MATLAB教程及实训.ppt

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1、,相关网站：软件的创始人，美国工程院院士，著名数学家Cleve Moler教授在2012年10月9日到10月18日间来华进行高校访问，期间会在7所高校举办关于MATLAB的主题讲演。,第1章 MATLAB 7.x概述,1.1 MATLAB 7.3 简介1.2 MATLAB 7.3的开发环境1.3 MATLAB 7.3 的其他管理 1.4 一个简单的实例 1.5 MATLAB的文字处理工具Notebook1.6 MATLAB 7.3 的帮助系统,MATLAB是目前世界上最流行的、应用最广泛的工程计算和仿真软件。MATLAB是Matrix Laboratory的缩写，它的产生是与数学计算紧密联系在

2、一起的。MATLAB是一个交互式开发系统，其基本数据要素是矩阵。本书以MATLAB 7.3和simulink 6.5版为平台进行全面地介绍。,1.1 MATLAB 7.3 简介1.1.1 MATLAB的系统结构,MATLAB系统由MATLAB开发环境、MATLAB语言、MATLAB数学函数库、MATLAB图形处理系统和MATLAB应用程序接口（API）五大部分组成。（1）MATLAB开发环境是一个集成的工作环境。（2）MATLAB语言具有程序流程控制、函数、数据结构、输入输出和面向对象的编程特点，是基于矩阵/数组的语言。（3）MATLAB的数学函数库包含了大量的计算算法。（4）MATLAB的图

3、形处理系统能够将二维和三维数组的数据用图形表示出来。（5）MATLAB应用程序接口使MATLAB语言能与C或FORTRAN等其他编程语言进行交互。,用四种方法描述cos(x)*sin(y)图形,图像处理：离散余弦压缩,1.1.2 MATLAB的特点,1.运算功能强大2.编程效率高3.强大而智能化的作图功能4.可扩展性强5.Simulink动态仿真功能,Simulink仿真：双闭环调速系统,1.1.3 MATLAB工具箱,MATLAB的工具箱（Toolbox）是一个专业家族产品，工具箱实际上是MATLAB的M文件和高级MATLAB语言的集合，用于解决某一方面的专门问题或实现某一类的新算法。包括应

4、用数学类、控制类、信号处理类等工具箱。,1.2 MATLAB 7.3的开发环境1.2.1 MATLAB 7.3的环境设置,1.2.2 MATLAB的启动和退出,1.MATLAB的启动选择“开始”“程序”“MATLAB”“R2006b”“MATLAB R2006b”，就可以启动MATLAB 7.3的工作界面。2.MATLAB的退出在MATLAB的命令窗口输入“exit”命令；在MATLAB的命令窗口输入“quit”命令；直接单击MATLAB命令窗口的 按钮。,1.2.3 菜单和工具栏,1.菜单MATLAB 7.3还会根据不同的窗口，增加一些浮动菜单。（1）File菜单（2）Edit菜单（3）De

5、bug菜单（4）Desktop菜单（5）Windows菜单（6）Help菜单,（7）开始菜单在MATLAB操作界面的左下角有一个按钮，是MATLAB的快捷菜单。开始菜单中显示的为现场菜单，包括交互界面窗口的列表，快捷方式和常用的子菜单项。,2.工具栏工具栏是在编程环境下提供的对常用命令的快速访问，当鼠标停留在工具栏的按钮上时，就会显示出该按钮的功能。,1.2.4通用窗口,MATLAB 7.3工作界面中的常用窗口包括命令窗口、历史命令窗口、当前工作目录窗口、工作空间浏览器窗口、变量编辑窗口、M文件编辑调试窗口、帮助窗口和程序性能剖析窗口等。所有窗口都可以单独显示，使用Undock 和Dock 可

6、使窗口单独出来和返回到MATLAB工作界面中。,1.命令窗口（Command Window）在命令窗口中输入MATLAB的命令和数据后按回车键，立即执行运算并显示结果。MATLAB在命令窗口中的语句形式为：变量表达式;说明：命令窗口中的每个命令行前会出现提示符“”，没有“”符号的行则是显示的结果。,例1-1 在命令窗口中输入不同的命令和数值，并查看其显示方式。a=0.5a=0.5000 b=sinb=sin if a1 c=true%如果a1则c为trueendc=1,练习,表1-7常用标点练习：a=1 2;.3 4 a=hello%字符串练习表1-7，表1-8,数值计算结果的显示格式：一种方

