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1、测控系统仿真基础测控技术与仪器专业测控技术与仪器专业1第第2 2章章 MATLABMATLAB的基本语法的基本语法v2.1 变量及其赋值变量及其赋值（1）v2.2 运算符与数学表达式运算符与数学表达式(3)v2.3 控制流控制流(4)v2.4 数据的输入输出及文件的读写数据的输入输出及文件的读写(5)v2.5 基本数学函数基本数学函数(6)v2.6 基本绘图方法基本绘图方法(7)v2.7 M文件及程序调试文件及程序调试（2）22.2 运算符与数学表达式运算符与数学表达式v1.算术运算符算术运算符：进行数值计算。v2.关系运算符关系运算符：比较两个操作数的大小。v3.逻辑运算符逻辑运算符：进行逻
2、辑运算。v4.其他逻辑函数v5.数学表达式的语言描述数学表达式的语言描述31.算术运算符算术运算符v(1)矩阵加减法矩阵加减法“”：ABv(2)矩阵相乘矩阵相乘“*”：A*Bv(3)矩阵元素相乘矩阵元素相乘“.*”：A.*Bv(4)矩阵右除矩阵右除“B/A”与左除与左除“AB”v(5)矩阵元素右除矩阵元素右除“A./B”与左除与左除“A.B”v(6)矩阵幂矩阵幂“”：Xpv(7)矩阵元素幂矩阵元素幂“.”：A.Bv(8)矩阵转置矩阵转置“”v(9)非共轭转置非共轭转置“.”v(10)冒号操作符冒号操作符“：”4矩阵右除矩阵右除“B/AB/A”与左除与左除“ABAB”v右除“/”,相当与求方程
3、X A=B 的解vA为非奇异方阵时，B/A 为 BA-1v左除“”,相当与求方程 A X=B 的解vA为非奇异方阵时，则 X=A-1B5冒号操作符冒号操作符“：”v冒号表达式v例：62.关系运算符关系运算符v关系运算是指两个元素之间数值的比较。MATLAB所提供的关系操作符如表所示。v关系比较结果只有两种可能，即1或0。1表示关系式这“真”，即关系式正确；0表示该关系为“假”，即它不成立。v例：7v各种允许的比较关系 ,=,2y=n2endend21sum=0;for m=1:100;if(sum100)mbreak;endsum=sum+mend222.3.2 Switch语句格式格式swi
4、tch 选择表达式选择表达式case 情况表达式情况表达式1语句组语句组1case 情况表达式情况表达式2语句组语句组2 otherwise 语句组语句组nend2324和 C 语言的区别v当开关表达式的值等于某表达式，执行该语句后结束该结构，不用 breakv同时满足若干个条件之一，则用单元形式votherwise 语句，不是 defaultv程序的执行结果和各个case顺序无关vcase 语句中条件不能重复，否则列在后面的条件将不能执行252.3.3 While语句调用格式：while 表达式表达式 语句语句A end26s=0;n=1;while n=10 s=s+n;n=n+1;b(n
5、)=send272.3.4 for语句语句for语句也是循环语句，但与while语句不同的是，它循环执行一组语句的执行次数是确定。其关键字包括for、end、break等。调用的基本格式如下：for index=初值：增量：终值 语句组A end功能：把语句组A（亦称为循环体）反复执行N次。循环次数N为：N1+(终值-初值)/增量在每次执行时程序中的index的值按“增量”增加。28v试探结构v注意 break,continue,return 的使用29【例2-15】用循环求解 求最大的 m302.4 数据的输入输出及文件的读写数据的输入输出及文件的读写v2.4.1 交互输入与输出命令和函数交
6、互输入与输出命令和函数v2.4.2 文件输入输出命令与函数312.4.1 交互输入与输出命令和函数交互输入与输出命令和函数v1键盘输入命令键盘输入命令input 格式一：格式一：u=input（提示内容提示内容）格式二：格式二：u=input（提示内容提示内容，s）v2.菜单输入命令菜单输入命令menu 功能：产生一个供用户输入的选择菜单。格式：格式：k=menu（title，选项选项1，选项选项2，选项选项n）v3暂停执行命令暂停执行命令pause pause 常用在M文件中，用于停止执行，直接按任意键继续执行；pause(n)暂停执行n秒后继续执行；pause on 允许一系列pause命
