MATLAB的學習論文和心得體會

1、實用文檔學校代碼10672編號Guizhou Minzu University MATLAB學習論文論文題目 ：學院(系)：專業(yè)：年級：姓名：學號：完成時間 ：.實用文檔目錄摘要 -3關鍵字 -3一、MATLAB 發(fā)展現(xiàn)狀 -31MATLAB 簡介 -31、2MATLAB 語言特點及優(yōu)勢 -41、2、1 語言特點 -41、2、2 優(yōu)勢 -51、3 MATLAB 的功能 -71、3、1 二維圖形 -81、3、2 三維圖形 -14二、MATLAB 發(fā)展預期 -16三、學習 MATLAB 的心得體會 -17四、參考文獻 -18.實用文檔摘要 ：通過本學期 MATLAB課程的學習，我認識到了其強大的功

2、能，以及對現(xiàn)實的重大指導意義， 對于以后我們專業(yè)課程的學習乃至工作后專業(yè)知識的應用會起到很大的指導和幫助作用。而現(xiàn)在只是對MATLAB的發(fā)展應用有了初步的了解，對其數(shù)值計算、符號運算、圖形處理等功能及 MATLAB在計算方法和建模仿真中的應用有初步學習。如果要將 MATLAB運用到現(xiàn)實生活學習中屈，那么我們還須進一步深層次的學習研究 MATLAB的使用，對于現(xiàn)實中存在的問題再敢于提出可行性的方案， 嘗試去解決我們遇到的問題， 學以致用， 只有這樣才能真正的把我們所學習知識的意義展現(xiàn)出來，把 MATLAB科學有效的運用起來。本文以 MATLAB6.5為基礎通過簡單介紹MATLAB發(fā)展，特點優(yōu)勢以

3、及 MATLAB的不同功能和其在各種數(shù)學物理模型中的應用來論述MATLAB的發(fā)展現(xiàn)狀，并對MATLAB將來發(fā)展進行展望，進一步鞏固學習成果，加深對知識的了解。尤其，本文將著重介紹MATLAB的圖形處理功能和Simulink的應用。最后部分本文將描寫作者在本學期課程學習中的心得體會。關鍵字： MATLAB發(fā)展現(xiàn)狀圖形處理功能 Simulink一、 MATLAB發(fā)展現(xiàn)狀1、 1 MATLAB簡介Matlab 是“ Matrix Laboratory ”的縮寫，意為“矩陣實驗室” ，是當今美國很流行的科學計算軟件 信息技術、計算機技術發(fā)展到今天， 科學計算在各個領域得到了廣泛的應用在許多諸如控制論、

4、時間序列分析、系統(tǒng)仿真、圖像信號處理等方面產生了大量的矩陣及其相應的計算問題 自己去編寫大量的繁復的計算程序，不僅會消耗大量的時間和精力， 減緩工作進程，而且往往質量不高美國 Mathwork 軟件公司推出的 Matlab 軟件就是為了給人們提供一個方便的數(shù)值計算平臺而設計的Matlab 是一個交互式的系統(tǒng)，它的基本運算單元是不需指定維數(shù)的矩陣，按照IEEE 的數(shù)值計算標準（能正確處理無窮數(shù)Inf(Infinity)、無定義數(shù).實用文檔NaN(not-a-number) 及其運算）進行計算。系統(tǒng)提供了大量的矩陣及其它運算函數(shù)，可以方便地進行一些很復雜的計算，而且運算效率極高。Matlab命令和

5、數(shù)學中的符號、公式非常接近，可讀性強，容易掌握，還可利用它所提供的編程語言進行編程完成特定的工作。除基本部分外，Matlab 還根據(jù)各專門領域中的特殊需要提供了許多可選的工具箱，如應用于自動控制領域的Control System工具箱和神經網絡中Neural Network工具箱等。1、 2 MATLAB語言特點及優(yōu)勢1、2、1 語言特點MATLAB 被稱為第四代計算機語言，利用其豐富的函數(shù)資源，使編程人員從繁瑣的程序代碼中解放出來。 MATLAB的最突出的特點就是簡潔。 MATLAB用更直觀的、符合人們思維習慣的代碼， 代替了 C和 FORTRAN語言的冗長代碼。 MATLAB給用戶帶來的是

