Matlab基礎(chǔ)及其應(yīng)用

Matlab根底及其應(yīng)用編輯課件主講教師：李浩 劉大剛holly@物理電子學(xué)院

教師簡介編輯課件MATLAB課程介紹定位：公共根底選修課目標(biāo)：了解MATLAB，能夠熟練掌握數(shù)學(xué)〔矩陣〕運算，簡單編程，簡單的數(shù)據(jù)處理、符號運算及根本圖形繪制.對MATLAB面向?qū)ο缶幊膛csimulink有根本了解。編輯課件參考教材：MATLAB根底及應(yīng)用參考書目：?Matlab程序設(shè)計教程?，李海濤、鄧櫻，高等教育出版社/2005.5.1?精通MATLAB6.5版?，張志涌，北京航空航天大學(xué)出版社/2003.3?科學(xué)運算語言MATLAB5.3程序設(shè)計及應(yīng)用?，薛定宇，清華大學(xué)出版社/2000?數(shù)值方法和MATLAB實現(xiàn)與應(yīng)用?，拉克唐瓦爾德〔美〕，機械工業(yè)出版社/2004.9特點：完全不必具備其它語言的根底，各年級各專業(yè)的同學(xué)都可選修。編輯課件MATLAB課程安排學(xué)時:32學(xué)時〔基于matlab6.5版本)安排：講課16學(xué)時，上機16學(xué)時考核要求：實驗報告必須齊備?？己朔绞?實驗報告編輯課件上機安排從9月21日〔也就是下個星期四〕起，每個星期四安排為上機時間。上機地點：主樓東312〔物電機房〕上機時間：18：00～20：00 20：00～22：00編輯課件主要內(nèi)容Matlab

概述與入門；數(shù)據(jù)類型和運算；數(shù)值計算；符號運算；數(shù)據(jù)和函數(shù)的可視化；Matlab編程；編輯課件第一章MATLAB語言概述一、MATLAB產(chǎn)生的歷史背景CleveMoler博士CleveMolerischairmanandchiefscientistatTheMathWorks.Molerwasaprofessorofmathandcomputerscienceforalmost20yearsattheUniversityofMichigan,StanfordUniversityandtheUniversityofNewMexico.在70年代中期,CleveMoler博士和其同事在美國國家科學(xué)基金的資助下開發(fā)了調(diào)用EISPACK和LINPACK的FORTRAN子程序庫.EISPACK是特征值求解的FORTRAN程序庫,LINPACK是解線性方程的程序庫.在當(dāng)時,這兩個程序庫代表矩陣運算的最高水平.編輯課件一、MATLAB產(chǎn)生的歷史背景1983年春天,CleveMoler到Standford大學(xué)講學(xué)，MATLAB深深地吸引了工程師JohnLittle。JohnLittle敏銳地覺察到MATLAB在工程領(lǐng)域的廣闊前景，同年，他和CleveMoler，SteveBangert一起，用C語言開發(fā)了第二代專業(yè)版。這一代的MATLAB語言同時具備了數(shù)值計算和數(shù)據(jù)圖示化的功能。JackLittleCEO/FounderJackLittleispresident,CEO,andaco-founderofTheMathWorks,Inc.Hewasaco-authorandprincipalarchitectofearlyversionsofthecompany'sflagshipMATLABproductaswellastheSignalProcessingToolboxandtheControlSystemsToolbox.編輯課件MATLAB的第一個商業(yè)化的版本是1984年推出的是3.0的DOS版本1992年MathWorks公司于推出了4.0版本，1994年的4.2版本擴充了4.0版本的功能，尤其在圖形界面設(shè)計方面更提供了新的方法。1997年推出的5.0版允許了更多的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如單元數(shù)據(jù)、多維矩陣、對象與類等，使其成為一種更方便編程的語言。1999年推出的MATLAB5.3版在很多方面又進一步改進了MATLAB語言的功能。編輯課件2000年10月底推出了其全新的MATLAB6.0正式版(Release12)，在核心數(shù)值算法、界面設(shè)計、外部接口、應(yīng)用桌面等諸多方面有了極大的改進。2002年6月發(fā)布了其全新的MATLAB6.5正式版(Release13)2004年5月推出Matlab7.0編輯課件時至今日，經(jīng)過MathWorks公司的不斷完善，MATLAB已經(jīng)開展成為適合多學(xué)科，多種工作平臺的功能強大的大型軟件。在國外，MATLAB已經(jīng)經(jīng)受了多年考驗。在歐美等高校，MATLAB已經(jīng)成為線性代數(shù)，自動控制理論，數(shù)理統(tǒng)計，數(shù)字信號處理，時間序列分析，動態(tài)系統(tǒng)仿真等高級課程的根本教學(xué)工具；成為攻讀學(xué)位的大學(xué)生，碩士生，博士生必須掌握的根本技能。在設(shè)計研究單位和工業(yè)部門，MATLAB被廣泛用于科學(xué)研究和解決各種具體問題。在國內(nèi)，特別是工程學(xué)術(shù)界，MATLAB也逐步盛行起來。可以說，無論你從事工程方面的哪個學(xué)科，都能在MATLAB里找到適宜的功能。編輯課件語言簡潔緊湊，使用方便靈活，庫函數(shù)極其豐富；運算符豐富；兼聚結(jié)構(gòu)化與面向?qū)ο缶幊痰奶匦?；程序設(shè)計自由度大；良好的程序可移植性；強大的圖形功能；功能性工具箱和學(xué)科性工具箱；源程序的開放性。二、MATLAB的語言特點編輯課件線性方程組求解當(dāng)D＝|A|≠0，方程組有解，可用Cramer法那么求解。編輯課件線性方程組求解N階行列式的計算需要n！次乘法，求解n階線性方程組，共需要做(n+1)！次乘法。如n=20,那么，需做：21?。?.10909×101916200年！編輯課件線性方程組求解數(shù)值求解方法：直接法Gauss消去法、Gauss-Jordan消去法、矩陣分解法等。迭代法Jacobi迭代法、Gauss-Seidel迭代法和超松弛迭代法等。編輯課件線性方程組求解Matlab求解過程：編輯課件數(shù)據(jù)統(tǒng)計與處理

