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1、8/15/2022Application of MATLAB2课程的作用课程的作用课程的目的课程的目的课程的特点课程的特点课程安排课程安排8/15/2022Application of MATLAB3课程的作用课程的作用在在欧美各高等学校欧美各高等学校，Matlab成为线性代数、自动控制理成为线性代数、自动控制理论、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真、图论、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真、图像处理等诸多课程的基本教学工具，成为像处理等诸多课程的基本教学工具，成为本科生、硕士本科生、硕士生和博士生必须掌握的基本技能生和博士生必须掌握的基本技能在在设计研究单位和工业部门设计研究单位
2、和工业部门，Matlab已被广泛用于已被广泛用于研究研究和解决各种具体的工程问题和解决各种具体的工程问题可以预见可以预见Matlab将在我国科学研究和工程应用中发挥越将在我国科学研究和工程应用中发挥越来越大的作用来越大的作用8/15/2022Application of MATLAB4本课程的目的本课程的目的 讲授讲授Matlab语言基础入门知识，介绍语言基础入门知识，介绍Matlab产品的体系，产品的体系，Matlab桌面工具的使用方法，重点介绍桌面工具的使用方法，重点介绍Matlab的的数据可视化数据可视化、数数值计算值计算、符号计算符号计算的基本步骤以及的基本步骤以及如何使用如何使用Ma
3、tlab语言编写整洁、语言编写整洁、高效、规范的程序高效、规范的程序，并涉及到一些具体的专业应用工具箱。，并涉及到一些具体的专业应用工具箱。 了解、熟悉、掌握了解、熟悉、掌握Matlab的基本编程方法，并具有初步的利的基本编程方法，并具有初步的利用计算机处理、解决实际问题的能力用计算机处理、解决实际问题的能力，为进一步学习后续的专业课，为进一步学习后续的专业课程做好准备。程做好准备。本课程的特点本课程的特点 交叉性课程交叉性课程，是计算机技术、数学理论知识以及诸多工程理论，是计算机技术、数学理论知识以及诸多工程理论知识的综合知识的综合 实践性课程实践性课程 内容多，课时少，充分利用上机时间消化
4、、理解内容多，课时少，充分利用上机时间消化、理解8/15/2022Application of MATLAB5本课程安排本课程安排u 课堂教学u 课余时间上机操作u 学习成绩考试成绩 80%练习作业 20%参考书参考书精通matlab 7，亨塞尔曼等著， 清华大学出版社Matlab教程R2010a， 张志涌等著，北京航空航天大学出版社Matlab程序设计与应用，刘卫国编，高等教育出版社Matlab实用教程，穆尔著，电子工业出版社8/15/2022Application of MATLAB61、MathWorks公司主页：http:/ 2、MATLAB file exchange: http:/
5、 世界各地MATLAB编程爱好者提供的各种MATLAB函数，有很强的使用价值3、MATLAB中心： http:/ 包括MATLAB新闻组，MATLAB程序大赛与文件交换中心等页面 4、MAThTools站点： http:/ 有很多好的工具箱或者小的辅助函数 国外网络资源8/15/2022Application of MATLAB71、恒润科技：http:/ MATLAB国内独家代理商 2、仿真科技论坛： http:/ of MATLAB8第1章 Matlab 初步介绍u 内容n Matlab 概述n Matlab安装、启动与退出n Matlab集成开发环境n Matlab帮助系统n Matla
6、b通用命令n Matlab运行方式u 目的n 了解和熟悉Matlab软件n 激发对Matlab软件的学习兴趣8/15/2022Application of MATLAB91.1 Matlab概述 70年代中期，美国新墨西哥大学教授克里夫莫勒尔（Cleve Moler）博士和其同事在美国国家科学基金的资助下开发了LINPACK 和EISPACK的FORTRAN语言子程序库，这两个程序库代表了当时矩阵运算软件的发展水平 70年代末到80年代初，Cleve Moler为了让学生更方便地使用LINPACK及EISPACK，独立编写了第一个版本的MATLAB 1984年，杰克李特（Jack Little
7、）、克里夫莫勒尔和斯蒂夫班格尔特（Steve Bangert）合作成立了MathWorks公司，正式把MATLAB推向市场 1993年，Microsoft Windows版MATLAB面世 1995年，推出Linux版 MATLAB1.1.1 Matlab发展史Cleve Moler Jack Little8/15/2022Application of MATLAB101.1 Matlab概述 Matlab版本历史告别DOS版 1993年MathWorks公司从加拿大滑铁卢大学购得Maple的使用权，开发了符号数学工具箱1.0更丰富的数据类型和结构更友善的面向对象更加快速精良的图形可视更广博的
