第1章MATLAB語言的基礎(chǔ)知識(shí)及入門

1、張化光張化光 孫秋野孫秋野 劉鑫蕊劉鑫蕊 編著編著 Mobile :mail: song_hong_n機(jī)電學(xué)院副教授機(jī)電學(xué)院副教授nIEEE MemberIEEE Membern山東省自動(dòng)化學(xué)會(huì)機(jī)器人專業(yè)委員會(huì)理事山東省自動(dòng)化學(xué)會(huì)機(jī)器人專業(yè)委員會(huì)理事研究方向：研究方向：n機(jī)器人與人工智能機(jī)器人與人工智能n智能交通智能交通n嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)n虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)平時(shí)出勤平時(shí)出勤+作業(yè)（約作業(yè)（約10%）實(shí)驗(yàn)（約實(shí)驗(yàn)（約30%）期末閉卷考試（約期末閉卷考試（約60%）1.1 MATLAB1.1 MATLAB的發(fā)展歷程和影響的發(fā)展歷程和影響1.2 MATLAB1.2 MAT

2、LAB系統(tǒng)的構(gòu)成系統(tǒng)的構(gòu)成1.3 MATLAB1.3 MATLAB的工作環(huán)境的工作環(huán)境1.4 MATLAB1.4 MATLAB幫助系統(tǒng)幫助系統(tǒng)1.5 MATLAB1.5 MATLAB的保存和裝載的保存和裝載1.6 MATLAB7.51.6 MATLAB7.5語言的特點(diǎn)語言的特點(diǎn)1.7 SIMULINK1.7 SIMULINK簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介1.8 MATLAB 7.51.8 MATLAB 7.5的工具箱的工具箱1.9 MATLAB1.9 MATLAB、MathematicaMathematica、MapleMaple、MathCADMathCAD的比較的比較1.10 1.10 小小 結(jié)結(jié) MATLAB

3、MATLAB是一個(gè)功能強(qiáng)大的數(shù)學(xué)工具軟件。是一個(gè)功能強(qiáng)大的數(shù)學(xué)工具軟件。 相對(duì)于相對(duì)于MATLABMATLAB之前的版本，之前的版本，MATLAB 7.5MATLAB 7.5給用戶提供了更加人性化的界面和更強(qiáng)大的功給用戶提供了更加人性化的界面和更強(qiáng)大的功能。能。 本章首先從本章首先從MATLAB 7.5MATLAB 7.5的安裝開始，幫的安裝開始，幫助讀者更快更好地進(jìn)入助讀者更快更好地進(jìn)入MATLAB 7.5MATLAB 7.5的學(xué)習(xí)中，的學(xué)習(xí)中，然后介紹然后介紹MATLAB 7.5MATLAB 7.5工作環(huán)境的常用窗口，工作環(huán)境的常用窗口，最后介紹學(xué)習(xí)最后介紹學(xué)習(xí)MATLABMATLAB的有

4、效工具的有效工具M(jìn)ATLABMATLAB自帶的幫助系統(tǒng)和自帶的幫助系統(tǒng)和MATLABMATLAB功能強(qiáng)大的工具箱。功能強(qiáng)大的工具箱。 MATLABMATLAB由由MATrixMATrix和和LABoratoryLABoratory兩詞的前兩詞的前3 3個(gè)字母組合而成，個(gè)字母組合而成，即矩陣實(shí)驗(yàn)室的意思。即矩陣實(shí)驗(yàn)室的意思。Cleve MolerCleve Moler編寫的使用編寫的使用Linpack Linpack 和和EispackEispack的接口程序的接口程序MATLABMATLABn19841984年，年，MathWorksMathWorks成立，成立，Matlab 1.0Matla

5、b 1.0n19921992年，年，Matlab 4.0Matlab 4.0，WindowsWindows版本，版本，SimulinkSimulink n20002000年，年，Matlab 6.0Matlab 6.0n2005.92005.9 MATLAB 7.1MATLAB 7.1版版隨后每年發(fā)布兩次以年份命名的版本，如隨后每年發(fā)布兩次以年份命名的版本，如R2006aR2006a（MATLAB MATLAB 7.27.2）、）、R2006bR2006b（MATLAB 7.3MATLAB 7.3）、）、R2007aR2007a（MATLAB 7.4MATLAB 7.4）、）、R2007bR2

6、007b（MATLAB 7.5MATLAB 7.5）、）、R2008aR2008a（MATLAB 7.6MATLAB 7.6）和）和R2008bR2008b（MATLAB 7.7MATLAB 7.7）。）。n20062006年，年，Matlab2006Matlab2006，支持，支持6464位，位，.Net.Net，SimulinkSimulink重大升級(jí)重大升級(jí) n20082008年年3 3月，月，The MathWorksThe MathWorks推出了推出了R2008aR2008a版本的版本的MATLABMATLAB和和SIMULINKSIMULINK系列產(chǎn)品系列產(chǎn)品，增強(qiáng)的面向?qū)ο竽芰?/p>

7、。，增強(qiáng)的面向?qū)ο竽芰Α?n 在歐美大學(xué)里，諸如應(yīng)用代數(shù)、線性代數(shù)、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、自動(dòng)控制、數(shù)字信號(hào)處理、模擬與數(shù)字通信、時(shí)間序列分析和動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真等課程的教科書都把MATLAB作為教學(xué)內(nèi)容。n MATLAB已成為攻讀學(xué)位的大學(xué)生、碩士生、博士生必須掌握的基本工具。n 學(xué)術(shù)論文研究的依據(jù)和仿真基礎(chǔ)學(xué)術(shù)論文研究的依據(jù)和仿真基礎(chǔ)n 科研設(shè)計(jì)單位與工業(yè)部門科研設(shè)計(jì)單位與工業(yè)部門-NI，TM，HP，Cadence1功能強(qiáng)大功能強(qiáng)大(1) 運(yùn)算功能強(qiáng)大運(yùn)算功能強(qiáng)大 MATLAB的數(shù)值運(yùn)算要素不是單個(gè)數(shù)據(jù)，而是矩陣，每個(gè)的數(shù)值運(yùn)算要素不是單個(gè)數(shù)據(jù)，而是矩陣，每個(gè)元素都可看作復(fù)數(shù)，運(yùn)算包括加、減、乘、除、函數(shù)運(yùn)

