matlab1-1.ppt

1、1,第一章之 認(rèn)識(shí)Matlab軟件,2,1-1 Matlab軟件是什么？,Matlab軟件是由美國(guó)Math works公司推出的用于數(shù)值計(jì)算和圖形處理的科學(xué)計(jì)算系統(tǒng)。Matlab是英文Matrix Laboratory（矩陣實(shí)驗(yàn)室）的縮寫(xiě)，被譽(yù)為“巨人肩上的工具”。 大學(xué)里，Matlab軟件正在成為對(duì)數(shù)值、線性代數(shù)以及其它一些高等應(yīng)用數(shù)學(xué)課程進(jìn)行輔助教學(xué)的有力工具；在工程技術(shù)界，Matlab軟件也被用來(lái)構(gòu)建與分析一些實(shí)際課題的數(shù)學(xué)模型。,3,數(shù)值計(jì)算功能,Matlab是一個(gè)交互式軟件系統(tǒng) 給出一條命令，立即就可以得出該命令的結(jié)果,1-2 Matlab 的特點(diǎn)與主要功能,Matlab以矩陣作為基

2、本單位，但無(wú)需預(yù)先指定維數(shù)（動(dòng)態(tài)定維） 按照IEEE的數(shù)值計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算 提供十分豐富的數(shù)值計(jì)算函數(shù)，方便計(jì)算，提高效率 Matlab命令與數(shù)學(xué)中的符號(hào)、公式非常接近，可讀性強(qiáng)，容易掌握,符號(hào)運(yùn)算功能,和著名的 Maple 相結(jié)合，使得 Matlab 具有強(qiáng)大的符號(hào)計(jì)算功能,繪圖功能,Matlab 提供了豐富的繪圖命令，能實(shí)現(xiàn)一系列的可視化操作,4,5,1-3 Matlab軟件的運(yùn)行環(huán)境與安裝方法,Matlab6.5軟件對(duì)系統(tǒng)的基本要求主要有： （1）Pentium，Pentium Pro，Pentium II，Pentium III，Pentium IV，Intel Xeon，AMD At

3、hlon； （2）支持操作系統(tǒng)為Win2000、WinXP； （3）CD-ROM驅(qū)動(dòng)器，用于從光盤(pán)安裝該軟件； （4）內(nèi)存128 MB RAM，建議采用256 MB RAM及其以上； （5）全部安裝該軟件所需要的硬盤(pán)空間最少不低于1000MB，建議使用硬盤(pán)40G以上； （6）支持256色以上顯示器，建議采用32M以上顯卡,6,安裝Matlab的setup按鈕,7,安裝Matlab的界面,8,安裝Matlab的界面,9,安裝Matlab時(shí)輸入密碼的界面,10,Matlab組件選擇窗口界面,MATLAB組件的選擇窗口,11,Matlab桌面快捷方式,12,Matlab的操作界面窗口說(shuō)明,歷史指令窗

4、口,工作空間瀏覽器,命令窗口,當(dāng)前目錄瀏覽器(后臺(tái)),開(kāi)始按鈕,切換按鈕,當(dāng)前工作目錄設(shè)定,命令提示符號(hào),輸入命令/指令區(qū)域,13,1-4 Matlab軟件的常用窗口簡(jiǎn)介,命令窗口（Command Window）,命令窗口是MATALAB軟件最基本的窗口,該窗口可以鍵入各種MATALAB命令、函數(shù),表達(dá)式,并顯示除圖形外的運(yùn)算結(jié)果.,使用技巧:,若使命令窗口的命令做為一個(gè)文件保存下來(lái),可在欲保存命令之前和之后分別先輸入”diary on 文件名“ “diary off”兩條語(yǔ)句即可.,14,歷史命令（指令）窗口,歷史命令窗口記錄用戶在MATLAB命令窗口輸入過(guò)的所有命令行.可用于單行或多行命令

