Matlab程序設(shè)計(jì)課程總結(jié)

PAGEPAGE1Matlab程序設(shè)計(jì)課程總結(jié)學(xué)院班級(jí)學(xué)號(hào)姓名成績(jī)

1.Matlab的課程總結(jié)隨著對(duì)matlab的學(xué)習(xí)的深入，我對(duì)其了解也更加深入。MATLAB是美國(guó)MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語(yǔ)言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。MATLAB是矩陣實(shí)驗(yàn)室（MatrixLaboratory）的簡(jiǎn)稱(chēng)，MATLAB和Mathematica、Maple并稱(chēng)為三大數(shù)學(xué)軟件它在數(shù)學(xué)類(lèi)科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值方面首屈一指。MATLAB可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語(yǔ)言的程序等，主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、信號(hào)處理與通訊、圖像處理、信號(hào)檢測(cè)、金融建模設(shè)計(jì)與分析等領(lǐng)域。MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB來(lái)解算問(wèn)題要比用C，F(xiàn)ORTRAN等語(yǔ)言完相同的事情簡(jiǎn)捷得多，并且mathwork也吸收了像Maple等軟件的優(yōu)點(diǎn),使MATLAB成為一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)學(xué)軟件。在新的版本中也加入了對(duì)C，F(xiàn)ORTRAN，C++，JAVA的支持。可以直接調(diào)用,用戶也可以將自己編寫(xiě)的實(shí)用程序?qū)氲組ATLAB函數(shù)庫(kù)中方便自己以后調(diào)用，此外許多的MATLAB愛(ài)好者都編寫(xiě)了一些經(jīng)典的程序，用戶可以直接進(jìn)行下載就可以用。此高級(jí)語(yǔ)言可用于技術(shù)計(jì)算，此開(kāi)發(fā)環(huán)境可對(duì)代碼、文件和數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，交互式工具可以按迭代的方式探查、設(shè)計(jì)及求解問(wèn)題，數(shù)學(xué)函數(shù)可用于線性代數(shù)、統(tǒng)計(jì)、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(gòu)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(yīng)用程序和語(yǔ)言（如C、C++、Fortran、Java、COM以及MicrosoftExcel）集成。應(yīng)用matlab語(yǔ)言編程的方法來(lái)對(duì)復(fù)雜電路進(jìn)行分析和計(jì)算，不僅節(jié)約計(jì)算時(shí)間、方便地調(diào)試電路參數(shù)，而且還可以非常直觀地觀察和測(cè)量電路中的電壓、電流和功率等物理量。結(jié)論表明，matlab提供了高效簡(jiǎn)潔的編程方法，其強(qiáng)大而簡(jiǎn)易的繪圖功能、矩陣和數(shù)組運(yùn)算能力以及很強(qiáng)的擴(kuò)充性，能充分的滿足基本電路分析、計(jì)算的需要，從而可以大大地提高計(jì)算精度和工作效率，在電路理論學(xué)科研究與工程實(shí)踐中具有很好的應(yīng)用價(jià)值。2.matlab的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用2.1MATLAB的優(yōu)勢(shì)(1)友好的工作平臺(tái)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(diào)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(jí)，MATLAB的用戶界面也越來(lái)越精致，更加接近Windows的標(biāo)準(zhǔn)界面，人機(jī)交互性更強(qiáng)，操作更簡(jiǎn)單。而且新版本的MATLAB提供了完整的聯(lián)機(jī)查詢、幫助系統(tǒng)，極大的方便了用戶的使用。簡(jiǎn)單的編程環(huán)境提供了比較完備的調(diào)試系統(tǒng)，程序不必經(jīng)過(guò)編譯就可以直接運(yùn)行，而且能夠及時(shí)地報(bào)告出現(xiàn)的錯(cuò)誤及進(jìn)行出錯(cuò)原因分析。(2)簡(jiǎn)單易用的程序語(yǔ)言Matlab一個(gè)高級(jí)的矩陣/陣列語(yǔ)言，它包含控制語(yǔ)句、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入和輸出和面向?qū)ο缶幊烫攸c(diǎn)。用戶可以在命令窗口中將輸入語(yǔ)句與執(zhí)行命令同步，也可以先編寫(xiě)好一個(gè)較大的復(fù)雜的應(yīng)用程序（M文件）后再一起運(yùn)行。新版本的MATLAB語(yǔ)言是基于最為流行的C＋＋語(yǔ)言基礎(chǔ)上的，因此語(yǔ)法特征與C＋＋語(yǔ)言極為相似，而且更加簡(jiǎn)單，更加符合科技人員對(duì)數(shù)學(xué)表達(dá)式的書(shū)寫(xiě)格式。使之更利于非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的科技人員使用。而且這種語(yǔ)言可移植性好、可拓展性極強(qiáng)，這也是MATLAB能夠深入到科學(xué)研究及工程計(jì)算各個(gè)領(lǐng)域的重要原因。(3)強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理能力MATLAB是一個(gè)包含大量計(jì)算算法的集合。其擁有600多個(gè)工程中要用到的數(shù)學(xué)運(yùn)算函數(shù)，可以方便的實(shí)現(xiàn)用戶所需的各種計(jì)算功能。函數(shù)中所使用的算法都是科研和工程計(jì)算中的最新研究成果，而前經(jīng)過(guò)了各種優(yōu)化和容錯(cuò)處理。在通常情況下，可以用它來(lái)代替底層編程語(yǔ)言，如C和C++。在計(jì)算要求相同的情況下，使用MATLAB的編程工作量會(huì)大大減少。MATLAB的這些函數(shù)集包括從最簡(jiǎn)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(fù)雜函數(shù)。函數(shù)所能解決的問(wèn)題其大致包括矩陣運(yùn)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(hào)運(yùn)算、傅立葉變換和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析、工程中的優(yōu)化問(wèn)題、稀疏矩陣運(yùn)算、復(fù)數(shù)的各種運(yùn)算、三角函數(shù)和其他初等數(shù)學(xué)運(yùn)算、多維數(shù)組操作以及建模動(dòng)態(tài)仿真等。