Matlab程序設計課程總結

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1.Matlab的課程總結隨著對matlab的學習的深入，我對其了解也更加深入。MATLAB是美國MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學軟件，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算的高級技術計算語言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。MATLAB是矩陣實驗室（MatrixLaboratory）的簡稱，MATLAB和Mathematica、Maple并稱為三大數(shù)學軟件它在數(shù)學類科技應用軟件中在數(shù)值方面首屈一指。MATLAB可以進行矩陣運算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應用于工程計算、控制設計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設計與分析等領域。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等語言完相同的事情簡捷得多，并且mathwork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。此高級語言可用于技術計算，此開發(fā)環(huán)境可對代碼、文件和數(shù)據(jù)進行管理，交互式工具可以按迭代的方式探查、設計及求解問題，數(shù)學函數(shù)可用于線性代數(shù)、統(tǒng)計、傅立葉分析、篩選、優(yōu)化以及數(shù)值積分等，二維和三維圖形函數(shù)可用于可視化數(shù)據(jù)，各種工具可用于構建自定義的圖形用戶界面，各種函數(shù)可將基于MATLAB的算法與外部應用程序和語言（如C、C++、Fortran、Java、COM以及MicrosoftExcel）集成。應用matlab語言編程的方法來對復雜電路進行分析和計算，不僅節(jié)約計算時間、方便地調試電路參數(shù)，而且還可以非常直觀地觀察和測量電路中的電壓、電流和功率等物理量。結論表明，matlab提供了高效簡潔的編程方法，其強大而簡易的繪圖功能、矩陣和數(shù)組運算能力以及很強的擴充性，能充分的滿足基本電路分析、計算的需要，從而可以大大地提高計算精度和工作效率，在電路理論學科研究與工程實踐中具有很好的應用價值。2.matlab的優(yōu)勢和應用2.1MATLAB的優(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。MATLAB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(wǎng)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MATLAB編譯器和C/C++數(shù)學庫以及圖形庫，將自己的MATLAB程序自動轉換為獨立于MATLAB運行的C和C++的代碼。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(wǎng)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MATLAB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(wǎng)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。2.2matlab的應用MATLAB的應用領域十分廣闊，典型的應用舉例如下：(1)數(shù)據(jù)分析(2)數(shù)值與符號計算；(3)工程與科學繪圖；(4)控制系統(tǒng)設計；(5)航天工業(yè)；(6)汽車工業(yè)；(7)生物醫(yī)學工程；(8)語音處理；(9)圖像與數(shù)字信號處理；(10)財務、金融分析；(11)建模、仿真及樣機開發(fā)；(12)新算法研究開發(fā)；(13)圖形用戶界面設計。3.matlab在電路分析中的應用舉例在電路分析中，隨著電路規(guī)模的加大，微分方程階數(shù)以及聯(lián)立方程的個數(shù)勢必增多，給解算帶來困難。傳統(tǒng)的計算機編程語言，如FORTRAN、C語言等在處理高階微分方程和大規(guī)模聯(lián)立方程組問題時，大量的時間和精力都花在矩陣處理(如矩陣輸入、求逆、稀疏矩陣處理等)和圖形的生成分析等繁瑣易錯的細節(jié)上。而被譽為第四代計算機語言的MATLAB在矩陣處理和圖形處理等方面有著得天獨厚的優(yōu)勢。利用MATLAB的M文件來求解電路方程，只需一個或幾個語句即可完成，同時MATLAB提供的Simulink工具可直接建立電路模擬模型，隨意改變模擬參數(shù)，并且立即可得到修改后的模擬結果(Scope顯示)，進一步省去了編程的步驟。1.圖一所示的電路中，Us=16V,R1=R3=R4=1Ω,R2=2Ω,K=4,求U10.：求解此題的方程組為對應的M文件為A=[-7-20;-320;101];%定義方程組的系數(shù)矩陣AB=[16016];%定義右端矩陣C=A\B%求解未知變量矩陣CC=4.0006.00012.000此為U10值在圖3所示的電路中，R3=R6=1Ω,G8=1S,L1=1H,C4=1e-6F，C9=2e-6F,US7=10sin100tV，IS2=2sin100Ta,g=1.用2b法求各支路的變量。與圖3對應的2b方程的矩陣形式為其M文件為A=[-100001000;-11000100;01000-1011;000100-100;0000-1000-1]B=[110001000;001-100-100;0-1-1000010;0000-100-11]C=[-10-1j*1E-40-111j*2E-4]Ye=diag(C)Ye(5,6)=-1D=[j*10011-1110-1-1];Ze=diag(D)Us=[00000010+j*000]'Is=[0-2+j*00000000]'E=zeros(5,9)F=zeros(4,9)G=[00000]'H=[0000]'W=[EA;BF;YeZe]N=[G;H;Us+Is]Xn=W\N第6條支路的電壓向量為1.0e+002*(-0.0000+0.0004i);計算其峰值為：0.05656V。3.圖6所示的電路中，開關s閉合前已達穩(wěn)定狀態(tài)。已知：