6、最直觀、最簡潔的程序開發(fā)環(huán)境。以下簡單介紹一下 MATLAB的主要特點。（1）語言簡潔緊湊，使用方便靈活，庫函數(shù)極其豐富。 MATLAB程序書寫形式自由，利用其豐富的庫函數(shù)避開繁雜的子程序編程任務， 壓縮了一切不必要的編程工作。由于庫函數(shù)都由本領域的專家編寫，用戶不必擔心函數(shù)的可靠性。（ 2) 運算符豐富。由于 MATLAB是用 C語言編寫的， MATLAB提供了和 C語言幾乎一樣多的運算符， 靈活使用 MATLAB的運算符將使程序變得極為簡短， 具體運算符見附表。（ 3）MATLAB既具有結構化的控制語句（如 for 循環(huán)、 while 循環(huán)、 break 語句和 if 語句），又有面向對象

7、編程的特性。（4）語法限制不嚴格，程序設計自由度大。例如，在 MATLAB里，用戶無需對矩陣預定義就可使用。（5）程序的可移植性很好， 基本上不做修改就可以在各種型號的計算機和操作系統(tǒng)上運行。（6）MATLAB的圖形功能強大。在 FORTRAN和C語言里，繪圖都很不容易，但在 MATLAB里，數(shù)據(jù)的可視化非常簡單。 MATLAB還具有較強的編輯圖形界面的能力。.實用文檔（7)MATLAB的缺點是，它和其他高級程序相比， 程序的執(zhí)行速度較慢。 由于MATLAB的程序不用編譯等預處理， 也不生成可執(zhí)行文件， 程序為解釋執(zhí)行， 所以速度較慢。(8) 功能強勁的工具箱是 MATLAB的另一重大特色。

8、MATLAB包含兩個部分：核心部分和各種可選的工具箱。 核心部分中有數(shù)百個核心內部函數(shù)。 其工具箱又可分為兩類：功能性工具箱和學科性工具箱。 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功能。 功能性工具箱能用于多種學科。 而學科性工具箱是專業(yè)性比較強的， 如control 、toolbox 、signal processing toolbox 、 communication toolbox 等。這些工具箱都是由該領域內的學術水平很高的專家編寫的， 所以用戶無需編寫自己學科范圍內的基礎程序，而直接進行高、精、尖的研究。下表列出了 MATLAB的核心

9、部分及其工具箱等產品系列的主要應用領域。(9) 源程序的開放性。 開放性也許是 MATLAB最受人們歡迎的特點。 除內部函數(shù)以外，所有 MATLAB的核心文件和工具箱文件都是可讀可改的源文件，用戶可通過對源文件的修改以及加入自己的文件構成新的工具箱。1、2、2 優(yōu)勢（1）友好的工作平臺和編程環(huán)境MATLAB由一系列工具組成。這些工具方便用戶使用MATLAB的函數(shù)和文件，其中許多工具采用的是圖形用戶界面。包括MATLAB桌面和命令窗口、歷史命令窗口、編輯器和調試器、路徑搜索和用于用戶瀏覽幫助、工作空間、文件的瀏覽器。隨著 MATLAB的商業(yè)化以及軟件本身的不斷升級，MATLAB的用戶界面也越來越

10、精致，更加接近 Windows的標準界面，人機交互性更強，操作更簡單。而且新版本的 MATLAB提供了完整的聯(lián)機查詢、幫助系統(tǒng)，極大的方便了用戶的使用。簡單的編程環(huán)境提供了比較完備的調試系統(tǒng)，程序不必經過編譯就可以直接運行，而且能夠及時地報告出現(xiàn)的錯誤及進行出錯原因分析。（2）簡單易用的程序語言Matlab 一個高級的矩陣 / 陣列語言，它包含控制語句、函數(shù)、數(shù)據(jù)結構、輸入和輸出和面向對象編程特點。 用戶可以在命令窗口中將輸入語句與執(zhí)行命令同.實用文檔步，也可以先編寫好一個較大的復雜的應用程序（M文件）后再一起運行。新版本的 MATLAB語言是基于最為流行的C語言基礎上的，因此語法特征與C語言

