计算机仿真与模拟0-概述.ppt

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1、计算机仿真与模拟,参考教材,Matlab及在电子信息课程中的应用，陈怀琛，电子工业出版社，06.03Matlab/simulink建模与仿真，张德丰，电子工业出版，09.06Matlab程序设计与应用，刘卫国，高等教育出版社，06.07,课程内容简介,MATLAB基础知识基于MATLAB的数值运算利用MATLAB绘制图形利用MATLAB求解电路/信号处理的问题动态系统仿真：Simulink基础基于Simulink的建模与仿真,学会Matlab将让你终生受益!,为什么要学这门课？,学习Matlab的基本原因,不希望学生在编程上花太多时间，课程目的不是学习编程社会化的运行带来的好处：合理利用可以节

2、约大量的时间面向对象的思想带来巨大的好处紧密结合科学的前沿From BBS:博士论文=Matlab+word,Matlab的学习方法,必须做大量的练习，熟悉其中的函数联系和自己的课题相关，深刻的体会多看帮助文件，一本好的参考书会提问题，寻求大家的帮助记住：Matlab可以做很多事情,概述 MATLAB基本使用 MATLAB的基本矩阵分析 矩阵操作 流程控制,MATLAB基础,一、概述,MATLAB是一种以矩阵为基础的交互式系统计算平台,它用于科学和工程的计算与可视化在于快速开发计算方法，而不在于计算速度。,1.1 MATLAB的发展,70s末期，Cleve Moler开发了“通俗易懂”Fort

3、ran接口程序，用于矩阵运算，取名为MATLAB，即MATrix LABoratory1983年春天，工程师John Little与Moler、Steve Bangert一起用C语言开发了第二代专业版MATLAB1984年MathWorks公司成立，MATLAB正式推向市场1993年 Matlab 4.0,1.1 MATLAB的发展(续),1995年 Matlab 4.2（带有Simulink）1997年 Matlab 5.02000.10 matlab 6.02002.8 Matlab 6.5 2004.7 Matlab 7.02006年 Matlab R 系列，采用“R+年代+代码”，代码

4、：春季a，秋季b,1.2 Matlab能做什么,基本的数据处理优化和解方程动态过程仿真：实时的和非实时的数据来源：Excel、数据库、A/D等等嵌入式的控制：Pc/104和DSP神经元网络、小波分析、GA等等虚拟现实仿真,1.3 MATLAB特点,1MATLAB是一种解释性语言 MATLAB以解释方式工作的，键入算式立即得结果，无需编译，它对每条语句解释后立即执行。2变量的“多功能性”(1)每个变量代表一个矩阵，它可以有nm元素(2)每个元素都看作复数(3)矩阵行数、列数无需定义3运算符号的“多功能性”所有的运算，包括加、减、乘、除、函数运算都对矩阵和复数有效。,1.3 MATLAB特点,4人

5、机界面适合科技人员 语言规则与笔算式相似：MATLAB的程序与科技人员的书写习惯相近，因此，易写易读易交流。5强大而简易的作图功能(1)能根据输入数据自动确定坐标绘图；(2)能规定多种坐标绘图；(3)能绘制三维坐标中的曲线和曲面；(4)可设置不同颜色、线型、视角等。6智能化程度高,1.3 MATLAB特点,7功能丰富，可扩展性强 MATLAB软件包括基本部分和专业扩展部分。基本部分包括：矩阵的运算和各种变换，代数和超越方程的求解，数据处理和傅里叶变换，数值积分等等。扩展部分称为工具箱(toolbox)，用于解决某一个方面的专门问题，或实际某一类的新算法。现在已经有控制系统、信号处理、图像处理、

6、系统辨识、模糊集合、神经元网络、小波分析等20余个工具箱，并且还在继续发展中。,Matlab产品家族,Matlab扩展支持在matlab中队系统的实施和开发。工具箱：专用的函数库，解决特定领域的问题。Simulink非线性系统仿真Blockset是专门为simulink建立的模块。,1.4 网络资源,新闻组MATLAB的新闻组是comp.soft-sys.MATLAB。浏览器指向http:/http:/网络上的工具箱 http:/,二、MATLAB基础使用,2.1 MATLAB安装与启动 Matlab的安装Matlab的启动选择桌面上的MATLAB应用程序图标，双击。或单击“开始/程序/MAT