7、令暂停程序执行；pause off 保证任何pause命令和pausea(n)语句不能暂停程序执行32v4显示命令显示命令 disp功能：显示指定的变量或变量的内容。调用格式：调用格式：disp(变量名变量名)v5按格式要求输出变量命令按格式要求输出变量命令sprintf功能：按格式要求输出变量调用格式：调用格式：sprintf(显示格式显示格式,变量变量)。332.4.2 文件输入输出命令与函数v1save功能：用以将工作空间中的变量保存到磁盘上。格式一：格式一：save 将工作空间中的所有变量保存在一个名为：“matlab.mat”的二进制格式文件中，该文件可通过load命令来重新装入工作
8、空间。格式二：格式二：save文件名文件名 变量名变量名将工作空间中指定的“变量名”保存在指定“文件名.mat”的二进制格式文件中。格式三：格式三：save文件名文件名 选项选项使用“选项”指定ASCII文件格式，将工作实间中所有变量保存到“文件名”所指定的文件中。34v2.load：功能：从磁盘文件中重新调入变量内容到工作空间。格式一：格式一：load 将保存在“matlab.mat”文件中的所有变量调入到工作空间。格式二：格式二：load 文件名文件名从“文件名.mat”中调入变量，可给出全部路径。3.fopen功能：打开文件或获得打开文件信息。格式一：格式一：f_id=fopen(文件名
9、，文件名，允许模式允许模式)35以允许模式指定的模式打开“文件名”所指定的文件，返回文件标识f_id；允许模式允许模式 可以是下列几个字符串之一：r ：打开文件进行读（缺省型式）；w：删除己存在文件中的内容或生成一个新文件，打开进行写操作；a ：打开一个己存在的文件或生成并打开一个新文件，进行写操作，在文件末尾添加数据；36v格式二：格式二：f_id,message=fopen(文件名，文件名，允许模式允许模式，格式，格式)功能：用指定的数据“格式”打开数据文件，返回文件标识和打开文件信息两个参数。“数据格式数据格式”。如果fopen成功打开文件，则返回文件标识f_id，message内容为空
10、，如果不能成功打开，则返回f_id值为1，message中返回一个有助于判断错误类型的字符串。参照help文档37v4fclose功能：关闭一个或多个已打开的文件。格式一：格式一：status=fclose(f_id)关闭指定文件，返回0表示成功，返回-1表示失败。格式二格式二status=fclose(all)功能：关闭所有文件，返回0表示成功，返回-1表示失败。38v5fread格式一：格式一：A,count=fread(f_id,size,精度精度)格格式式二二：A,count=fread(f_id,size,精精度度,skip)v6fwrite格式一：格式一：count=fwrite(
11、f_id,A,精度精度)格式二：格式二：count=fwrite(f_id,A,精度精度,skip)v7fscanf格式一：格式一：A=fscanf(f_id,格式格式）格式二：格式二：A,count=fscanf(f_id,格式格式,size)v8fprintf格式一：格式一：count=fprintf(f_id，格式格式，A，)格式二：格式二：fprintf(格式格式，A，)399 fgets功能：以字符串形式返回文件中的下一行内容，包含行结束符。格式一：格式一：ctr=fgets(f_id)格式二：格式二：str=fgest(f_id，n)10 fgetl格式：格式：str=fgetl(
12、f_id)40v11 ferror功能：查询MATLAB关于文件输入、输出操作的错误。格式：格式：messgeg=ferror(f_id)将标识为f_id的已打开文件的错误信息返回给message变量。v12 feof功能：测试文件结尾（EOF）。格式：格式：eoftest=feof(f_id)测试指定文件是否设置了EOF；如果返回1则表示设置了EOF指示器，返回0未设置。41v13imread 功能：从图像文件中读入图像格式一：格式一：A=imread（文件名，（文件名，图像文件格式图像文件格式）将文件名指定的图像文件读入A，A为无符号8位整数（uint8）。如果文件为灰度图像，则A为一个二
13、维数组；如果文件是一个真彩色RGB图像，则A是一个三维数组(m*n*3)。格式二：格式二：A,map=imread（文件名，（文件名，图像文件图像文件格式格式）读入索引图像到矩阵A，其调色板值返回给map，A为无符号8位整数（uint8），map为双精度浮点数，其值在0，1范围内。42v14imwrite:将图像写入图像文件中。格式一：格式一：imwrite(A,文件名，文件名，图像文件格式图像文件格式)格式二：格式二：imwrite(A，map，文件名，文件名，图像文件图像文件格式格式)将A中的索引图像及其相关的调色板map存放到指定文件。调色板map必须是MATLAB的有效调色板。注意大多