11、極為相似， 而且更加簡單， 更加符合科技人員對數(shù)學表達式的書寫格式。使之更利于非計算機專業(yè)的科技人員使用。而且這種語言可移植性好、 可拓展性極強，這也是 MATLAB能夠深入到科學研究及工程計算各個領域的重要原因。（3）強大的科學計算機數(shù)據(jù)處理能力MATLAB是一個包含大量計算算法的集合。其擁有 600 多個工程中要用到的數(shù)學運算函數(shù)， 可以方便的實現(xiàn)用戶所需的各種計算功能。 函數(shù)中所使用的算法都是科研和工程計算中的最新研究成果， 而前經過了各種優(yōu)化和容錯處理。 在通常情況下，可以用它來代替底層編程語言，如 C 和 C+ 。在計算要求相同的情況下，使用 MATLAB的編程工作量會大大減少。 M

12、ATLAB的這些函數(shù)集包括從最簡單最基本的函數(shù)到諸如矩陣， 特征向量、 快速傅立葉變換的復雜函數(shù)。 函數(shù)所能解決的問題其大致包括矩陣運算和線性方程組的求解、 微分方程及偏微分方程的組的求解、符號運算、傅立葉變換和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析、工程中的優(yōu)化問題、稀疏矩陣運算、復數(shù)的各種運算、 三角函數(shù)和其他初等數(shù)學運算、 多維數(shù)組操作以及建模動態(tài)仿真等。（4）出色的圖形處理功能MATLAB自產生之日起就具有方便的數(shù)據(jù)可視化功能， 以將向量和矩陣用圖形表現(xiàn)出來，并且可以對圖形進行標注和打印。 高層次的作圖包括二維和三維的可視化、圖象處理、動畫和表達式作圖?？捎糜诳茖W計算和工程繪圖。新版本的MATLAB對整個圖形

13、處理功能作了很大的改進和完善，使它不僅在一般數(shù)據(jù)可視化軟件都具有的功能（例如二維曲線和三維曲面的繪制和處理等） 方面更加完善，而且對于一些其他軟件所沒有的功能 （例如圖形的光照處理、 色度處理以及四維數(shù)據(jù)的表現(xiàn)等），MATLAB同樣表現(xiàn)了出色的處理能力。同時對一些特殊的可視化要求，例如圖形對話等， MATLAB也有相應的功能函數(shù)，保證了用戶不同層次的要求。另外新版本的 MATLAB還著重在圖形用戶界面 （ GUI）的制作上作了很大的改善，對這方面有特殊要求的用戶也可以得到滿足。（5）應用廣泛的模塊集合工具箱.實用文檔MATLAB對許多專門的領域都開發(fā)了功能強大的模塊集和工具箱。 一般來說，它們

14、都是由特定領域的專家開發(fā)的， 用戶可以直接使用工具箱學習、 應用和評估不同的方法而不需要自己編寫代碼。目前， MATLAB已經把工具箱延伸到了科學研究和工程應用的諸多領域， 諸如數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫接口、概率統(tǒng)計、樣條擬合、優(yōu)化算法、偏微分方程求解、神經網絡、小波分析、信號處理、圖像處理、系統(tǒng)辨識、控制系統(tǒng)設計、 LMI 控制、魯棒控制、模型預測、模糊邏輯、金融分析、地圖工具、非線性控制設計、實時快速原型及半物理仿真、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、定點仿真、 DSP與通訊、電力系統(tǒng)仿真等，都在工具箱（Toolbox ）家族中有了自己的一席之地。（6）實用的程序接口和發(fā)布平臺新版本的 MATLAB可以利用 MAT