7、LAB/R2008a/Matlab R2008a”）,2.2 Matlab的工作环境,通常情况下，MATLAB的工作环境主要有：命令窗口（Command Window）、当前路径窗口（Current Directory）、工作区间浏览器（Workspace）、命令历史窗口（Command History）、图形窗口(Figure)、文本编辑窗口(Editor)。,2.2 Matlab的工作环境,2.2 Matlab的工作环境,命令窗口下的File子菜单,New及其子菜单：允许用用户建立新的文件（M文件）、新的图形窗（Figure）、变量(variable)、仿真模型文件(model)和图形用户

8、界面文件(GUI)。Open.：打开一个已经存在的文件。Close Command Window：关闭命令窗口。Import Data.：在MATALB工作空间中生成一变量，并从指定的路径和相应的文件中获取数据。Save Workspace As.：将工作空间中的所有变量数据保存在指定的路径下的相应的文件(.mat)中。Set Path.：设置MATLAB的搜索路径。Preferences.：允许用户对系统的一些性能参数进行设置，如数据格式、字体大小与颜色等。,MATLAB命令窗口的工具栏介绍,工具栏上按钮的含义部分：打开一个新的.m文件编辑器窗口。在编辑器中打开一个已有的MATALB相关文件

9、。创建一个新的Simulink模块文件。打开MATLAB的帮助。设置当前路径,窗口布局dockundock,2.2 Matlab的工作环境,命令窗中的菜单与功能 MATLAB命令窗口(Command Window)是用户和MATLAB系统交互的主要窗口。在命令窗口中可以直接输入相应的命令，系统将自动显示信息。用户可以运行函数、执行MATLAB的基本操作命令以及对MATLAB系统的参数设置等操作。在命令窗口的菜单条下，一般有6个下拉子菜单：File、Edit、Debug、Desktop、Windows和Help。,在命令窗口中提示符后面可以输入相关命令运算结果立即得到,命令窗口的编辑功能,MAT

10、LAB的特殊的功能键调出上一个（历史）命令行调出下一个命令行Esc恢复命令输入的空白状态当输入命令的语句过长，需要两行或多行才能输入，则要使用“”作连接符号，按回车键(Enter)转入下一行继续输入。Quit：退出MATLAB。,显示行间距的格式控制,命令：format紧凑格式 format compact稀疏格式 format loose（默认格式）,数据精度显示格式,MATLAB中所有的量为双字长浮点数，显示按下面显示规则：在缺省情况下，当结果为整数，作为整数显示；当结果为实数，以小数后4位的精度近似显示。如果结果中的有效数字超出了这一范围，以科学计数法显示结果。format命令改变显示格

11、式，常用的的格式有 format type 注：type具体类型如下,数据精度显示格式,历史命令窗口,命令历史窗口(Command History)主要显示曾经在Command Window窗口执行过的命令可以直接调入到命令窗口,工作空间窗口,工作空间它允许用户查看当前MATLAB工作空间的内容，而且通过它可以对工作空间中的变量进行删除、保存、修改等操作。,当前工作路径,当前路径窗口(Current Directory)主要显示当前工作在什么路径下，包括M文件的打开路径等。当前路径窗口允许用户对MATLAB的路径进行查看和修改，如果修改了路径会立即产生作用。通常启动MATLAB之后的默认当前路

12、径是MATLABwork，如果不改变当前目录，用户自己的工作空间和文件都将保存到该目录。,MATLAB的搜索顺序,如果在命令窗口中输入如下命令：testMATLAB对这一命令的搜索顺序为：(1)检查“test”是否是存储在工作空间中的变量。若为工作空间中变量，则返回该变量的内容；否则进行下一步；(2)检查“test”是否为MATLAB的内部函数。若为内部函数，则返回要求输入内部函数参数信息。否则进行下一步；(3)检查当前目录中是否有test.m、test.mex或test.dll文件；(4)检查MATLAB搜索路径上是否存在test.m、test.mex或test.dll文件；(5)如不满足上