8、数学和数据分析资源更多的应用开发工具8/15/2022Application of MATLAB111.1 Matlab概述 功能强大数值运算和符号运算功能2D和3D图形显示功能高级编程语言工具箱函数功能Simulink仿真功能 语言简单、内涵丰富语言及其书写形式非常接近于常规数学书写形式；其操作和功能函数指令采用计算机和数学学科中一些简单英文单词来表达，如help、clear等完备的帮助系统，易学易用。1.1.2 Matlab的主要特点8/15/2022Application of MATLAB121.1 Matlab概述 扩充能力、可开发能力较强MATLAB完全成了一个开放的系统用户可以开
9、发自己的工具箱可以方便地与Fortran、C等语言接口 编程易、效率高MATLAB以数组为基本计算单元具有大量算法优化的功能函数1.1.2 Matlab的主要特点8/15/2022Application of MATLAB131.1 Matlab概述 数值运算和符号运算功能 2D和3D图形显示功能数据可视化 交互式高级编程语言M语言编程功能 工具箱函数功能 编译功能 Simulink仿真功能1.1.3 Matlab的主要功能MATLAB软件功能之强大，应用之广泛，已成为21世纪最为重要的科学计算与分析软件。8/15/2022Application of MATLAB141.1 Matlab概述
10、1、数值运算和符号运算功能1.1.3 Matlab的主要功能nnnnnnnnbbbxxxaaaaaaaaa2121212222111211nnnnnnnnnnbxaxaxabxaxaxabxaxaxa22112222212111212111MATLAB有强大的函数库矩阵运算和数组运算关系运算和逻辑运算多项式运算：多项式的求根、分解 、求导数以及多项式的拟合。数据分析：对数据集合进行统计分析，例如：求最大值、最小值、平均值、标准偏差 、相关系数等。求函数极值、函数零点和极点、积分和微分、代数和微分方程的求解等。8/15/2022Application of MATLAB151.1 Matlab概
11、述2、数据可视化功能1.1.3 Matlab的主要功能8/15/2022Application of MATLAB161.1 Matlab概述3、Matlab语言编程功能1.1.3 Matlab的主要功能语言简洁紧凑，语法限制不严，程序设计自由度大，可移植性好运算符、库函数丰富图形功能强大界面友好、编程效率高扩展性强MATLAB语言是功能强大的计算机高级语言, 它以超群的风格与性能风靡全世界，成功地应用于各工程学科的研究领域。8/15/2022Application of MATLAB171.1 Matlab概述4、工具箱函数功能MATLAB工具箱分为两大类：功能性工具箱和学科性工具箱。许多学
12、科在MATLAB中都有专用工具箱，现已有30多个工具箱，但MATLAB语言的扩展开发还远远没有结束，各学科的相互促进，将使得MATLAB更加强大。 MATLAB主工具箱 符号数学工具箱 SIMULINK仿真工具箱 控制系统工具箱 信号处理工具箱 图象处理工具箱 通讯工具箱 系统辨识工具箱 神经元网络工具箱 金融工具箱1.1.3 Matlab的主要功能8/15/2022Application of MATLAB181.1 Matlab概述5、Simulink仿真功能1.1.3 Matlab的主要功能Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。
13、Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。8/15/2022Application of MATLAB191.2 Matlab安装、启动与退出1.2.1 Matlab软件的安装MATLAB的运行环境硬件环境：(1) CPU (2) 内存 (3) 硬盘 (4) CD-ROM驱动器软件环境：(1) Windows 98/NT/2000 、Windows XP、Vista、windows7、linux等 (2) 其他根据软件需要选用n安装Matlab 系统，需运行系统自带的安装程序setup.exe，可按
14、照安装提示依次操作。n安装Matlab 系统，有时需要安装虚拟光驱软件，然后依次安装一个或多个不同的镜象文件。n一般安装过程都比较漫长，请耐心等待。8/15/2022Application of MATLAB201.2 Matlab安装、启动与退出1.2.2 Matlab软件的启动启动MATLAB软件有3种常见方法：（1）双击在桌面创建的MATLAB快捷方式图标，可进入桌面工作环境； （2）单击Windows窗口上【开始】菜单下的【程序】选项，找到MATLAB 6.5程序项，选择MATLAB 6.5，单击即可进入桌面工作环境； （3）直接进入MATLAB安装目录，单击在此目录下的MATLAB