15、LAB編譯器和 C/C+數(shù)學庫和圖形庫， 將自己的 MATLAB程序自動轉換為獨立于 MATLAB運行的 C 和 C+代碼。允許用戶編寫可以和 MATLAB進行交互的 C 或 C+語言程序。另外， MATLAB網頁服務程序還容許在 Web應用中使用自己的 MATLAB數(shù)學和圖形程序。 MATLAB的一個重要特色就是具有一套程序擴展系統(tǒng)和一組稱之為工具箱的特殊應用子程序。 工具箱是 MATLA B 函數(shù)的子程序庫，每一個工具箱都是為某一類學科專業(yè)和應用而定制的，主要包括信號處理、控制系統(tǒng)、神經網絡、模糊邏輯、小波分析和系統(tǒng)仿真等方面的應用。（7）應用軟件開發(fā)（包括用戶界面）在開發(fā)環(huán)境中， 使用戶

16、更方便地控制多個文件和圖形窗口； 在編程方面支持了函數(shù)嵌套，有條件中斷等；在圖形化方面，有了更強大的圖形標注和處理功能，包括對性對起連接注釋等；在輸入輸出方面，可以直接向Excel 和 HDF5進行連接。1、3 MATLAB 的功能MATLAB有著強大的功能，可以用來進行多種工作，具體如下：數(shù)值分析、數(shù)值和符號計算、工程與科學繪圖、控制系統(tǒng)的設計與仿真、數(shù)字圖像處理技術、數(shù)字信號處理技術、通訊系統(tǒng)設計與仿真、財務與金融工程等。由于 MATLAB功能太多，不可能一一介紹，并且每一個功能涉及內容又很多，.實用文檔介紹起來比較繁瑣，因此我們只以圖形處理功能為例，通過對MATLAB圖形處理的介紹來展示

17、它的強大功能，并以點代面，進而進一步體現(xiàn)MATLAB的發(fā)展現(xiàn)狀。MATLAB提供了大量用于將矢量數(shù)據(jù)以曲線圖形方式進行顯示的函數(shù)，包括用于實現(xiàn)圖標繪制、 科學曲線繪制和各種專業(yè)數(shù)據(jù)可視化顯示的二維圖形繪制函數(shù)；用于表示向量場的數(shù)據(jù)及二元函數(shù)的圖形表達的三維圖形繪制函數(shù)；提供了用于圖形效果高級處理的相關函數(shù)以及圖形句柄操作函數(shù)；柱狀圖、餅圖和直方圖等特殊圖形繪制函數(shù)；動畫制作等豐富的3D可視化功能。1、 3、 1 二維圖形 (Two dimensional plotting)1.基本 繪圖函 (Basic plotting function)： Plot, semilogx,semilogy,l

18、oglog, polar, plotyy(1).單 矢 量 繪 圖 (singlevectorplotting)： plot(y), 矢量 y 的元素與 y 元素下標之間在線性坐標下的關系曲線。例 1：單矢量繪圖y=0 0.6 2.3 5 8.3 11.7 15 17.7 19.420;plot(y）可以在圖形中加標注和網格，例 2：給例 1 的圖形加網格和標注。y=0 0.6 2.3 5 8.3 11.7 15 17.7 19.420;plot(y)title(簡單繪圖舉例 );xlabel(單元下標 );ylabel(給定的矢量 );grid.實用文檔(2).雙矢 量 繪 圖 (Doubl

19、e vectorplotting)：如 x 和 y 是同樣長度的矢量 ,plot(x,y)命令將繪制 y 元素對應于 x 元素的xy 曲線圖。例：雙矢量繪圖。x=0:0.05:4*pi;y=sin(x);plot(x,y)(3).對數(shù)坐標繪圖 (ploting in logarithm coordinate)： x 軸對數(shù)semilogx,y軸對數(shù) semilogy ,雙對數(shù) loglog,例：繪制數(shù)組 y 的線性坐標圖和三種對數(shù)坐標圖。y=0 0.6 2.3 5 8.3 11.7 15 17.7 19.4 20;subplot(2,2,1)plot(y)subplot(2,2,2)semil