14、数图像文件格式不支持大于256条的调色板。v15imfinfo 功能：返回图像文件信息格式：格式：info=imfinfo(文件名，文件名，图像文件格式图像文件格式)返回一个图像信息结构，或结构数组。图像文件格式与imread函数的一样。43v16auread功能:读入声音文件（.au）格式一：格式一：Y=auread(aufile)读入由文件名aufile指定的声音文件，返回采样数据给变量Y。如果文件名中没有扩展名，则自动在其后加上.au作为扩展名。幅值在-1，1范围内。支持多通道数据格式：8-bit mu-law；或 8-,16-，32-bitlinear。格式二：格式二：Y,Fs,bit
15、s=auread(aufile)返回采样率Fs(Hz)以及文件中每数据编码时所用的位数(bits)。44v17Auwrite v功能：向文件（.au）中写入声音数据。v格式一：格式一：auwrite(A,文件名文件名.Au)v向文件名.au指定的文件中写入声音数据，数据在A中以一个通道一列的方式安排，v幅值超过-1,+1范围时，在写入前先进行剪裁处理。v格式二：格式二：auwrite(A,Fs,文件名文件名.au)v用指定的数据采样Fs(Hz)写入声音数据。45v18wavreadv功能:读入声音文件（.wav）v格式一：格式一：A=wavread(文件名文件名.wav)v读入由文件名指定的M
16、icrosoft声音文件(.wav)，返回采样数据给变量A。如果文件v名中没有扩展名，则自动在其后加上.wav作为扩展名，幅值在-1，1范围内。v格式二：格式二：A,Fs,bits=wavread(文件名文件名.wav)v返回采样率Fs(Hz)以及文件中每数据编码时所用的位数(bits)。46v19wavwritev功能：向Microsoft WAV声音文件（.wav）中写入声音数据v格式一：格式一：wavwrite(A,文件名文件名.wav)v向指定的文件中写入声音数据，数据在A中以一个通道一列的方式安排，幅值超过v-1,+1范围时，在写入前先进行剪裁处理。v格式二：格式二：wavwrite
17、(A,Fs,文件名文件名.wav)v用指定的数据采样Fs(Hz)写入声音数据。472.5 基本数学函数基本数学函数v2.5.1 三角函数v2.5.2 指数、对数、幂运算指数、对数、幂运算v2.5.3复数的基本运算复数的基本运算v2.5.4数据的取舍与保留数据的取舍与保留482.5.1 三角函数v1正弦正弦sin函数与反正弦函数函数与反正弦函数asin函数函数v2双曲正弦双曲正弦sinh函数与反双曲正弦函数函数与反双曲正弦函数asinh函数函数v3余弦余弦cos函数与反余弦函数函数与反余弦函数acos函数函数v4双曲余弦双曲余弦cosh函数与反双曲余弦函数函数与反双曲余弦函数acosh函数函数v
18、5正切正切tan函数与反正切函数函数与反正切函数atan函数函数v6四象限反正切四象限反正切atan2函数函数v7双曲正切双曲正切tanh函数与反双曲正切函数与反双曲正切atanh函数函数v8正割正割sec函数与反正割函数与反正割asec函数函数v9双曲正割双曲正割sec函数与反双曲正割函数与反双曲正割asec函数函数v10余割余割csc函数与反余割函数与反余割acsc函数函数v。491正弦正弦sin函数与函数与反正弦函数反正弦函数asin函数函数格式：格式：Asin(X)功能：对矩阵或数组X的每个元素求正弦值，所有角度用弧度表示。v例：vx=-pi:0.01:pi;vplot(x,sin(x
19、),vgrid on50格式：格式：Xasin(A)功能：对于A的元素求反正弦值，结果为弧度。例：vx=-1:.01:1;vplot(x,asin(x),vgrid onv作业：v记住三角函数名称512.5.2 指数、对数、幂运算指数、对数、幂运算v1指数指数exp函数与自然对数函数与自然对数log函数函数v2常用对数常用对数logl0函数函数v3 log2函数和幂函数函数和幂函数pow2v4平方根函数平方根函数521指数指数exp函数与函数与 自然对数自然对数log函数函数格式：格式：Aexp(X)功能：返回X每个元素的以e为底的指数值。格式：格式：Xlog(A)功能：返回A的每个元素的自然