7、法是在参数设置对话框 的“Numeric Format”栏设置数据的显示格式。另一种方法是直接在命令窗口中使用“format”命令来进行数值显示格式的设置：format 格式描述,例1-3 使用format函数在命令窗口中显示运算结果。a=sin(60*pi/180)a=0.8660 format long aa=0.86602540378444 format short e aa=8.6603e-001程序分析：long格式为15位数字显示，short e为5位科学计数显示。,练习,2.历史命令窗口（Command History）历史命令窗口默认地出现在MATLAB界面的左下侧，用来记录并

8、显示已经运行过的命令、函数和表达式。,在默认设置下，该窗口会显示自安装以来所有使用过命令的历史记录，并标明每次开启MATLAB的时间。,例1-4 选择历史命令窗口的命令行执行并创建快捷方式。,单击鼠标右键在快捷菜单中选择“Create Shortcut”，则会出现“Shortcut Editor”对话框,3.当前目录浏览器窗口（Current Directory Browser）,用来设置当前目录，并显示当前目录下的M文件、MAT文件、MDL文件等文件信息，窗口中包括文件类型（File Type）、文件大小（Size）、最后修改（Last Modified）时间和文件的说明信息（Descrip

9、tion）等。,查看工作目录下文件的相关信息的常用命令如下：what：列出当前目录下的M、MAT、MEX文件清单。dir：显示当前目录或指定当前目录下的文件。cd 路径：改变或显示当前工作目录；路径可省略，省略时为显示当前工作目录；cd.表示回到上一级目录。type：显示文件内容。delete：删除文件。which 文件名：指出M文件、MEX文件、工作空间变量、内置函数或Simulink模型所在的目录。,4.工作空间浏览器窗口（Workspace）工作空间浏览器窗口用于显示内存中所有的变量名、数据结构、类型、大小和字节数，不同的变量类型使用不同的图标。,在MATLAB 7.3的命令窗口中也可以

10、通过命令来查看工作空间的变量，以下是常用的命令：Who：查阅MATLAB内存变量名。Whos：查阅MATLAB内存变量名、大小、类型和字节数。clear变量名1变量名2：删除内存中的变量，变量名1变量名2可省略，省略时表示删除所有变量。,5.数组编辑器窗口（Array Editor）启动数组编辑器窗口的方法有：在工作空间窗口中双击该变量；在工作空间窗口中选择变量，按鼠标右键在快捷菜单中选择“Open”菜单；单击工具栏中的打开变量（Open Selection）按钮。,6.M文件编辑调试器窗口（EditorDebugger）打开M文件编辑调试器窗口的方法有：单击MATLAB工作界面工具栏上的图标

11、；单击菜单“File”“New”“M-file”创建新M文件；单击MATLAB工作界面上的图标，打开相应文件；单击菜单“File”“Open”，在出现的“Open”对话框中选择文件名后单击“打开”按钮，打开相应文件；用鼠标双击当前目录窗口中的M文件，可直接打开相应的文件。,7.程序性能剖析窗口（Profiler）程序性能剖析窗口用来对M文件各命令的耗时进行分析，打开程序性能剖析窗口的方法有：单击MATLAB工作界面工具栏上的图标；选择菜单“Desktop”“Profiler”；在命令窗口中输入“profile viewer”命令。,1.3 MATLAB 7.3 的其他管理1.3.1 MATLA

12、B文件格式,MATLAB 7.3的常用文件有.m、.mat、.fig、.mdl、.mex、.p等类型。1.程序文件程序文件即M文件（M-File），其文件的扩展名为.m。2.图形文件图形文件（Figure）的扩展名为.fig。3.模型文件模型文件（Model）扩展名为.mdl，可以在“File”菜单中创建Model时生成.mdl文件。,4.数据文件数据文件即MAT文件，其文件的扩展名为.mat。（1）把工作空间中的数据存入MAT文件save 文件名 变量1 变量2 参数（2）从数据文件中装载变量到工作空间load 文件名 变量1 变量2 还可以通过打开Import Data窗口来从MAT文件中