20、ogx(y)subplot(2,2,3)semilogy(y)subplot(2,2,4)loglog(y)（4）極坐標繪圖 ( Plotting in polar coordinate)：polar(theta,rho)theta角度，rho 半徑例：建立簡單的極坐標圖形。t=0:.01:2*pi;polar(t,sin(2*t).*cos(2*t).實用文檔多重曲線繪圖 (Multiple curve plotting)（5）一組變量繪圖 (A group variable plotting)plot(x,y)(a) x為矢量， y 為矩陣時 plot(x,y)用不同的顏色繪制y 矩陣中各

21、行或列對應于 x 的曲線。例 1：x=0:pi/50:2*pi;y(1,: )=sin(x);y(2,:) =0.6*sin(x);y(3, :)=0.3*sin(x);plot(x,y)(b) x 為矩陣， y 為矢量時繪圖規(guī)則與（ a）.實用文檔的類似，只是將x 中的每一行或列對應于y 進行繪圖。例 2 ：x(1,: )= 0:pi/50:2*pi;x(2,: )=pi/4:pi/50:2*pi+pi/4;x(3,: )=pi/2:pi/50:2*pi+pi/2;y=sin(x(1,: );plot(x,y)(c) x和 y 是同樣大小的矩陣時 , plot(x,y)繪制 y 矩陣中各列對

22、應于x 各列的圖形。例 3：x(:,1 )=0:pi/50:2*pi;x(:,2 )=pi/4:pi/50:2*pi+pi/4;x(:,3 )=pi/2:pi/50:2*pi+pi/2;y(:,1 )=sin(x(:,1 );y(:,2 )=0.6*sin(x(:,1);y(:,3 )=0.3*sin(x(:,1);plot(x,y)x 和 y 是同樣大小的矩陣時 , plot(x,y)繪制 y 矩陣中各列對應于x 各列的圖形。這里 x 和 y 的尺寸都是 1013，所以畫出每條都是101 點組成的三條曲線。如行列轉置后就會畫出101 條曲線，每條線由三點組成。x(1,:)=0:pi/50:2

23、*pi;x(2,:)=pi/4:pi/50:2*pi+pi/4;x(3,:)=pi/2:pi/50:2*pi+pi/2;y(1,:)=sin(x(1,:); y(2,:)=0.6*sin(x(1,:); y(3,:)=0.3*sin(x(1,:);plot(x,y)(d) 如果 y 是矩陣，則 plot(y) 繪出 y 中各列相對于行號的圖形， 對于 n 行矩陣，x 軸的坐標為 1:n 。（6）多組變量繪圖 ( Multiple group variables plotting):.實用文檔對于一系列相應的矩陣yi和 xi ， 可以使用多組變量繪圖法：plot(x1,y1,x2,y2,xn,y

24、n)，這種方法的優(yōu)點是允許將不同大小的矩陣或矢量的圖形繪制在一張圖上。例：多組變量繪圖。x=0:pi/50:2*pi;y1=sin(x);y2=0.6*sin(x);y3=0.3*sin(x);plot(x,y1,x,y2,x,y3)（7）雙 y 軸繪圖： plotyy,在一個圖形窗口繪制兩組數(shù)據(jù)曲線，共用一個x 軸，圖形兩邊各有一個y軸。兩條圖線可以調用不同的繪圖方法。例 1：x=0:0.3:12;y=exp(-0.3*x).*sin(x)+0.5;plotyy(x,y,x,y,plot,stem)左側 y 軸對應 plot形式的繪圖，右側y 軸對應 stem 形式的曲線。（8）圖線形式和顏

25、色 (Style and color of plot)圖線的形式 : (style of plot)MATLAB提供的四種線形，實線虛線-， 冒號線： ，點劃線 -.標記點類型：.,+ ,* ,o, , s ( 或 square),d ( 或 diamond),.實用文檔,p ( 或 pentagram),h ( 或 hexagram),plot(x,y, ),plot(x1,y1,: ,x2,y2,* )例 1：選擇不同的線形繪圖。t=0:pi/100:2*pi ;y=sin(t);y2=sin(t-0.25);y3=sin(t-0.5);plot(t,y,-,t,y2,-,t,y3,:)線

26、的顏色 (color of plot)： MATLAB中可選的顏色：紅 r ，綠 g,藍 b,黃y,紫紅 m（mycetin ）,青 c(cyan)黑k.例： x=0:pi/20:2*pi;y=sin(x);plot(x,y,r),plot(x,y,g+)圖線的其他屬性 (other characters of plot)： 可設置圖線的寬度、標記點的邊緣顏色、填充顏色、標記點的大小等。例： 設置圖線的線形、顏色、寬度、標記點的顏色及大小。t=0:pi/20:pi;y=sin(4*t).*sin(t)/2;plot(t,y,-bs,LineWidth,2,MarkerEdgeColor,k,.