8、算等；元素都可看作復(fù)數(shù)，運(yùn)算包括加、減、乘、除、函數(shù)運(yùn)算等； 通過通過MATLAB的符號(hào)工具箱，可以解決在數(shù)學(xué)、應(yīng)用科學(xué)的符號(hào)工具箱，可以解決在數(shù)學(xué)、應(yīng)用科學(xué)和工程計(jì)算領(lǐng)域中常常遇到的符號(hào)計(jì)算問題。和工程計(jì)算領(lǐng)域中常常遇到的符號(hào)計(jì)算問題。(2) 功能豐富的工具箱功能豐富的工具箱 大量針對(duì)各專業(yè)應(yīng)用的工具箱的提供，使大量針對(duì)各專業(yè)應(yīng)用的工具箱的提供，使MATLAB適用于適用于不同領(lǐng)域。不同領(lǐng)域。(3) 文字處理功能強(qiáng)大文字處理功能強(qiáng)大 MATLAB的的Notebook為用戶提供了強(qiáng)大的文字處理功能，為用戶提供了強(qiáng)大的文字處理功能，允許用戶從允許用戶從Word訪問訪問MATLAB的數(shù)值計(jì)算和可視化

9、結(jié)果。的數(shù)值計(jì)算和可視化結(jié)果。2人機(jī)界面友好，編程效率高人機(jī)界面友好，編程效率高n語言規(guī)則與筆算式相似，命令表達(dá)方式與標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)學(xué)表達(dá)語言規(guī)則與筆算式相似，命令表達(dá)方式與標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)學(xué)表達(dá)式非常相近。式非常相近。n解釋方式工作的，鍵入算式無需編譯立即得出結(jié)果，若有解釋方式工作的，鍵入算式無需編譯立即得出結(jié)果，若有錯(cuò)誤也立即做出反應(yīng)，便于編程者立即改正。錯(cuò)誤也立即做出反應(yīng)，便于編程者立即改正。3強(qiáng)大而智能化的作圖功能強(qiáng)大而智能化的作圖功能n工程計(jì)算的結(jié)果可視化，使原始數(shù)據(jù)關(guān)系更加清晰明了；工程計(jì)算的結(jié)果可視化，使原始數(shù)據(jù)關(guān)系更加清晰明了；n多種坐標(biāo)系；多種坐標(biāo)系；n能繪制三維坐標(biāo)中的曲線和曲面。能繪制

10、三維坐標(biāo)中的曲線和曲面。4可擴(kuò)展性強(qiáng)可擴(kuò)展性強(qiáng)n 包括基本部分和工具箱兩大部分，具有良好的可擴(kuò)展性，包括基本部分和工具箱兩大部分，具有良好的可擴(kuò)展性，工具箱可以任意增減工具箱可以任意增減。5. Simulink動(dòng)態(tài)仿真功能動(dòng)態(tài)仿真功能n MATLAB的的Simulink提供了動(dòng)態(tài)仿真的功能，用戶通過提供了動(dòng)態(tài)仿真的功能，用戶通過繪制框圖來模擬一個(gè)線性、非線性、連續(xù)或離散的系統(tǒng)，通繪制框圖來模擬一個(gè)線性、非線性、連續(xù)或離散的系統(tǒng)，通過過Simulink能夠仿真并分析該系統(tǒng)。能夠仿真并分析該系統(tǒng)。1MATLAB開發(fā)環(huán)境開發(fā)環(huán)境2MATLAB數(shù)學(xué)函數(shù)庫數(shù)學(xué)函數(shù)庫3MATLAB語言語言4MATLAB圖

11、形處理系統(tǒng)圖形處理系統(tǒng)5MATLAB應(yīng)用程序接口（應(yīng)用程序接口（API） MATLABMATLAB開發(fā)環(huán)境是一套方便用戶使用開發(fā)環(huán)境是一套方便用戶使用MATLABMATLAB內(nèi)部函數(shù)和文件的工具集，其中許多內(nèi)部函數(shù)和文件的工具集，其中許多工具是圖形化用戶接口。工具是圖形化用戶接口。 它是一個(gè)集成化的工作空間，可以讓用戶它是一個(gè)集成化的工作空間，可以讓用戶輸入輸入/ /輸出數(shù)據(jù)，并提供了輸出數(shù)據(jù)，并提供了M M文件的集成編譯和文件的集成編譯和調(diào)試環(huán)境，包括調(diào)試環(huán)境，包括MATLABMATLAB桌面、命令窗口、桌面、命令窗口、M M文文件編譯調(diào)試器、件編譯調(diào)試器、MATLABMATLAB工作空間和

12、在線幫助工作空間和在線幫助文檔等部分。文檔等部分。1 1MATLABMATLAB開發(fā)環(huán)境開發(fā)環(huán)境 MATLABMATLAB數(shù)學(xué)函數(shù)庫包括了大量的計(jì)算算數(shù)學(xué)函數(shù)庫包括了大量的計(jì)算算法，從基本運(yùn)算（如加法、正弦函數(shù)等）到復(fù)法，從基本運(yùn)算（如加法、正弦函數(shù)等）到復(fù)雜算法（如矩陣求逆、快速傅立葉變換、貝塞雜算法（如矩陣求逆、快速傅立葉變換、貝塞爾函數(shù)等）。爾函數(shù)等）。2 2MATLABMATLAB數(shù)學(xué)函數(shù)庫數(shù)學(xué)函數(shù)庫 MATLABMATLAB語言是一種基于矩陣語言是一種基于矩陣/ /數(shù)組的高級(jí)數(shù)組的高級(jí)語言，具有程序流控制、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸語言，具有程序流控制、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入入/ /輸出和面向

