MATLAB基礎(chǔ)教學(xué)課件

Matlab基砒1

信號與系統(tǒng)補充課程

Index

?Matlab簡介

?使用幫助

?基本的操作

?矩陣運算

?繪圖

?信號與系統(tǒng)中用到的一些函數(shù)

?需要注意的問題

2011-7-17WiriifessCommunication2

Matlab簡介

?MATLAB具有強大的矩陣運算能力

MATLAB=MatrixLaboratory=矩陣實驗

室，顧名思義MATLAB可以使矩陣運算變

得非常簡單。

2011-7-17■SatelliteandWirelessCommunicationLabh___________3

Matlab簡介(Cont.)

?MATLAB是一種演算式語言

-基本數(shù)據(jù)單元是矩陣

-數(shù)學(xué)表達(dá)式與運算規(guī)則符合通常的習(xí)慣

-運算符豐富

-語法限制不嚴(yán)格

因此MATLAB語言編程簡單，使用方便。

^111-7-17■SatelliteandWirelessCommunicationLabA_____________4

Matlab簡介(Cont.)

?主要用途

-科研計算

-工程設(shè)計分析

-基于數(shù)據(jù)流的系統(tǒng)仿真

-具備十分完備的工具箱(Toolbox)

-并不用于直接開發(fā)

2011-7-17SatelliteandWirelessCommunicationLab5

使用幫助

?學(xué)會使用幫助文檔進(jìn)行學(xué)習(xí)和開發(fā)是一項

必須的技能。

,Matlab具備三種主要的幫助功能

-Help函數(shù)名，直接從窗口獲得對于該函數(shù)的描

述和說明；

-使用WEB幫助，具備查詢、索引等功能，十分

強大和完備

-使用DEMO,能夠做為設(shè)計參考

2011-7-17■SatelliteandWirelessCommunicationLab6

使用幫助(Cont.)

?常用help命令

?helpmatfun：矩陣函數(shù)一數(shù)值線性代數(shù)

?helpgeneral：通用命令

?helpgraphics：通用圖形函數(shù)

?helpelfun：基本的數(shù)學(xué)函數(shù)

?helpelmat：基本矩陣和矩陣操作

?helpdatafun：數(shù)據(jù)分析和傅立葉變換函數(shù)

?helpops：操作符和特殊字符

2011-7-17SatelliteandWirelessCommunicationLab7

使用幫助(Cont.)

?常用help命令

?helppolyfun：多項式和內(nèi)插函數(shù)

?helplang：語言結(jié)構(gòu)和調(diào)試

?helpstrfun：字符串函數(shù)

?helpcontrol：控制系統(tǒng)工具箱函數(shù)

?helpwin：幫助窗口

?helpdesk：幫助桌面，瀏覽器模式

alookfbr命令：返回包含指定關(guān)鍵詞的那些項

?demo：打開示例窗口

2011-7-17SatelliteandWirelessCommunicationLab8

基本的操作

?啟動MATLAB命令窗口

啟動MATLAB后可以進(jìn)入命令窗口，此時意味

著系統(tǒng)處于準(zhǔn)備接受命令的狀態(tài)，可以在命令窗

口中直接輸入命令語句。

2011-7-17■SatelliteandWirelessCommunicationLabh___________9

基本的操作(Cont.)

?MATLAB語句形式

變量=表達(dá)式；

-通過等號將表達(dá)式的值賦予變量。

-當(dāng)鍵入回車鍵時，該語句被執(zhí)行。

-語句執(zhí)行之后，窗口自動顯示出語句執(zhí)行的結(jié)果。

-如果希望結(jié)果回顯，只需在語句后加分號即可。

^111-7-17■SatelliteandWirelessCommunicationLabA____________IQ

基本的操作(Cont.)

?命令行編輯器

-方向鍵和控制鍵可以編輯修改已輸入的命令

??；卣{(diào)上一行命令

?，回調(diào)下一行命令

?命令行編輯器

-多行命令(…)

如果命令語句超過一行或者太長希望分行輸入,

可以使用多行命令繼續(xù)輸入。

例如：

S=l-12+13+4+...

9-4-18;

2011-7-17■SatelliteandWirelessCommunicationLabh_______11

基本的操作(Cont.)

