.dk/research/control/nnsysid.html 11.Cam