13、對(duì)象編程等特色。輸出和面向?qū)ο缶幊痰忍厣?用戶既可以用它來快速編寫簡(jiǎn)單的程序，用戶既可以用它來快速編寫簡(jiǎn)單的程序，也可以用來編寫復(fù)雜的應(yīng)用程序。也可以用來編寫復(fù)雜的應(yīng)用程序。3 3MATLABMATLAB語言語言 MATLABMATLAB圖形處理系統(tǒng)使用戶可以方便地圖形處理系統(tǒng)使用戶可以方便地圖形化顯示向量和矩陣，而且能對(duì)圖形添加標(biāo)圖形化顯示向量和矩陣，而且能對(duì)圖形添加標(biāo)注和打印。注和打印。 它包括強(qiáng)大的二維、三維圖形函數(shù)，圖形它包括強(qiáng)大的二維、三維圖形函數(shù)，圖形處理和動(dòng)畫顯示等高級(jí)函數(shù)，也包括一些低級(jí)處理和動(dòng)畫顯示等高級(jí)函數(shù)，也包括一些低級(jí)函數(shù)，它讓用戶可以完全定制圖形的樣式，如函數(shù)，它讓

14、用戶可以完全定制圖形的樣式，如同用同用MATLABMATLAB構(gòu)建圖形用戶界面一樣。構(gòu)建圖形用戶界面一樣。4 4MATLABMATLAB圖形處理系統(tǒng)圖形處理系統(tǒng) MATLAB MATLAB應(yīng)用程序接口是一個(gè)使應(yīng)用程序接口是一個(gè)使MATLABMATLAB語語言能與言能與C C、FortranFortran等其他高級(jí)編程語言進(jìn)行等其他高級(jí)編程語言進(jìn)行交互的函數(shù)庫。交互的函數(shù)庫。 該函數(shù)庫的函數(shù)通過調(diào)用動(dòng)態(tài)鏈接庫該函數(shù)庫的函數(shù)通過調(diào)用動(dòng)態(tài)鏈接庫（DLLDLL/SO/SO）實(shí)現(xiàn)與）實(shí)現(xiàn)與MATLABMATLAB文件的數(shù)據(jù)交換，文件的數(shù)據(jù)交換，其主要功能包括在其主要功能包括在MATLABMATLAB中調(diào)

15、用中調(diào)用C C和和FortranFortran程序，以及在程序，以及在MATLABMATLAB與其他應(yīng)用程序間建立與其他應(yīng)用程序間建立客戶客戶/ /服務(wù)器服務(wù)器（C/SC/S）關(guān)系。關(guān)系。5 5MATLABMATLAB應(yīng)用程序接口（應(yīng)用程序接口（APIAPI）1.3.1 Linux下安裝下安裝MATLAB1.3.2 Windows下安裝下安裝MATLAB1.3.3 啟動(dòng)和退出啟動(dòng)和退出MATLAB1.3.4 命令窗口（命令窗口（Command Window）1.3.5 歷史窗口（歷史窗口（Command History）1.3.6 M文件窗口（文件窗口（Editor） MATLABMATLAB

16、提供了多種操作系統(tǒng)下的安裝軟提供了多種操作系統(tǒng)下的安裝軟件，如件，如WindowsWindows、LinuxLinux、MacOS MacOS 操作系統(tǒng)等。操作系統(tǒng)等。 這里分別介紹這里分別介紹LinuxLinux、WindowsWindows下安裝下安裝MATLABMATLAB的過程。的過程。 以下操作都在以下操作都在rootroot用戶、命令行方式下用戶、命令行方式下進(jìn)行的，步驟如下。進(jìn)行的，步驟如下。 （1 1）下載）下載MATLAB2007b UNIX (Linux, MATLAB2007b UNIX (Linux, Mac OS) Mac OS) 版版 ISOISO文件（使用文件（使

17、用MATLAB2007b MATLAB2007b UNIXUNIX的安裝光盤的操作類似），并放在的安裝光盤的操作類似），并放在 /root /root 目錄下。目錄下。 （2 2）將）將CD1CD1的的ISOISO文件文件 mount mount 到一個(gè)文到一個(gè)文件夾，比如說件夾，比如說 /mnt/cdrom/mnt/cdrom：mount -o loop /root/Matlab_R14_Mac.Linux.Unix_CD1.iso mount -o loop /root/Matlab_R14_Mac.Linux.Unix_CD1.iso /mnt/cdrom/mnt/cdrom （3 3）

18、在安裝點(diǎn)建立目錄：）在安裝點(diǎn)建立目錄：mkdir /usr/local/matlabmkdir /usr/local/matlab（4 4）進(jìn)入光盤，拷貝）進(jìn)入光盤，拷貝license.batlicense.bat：cd /mnt/cdromcd /mnt/cdromcd Matlab.7.R14.License-Mac.OS.X-Uinx-Linuxcd Matlab.7.R14.License-Mac.OS.X-Uinx-Linuxcd Matlab.7.R14.License-Mac.OS.X-Uinx-Linuxcd Matlab.7.R14.License-Mac.OS.X-Uinx

19、-Linuxcp license.bat /usr/local/matlabcp license.bat /usr/local/matlab（5 5）進(jìn)入安裝目錄，安裝）進(jìn)入安裝目錄，安裝MATLABMATLAB：cd /usr/loacal/matlabcd /usr/loacal/matlab/mnt/cdrom/install/mnt/cdrom/install 在圖形界面安裝時(shí)會(huì)提示安裝路徑，就是在圖形界面安裝時(shí)會(huì)提示安裝路徑，就是/usr/local/matlab /usr/local/matlab 目錄。目錄。 安裝的過程中會(huì)提示換盤，方法如下：安裝的過程中會(huì)提示換盤，方法如下：u