20、对数例：vclc;va=log(exp(5)53v2常用对数常用对数logl0函数函数格式：格式：Xlogl0(A)功能：对A的每个元素求常用对数。v3 log2函数和幂函数函数和幂函数pow2格式：格式：Xlog2(A)功能：对A的每个元素计算其以2为底的对数。格式：格式：A=pow2(X)功能：A的元素为2对X每个元素求幂得到。v4平方根函数平方根函数格式：格式：A=sqrt(X)功能：返回对数组X每个元素求平方根的数组，如果元素为负或复数，则结果为复数。542.5.3复数的基本运算复数的基本运算v求复数实部函数求复数实部函数real格式：格式：X=real(Z)v求复数的虚部函数求复数的
21、虚部函数imag格式：格式：Y=imag(Z)v绝对值和复数模函数绝对值和复数模函数abs格式：格式：A=abs(Z)v求相角函数求相角函数angle格式：格式：P=angle(Z)v共轭函数共轭函数conj格式：格式：C=conj(Z)552.5.4数据的数据的取舍与保留取舍与保留 若X为复数，则分别对X的实部和虚部取整。v1向向0方向取整数函数方向取整数函数fix 格式：格式：I=fix(X)返回X中每个元素的最靠近零的整数。v2向向-方向取整数函数方向取整数函数floor 格式：格式：I=floor(X)返回X中每个元素的最靠近该元素的最小整数。v3向向方向取整数函数方向取整数函数cei
22、l格式：格式：I=ceil(X)返回X中每个元素的最靠近该元素的最大整数v4四舍五入取整数函数四舍五入取整数函数round格式：格式：I=round(X)56v5模数余函数模数余函数mod格式：格式：M=mod(X，Y)返回X关于Y的余数。算法见教材v6除后余数函数除后余数函数rem格式：格式：M=rem(X，Y)功能：返回X关于Y的余数。算法见教材v7符号函数符号函数sign格式：格式：s=sign(X)如果X大于零，则返回1；如果X等于零，则返回0；如果X小于零，则返回-1。如果X为复数，则算法为：SIGN(X)=X./ABS(X)。572.6 基本绘图方法基本绘图方法v2.6.1 图形窗
23、口的控制图形窗口的控制v2.6.2 二维图形的绘制二维图形的绘制v2.6.3 多条曲线的绘制多条曲线的绘制v2.6.4 复数的绘图复数的绘图v2.6.5 三维曲线和曲面三维曲线和曲面582.6.1 图形窗口的控制图形窗口的控制通常，只要执行了任意一种绘图命令，图形窗口(Figure)就会自动产生。v1figure命令命令格式：格式：figure 或或 figure(N)功能：创建一个图形窗口。使编号为N的图形窗口成为当前图形窗口，即图形窗口处于可视状态。如果窗口N不存在，则将创建一个句柄为N的图形窗口。利用get()函数可获得当前图形窗口信息(如get(0)。59v2clf命令命令：清除当前图
24、形窗口中的所有的内容。格式：格式：clfv3close命令命令：关闭图形窗口格式一：格式一：close 或或 close(N)关闭当前图形窗口或关闭当前图形窗口或指定编号指定编号N的图形窗口。的图形窗口。格式二：格式二：close all 关闭所有图形窗口。关闭所有图形窗口。60v4hold命令命令格式：格式：hold on(off)功能：保持当前图形窗的内容，或取消hold on的命令功能，恢复系统默认状态。通常，MATLAB在执行某一绘图命令时，系统会自动将当前图形窗口中的内容清除，然后再绘制。hold命令的功能就是保持当前图形窗的内容，使后续绘制函数仍可该图形窗口中完成绘图，实现一张图中
25、绘制多个图形。若再键入hold命令就解除冻结。这种拉线开关式的控制有时会造成混乱，可以用hold on和hold off命令来得到确定的状态。61v5subplot命令命令功能：将一个图形窗口划分为多个子图形窗口格式：格式：subplot(m,n,p)或或 subplot(nmp)将图形窗口分成nm个子图形窗口，并选择第p个子图形窗口作为当前图形窗口，供绘制函数作图使用。例：62vsubplot(2,2,1 3)vsubplot(2,2,2)vsubplot(2,2,4)63vsubplot(2,2,1:2)vsubplot(2,2,3)vsubplot(2,2,4)642.6.2 二维图形的
26、绘制二维图形的绘制v1.二维图形绘制命令二维图形绘制命令plotv2线型、标记符号及颜色的设置线型、标记符号及颜色的设置v3图形的标注、网格以及图例说明图形的标注、网格以及图例说明v4坐标轴的形式与刻度坐标轴的形式与刻度v5.二维图形其它的相关函数命令二维图形其它的相关函数命令65vx,y=ginput(n)vx,y=ginputvx,y,button=ginput(.)ginput enables you to select points from the figure using the mouse for cursor positioning.The figure must have f