5、的復(fù)制和運(yùn)行,生成M文件等.,15,工作空間瀏覽器窗口,工作空間瀏覽器中可以查閱,保存,編輯內(nèi)存變量或刪除內(nèi)存變量.,16,當(dāng)前目錄瀏覽器（Current Directory Browser）,當(dāng)前目錄瀏覽器可以完成打開(kāi)或運(yùn)行M文件,裝載數(shù)據(jù)文件(MAT文件）等操作,17,內(nèi)存數(shù)組編輯器（Array Editor）,內(nèi)在數(shù)組編輯器可以輸入大數(shù)組首先：在命令窗口中創(chuàng)建新變量然后，在工作空間瀏覽器雙擊該變量，在數(shù)組編輯器中打開(kāi)變量，在Numeric format中選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)類(lèi)型，在size中輸入行列數(shù),即可得到一個(gè)大規(guī)模數(shù)組.,18,M文件編輯/調(diào)試器窗口,當(dāng)所需命令較多或需要重復(fù)使用一段命令

6、時(shí),就要用到M腳本編程.,在M文件中,編輯和修改語(yǔ)句很方便,也可用Debug和Breakpoints來(lái)完成調(diào)試功能.,19,Matlab的交互界面分類(lèi)目錄窗口,該窗口可展開(kāi)的樹(shù)狀結(jié)構(gòu)顯示MATLAB提供的所有交互界面,包括幫助界面,演示界面和各種應(yīng)用交互界面.,20,幫助導(dǎo)航/瀏覽器（Help Navigator/Browser）,幫助導(dǎo)航/瀏覽器詳盡展示由超文本寫(xiě)成的有關(guān)MATLAB的在線幫助.,21,幫助導(dǎo)航/瀏覽器（Help Navigator/Browser）,MATLAB的所有執(zhí)行命令,函數(shù)的M文件都有一個(gè)注釋區(qū).在該區(qū)域中,用純文本形式簡(jiǎn)要地?cái)⑹鲈摵瘮?shù)的調(diào)用格式和輸入輸出含義.在命

7、令窗口中運(yùn)行help命令可獲得不同范圍的幫助.,Help matfun:矩陣函數(shù)數(shù)值線性代數(shù) Help general:通用命令 Help graphics:通用圖形函數(shù) ,初學(xué)者也可在命令窗口中鍵入demo打開(kāi)示例窗口進(jìn)行學(xué)習(xí).,22,開(kāi)始按鈕（Start）,23,1-5-1文件管理方法,24,1-5-2基本繪圖方法介紹,MATLAB提供了豐富的繪圖功能.,命令格式:plot(x1,y1,option1,x2,y2,option2,),x,y分別為x和y軸坐標(biāo)值,option為選項(xiàng)參數(shù),定義了圖形曲線的顏色,線型及標(biāo)示符號(hào).由一對(duì)英文狀態(tài)下的單引號(hào)()括起來(lái).,25,基本繪圖命令函數(shù),26,

8、1-6-1 Matlab 語(yǔ)言規(guī)則,Matlab 區(qū)分大小寫(xiě)，它的命令和函數(shù)全是小寫(xiě)的,一行可以輸入幾個(gè)命令，用分號(hào)“;” 或逗號(hào)“,”隔開(kāi),續(xù)行符： “”（三個(gè)點(diǎn)），如果語(yǔ)句很長(zhǎng)，可用續(xù)行符將一個(gè)語(yǔ)句寫(xiě)成多行。續(xù)行符的前最好留一個(gè)空格。,注釋符： “%”，其后面的內(nèi)容為注釋?zhuān)瑢?duì) Matlab 的計(jì)算不產(chǎn)生任何影響,27,Matlab 變量,Matlab中變量名是以字母開(kāi)頭，可以由字母、數(shù)字或下劃線組成，最多 63 個(gè)字符（6.5 版本前為 19 個(gè)）,變量賦值： 變量表達(dá)式,賦值號(hào)左邊必須是變量！,系統(tǒng)預(yù)定義變量：eps, pi, Inf, NaN, i, j,28,數(shù)與算術(shù)表達(dá)式,Matl