20、mount /mnt/cdromumount /mnt/cdrom 再次運(yùn)行第再次運(yùn)行第2 2步命令，注意用步命令，注意用CD2CD2，CD3CD3。 （6 6）安裝完成后，再次換上第一張盤，）安裝完成后，再次換上第一張盤，拷貝拷貝license.liclicense.lic，換盤過程同上：，換盤過程同上：cd /mnt/cdromcd /mnt/cdromcd Matlab.7.R14.License-Mac.OS.X-Uinx-Linuxcd Matlab.7.R14.License-Mac.OS.X-Uinx-Linuxcd Matlab.7.R14.License-Mac.OS.X-U

21、inx-Linuxcd Matlab.7.R14.License-Mac.OS.X-Uinx-Linuxcp license.lic /usr/local/matlab/etccp license.lic /usr/local/matlab/etc （7 7）查看自己的主機(jī)名：）查看自己的主機(jī)名：hostnamehostname （8 8）修改剛才拷貝的文件，設(shè)置）修改剛才拷貝的文件，設(shè)置 ServerServer：cd /usr/local/matlab/etccd /usr/local/matlab/etcvi license.licvi license.lic 第一行第一行 “ “SER

22、VERSERVER”后面填寫自己的主機(jī)后面填寫自己的主機(jī)名。名。 保存退出。保存退出。 （9 9）運(yùn)行）運(yùn)行MATLABMATLAB：/usr/local/matlab/bin/matlab/usr/local/matlab/bin/matlab 不同的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，不同的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，MATLABMATLAB的啟動(dòng)也不的啟動(dòng)也不一樣。一樣。 在在WindowsWindows和和MacMac系統(tǒng)中，程序通常通過系統(tǒng)中，程序通常通過單擊一個(gè)圖標(biāo)而啟動(dòng)。單擊一個(gè)圖標(biāo)而啟動(dòng)。 在在UNIXUNIX系統(tǒng)中，程序是通過在命令行系系統(tǒng)中，程序是通過在命令行系統(tǒng)提示符后鍵入字符統(tǒng)提示符后鍵入字符matlabma

23、tlab啟動(dòng)。啟動(dòng)。 用戶要退出用戶要退出MATLABMATLAB時(shí)，鍵入時(shí)，鍵入quitquit或或exitexit。 命令窗口是命令窗口是MATLABMATLAB的主要操作界面，在的主要操作界面，在WindowsWindows操作系統(tǒng)中運(yùn)行時(shí)，命令窗口會(huì)出現(xiàn)操作系統(tǒng)中運(yùn)行時(shí)，命令窗口會(huì)出現(xiàn)命令行提示符命令行提示符“”。 如圖如圖1-41-4所示，用戶輸入所示，用戶輸入pipi按按“Enter”Enter”鍵后，軟件會(huì)即時(shí)顯示結(jié)果，鍵后，軟件會(huì)即時(shí)顯示結(jié)果，pipi表示圓周率，表示圓周率，ansans表示計(jì)算結(jié)果的默認(rèn)名稱。表示計(jì)算結(jié)果的默認(rèn)名稱。標(biāo)點(diǎn)符號(hào)標(biāo)點(diǎn)符號(hào) 定義定義 標(biāo)點(diǎn)符號(hào)標(biāo)點(diǎn)符號(hào)

24、 定義定義; 區(qū)分行區(qū)分行 . 小數(shù)點(diǎn)及域訪問等小數(shù)點(diǎn)及域訪問等, 變量數(shù)組元素間隔變量數(shù)組元素間隔 . 連接語句連接語句: 在數(shù)組中應(yīng)用較多在數(shù)組中應(yīng)用較多 字符串的標(biāo)識(shí)符號(hào)字符串的標(biāo)識(shí)符號(hào)() 指定運(yùn)算優(yōu)先等級(jí)指定運(yùn)算優(yōu)先等級(jí) = 賦值符號(hào)賦值符號(hào) 矩陣定義的標(biāo)志等矩陣定義的標(biāo)志等 ! 調(diào)用操作系統(tǒng)運(yùn)算調(diào)用操作系統(tǒng)運(yùn)算% 注釋語句的標(biāo)識(shí)注釋語句的標(biāo)識(shí)n clc 擦去一頁命令窗口擦去一頁命令窗口,光標(biāo)回屏幕左上角光標(biāo)回屏幕左上角 n clear 從工作空間清除所有變量從工作空間清除所有變量 n clf 清除圖形窗口內(nèi)容清除圖形窗口內(nèi)容 n who 列出當(dāng)前工作空間中的變量列出當(dāng)前工作空間中的

25、變量 n whos 列出當(dāng)前工作空間中的變量及信息列出當(dāng)前工作空間中的變量及信息 n type 列出列出M文件文件n help 查詢所列命令的幫助信息查詢所列命令的幫助信息n exit/quit 結(jié)束結(jié)束Matlab會(huì)話會(huì)話ver 顯示當(dāng)前顯示當(dāng)前Matlab和工具箱版本號(hào)和工具箱版本號(hào)version 返回當(dāng)前返回當(dāng)前Matlab版本號(hào)版本號(hào)getenv 獲得環(huán)境參數(shù)獲得環(huán)境參數(shù)hostid 返回返回Matlab服務(wù)器主機(jī)識(shí)別號(hào)服務(wù)器主機(jī)識(shí)別號(hào) 在在MATLABMATLAB中，所有執(zhí)行命令或者函數(shù)的中，所有執(zhí)行命令或者函數(shù)的M M源文件都有較為詳細(xì)的注釋。源文件都有較為詳細(xì)的注釋。 這些注釋都