,變量

-變量的命名：

?變量的名字必須以字母開頭，之后可以是任

意字母、數(shù)字或下劃線(不能超過19個字符)

-變量名稱區(qū)分字母的大小寫

?變量中不能包含有標(biāo)點符號

^111-7-17■SatelliteandWirelessCommunicationLabA__________12

基本的操作(Cont.)

變量

-一些特殊的變量

?ans：用于結(jié)果的缺省變,inf：無窮大

量名

?realmin：最小正實數(shù)

?i>j：虛數(shù)單位

,realmax：最大正實數(shù)

?pi：圓周率

?nan：不定量

?nargin：函數(shù)的輸入變量

個數(shù)?flops：浮點運算數(shù)

?eps：計算機的最小數(shù)

?nargout：函數(shù)的輸出變量

個數(shù)

2011-7-17■SatelliteandWirelessCommunicationLab航13

基本的操作(Cont.)

,變量

-變量操作

在命令窗口中，同時存儲著輸入的命令和創(chuàng)

建的所有變量值，它們可以在任何需要的時候被調(diào)

用。如要察看變量a的值，只需要在命令窗口中輸

入變量的名稱即可。

2011-7-17■SatelliteandWirelessCommunicationLab14

基本的操作(Cont.)

?數(shù)值顯示格式

-任何MATLAB語句的執(zhí)行結(jié)果都可以在屏幕上顯

示，同時賦值給指定的變量

-沒有指定變量時，賦值給一個特殊變量ans

-數(shù)據(jù)的顯示格式由format命令控制

-MATLAB總是以雙字長浮點數(shù)(雙精度)來執(zhí)行

所有的運算

2011-7-17■SatelliteandWirelessCommunicationLab15

基本的操作（Cont.）

?數(shù)值顯示格式

-Format命令

如果結(jié)果為整數(shù)，則顯示沒有小數(shù)；如果結(jié)果不

是整數(shù)，則輸出形式有：

format（short）：短格式（5位定點數(shù)）99.1253

formatlong：長格式（15位定點數(shù)）99.12345678900000

formatshorte：短格式e方式9.9123e+001

formatlonge：長格式e方式9.912345678900000e+001

formatbank：2位十進(jìn)制（小數(shù)部分）99.12

formathex：十六進(jìn)制格式

2011-7-17SatelliteandWirelessCommunicationLab16

基本的操作（Cont.）

?數(shù)值顯示格式

-Format命令

如果結(jié)果為整數(shù)，則顯示沒有小數(shù)；如果結(jié)果不

是整數(shù)，則輸出形式有：

format（short）：短格式（5位定點數(shù)）99.1253

formatlong：長格式（15位定點數(shù)）99.12345678900000

formatshorte：短格式e方式9.9123e+001

formatlonge：長格式e方式9.912345678900000e+001

formatbank：2位十進(jìn)制（小數(shù)部分）99.12

formathex：十六進(jìn)制格式

2011-7-17SatelliteandWirelessCommunicationLab17

基本的操作(Cont.)

?常用的數(shù)學(xué)運算符

+--力口?在運算式中，通常不需要

考慮空格

---減?多條命令可以放在一行中

*--?同行中各條命令可用分號

/一左除隔開，表示禁止結(jié)果顯示

\--右除?同行中各條命令也可用逗

號隔開，表示需要顯示結(jié)

A--帚果

2011-7-17SatelliteandWirelessCommunicationLab18

基本的操作(Cont.)

?常用數(shù)學(xué)函數(shù)

abs——求絕對值exp(x)——ex

sin---正弦Imag(x)——求x的虛

cos--余弦部

求的實部

tan—正切real(x)--x

求的符號

asin-―反正弦sign(x)--x

——求對數(shù)

acos-一反余弦log

atan—反正切l(wèi)og10——求以10為

sqrt--求平方根底的對數(shù)

conj--共扼復(fù)數(shù)

2011-7-17SatelliteandWirelessCommunicationLab19

基本的操作(Cont.)