9、ab 中的數(shù)值表示一般采用十進(jìn)制，可以帶小數(shù)點(diǎn)和正負(fù)號(hào)。,(1) Matlab 中的數(shù)默認(rèn)是雙精度實(shí)數(shù),(2) 浮點(diǎn)運(yùn)算的相對(duì)精度為 eps，Matlab 中eps2.22e-016,即大約保持 16 位有效數(shù)字。,(3) Matlab 中數(shù)的表示范圍為：10308 10308,(4) Matlab 中的虛部單位：i， j,z=3+4i (4 與 i 之間無(wú)空格)， z=3+4*i,如：6，+6，-6.6，0.006，6.6e-6，100e60，-0.06e-012,29,MATLAB的三角函數(shù),三角函數(shù),30,MATLAB的基本數(shù)學(xué)函數(shù),基本數(shù)學(xué)函數(shù),31,取整函數(shù)與矩陣相關(guān)函數(shù),取整函數(shù),

10、矩陣相關(guān)函數(shù),32,數(shù)據(jù)的輸入,數(shù)據(jù)輸入,(1) 直接輸入： a=1 2 ; 3, 4,(2) 冒號(hào) “:” 運(yùn)算符：初值 : 步長(zhǎng) : 終值,同一行中各元素之間用“空格”或“,” (英文狀態(tài)下) 分開(kāi)； 行與行之間用 “;” 或“回車(chē)”分開(kāi),a=1:5， b=0:pi/4:pi,(3) 由向量或小矩陣生成：X=a ; b,(5) 交互式輸入： input,n=input(Please input n: ),(4) 由 數(shù)據(jù)文件生成,33,特殊矩陣生成函數(shù),(6) 一些生成特殊矩陣的函數(shù),34,矩陣元素的操作,矩陣元素的提取,(1) 單個(gè)元素：A ( 2, 3 ),(2) 整行或整列：A (

11、2, : )， A ( :, 3 ),(3) 子矩陣：A ( 2:5, 4:8 )， A ( 1,3, 2,4 ) ， A ( 3,2, 2,4 ),A ( :, : ) 與 A ( : ) 的區(qū)別？,(4) 刪除矩陣的行列:,A =， A ( 3, : )=， A ( :, 2,4 )=,35,MATLAB 矩陣運(yùn)算,矩陣的轉(zhuǎn)置：共軛“”，非共軛“.”,矩陣的翻轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)： fliplr、flipud、rot90,矩陣元素重組： reshape(A, m, n),查看矩陣的大小：size(A)、size(A, 1)、size(A, 2),將 A 排成一個(gè)m n 的矩陣，滿足 m n = #A,

12、數(shù)組運(yùn)算（點(diǎn)運(yùn)算）：.*，./，.，.,矩陣算術(shù)： +，-，*，/，,參與 “+, -, .*, ./ , .” 運(yùn)算的對(duì)象必須具有相同的形狀,36,數(shù)據(jù)輸出格式,Matlab 以雙精度執(zhí)行所有的運(yùn)算，結(jié)果可以在屏幕上輸出，同時(shí)賦給指定變量，若無(wú)指定變量，則系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將結(jié)果賦給變量 “ans”,Matlab 中數(shù)據(jù)的輸出格式可以通過(guò) format 命令指定,format 命令只改變變量的輸出格式，但不會(huì)影響變量的值, format long, format short, format compact,37,舉例1, t=-2*pi:pi/20:2*pi; %定義時(shí)間范圍為-2,2，步長(zhǎng)為/20

13、 figure(1) %選擇圖像(1) plot(t,sin(t),r:*) %該命令語(yǔ)句中的r:*表示正弦曲線以“:*”形式連線且線條呈現(xiàn)紅色 grid on; %在所畫(huà)出的圖形坐標(biāo)中添加?xùn)鸥?title(sint);xlabel(t);ylabel(sint) % title命令用于添加標(biāo)題為“sint”，xlabel用于添加橫坐標(biāo)為“t”，ylabel用于添加縱坐標(biāo)為“sint”，即命令函數(shù)xlabel，ylabel和title分別給曲線添加橫、縱坐標(biāo)和標(biāo)題,38,39,舉例2, num=-11,0; den=1, -12, 1, -1; %獲得控制系統(tǒng)傳函分子和分母的多項(xiàng)式 step(