15、6.5快捷方式图标可进入桌面工作环境。MATLAB 桌面工作环境MATLAB 软件启动8/15/2022Application of MATLAB211.2 Matlab安装、启动与退出1.2.3 Matlab软件的退出MATLAB软件的退出亦有3种常见方法（1） 单击MATLAB主窗口中“关闭”按钮；（2） 在MATLAB命令窗口中输入exit或quit命令；（3）在MATLAB主窗口【File】菜单中选择Exit MATLAB命令8/15/2022Application of MATLAB221.3 Matlab集成开发环境nMATLAB 6.x及以上版本的集成开发环境通常包括命令窗口、启
16、动平台窗口、工作空间窗口、命令历史窗口、当前路径窗口、M文件编辑器、在线帮助浏览器等。 n启动MATLAB后，将显示包括命令窗口、启动平台窗口、工作空间窗口、命令历史窗口和当前路径窗口等五个窗口和主菜单组成的操作桌面（主窗口）。n操作桌面在缺省状态下显示3个窗口，启动平台和工作空间窗口在同一个位置显示，命令历史窗口和当前目录窗口在同一位置显示。nMATLAB设定了几种特定的窗口布局方式，可以在视图(View)菜单中选择窗口布局(Desktop Layout)设定，其中缺省方式为Default。8/15/2022Application of MATLAB231.3 Matlab集成开发环境菜单栏
17、工具栏命令窗口命令历史记录窗口当前目录窗口命令提示符Start菜单8/15/2022Application of MATLAB241.3 Matlab集成开发环境1.3.1 Matlab主菜单1、File主菜单项2、Edit（ 编辑）菜单 3、View（ 视图）菜单4、Window（ 窗口）菜单5、Web（ 连网信息）6、Help（ 帮助）菜单 8/15/2022Application of MATLAB251.3 Matlab集成开发环境1.3.1 Matlab主菜单1、File主菜单项【New】 新建m文件、图形、模型和图形用户界面【Open】 打开.m、.fig、.mat、.mdl、.c
18、ar等文件【Import Data】 用于从其他文件导入数据【Save Workspace As】 用于把工作空间的数据存放到相应路径的文件中【Set Path】 设置工作路径【Preferences】 用于设置命令窗口的属性【Print Selection】 用于对选择的文件数据进行打印设置8/15/2022Application of MATLAB261.3 Matlab集成开发环境1.3.1 Matlab主菜单2、Edit主菜单项【Undo】 用于撤销上一步操作【Redo】 用于重新执行上一步操作【Paste Special】 用于特定内容的粘贴【Find】 用于查找所需选择的对象【Fi
19、nd Files】 用于查找所需文件【Clear Command Window】 清空命令窗口【Clear Command History】 清空命令历史窗口【Clear Workspace】 清空工作空间窗口8/15/2022Application of MATLAB271.3 Matlab集成开发环境1.3.2 Matlab工具栏 8/15/2022Application of MATLAB281.3 Matlab集成开发环境1.3.3 命令窗口菜单栏工作区n命令窗口是MATLAB的主要交互式窗口，用于输入和编辑命令行等信息，显示结果（图形除外）。 n当命令窗口中出现提示符“”时，表示MA
20、TLAB已经准备好，可以输入命令、变量或运行函数，提示符总是位于行首。n在每个指令行输入后要按回车键， MATLAB才能执行指令8/15/2022Application of MATLAB291.3 Matlab集成开发环境1.3.4 启动平台窗口n启动平台用于启动和管理系统中安装的MATLAB系统。可以通过双击来启动相应的选项。n启动平台是一个展示MATLAB功能和产品工具箱的平台，可以通过Demos了解MATLAB。8/15/2022Application of MATLAB301.3 Matlab集成开发环境1.3.5 工作空间窗口n工作空间用于保存MATLAB变量的信息。n在工作空间可
21、以对变量进行观察、编辑、保存和删除。n保存在工作空间中的自定义变量，直到使用“clear”命令清除工作空间或关闭MATLAB系统后才被清除。n在命令窗口中键入“whos”命令，可以显示出保存在工作空间中的所有变量的名称、大小、数据类型等信息，如果键入“who”命令，则只显示变量的名称。8/15/2022Application of MATLAB311.3 Matlab集成开发环境1.3.6 命令历史窗口n命令历史窗口记录用户每一次启动MATLAB的时间以及在命令窗口运行过的所有指令。n命令历史窗口中的指令可以被复制到命令窗口重新运行。n如果要清除掉这些记录，可以选择“Edit”菜单中的“Cle