13、将变量装载到Workspace。,5.可执行文件可执行文件即MEX文件，其文件的扩展名为.mex。6.项目文件项目文件的扩展名为.prj。7.P码文件P码文件即伪代码文件，是M文件被调用后在内存中生成的内部伪代码。,1.3.2 设置搜索路径,1.MATLAB的基本搜索过程按照以下的顺序进行搜索：首先在MATLAB内存中进行检查，检查“sin”和“x”是否为工作空间的变量或特殊变量；然后检查“sin”和“x”是否为MATLAB的内部函数（Built-in Function）；然后在当前目录上，检查是否有相应的“.m”或“.mex”文件存在；最后在MATLAB搜索路径的所有其他目录中，依次检查是否

14、有相应的“.m”或“.mex”的文件存在；如果都不是，则MATLAB发出错误信息。,练习,2.设置搜索路径窗口（Set Path）,打开设置搜索路径窗口的方法有两种：在MATLAB界面选择菜单“File”“Set Path”；在命令窗口中运行“pathtool”或“editpath”命令。,3.设置搜索路径的常用命令（1）path命令path(path,新目录)（2）addpath命令addpath 目录1 目录2 参数例1-9 使用命令设置搜索路径addpath c:TEMP-begin path(path,c:TEMP)p=path,1.4 一个简单的实例,例1-10 在MATLAB 7.

15、3的工作界面中做一个练习。通过一个简单的实例来综合了解MATLAB 7.3各窗口的功能和命令的使用。,1.5 MATLAB的文字处理工具Notebook1.5.1 Notebook的安装和启动,Notebook的安装notebook-setup2.Notebook的启动启动Notebook有两种方法，一种是在Word中启动，另一种是在MATLAB中启动。（1）从Word中启动Notebook选择“m-book.dot”图标后按“确定”按钮。（2）从MATLAB中启动Notebook notebook%创建新的word文件,1.5.2 Notebook的使用,1.定义单元（1）输入单元（Inpu

16、t cells）（2）自动初始化单元（AutoInit Cell）（3）单元组（Cell group）（4）输出单元（Output cells）（5）计算区（Calc Zone）,2.运行在菜单“Notebook”中:选择“Evaluate Cell”运行输入单元选择“Evaluate AutoInit Cell”运行自动初始化单元选择“Evaluate M-book Calc Zone”运行计算区选择“Evaluate M-book”运行整个M-book文件，运行后显示输出单元。3.删除输出单元选择菜单“Notebook”“Purge Selected output Cells”，删除选中的

17、所有输出单元。,1.6 MATLAB 7.3 的帮助系统1.6.1 使用帮助浏览器,帮助主题（Contents）、索引（Index）、搜索（Search）和演示（Demos）四个面板来查找帮助信息：Contents面板为可展开的树形结构，向用户提供全方位系统帮助的向导图;Index面板是MATLAB提供的术语索引表，可以查找命令、函数和专用术语等。Search面板是通过关键词来查找全文中与之匹配的章节条目，Index只在专用术语表中查找而Search的搜索是在整个HTML文件中进行的，因此其覆盖面更宽。Demos面板为MATLAB提供了Demo演示。,1.6.2 使用帮助命令,1.help命令

18、help命令可以获得MATLAB命令和M文件的帮助信息，如果知道准确的命令名称或主题词，使用help命令来查找最快捷。help 命令名称2.lookfor命令lookfor命令是在所有的帮助条目中搜索关键字，常用来查找具有某种功能而不知道准确名字的命令。lookfor topic-all3.打开帮助窗口命令,练习,本章小结,1.MATLAB的开发环境各通用窗口2.MATLAB的文件格式3.搜索路径4.帮助的方法,练习：,在命令窗口中输入以下命令，并查看显示的图形。a=1 2 3 4 b=5 6 7 8 c=a+b*i plot(c),练习：,在MATLAB中_用于括住字符串。A.,B.;C.D

19、.“,答案：C,练习：,在MATLAB的命令窗口中执行_命令，使数值5.3显示为5.300000000000000e+000。A.format long B.format long e C.format short D.format short e,答案：B,练习：,在MATLAB的命令窗口中执行“x”，关于MATLAB的搜索顺序，下面说法正确的是_A.搜索路径窗口中所有路径的先后顺序是随意的；B首先到搜索路径窗口中的路径中去搜索“x”；C首先在工作空间搜索“x”；D首先在工作空间搜索“x.m”文件,答案：C,练习：,使用help和lookfor命令查看“demo”的帮助信息;在命令窗口中执行“demo”、“demos”命令查看。,