?以下命令可以在命令窗口中調(diào)整(調(diào)用)工作

空間的參數(shù)

-who：顯示當(dāng)前工作空間中所有變量的一個簡單列

表

-whos：則列出變量的大小、數(shù)據(jù)格式等詳細(xì)信息

-clear：清除工作空間中所有的變量

-clear變量名：清除指定的變量

2011-7-17■SatelliteandWirelessCommunicationLab20

矩陣運算

?在命令窗口中直接輸

生

陣

黑

入N日

一

含

數(shù)

字

建,

者

變

用

例：里

達(dá)

式"

》a=l;b=2;c=3;

》x=[5bc;a*ba+cc/b]

直

接

排在

方

素

列

陣的

矩

x=元

行

行

與

之

內(nèi)

用

分

括

間

5.0002.0003.000號;

每

內(nèi)

行

的

開

號

素

使

2.0004.0001.500元

典

逗

隔

號

開

格

用

或

》y=[2,4,5。

368]

y=

245-大的矩陣可以用分行輸入,

368回車鍵代表分號。

2011-7-17BSatelliteandWirelessCommunicationLab21

矩陣運算(Cont.)

?語句生成

-用線性等間距生成向量矩陣(start:step:end)

-例：

》a=[l:2:10]

a=

13579

其中start為起始值，step為步長，end為終止值。當(dāng)步

長為1時可省略step參數(shù)；另外step也可以取負(fù)數(shù)。

2011-7-17■SatelliteandWirelessCommunicationLabk__________22

矩陣運算(Cont.)

?一些產(chǎn)用的特殊矩陣

-單位矩陣：eye(m5n);eye(m)

-零矩陣：zeros(m5n);zeros(m)

-——矩陣:ones(m?n);ones(m)

-對角矩陣：對角元素向量V=[al,a2,…,an]

A=diag(V)

-隨機矩陣：rand(m,n)產(chǎn)生一個mXn的均勻分布的

隨機矩陣

2011-7-17■SatelliteandWirelessCommunicationLab,__________23

矩陣運算(Cont.)

一些常用的特殊矩陣一舉例

》eye(2,3)》eye(2)》V=[572];A=diag(V)

ans=

ans=A=

100

10500

01001

070

002

》zeros(2,3)》zeros(2)

ans=ans=

000

00如果已知A為方陣，則

00000

V=diag(A)可以提取A的

》ones(2,3)》ones(2)

ans=ans=對角元素構(gòu)成向量V。

11111

11111

2011-7-17■SatelliteandWirelessCommunicationLab24

矩陣運算(Cont.)

?轉(zhuǎn)置

-轉(zhuǎn)置符號有兩種形式

?N——共加轉(zhuǎn)置

?--普通轉(zhuǎn)置

例如：

A=[1+i,2+i;3+i,4+i]

《A《A.'

ans=1-i3-ians=1+i3+i

2-i4-i2+i4+i

2011-7-17SatelliteandWirelessCommunicationLab25

矩陣運算(Cont.)

?四則運算與塞運算

+—矩陣加.*--點乘

———矩陣減?\點右除

./點左除

*--矩陣乘

?A--點累

/--矩陣左除

\--矩陣右除

A__矩陣幕

2011-7-17SatelliteandWirelessCommunicationLab，__________26

矩陣運算(Cont.)

?四則運算與幕運算

-只有維數(shù)相同的矩陣才能進(jìn)行加減運算。

-只有當(dāng)兩個矩陣中前一個矩陣的列數(shù)和后一個矩陣

的行數(shù)相同時，才可以進(jìn)行乘法運算。

-a\b運算等效于求a*x=b的解；而a/b等效于求x*b=a

的解。

-只有方陣才可以求哥。

-點運算是兩個維數(shù)相同矩陣對應(yīng)元素之間的運算。

^111-7-17■SatelliteandWirelessCommunicationLabA___________27

矩陣運算(Cont.)

?逆矩陣與行列式計算

-求逆：inv(A)

-求行列式：det(A)

注意：這兩種運算都要求矩陣A為方陣!

2011-7-17SatelliteandWirelessCommunicationLab28

矩陣運算(Cont.)

?矩陣下標(biāo)

-注意：MATLAB中矩陣的下標(biāo)從1開始，而不是從

0開始！

2011-7-17WiriiessCommunicationLab29

矩陣運算(Cont.)

?矩陣下標(biāo)

-MATLAB通過確認(rèn)矩陣下標(biāo)，可以對矩陣進(jìn)行插入子塊，

提取子塊和重排子塊的操作。

?A(m,n)：提取第m行，第n列元素

?A(:,n)：提取第n列元素

?A(m,:)：提取第m行元素

?A(ml:m2,nl:n2)：提取第ml行到第m2行和第nl列到第n2

列的所有元素(提取子塊)。

?A(:)：得到一個長列矢量，該矢量的元素按矩陣的列進(jìn)行

排列。

^111-7-17■SatelliteandWirelessCommunicationLabA__________30

矩陣運算(Cont.)