22、ar Command History”项。8/15/2022Application of MATLAB321.3 Matlab集成开发环境1.3.5 当前路径窗口n当前路径窗口也称为当前目录窗口，可以显示或改变当前目录。n当前目录指的是MATLAB运行文件时的工作目录。只有在当前目录或搜索路径下的文件及函数可以被运用或调用，如果没有特殊指明，数据文件也将储存在当前目录下。n如果要建立自己的工作目录，在运行文件前必须将该文件所在目录设置为当前目录。1.3.7 当前路径窗口和搜索路径8/15/2022Application of MATLAB331.3 Matlab集成开发环境将用户目录设置成当前
23、目录可使用cd命令。例如，将用户目录c:mydir设置为当前目录，可在命令窗口输入命令： cd c:mydircd path：由当前目录进入path目录cd .：返回上一级目录cd：显示当前目录。1.3.7 当前路径窗口和搜索路径8/15/2022Application of MATLAB341.3 Matlab集成开发环境当用户在MATLAB命令窗口输入一条命令后，MATLAB按照一定次序寻找相关的文件。基本的搜索过程是：(1) 检查该命令是不是一个变量。(2) 检查该命令是不是一个内部函数。(3) 检查该命令是否当前目录下的M文件。(4) 检查该命令是否MATLAB搜索路径中其他目录下的M
24、文件。1.3.7 当前路径窗口和搜索路径8/15/2022Application of MATLAB351.3 Matlab集成开发环境设置搜索路径的方法：(1) 用path命令设置搜索路径Path 显示matlab启动时设定的搜索路径，例如，将用户目录c:mydir加到搜索路径下，可在命令窗口输入命令：path(path,c:mydir) 1.3.7 当前路径窗口和搜索路径8/15/2022Application of MATLAB361.3 Matlab集成开发环境（2）对话框设置搜索路径在File菜单中选Set Path命令或在命令窗口执行pathtool命令，将出现搜索路径设置对话框。
25、通过Add Folder或Add with Subfolder命令按钮将指定路径添加到搜索路径列表中。在修改完搜索路径后，则需要保存搜索路径1.3.7 当前路径窗口和搜索路径8/15/2022Application of MATLAB371.4 Matlab帮助系统进入帮助窗口可以通过以下3种方法：(1) 单击工具栏上(2) 选择Matlab主窗口View菜单中“Help”选项；(3) 选择Matlab主窗口Help菜单中的“Matlab Help”选项。(4) 在命令窗口中输入helpwin、helpdesk或 doc。1.4.1 帮助窗口帮助窗口8/15/2022Application o
26、f MATLAB381.4 Matlab帮助系统Matlab常用窗口帮助命令1.4.2 帮助命令帮助命令8/15/2022Application of MATLAB391.4 Matlab帮助系统Help和lookfor命令help %在命令窗口直接输入help，显示主要的在线帮助主题。help 函数名 %显示关于某个具体函数的功能、调用格式及相关函数。help 帮助主题 %获得指定帮助主题的帮助信息。例如help elfun %列出所有基本数学函数。lookfor image %查找有关图像的函数和命令。 1.4.2 帮助命令帮助命令help命令只搜索出那些关键字完全匹配的结果，命令只搜索出
27、那些关键字完全匹配的结果，lookfor命令对搜索范围内的命令对搜索范围内的M文件进行关键字搜索，条件比较宽松。文件进行关键字搜索，条件比较宽松。lookfor命令只对命令只对M文件的第一行进文件的第一行进行关键字搜索。若在行关键字搜索。若在lookfor命令加上命令加上-all选项，则可对选项，则可对M文件进行全文搜索。文件进行全文搜索。8/15/2022Application of MATLAB401.4 Matlab帮助系统help matfun ：矩阵函数数值线性代数help general：通用命令help graphics：通用图形函数help elfun：基本的数学函数help
28、elmat：基本矩阵和矩阵操作help datafun：数据分析和傅立叶变换函数help ops：操作符和特殊字符help polyfun：多项式和内插函数1.4.2 帮助命令帮助命令8/15/2022Application of MATLAB411.4 Matlab帮助系统help lang：语言结构和调试help strfun：字符串函数help control：控制系统工具箱函数helpwin：帮助窗口helpdesk：帮助桌面，浏览器模式lookfor命令：返回包含指定关键词的那些项demo：打开示例窗口1.4.2 帮助命令帮助命令8/15/2022Application of MAT