26、是用純文本的形式來表示的，這些注釋都是用純文本的形式來表示的，一般都包括函數(shù)的調(diào)用格式或者輸入?yún)?shù)、輸一般都包括函數(shù)的調(diào)用格式或者輸入?yún)?shù)、輸出結(jié)果的解釋。出結(jié)果的解釋。 當(dāng)當(dāng)MATLABMATLAB不同版本中函數(shù)發(fā)生變化時(shí)，不同版本中函數(shù)發(fā)生變化時(shí)，這些文本幫助也會(huì)同步更新。這些文本幫助也會(huì)同步更新。 【例例1-11-1】helphelp命令使用示例。命令使用示例。 命令命令help sizehelp size得到信息如圖得到信息如圖1-71-7所示。所示?！纠?-21-2】lookforlookfor命令使用示例。命令使用示例。 查找有關(guān)正弦函數(shù)信息，可鍵入查找有關(guān)正弦函數(shù)信息，可鍵入l

27、ookfor lookfor sinesine，得到如圖，得到如圖1-81-8所示的結(jié)果。所示的結(jié)果。 搜索結(jié)果的個(gè)數(shù) 為了保存各種變量和它們的內(nèi)容以便能在為了保存各種變量和它們的內(nèi)容以便能在下階段使用，用戶可以使用命令下階段使用，用戶可以使用命令savesave和和loadload。表表1-61-6所示為保存和裝載命令集，表中的文件所示為保存和裝載命令集，表中的文件名名filenamefilename是是MATLABMATLAB保存變量信息的文件名。保存變量信息的文件名。 所有以所有以.mat.mat結(jié)尾的文件都是二進(jìn)制文件；結(jié)尾的文件都是二進(jìn)制文件；以其他形式結(jié)尾的文件，包括以其他形式結(jié)尾

28、的文件，包括filenamefilename，都，都是是ASCIIASCII文件。文件。nsave name 保存工作空間變量到文件保存工作空間變量到文件name.mat nsave name x y 保存工作空間變量保存工作空間變量 x y到文件到文件 name.mat n load name 加加載載name文件中的所有變量到工作空間文件中的所有變量到工作空間 n load name x y 加加載載name文件中的變量文件中的變量x y到工作空間到工作空間 （1 1）語言簡(jiǎn)潔緊湊，使用方便靈活，庫）語言簡(jiǎn)潔緊湊，使用方便靈活，庫函數(shù)極其豐富。函數(shù)極其豐富。 （2 2）運(yùn)算符豐富。）運(yùn)算符

29、豐富。 （3 3）高效性。）高效性。 （4 4）易學(xué)易用性。）易學(xué)易用性。 （5 5）程序的可移植性很好，基本上不做）程序的可移植性很好，基本上不做修改就可以在各種型號(hào)的計(jì)算機(jī)和操作系統(tǒng)上修改就可以在各種型號(hào)的計(jì)算機(jī)和操作系統(tǒng)上運(yùn)行。運(yùn)行。 （6 6）圖形功能強(qiáng)大。）圖形功能強(qiáng)大。 （7 7）可擴(kuò)展性。）可擴(kuò)展性。 （8 8）源程序的開放性。）源程序的開放性。 （9 9）MATLABMATLAB的缺點(diǎn)是，它和其他高級(jí)程的缺點(diǎn)是，它和其他高級(jí)程序相比，程序的執(zhí)行速度較慢。序相比，程序的執(zhí)行速度較慢。 SIMULINK SIMULINK是是MATLABMATLAB中的一種可視化仿真中的一種可視化仿

30、真工具，是一種基于工具，是一種基于MATLABMATLAB的框圖設(shè)計(jì)環(huán)境，的框圖設(shè)計(jì)環(huán)境，是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個(gè)軟件是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個(gè)軟件包，被廣泛應(yīng)用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)包，被廣泛應(yīng)用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號(hào)處理的建模和仿真中。字控制及數(shù)字信號(hào)處理的建模和仿真中。 n1990年年MathWorks公司為公司為MATLAB增加了用于增加了用于建立系統(tǒng)框圖和仿真的環(huán)境建立系統(tǒng)框圖和仿真的環(huán)境n1992年公司將該軟件改名為年公司將該軟件改名為SIMULINK SIMULINK是是MATLAB軟件的擴(kuò)展，它是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建軟件的擴(kuò)展，它是實(shí)現(xiàn)動(dòng)

31、態(tài)系統(tǒng)建模和仿真的一個(gè)軟件包，它與模和仿真的一個(gè)軟件包，它與MATLAB語言的主要區(qū)別在語言的主要區(qū)別在于，其與用戶交互接口是基于于，其與用戶交互接口是基于Windows的模型化圖形輸入，的模型化圖形輸入，其結(jié)果是使得用戶可以把更多的精力投入到系統(tǒng)模型的構(gòu)建，其結(jié)果是使得用戶可以把更多的精力投入到系統(tǒng)模型的構(gòu)建，而非語言的編程上。而非語言的編程上。所謂模型化圖形輸入是指所謂模型化圖形輸入是指SIMULINK提供了一些按功能分類提供了一些按功能分類的基本的系統(tǒng)模塊，用戶只需要知道這些模塊的輸入輸出及的基本的系統(tǒng)模塊，用戶只需要知道這些模塊的輸入輸出及模塊的功能，而不必考察模塊內(nèi)部是如何實(shí)現(xiàn)的，通