一個工廠生產(chǎn)三種橄欖球用品：防護帽、墊肩、臀墊。需要不同數(shù)量的：硬塑料、泡沫塑料尼龍線、勞動力。為監(jiān)控生產(chǎn)，管理者對它們之間的關(guān)系十分關(guān)心。為把握這些量的關(guān)系，列出下面的表格編輯課件

原料產(chǎn)品關(guān)系表編輯課件管理者接到四份訂單如上表所示。問應(yīng)該如何計算每份訂單所需的原材料，以便組織生產(chǎn)？C=22014647532010589300205125101345225165114370255輸入下面Matlab指令A(yù)=[423;132;133;322];B=[35206045;10155040;…20124520];C=A*B編輯課件考慮一個實際編程例子如何編寫一個能求出兩個矩陣相乘的計算機通用子程序？編輯課件是否正確？錯誤，未考慮其一為標(biāo)量參加標(biāo)量判定，是否就是通用程序了？錯誤，考慮其一或二者為復(fù)數(shù)矩陣MATLAB實現(xiàn)：C=A*B編輯課件例、用簡短命令計算并繪制在0x6范圍內(nèi)的sin(2x)、sinx2、sin2x。x=linspace(0,6)y1=sin(2*x),y2=sin(x.^2),y3=(sin(x)).^2;plot(x,y1,x,y2,x,y3)編輯課件編輯課件用四種方法描述cos(x)*sin(y)圖形編輯課件編輯課件MATLAB包含兩個局部：核心局部和各種可選的工具箱。核心局部中有數(shù)百個核心內(nèi)部函數(shù)。工具箱又分為兩類：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功能。功能性工具箱可用于多種學(xué)科。學(xué)科性工具箱是專業(yè)的，如〔control、signalproceessing、commumnication〕toolbox等。這些工具箱都是由該領(lǐng)域內(nèi)學(xué)術(shù)水平很高的專家編寫的，所以用戶無需編寫自己學(xué)科范圍內(nèi)的根底程序。matlab工具箱MATLAB主工具箱符號數(shù)學(xué)工具箱SIMULINK仿真工具箱控制系統(tǒng)工具箱信號處理工具箱圖象處理工具箱通訊工具箱系統(tǒng)辨識工具箱神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)工具箱金融工具箱編輯課件編輯課件Matlab

界面與初步操作workspace指令窗口菜單工作目錄選擇欄快捷工具欄編輯課件Commandwindow運行入門最簡單的計算器使用法；數(shù)值、變量和表達式；指令行中的標(biāo)點符號；計算結(jié)果的圖形表示；編輯課件求 的運算結(jié)果。>>(12+2*(7-4))/3^2ans=2>>指令輸入提示符Answer的縮寫編輯課件簡單矩陣的輸入步驟：>>A=[1,2,3;4,5,6;7,8,9]A=123456789>>編輯課件指令續(xù)行輸入>>S=1-1/2+1/3-1/4+...1/5-1/6+1/7-1/8S=0.6345>>續(xù)行符號編輯課件數(shù)值、變量和表達式數(shù)值的記述；變量命名規(guī)那么；Matlab默認(rèn)的預(yù)定義變量；運算符和表達式；復(fù)數(shù)和復(fù)數(shù)矩陣；Matlab采用習(xí)慣的十進制表示：－99 0.001 1.3e-3 4.5e33數(shù)值范圍：10e-308~10e308大小寫敏感；首字母為英文〔少于63個字符〕；變量名不包含空格、標(biāo)點；編輯課件畫出衰減振蕩曲線 及其它的包絡(luò)線 。的取值范圍是 。t=0:pi/50:4*pi;y0=exp(-t/3); y=exp(-t/3).*sin(3*t);plot(t,y,'-r',t,y0,':b',t,-y0,':b')grid051015-1-0.500.51