14、num,den); %命令step()用于獲得控制系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)特性曲線,40,41,舉例3, num=-11,0; den=1, -12, 1, -1; bode(num,den); %命令函數(shù)bode()用于獲得控制系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性 grid on%命令grid on或命令grid off分別表示添加和刪除柵格線,42,43,舉例4, t=0:pi/50:4*pi; %產(chǎn)生由0到4*pi的數(shù)據(jù)，其步長(zhǎng)（數(shù)據(jù)間隔）為pi/50 y=exp(-t/7).*sin(7*t); %生成衰減振蕩曲線y y0=exp(-t/7); %生成包絡(luò)線y0 plot(t,y,-r,t,y0,:b,

15、t,-y0,:b); grid on%繪出衰減振蕩曲線y和包絡(luò)線y0圖形，并添加?xùn)鸥窬€,44,45,舉例5, t=(0:0.02:2)*pi;x=sin(t);y=cos(t);z=cos(2*t); plot3(x,y,z,b-,x,y,z,bd),view(-78,66),box on,legend(鏈,寶石),46,47,分割圖形顯示窗口方法,%圖形分割命令的使用方法舉例 clear;clc;close; t=0:pi/20:5*pi; subplot(221); %圖形分割1 plot(t,sin(t)%繪制正弦函數(shù)sin(t)的曲線圖 axis(0 16 -1.5 1.5);xlab

16、el(t(deg);ylabel(magnitude); title(sin(t),grid on; subplot(222);%圖形分割2 plot(t,-sin(t)%繪制正弦函數(shù)-sin(t)的曲線圖 axis(0 16 -1.5 1.5);xlabel(t(deg);ylabel(magnitude); title(-sin(t),grid on; subplot(223);%圖形分割3 plot(t,cos(t)%繪制正弦函數(shù)cos (t)的曲線圖 axis(0 16 -1.5 1.5);xlabel(t(deg);ylabel(magnitude); title(cos(t),gr

17、id on; subplot(224);%圖形分割4 plot(t,-cos(t)%繪制正弦函數(shù)-cos (t)的曲線圖 axis(0 16 -1.5 1.5);xlabel(t(deg);ylabel(magnitude); title(-cos(t),grid on;,48,49,重要的Matlab的系統(tǒng)命令,50,逐段解析函數(shù)的計(jì)算和表達(dá),t=linspace(0,3*pi,500); % 從0到3*pi，均勻產(chǎn)生500個(gè)數(shù)據(jù)，賦值給t y=10*sin(t);%產(chǎn)生正弦波 z=(y=0).*y;%正弦整流半波 a=10*sin(pi/3); z=(y=a)*a+(ya).*z;%削頂?shù)?/p>

18、正弦整流半波 plot(t,y,:r);hold on;plot(t,z,-b) xlabel(t),ylabel(z=f(t); title(逐段解析函數(shù));%給圖形添加橫、縱坐標(biāo)和標(biāo)題 legend(y=sin(t),z=f(t); %給圖形添加標(biāo)注文字,51,52,雙縱坐標(biāo)命令函數(shù)plotyy的使用方法,%練習(xí)不同標(biāo)度在同一坐標(biāo)內(nèi)繪制曲線 t1=0:pi/400:3*pi;t2=0:pi/300:4*pi; I1=7*exp(-2.5*t1).*sin(10*pi*t1);I2=15*exp(-0.5*t2).*sin(5*t2+pi/3); plotyy(t1,I1,t2,I2);grid on, title(不同標(biāo)度在同一坐標(biāo)內(nèi)繪制曲線); xlabel(時(shí)間t/s),ylabel(電流I1/A 和 I2/A);,53,54,Matlab提供了燈光設(shè)置的函數(shù),%繪制光照處理后的多峰函數(shù)曲面 z=peaks(30);%peaks 函數(shù)，稱(chēng)為多峰函數(shù)，常用于三維曲面的演示 subplot(1,2,1);