32、過對(duì)這模塊的功能，而不必考察模塊內(nèi)部是如何實(shí)現(xiàn)的，通過對(duì)這些基本模塊的調(diào)用，再將它們連接起來就可以構(gòu)成所需要的些基本模塊的調(diào)用，再將它們連接起來就可以構(gòu)成所需要的系統(tǒng)模型（以系統(tǒng)模型（以.mdl文件進(jìn)行存取），進(jìn)而進(jìn)行仿真與分析。文件進(jìn)行存?。?，進(jìn)而進(jìn)行仿真與分析。SIMULINK的最新版本是的最新版本是SIMULINK4.0（包含在（包含在MATLAB6.0里），里），MATLAB5.3里的版本為里的版本為3.0版，它們的版，它們的變化不大變化不大SIMULINKSIMULINK可以搭建下列系統(tǒng)：可以搭建下列系統(tǒng)：（1 1）通信系統(tǒng)物理層和數(shù)據(jù)鏈路層；）通信系統(tǒng)物理層和數(shù)據(jù)鏈路層；（2 2）

33、動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)；）動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)；（3 3）控制系統(tǒng)；）控制系統(tǒng)；（4 4）數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)；）數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)；（5 5）電力系統(tǒng)；）電力系統(tǒng)；（6 6）生物系統(tǒng)；）生物系統(tǒng)；（7 7）金融系統(tǒng)等。）金融系統(tǒng)等。1. Simulink的啟動(dòng) (1)在MATLAB的命令窗口直接鍵入simulink。 (2) 工具欄上的Simulink模塊庫瀏覽器命令按鈕 (3) File菜單中選擇New菜單項(xiàng)下的Model命令2. Simulink的退出關(guān)閉所有模型窗口和Simulink模塊庫窗口即可Matlab工具箱已經(jīng)成為一個(gè)系列產(chǎn)品，工具箱已經(jīng)成為一個(gè)系列產(chǎn)品，Matlab主工具箱和各種工具箱主工具箱和各種工具

34、箱(toolbox )功能型工具箱功能型工具箱 通用型通用型 功能型工具箱主要用來擴(kuò)充功能型工具箱主要用來擴(kuò)充Matlab的數(shù)的數(shù)值計(jì)算、符號(hào)運(yùn)算功能、圖形建模仿真值計(jì)算、符號(hào)運(yùn)算功能、圖形建模仿真功能、文字處理功能以及與硬件實(shí)時(shí)交功能、文字處理功能以及與硬件實(shí)時(shí)交互功能，互功能，能夠用于多種學(xué)科。能夠用于多種學(xué)科。領(lǐng)域型工具箱領(lǐng)域型工具箱 專用型專用型 領(lǐng)域型工具箱是學(xué)科專用工具箱，其領(lǐng)域型工具箱是學(xué)科專用工具箱，其專業(yè)性很強(qiáng)，比如控制系統(tǒng)工具箱（專業(yè)性很強(qiáng)，比如控制系統(tǒng)工具箱（ Control System Toolbox）；信號(hào)處理工具箱（）；信號(hào)處理工具箱（Signal Process

35、ing Toolbox）；財(cái)政金融工具箱（）；財(cái)政金融工具箱（ Financial Toolbox）等等。）等等。只適用于本專業(yè)。只適用于本專業(yè)。用戶可以修改工具箱中的函數(shù)，更為重用戶可以修改工具箱中的函數(shù)，更為重要的是用戶要的是用戶可以通過編制可以通過編制 m文件來任意文件來任意地添加工具箱中原來沒有的工具函數(shù)地添加工具箱中原來沒有的工具函數(shù)。此功能充分體現(xiàn)了此功能充分體現(xiàn)了matlab語言的開發(fā)性語言的開發(fā)性n Matlab Main Toolboxmatlab主工具箱主工具箱n Control System Toolbox控制系統(tǒng)工具箱控制系統(tǒng)工具箱n Communication Too

36、lbox通訊工具箱通訊工具箱n Financial Toolbox財(cái)政金融工具箱財(cái)政金融工具箱n System Identification Toolbox系統(tǒng)辨識(shí)工系統(tǒng)辨識(shí)工具箱具箱n Fuzzy Logic Toolbox模糊邏輯工具箱模糊邏輯工具箱n Bioinformatics Toolbox生物分析工具箱生物分析工具箱nImage Processing Toolbox圖象處理工具箱圖象處理工具箱nDatabase Toolbox數(shù)據(jù)庫工具箱數(shù)據(jù)庫工具箱nModel predictive Control Toolbox模型預(yù)測(cè)控模型預(yù)測(cè)控制工具箱制工具箱nNeural Network

37、Toolbox神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱nOptimization Toolbox優(yōu)化工具箱優(yōu)化工具箱nPartial Differential Toolbox偏微分方程工具箱偏微分方程工具箱nRobust Control Toolbox魯棒控制工具箱魯棒控制工具箱nSignal Processing Toolbox信號(hào)處理工具箱信號(hào)處理工具箱nSpline Toolbox樣條工具箱樣條工具箱nStatistics Toolbox統(tǒng)計(jì)工具箱統(tǒng)計(jì)工具箱nSymbolic Math Toolbox符號(hào)數(shù)學(xué)工具箱符號(hào)數(shù)學(xué)工具箱nSimulink Toolbox動(dòng)態(tài)仿真工具箱動(dòng)態(tài)仿真工具箱nVirt

38、ual Reality Toolbox虛擬現(xiàn)實(shí)工具箱虛擬現(xiàn)實(shí)工具箱nWavelet Toolbox小波工具箱小波工具箱 等等等等. 而且每個(gè)新出的版本都在增加、更新完善而且每個(gè)新出的版本都在增加、更新完善連續(xù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和離散系統(tǒng)設(shè)計(jì)連續(xù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和離散系統(tǒng)設(shè)計(jì)狀態(tài)空間和傳遞函數(shù)以及模型轉(zhuǎn)換狀態(tài)空間和傳遞函數(shù)以及模型轉(zhuǎn)換時(shí)域響應(yīng)（脈沖響應(yīng)、階躍響應(yīng)、斜坡響時(shí)域響應(yīng)（脈沖響應(yīng)、階躍響應(yīng)、斜坡響應(yīng)）應(yīng)）頻域響應(yīng)（頻域響應(yīng)（Bode圖、圖、Nyquist圖）圖）根軌跡、極點(diǎn)配置根軌跡、極點(diǎn)配置n系統(tǒng)辨識(shí)系統(tǒng)辨識(shí)n模糊邏輯模糊邏輯nLMIn模型預(yù)測(cè)控制模型預(yù)測(cè)控制n飛行器飛行器n神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)n遺傳算法遺