27、ocus before ginput receives input.66vx,y=ginput(n)enables you to select n points from the current axes and returns the x-and y-coordinates in the column vectors x and y,respectively.You can press the Return key to terminate the input before entering n points.67vx,y=ginput gathers an unlimited number
28、 of points until you press the Return key.vx,y,button=ginput(.)returns the x-coordinates,the y-coordinates,and the button or key designation.button is a vector of integers indicating which mouse buttons you pressed(1 for left,2 for middle,3 for right),or ASCII numbers indicating which keys on the ke
29、yboard you pressed.682.6.3 多条曲线的绘制多条曲线的绘制v1使用使用plot(t,y1,y2,)命令命令该语句中t是向量，y=y1,y2是矩阵，若t是列向量，则y的列(行)长应与t长度相同。Y的列(行)数就是曲线的条数。v2.使用使用hold命令命令v3.利用利用plot(x1,y1,x2,y2,.,xn,yn)语句语句在该语句中，x1,y1,x2,y2,.,xn,yn等分别为向量对。每一对X-Y向量可以绘出一条图线，这样就可以在一张图上画出多图线，每一组向量对的长度可以不同，在其后面都可加线型标志符。v4使用使用plotyy命令：命令：plotyy(x1,y1,x2
30、,y2)它设有两个坐标，左纵坐标对应y1，右纵坐标对应y2，以便绘制两个y尺度不同的变量，但x仍用同一个比例尺。692.6.4 复数的绘图复数的绘图 当plot(z)中的z为复数变量时(即含有非零的虚部)，MATLAB把复数的实部作为横坐标、虚部作为纵坐标绘图，即相当于plot(real(z)，imag(z)。702.6.5 三维曲线和曲面三维曲线和曲面v1空间曲线绘制函数空间曲线绘制函数plot3()格式一：格式一：plot3(x,y,z)功能：若x、y、z为相同长度的向量，则根据向量x、y、z绘制空间三维曲线。如果x、y、z为同阶矩阵，则绘制对应列的多条曲线。格式二：格式二：plot3(x
31、,y,z,s)功能：按字符串s设置的线型、颜色、标记符号绘制三维空间曲线。字符串s的设置与plot命令的设置相同。71v2三维网线图函数三维网线图函数mesh、meshc和和meshz MATALB提供的函数mesh用来绘制三维网线图。格式一：格式一：mesh(X,Y,Z)功能：根据矩阵X、Y和Z绘制彩色的空间三维网线图。X、Y和Z中对应的元素为三维空间上的点，点与点之间用线连接。其中网线的颜色随着网点高度的改变而改变。格式二：格式二：mesh(x,y,Z)功能：n维向量x、m维向量y和mn矩阵Z绘制网线图，节点的坐标为(x(j),y(i),Z(i,j)，网线的颜色随着网点高度的改变而改变。7
32、2v3三维曲面图函数三维曲面图函数surf及及surfc格式一：格式一：surf(X,Y,Z,C)功能：绘制由四个矩阵所指定的带色参数的网状表面图。视角是由view所指定。轴的刻度决定于X，Y及Z的范围，或当前对轴的设定；颜色范围由C指定。格式二：格式二：surf(X，Y，Z)功能：将C设为与Z相等，则颜色与网的高度成正比。73v4视图函数视图函数view格式一：格式一：view(az,el)或或 view(az,el)功能：设置观察者观察三维图形的视角。az是方位角或者是水平旋转角度，el是仰角。格式二：格式二：view(2)或或 view(3)功能：设置观察三维图形视角的默认值(az=0,el=90;az=-37,el=30)格式三：格式三：az,el=view功能：返回当前的方位和视角74