?矩陣下標(biāo)

-矩陣擴展：如果在原矩陣中一個不存在的地址位置

上設(shè)定一個數(shù)(賦值)，則該矩陣會自動擴展行列

數(shù)，并在該位置上添加這個數(shù)，而且在其他沒有指

定的位置補零。

-消除子塊：如果將矩陣的子塊賦值為空矩陣口，則

相當(dāng)于消除了相應(yīng)的矩陣子塊。

2011-7-17■SatelliteandWirelessCommunicationLab31

矩陣運算(Cont.)

?矩陣大小

-[m,n]=size(A?x)：返回矩陣的行列數(shù)m與n,當(dāng)x=l,

則只返回行數(shù)m,當(dāng)x=2,則只返回列數(shù)n。

-length(A)=max(size(A))：返回行數(shù)或列數(shù)的最大值。

-rank(A)：求矩陣的秩

2011-7-17■SatelliteandWirelessCommunicationLab32

矩陣運算(Cont.)

?了解以下幾個矩陣操作函數(shù)

-Flipud

-Fliplr

-Rot90

-flipdim

2011-7-17；SatelliteandWirelessCommunicationLab

繪圖

?MATLAB提供了豐富的繪圖功能

,helpgraph2d可得到所有畫二維圖形的命令

,helpgraph3d可得到所有畫三維圖形的命令

201W-17.SatelliteandWirelessCommunicationLab34

繪圖(Cont.)

plot指令，例：

A'A'A"我

0.8-tt+十彳+++-

i*i+i+**

0.6

tf+

0.4+>i.;Ii'*：???

t=[0:pi/20:8*pi];********

0.2卜X*1*'I**'*I*'*'.

y=sin(t);0-*4*i*ft*-

+***t***

-02,?;?；.;J;~

*******+

!-0.4?**1,?*::.

plot(ty/r:*)+iti****

,-0.6+***-

-0.8**>>****-

￥，￥，￥，￥，

5101520253

r表示線的顏色為紅色，y（黃色）g（綠色）b（藍(lán)色）???

:表示線型為虛線，-（實線）：（虛線）一（破折線）….

*表示標(biāo)示符號為星號，此，卜+（正號）o（圓形字母）…

2011-7-17■SatelliteandWirelessCommunicationLab35

繪圖(Cont.)

?figure：選擇圖像

-figure(1)；figure(2)；…；figure(n)

-打開不同的圖形窗口，以便繪制不同的圖形。

?gridon：在所畫出的圖形坐標(biāo)中加入柵格

?gridoff：除去圖形坐標(biāo)中的柵格

?holdon：把當(dāng)前圖形保持在屏幕上不變，

同時允許在這個坐標(biāo)內(nèi)繪制另外一個圖形。

?holdoff：使新圖覆蓋舊的圖形

2011-7-17SatelliteandWirelessCommunicationLab36

繪圖(Cont.)

例

t=[0:pi/20:9*pi];

figure(l)

gridon

gridoff

figure(2)

plot(t,cos(t))

gridon

gridoff051015202530

2011-7-17SatelliteandWirelessCommunicationLab，37

繪圖(Cont.)

?設(shè)定軸的范圍

-axis([xminxmaxyminymax])

-axis(6equaF)：將x坐標(biāo)軸和y坐標(biāo)軸的單位刻度大小調(diào)

整為一樣。

例

t=[0:0.01:2*pi];

x=sin(t);

y=cos(t);

plot(x,y)

axis([-1.51.5-1.51.5])

2011-7-17SatelliteandWirelessuommur08

繪圖(Cont.)

?subplot(m,n,k)：分割圖形顯示窗口

-m:上下分割個數(shù),n:左右分割個數(shù),k：子圖編號

例

t=[0:pi/20:5*pi];

figure(l)

subplot(121)

plot(t,sin(t))

gridon

subplot(122)

plot(t,-sin(t))

gridon

2011-7-17■SatelliteandWirelessCommunicationLab39

繪圖(Cont.)

?semilogx：繪制以x軸為對數(shù)坐標(biāo)（以