13、述任何一条件，则返回出错信息。,MATLAB的搜索顺序,如果在搜索路径中存在两个或多个同名函数，则只能发现搜索路径中的第一个函数，而其它同名函数不被执行。此搜索的顺序只是一般情况下的顺序，而实际的搜索规则要复杂得多。,设置当前工作路径,方法一：在当前路径窗口(Current Directory)将文件所在的路径设置为当前路径；,设置当前工作路径,方法二：单击File菜单中的Set Path项，弹出路径设置对话框如图所示。,图像窗口,MATLAB图形窗(Figure)主要用于显示用户所绘制的图形。通常，只要执行了任意一种绘图命令，图形窗就会自动产生。绘图都在这一个图形窗中进行。如果再建一个图形窗

14、，则可键入figure命令，MATLAB会新建一个图形窗，并自动给它排出序号。,文本窗口,通常，MATLAB命令编辑有行命令方式和文件方式两种：1、行命令方式。在命令窗口中一行一行地输入命令，计算机对每一行命令作出反应。2、MATLAB文本编辑器。MATLAB文本编辑器的功能就是完成编写、修改和调试这种文件程序就要用到M文件编辑器/调试器。文本编辑器/调试器的启动可以从命令窗口中选择新建或打开文件按钮进入，或在命令窗口中键入：edit(回车)。其编辑模式如图所示。,文本编辑器的相关菜单功能,Save and Run：保存并运行程序，直到遇到下一个断点。Single Step：单步执行。Step

15、 In：运行当前程序行，如果当前行调用了另外一个函数，则跳转到这个函数里。Exit Debug Mode：退出调试模式。Set/Clear Breakpoint：设置/清除断点。Clear All Breakpoints：清除所有的断点。Stop If Error：程序运行时遇到错误则停止。Stop If Warming：程序运行进遇到警告则停止。Stop If NaN or Inf：程序运行时遇到不是数（Not a Number）或是无穷大（Infinite Value）。,MATLAB的基本操作命令,1窗口命令clc：清除命令窗口里的内容，光标回到窗口的左上角。clf：清除当前Figure

16、窗口里的所有非隐藏图形对象。Close：关闭当前的Figure窗口。Close all：关闭所有的Figure窗口。,MATLAB的基本操作命令,2工作空间管理命令who：列出当前工作空间里的所有变量。Whos：列出当前工作空间里的所有变量及大小、类型和所占的存储空间。Clear：从工作空间清除所有变量。Clear all：从工作空间清除所有变量、函数和MEX文件。Save：将工作空间里的变量保存到磁盘文件。Load：将磁盘文件里的变量加载到工作空间。Workspace：显示Workspace浏览器。,2.3帮助的使用,help命令：它最常用、最快，往往也是最有效的。给出关键字就能找到相应的说

17、明。Help命令简单易用，但是它要求准确给出关键字。Help Desk：这是MATLAB的HTML格式的帮助文档。可以在命令行键入helpdesk进入，Help Desk的搜索可以使用不完全关键字。电子版手册PDF：MATLAB里包含了大量关于MATLAB安装、使用、编程以及各种工具箱等的电子版手册，全部为PDF格式,具有搜索功能，因此也可以在指定的手册中搜索关键字。,2.3帮助的使用-help,help命令主要有以下几种格式：格式一：help 不带任何参数，这时将显示MATLAB的所有目录项。,2.3帮助的使用-help,格式二：help+目录名 显示出指定目录中的所有命令及其函数。,格式三：help+命令名 或 help+函数名 或 help+符号 显示出有关指定命令/函数/符号的详细信息，包括命令格式及注意事项。,2.3帮助的使用,help 命令：已知命令不知道用法lookfor命令：知道命令的关键词Matlab Help:命令查找，索引，说明书Demo,Next 基本语法,