(4)出色的圖形處理功能圖形處理功能MATLAB自產(chǎn)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(lái)，并且可以對(duì)圖形進(jìn)行標(biāo)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(dòng)畫(huà)和表達(dá)式作圖?？捎糜诳茖W(xué)計(jì)算和工程繪圖。新版本的MATLAB對(duì)整個(gè)圖形處理功能作了很大的改進(jìn)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(duì)于一些其他軟件所沒(méi)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(shí)對(duì)一些特殊的可視化要求，例如圖形對(duì)話等，MATLAB也有相應(yīng)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(duì)這方面有特殊要求的用戶也可以得到滿足。(5)應(yīng)用廣泛的模塊集合工具箱MATLAB對(duì)許多專(zhuān)門(mén)的領(lǐng)域都開(kāi)發(fā)了功能強(qiáng)大的模塊集和工具箱。一般來(lái)說(shuō)，它們都是由特定領(lǐng)域的專(zhuān)家開(kāi)發(fā)的，用戶可以直接使用工具箱學(xué)習(xí)、應(yīng)用和評(píng)估不同的方法而不需要自己編寫(xiě)代碼。目前，MATLAB已經(jīng)把工具箱延伸到了科學(xué)研究和工程應(yīng)用的諸多領(lǐng)域，諸如數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫(kù)接口、概率統(tǒng)計(jì)、樣條擬合、優(yōu)化算法、偏微分方程求解、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波分析、信號(hào)處理、圖像處理、系統(tǒng)辨識(shí)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、LMI控制、魯棒控制、模型預(yù)測(cè)、模糊邏輯、金融分析、地圖工具、非線性控制設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)快速原型及半物理仿真、嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、定點(diǎn)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(shí)用的程序接口和發(fā)布平臺(tái)新版本的MATLAB可以利用MATLAB編譯器和C/C++數(shù)學(xué)庫(kù)以及圖形庫(kù)，將自己的MATLAB程序自動(dòng)轉(zhuǎn)換為獨(dú)立于MATLAB運(yùn)行的C和C++的代碼。允許用戶編寫(xiě)可以和MATLAB進(jìn)行交互的C或C++語(yǔ)言程序。另外，MATLAB網(wǎng)頁(yè)服務(wù)程序還容許在Web應(yīng)用中使用自己的MATLAB數(shù)學(xué)和圖形程序。MATLAB的一個(gè)重要特色就是具有一套程序擴(kuò)展系統(tǒng)和一組稱(chēng)之為工具箱的特殊應(yīng)用子程序。工具箱是MATLAB函數(shù)的子程序庫(kù)，每一個(gè)工具箱都是為某一類(lèi)學(xué)科專(zhuān)業(yè)和應(yīng)用而定制的，主要包括信號(hào)處理、控制系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯、小波分析和系統(tǒng)仿真等方面的應(yīng)用。(7)應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)（包括用戶界面）在開(kāi)發(fā)環(huán)境中，使用戶更方便地控制多個(gè)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(qiáng)大的圖形標(biāo)注和處理功能，包括對(duì)性對(duì)起連接注釋等；在輸入輸出方面，可以直接向Excel和HDF5進(jìn)行連接。2.2matlab的應(yīng)用MATLAB的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣闊，典型的應(yīng)用舉例如下：(1)數(shù)據(jù)分析(2)數(shù)值與符號(hào)計(jì)算；(3)工程與科學(xué)繪圖；(4)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；(5)航天工業(yè)；(6)汽車(chē)工業(yè)；(7)生物醫(yī)學(xué)工程；(8)語(yǔ)音處理；(9)圖像與數(shù)字信號(hào)處理；(10)財(cái)務(wù)、金融分析；(11)建模、仿真及樣機(jī)開(kāi)發(fā)；(12)新算法研究開(kāi)發(fā)；(13)圖形用戶界面設(shè)計(jì)。3.matlab在電路分析中的應(yīng)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(gè)數(shù)勢(shì)必增多，給解算帶來(lái)困難。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言，如FORTRAN、C語(yǔ)言等在處理高階微分方程和大規(guī)模聯(lián)立方程組問(wèn)題時(shí)，大量的時(shí)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(cuò)的細(xì)節(jié)上。而被譽(yù)為第四代計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的MATLAB在矩陣處理和圖形處理等方面有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。利用MATLAB的M文件來(lái)求解電路方程，只需一個(gè)或幾個(gè)語(yǔ)句即可完成，同時(shí)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(jié)果(Scope顯示)，進(jìn)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(duì)應(yīng)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(duì)應(yīng)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(jì)算其峰值為：0.05656V。3.圖6所示的電路中，開(kāi)關(guān)s閉合前已達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)。已知：