39、傳算法n線型規(guī)劃和二次規(guī)劃線型規(guī)劃和二次規(guī)劃n求函數(shù)的最大值和最小值求函數(shù)的最大值和最小值n多目標(biāo)優(yōu)化多目標(biāo)優(yōu)化n約束條件下的優(yōu)化約束條件下的優(yōu)化n非線型方程求解非線型方程求解n數(shù)字和模擬濾波器設(shè)計(jì)、應(yīng)用及仿真數(shù)字和模擬濾波器設(shè)計(jì)、應(yīng)用及仿真n譜分析和估計(jì)譜分析和估計(jì)nFFT、DFT等變換等變換n參數(shù)化模型參數(shù)化模型前面介紹的數(shù)值計(jì)算、符號(hào)運(yùn)算、繪圖前面介紹的數(shù)值計(jì)算、符號(hào)運(yùn)算、繪圖等等都都是是matlab主工具箱的內(nèi)容，是主工具箱的內(nèi)容，是matlab的基本的基本部分，也是我們課程的重點(diǎn)。部分，也是我們課程的重點(diǎn)。Matlab主工具箱位于：主工具箱位于： toolboxmatlab matl

40、ab主工具箱是任何版本的主工具箱是任何版本的matlab都不可都不可缺少的。缺少的。datafun 數(shù)據(jù)分析函數(shù)庫數(shù)據(jù)分析函數(shù)庫sonnds 聲音處理函數(shù)庫聲音處理函數(shù)庫dde 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換函數(shù)庫動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換函數(shù)庫elfun 初等數(shù)學(xué)函數(shù)庫初等數(shù)學(xué)函數(shù)庫specmat 特殊矩陣函數(shù)庫特殊矩陣函數(shù)庫elmat 初等矩陣和時(shí)間函數(shù)庫初等矩陣和時(shí)間函數(shù)庫funfun 函數(shù)功能和數(shù)學(xué)分析函數(shù)庫函數(shù)功能和數(shù)學(xué)分析函數(shù)庫general 通用命令函數(shù)庫通用命令函數(shù)庫graphics 通用圖形函數(shù)庫通用圖形函數(shù)庫iofun 底層輸入輸出函數(shù)庫底層輸入輸出函數(shù)庫lang 語言結(jié)構(gòu)函數(shù)庫語言結(jié)構(gòu)函數(shù)庫matfun

41、 矩陣線性代數(shù)函數(shù)庫矩陣線性代數(shù)函數(shù)庫ops 運(yùn)算符和邏輯函數(shù)庫運(yùn)算符和邏輯函數(shù)庫plotxy 二維繪圖函數(shù)庫二維繪圖函數(shù)庫plotxyz 三維繪圖函數(shù)庫三維繪圖函數(shù)庫color 顏色和光照函數(shù)庫顏色和光照函數(shù)庫polyfun 多項(xiàng)式函數(shù)庫多項(xiàng)式函數(shù)庫sparfun 稀疏矩陣函數(shù)庫稀疏矩陣函數(shù)庫strfun 字符串函數(shù)庫字符串函數(shù)庫demos matlab演示函數(shù)庫演示函數(shù)庫uitools 圖形界面函數(shù)庫圖形界面函數(shù)庫datatypes 數(shù)據(jù)類型函數(shù)庫數(shù)據(jù)類型函數(shù)庫graphics 句柄繪圖函數(shù)庫句柄繪圖函數(shù)庫graph3d 三維繪圖三維繪圖函數(shù)可用函數(shù)可用help 函數(shù)庫名函數(shù)庫名查詢，或查

42、詢，或type 函數(shù)名函數(shù)名方法查詢方法查詢例：例：help plot主要功能以符號(hào)為對(duì)象的數(shù)學(xué)主要功能以符號(hào)為對(duì)象的數(shù)學(xué)工具工具。在大學(xué)教學(xué)中，符號(hào)數(shù)學(xué)是各專業(yè)都能用到。在大學(xué)教學(xué)中，符號(hào)數(shù)學(xué)是各專業(yè)都能用到。符號(hào)運(yùn)算無須事先對(duì)獨(dú)立變量賦值符號(hào)運(yùn)算無須事先對(duì)獨(dú)立變量賦值，運(yùn)算結(jié)運(yùn)算結(jié)果以標(biāo)準(zhǔn)的符號(hào)形式表達(dá)。果以標(biāo)準(zhǔn)的符號(hào)形式表達(dá)。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 運(yùn)算對(duì)象可以是沒賦值的符號(hào)變量運(yùn)算對(duì)象可以是沒賦值的符號(hào)變量 可以獲得任意精度的解可以獲得任意精度的解n符號(hào)表達(dá)式、符號(hào)矩陣的創(chuàng)建符號(hào)表達(dá)式、符號(hào)矩陣的創(chuàng)建n符號(hào)可變精度求解符號(hào)可變精度求解n符號(hào)線性代數(shù)符號(hào)線性代數(shù)n因式分解、展開和簡(jiǎn)化因式分解、展開