29、LAB421.4 Matlab帮助系统1.4.3 演示系统演示系统在帮助窗口中选择演示系统(Demos)选项卡，然后在其中选择相应的演示模块，或者在命令窗口输入Demos，或者选择主窗口Help菜单中的Demos子菜单，打开演示系统。8/15/2022Application of MATLAB431.5 Matlab通用命令8/15/2022Application of MATLAB441.6 Matlab运行方式在MATLAB的应用中，最基本、最简单的应用是在命令窗口中直接输入命令来实现计算或绘图功能MATLAB命令行的一般形式为：命令行的一般形式为：n变量表达式变量表达式或：n表达式表达式
30、1.6.1 命令行运行方式8/15/2022Application of MATLAB451.6 Matlab运行方式命令行的输入规则：p一个一个命令行可以输入命令行可以输入一条命令一条命令，也可以输入若干条命令，命令行，也可以输入若干条命令，命令行以回车结束以回车结束;p一个一个命令行中各命令行中各命令命令之间可以用逗号或分号分隔之间可以用逗号或分号分隔p如果一个命令行很长，要加续行符（三个小黑点如果一个命令行很长，要加续行符（三个小黑点）。）。1.6.1 命令行运行方式如果在表达式后面跟上分号“；”，那么运行后不会显示运行结果，必须键入输出变量后才能显示运行结果。用分号关闭不必要的输出会使
31、程序运行速度成倍甚至成百倍地提高。如果在表达式后面跟上逗号“，”或什么都不跟，运行后会马上显示该表达式的运算结果。8/15/2022Application of MATLAB461.6 Matlab运行方式12345 ans= 15 12345； %不会显示运算结果，要得到运算结果，必须键入输出变量。ans ans= 151+2+3+4+5+ %注意加号写在本行。 6+7+8+9+10 ans= 551.6.1 命令行运行方式 如果续行符前面是数字，直接使用续行符会出现错误，有三种解决办法，一是设法使续行符前面是一个运算符号，二是先空一格再加续行符，三是再加一个点。8/15/2022Appli
32、cation of MATLAB471.6 Matlab运行方式:所谓M文件，就是用MATLAB语言编写的、可以在MATLAB中运行的程序。它是以普通文本格式存放的，故可以用任何文本编辑软件进行编辑。MATLAB提供的M文件编辑器就是程序编辑器。:在File菜单中选择NEW，再选择M-file，或点击新建图标，就可以调出M文件编辑器，用户可以用此编辑器编写M文件。:M文件有两种形式，一种称为命令文件（Script File），另一种称为函数文件（Function File），两种文件的扩展名都是m。1.6.2 M文件运行方式8/15/2022Application of MATLAB481.6
33、 Matlab运行方式（1）命令文件&如果要输入较多的命令，或者经常对某些命令进行重复输入，则可将这些命令按执行顺序存放在一个m文件中，以后只要在MATLAB的命令窗口中输入该文件的文件名，系统就会调入该文件并执行其中的全部命令。&命令文件中的语句可以访问MATLAB工作空间的所有变量，而在命令文件执行过程中创建的变量也会一直保留在工作空间中，其他命令或m文件都可以访问这些变量。&命令文件相当于DOS批处理文件。1.6.2 M文件运行方式8/15/2022Application of MATLAB491.6 Matlab运行方式（1）命令文件例如求满足1+2+3+n100的最大正整数n的MAT
34、LAB程序为：sum=0; n=0; %赋初始值while sum=100，故应对sum减nn=n-1; %当循环结束时有sum=100，故应对n减1n,sum %显示最大正整数n以及和sum1.6.2 M文件运行方式8/15/2022Application of MATLAB501.6 Matlab运行方式将上述程序存入文件fl.m，然后在命令窗口键入fl 显示结果为n= 13sum= 91 程序中由符号“%”开始的文字都是注释文字，用来对程序或程序行进行注释说明，符号“%”称为注释符，MATLAB在执行时将忽略“%”后的内容。1.6.2 M文件运行方式8/15/2022Applicatio
35、n of MATLAB511.6 Matlab运行方式（2）函数文件&函数文件是另一类m文件，可以像库函数一样被调用，MATLAB提供的许多工具箱是由函数文件组成的。&对于某一类特殊问题，用户可以建立系统的函数文件，形成专用工具箱。&函数文件的第一行有特殊的要求，它必须遵循如下的形式： function=()&其他各行都是程序运行语句，没有特别要求。&函数文件的文件名必须是.m。1.6.2 M文件运行方式8/15/2022Application of MATLAB521.6 Matlab运行方式（2）函数文件1.6.2 M文件运行方式8/15/2022Application of MATLAB531.6 Matlab运行方式实现符号函数运算功能的函数m文件为：function y=sgn(x) %这是一个定义符号函数 y=sgn(x)的函数文件。if xx=4/3*pi; y=3*sgn(sin(x) 显示结果为:y= -31.6.2 M文件运行方式1,0,sgn( )0,0,1,0 xyxxx