27、實用文檔MarkerFaceColor, y,MarkerSize,10)（9）復數(shù)繪圖 (Complex plotting)plot用于函數(shù)繪制復數(shù)的圖形時，通常虛部是被忽略的。但plot只作用于單個復變量z 時，則繪出的是實部對虛部的關系圖（復平面上的一組點）。即這時 plot(z)等價于 plot(real(z).例： 畫一個 20 邊的多邊形 ( 用 exp 函數(shù)生成 ) ，頂角用小圓圈表示。t=0:pi/10:2*pi;plot(exp(i*t),o)axis(square)如果在復平面繪制多重線，只能分別以實部和虛部為坐標來繪制，否則虛部將被忽略，并給出警告。1、 3、 2 三維圖

28、形MATLAB語言提供了三維圖形的處理功能。與二維圖形相似，繪制三維圖形時可以使用 MATLAB語言提供的相關函數(shù)：三維線圖指令 plot3 % 該程序用于繪制三維的螺旋曲線圖 t = 0:pi/50:20*pi;plot3(sin(t),cos(2*t),sin(t)+cos(t)（1）三維網線圖使用 mesh函數(shù)來繪制三維網格圖形： z=peaks(50); mesh(z);.（2）三維曲面圖可是使用surf函數(shù)來繪制三維表面圖形 ： X,Y=meshgrid(-4:0.2:4); Z=exp(-0.5*(X.2 Y.2); surf(X,Y,Z)實用文檔圖 3、1、 13.實用文檔二、

29、MATLAB發(fā)展預期隨著科學技術的發(fā)展， 尤其是計算機啊的快速發(fā)展和普及，行行業(yè)業(yè)都產生了自己的專用軟件。那么，在數(shù)學領域，Matlab 也將進一步發(fā)展和完善。MATLAB進一步的發(fā)展，其用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算等方面的功能會進一步提高和完善。目前 MATLAB主要包括 MATLAB和 Simulink 兩大部分。它在數(shù)學類科技應用軟件中在數(shù)值計算方面首屈一指。由于 MATLAB是主要面對科學計算、 可視化以及交互式程序設計的高科技計算環(huán)境。在未來它將會將數(shù)值分析、 矩陣計算、科學數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中， 為科

30、學研究、工程設計以及必須進行有效數(shù)值計算的眾多科學領域提供了一種全面的解決方案， 并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設計語言（如 C、Fortran ）的編輯模式。將來 MATLAB將會代表國際科學計算軟件的非常先進的水平。MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達式與數(shù)學、工程中常用的形式十分相似，故用 MATLAB來解算問題要比用 C，F(xiàn)ORTRAN等語言完成相同的事情簡捷得多，并且 MATLAB也吸收了像 Maple 等軟件的優(yōu)點， 使 MATLAB成為一個強大的數(shù)學軟件。在新的版本中也加入了對 C，F(xiàn)ORTRAN，C+，JAVA的支持?？梢灾苯诱{用 , 用戶也可以將自己編寫的實用程序導入到 MATLAB函數(shù)庫中方便自己以后調用，此外許多的 MATLAB愛好者都編寫了一些經典的程序，用戶可以直接進行下載就可以用。由此可以預期，在今后 MATLAB會得到全面的發(fā)展，無論是通過 Mathwork 公司還是通過 MATLAB愛好者，其各項功能和重要性都會有極大的提高，特別是在動態(tài)仿真方面。在今后，由于 MATLAB具有極大的優(yōu)越性，因此它的重要性在數(shù)學領域中的地位將無法替代。.實用文檔三、 MATLAB的