43、和簡(jiǎn)化n符號(hào)代數(shù)方程求解符號(hào)代數(shù)方程求解n符號(hào)微積分符號(hào)微積分n符號(hào)微分方程符號(hào)微分方程z =a*t2+b*t+c;r =solve(z,t) 對(duì)缺省變量求解對(duì)缺省變量求解r =1/2/a*(-b+(b2-4*a*c)(1/2)1/2/a*(-b-(b2-4*a*c)(1/2)對(duì)任意變量求解對(duì)任意變量求解r =solve(z,b)r =-(a*t2+c)/tr =solve(z,c)r =-a*t2-b*tr =solve(z,a)r =-(b*t+c)/t21 1Maple V Maple V 系統(tǒng)系統(tǒng)2 2MathCAD MathCAD 系統(tǒng)系統(tǒng)3 3Mathematica Mathema

44、tica 系統(tǒng)系統(tǒng)4 4四種軟件的比較四種軟件的比較 Maple V是由是由Waterloo大學(xué)開發(fā)的數(shù)學(xué)系統(tǒng)軟件，它不大學(xué)開發(fā)的數(shù)學(xué)系統(tǒng)軟件，它不但具有精確的數(shù)值處理功能，而且具有無以倫比的符號(hào)計(jì)算但具有精確的數(shù)值處理功能，而且具有無以倫比的符號(hào)計(jì)算功能。功能。Maple V的符號(hào)計(jì)算能力還是的符號(hào)計(jì)算能力還是MathCAD和和MATLAB等軟件的符號(hào)處理的核心。等軟件的符號(hào)處理的核心。Maple提供了提供了2000余種數(shù)學(xué)函數(shù)，余種數(shù)學(xué)函數(shù)，涉及范圍包括：普通數(shù)學(xué)、高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、數(shù)論、離涉及范圍包括：普通數(shù)學(xué)、高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、數(shù)論、離散數(shù)學(xué)、圖形學(xué)。它還提供了一套內(nèi)置的編程語言，

45、用戶可散數(shù)學(xué)、圖形學(xué)。它還提供了一套內(nèi)置的編程語言，用戶可以開發(fā)自己的應(yīng)用程序，而且以開發(fā)自己的應(yīng)用程序，而且Maple自身的自身的2000多種函數(shù)，多種函數(shù)，基本上是用此語言開發(fā)的?；旧鲜怯么苏Z言開發(fā)的。Maple采用字符行輸入方式，輸入時(shí)需要按照規(guī)定的格采用字符行輸入方式，輸入時(shí)需要按照規(guī)定的格式輸入，雖然與一般常見的數(shù)學(xué)格式不同，但靈活方便，也式輸入，雖然與一般常見的數(shù)學(xué)格式不同，但靈活方便，也很容易理解。輸出則可以選擇字符方式和圖形方式，產(chǎn)生的很容易理解。輸出則可以選擇字符方式和圖形方式，產(chǎn)生的圖形結(jié)果可以很方便地剪貼到圖形結(jié)果可以很方便地剪貼到Windows應(yīng)用程序內(nèi)。應(yīng)用程序內(nèi)。

46、 MathCAD是美國(guó)是美國(guó)Mathsoft公司推出的一個(gè)交互式的數(shù)學(xué)系統(tǒng)軟件。從早公司推出的一個(gè)交互式的數(shù)學(xué)系統(tǒng)軟件。從早期的期的DOS下的下的1.0和和Windows下的下的4.0版本，到今日的版本，到今日的8.0版本，功能也從版本，功能也從簡(jiǎn)單的數(shù)值計(jì)算，直至引用簡(jiǎn)單的數(shù)值計(jì)算，直至引用Maple強(qiáng)大的符號(hào)計(jì)算能力，使得它發(fā)生了強(qiáng)大的符號(hào)計(jì)算能力，使得它發(fā)生了一個(gè)質(zhì)的飛躍。一個(gè)質(zhì)的飛躍。MathCAD是集文本編輯、數(shù)學(xué)計(jì)算、程序編輯和仿真于一體的軟件。是集文本編輯、數(shù)學(xué)計(jì)算、程序編輯和仿真于一體的軟件。MathCAD7.0 Professional（專業(yè)版）運(yùn)行在（專業(yè)版）運(yùn)行在Win9

47、X/NT下，它的主要特下，它的主要特點(diǎn)是輸入格式與人們習(xí)慣的數(shù)學(xué)書寫格式很近似，采用點(diǎn)是輸入格式與人們習(xí)慣的數(shù)學(xué)書寫格式很近似，采用WYSWYG（所（所見所得）界面，特別適合一般無須進(jìn)行復(fù)雜編程或要求比較特殊的計(jì)算。見所得）界面，特別適合一般無須進(jìn)行復(fù)雜編程或要求比較特殊的計(jì)算。MathCAD 7.0 Professional 還帶有一個(gè)程序編輯器，對(duì)于一般比較短小，還帶有一個(gè)程序編輯器，對(duì)于一般比較短小，或者要求計(jì)算速度比較低時(shí)，采用它也是可以的。這個(gè)程序編輯器的優(yōu)或者要求計(jì)算速度比較低時(shí)，采用它也是可以的。這個(gè)程序編輯器的優(yōu)點(diǎn)是語法特別簡(jiǎn)單。點(diǎn)是語法特別簡(jiǎn)單。MathCAD可以看作是一個(gè)功能強(qiáng)大的計(jì)算器，沒有很復(fù)雜的規(guī)則；可以看作是一個(gè)功能強(qiáng)大的計(jì)算器，沒有很復(fù)雜的規(guī)則；同時(shí)它也可以和同時(shí)它也可以和Word、Lotus、WPS2000等字處理軟件很好地配合使用，等字處理軟件很好地配合使用，可以把它當(dāng)作一個(gè)出色的全屏幕數(shù)學(xué)公式編輯器?？梢园阉?dāng)作一個(gè)出色的全屏幕數(shù)學(xué)公式編輯器。 M