MATLAB概况与基本操作.ppt

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1、MATLAB程序设计与工程应用,机械工程学院左惟炜电话：Email：,第一章 MATLAB概况与基本操作,1.1 MATLAB概况1.2 本课程学习内容与方法1.3 初识MATLAB1.4 MATLAB集成开发环境1.5 MATLAB帮助系统1.6 Notebook使用简介,1.1 MATLAB概况,1.1.1 MATLAB发展史1.早期MATLAB2.MATLAB的市场化3.MATLAB的Windows版本4.新一代的MATLAB,1.1 MATLAB概况,1.早期MATLABMATLAB是由MATrix和LABoratory两词的前3个字母组合而成，意为“矩阵实验室”，顾名思义，该软件一开

2、始是作为专门处理矩阵运算的工具来使用的。MATLAB的创始人是Cleve Moler教授。在1970年代后期，他为减轻学生编程负担，设计了一组调用LINPACK和EISPACK库程序的通俗易用的接口，取名为MATLAB，这就是处于萌芽状态的用FORTRAN编写的MATLAB。以后几年，MATLAB作为免费软件在大学里广泛使用，深受大学生喜爱。,1.1 MATLAB概况,2.MATLAB的市场化1983年，Cleve Moler到Stanford大学访问，工程师Jack Little受到了Matlab的深深吸引。同年，他与Cleve Moler、Steve Bangert一起用C语言合作开发了第

3、二代专业版Matlab。从这时起，Matlab的核心使用了C语言编写，并具备了数值计算和图视功能。1984年，Cleve Moler与John Little成立了MathWorks公司，正式将Matlab推向市场。Matlab出现后几年，就以其良好的开放性和运行可靠性，使原先控制领域里的封闭式软件包纷纷淘汰。1990年代，Matlab已经成为国际控制界公认的标准计算软件，并且在数值计算方面独占鳌头。,1.1 MATLAB概况,3.MATLAB的Windows版本1993年，MathWorks公司推出了划时代的Matlab4.x版本。Matlab4.x版本基于Windows平台构建，从此告别DO

4、S。Matlab4.x版本在继承和发展其原有的数值计算和图视功能的同时，还出现了以下变化：推出了Simulink，一个交互式操作的动态系统建模、仿真、分析集成环境；推出了符号计算工具包；构作了Notebook。MathWorks公司瞄准应用范围最广的Word，运用DDE和OLE，实现了Matlab和Word的无缝连接，从而为专业科技工作者创造了融科学计算、图形可视、文字处理于一体的高水平环境。,1.1 MATLAB概况,4.新一代的MALAB从19972004年，MathWorks公司先后推出了5.x7.x的Matlab版本，使Matlab“面向对象”特点更加突出，数据类型多种多样，数值运算速

5、度更快，图形表现更加丰富有效，编程更加简洁美观，用户界面更加友好。从2006年开始，MathWorks公司每年进行两次发布，时间定在每年3月和9月，版本名称采用“Matlab R2006a”和“Matlab R2006b”命名。,1.1 MATLAB概况,1.1.2 MATLAB的功能数据分析数值和符号计算工程与科学可视化信息与图像处理系统建模、仿真与原型开发,1.1 MATLAB概况,1.1.2 MATLAB软件主要特点强大的科学计算功能先进的可视化工具直观灵活的语言良好的开放性、可扩展性众多面向领域应用的工具箱和模块集,1.1 MATLAB概况,假如说，在20世纪90年代，控制类等相关学科

6、新旧教科书的区别性标志是“教材是否包含MATLAB内容”，那么进入21世纪后，MATLAB对教材的影响以崭新的形式出现：新教材正在更彻底地摒弃那些手工计算、计算尺计算、手摇或电动计算机、电子模拟计算机时代建立的“老的但长久被当作经典的”表述、分析和计算方法，而逐步地建立以现代计算工具（包括软硬件）为平台的新的表述、分析和计算方法，其中包括采用交互式图形用户界面去完成各种表述、分析和计算目的。,1.1 MATLAB概况,1.1.3 MATLAB软件总体结构MATLAB语言MATLAB工作环境MATLAB数学函数库句柄图形(Handle Graphics)系统MATLAB应用程序接口Simulin

7、k工具箱(Toolbox)与模块集(Blockset),1.2 本课程的学习内容与方法,1.2.1 本课程的学习内容MATLAB概况MATLAB基本数据类型MATLAB扩展数据类型 MATLAB可视化MATLAB程序设计MATLAB工程应用,1.2 本课程的学习内容与方法,1.2.2 本课程的学习方法掌握好领域的专业知识由浅入深，逐步深入习惯使用联机帮助多利用网上资源勤于尝试，多上机编程,1.3 初识MATLAB,1.3.1 MATLAB命令行程序A=magic(3)A=816357492B=ones(3)B=111111111,1.3 初识MATLAB,1.3.2 MATLAB绘图二维绘图t

8、=0:0.01*pi:2*pi;x=sin(t);plot(t,x)三维绘图y=cos(t);z=2*t;plot3(x,y,z),1.3 初识MATLAB,1.3.3 MATLAB程序设计初步M文件编写function s=mysum(n)%我的第一个程序s=0;i=1;while i=n s=s+i;i=i+1;end执行程序s=mysum(10)s=55,1.3 初识MATLAB,1.3.4 Simulink建模仿真,1.4 MATLAB集成开发环境,1.4.1 集成开发环境的组成菜单和工具栏命令窗口(Command Window)历史命令窗口(Command History)当前目录浏

9、览器窗口(Current Directory Browser)工作空间浏览器窗口(Workspace)数组编辑器窗口(Array Editor)M文件编辑/调试器窗口(Editor/Debugger)程序性能剖析器窗口(Profiler)发布工具窗口(Deployment Tool),1.4 MATLAB集成开发环境,1.4.2 命令窗口(Command Window)1.命令行语句格式：变量=表达式关键字：蓝色字体命令、表达式、计算结果：黑色字体字符串：赫红色字体注释：绿色字体错误信息：红色字体2.数值计算结果的显示数值为整数，数值计算结果以整数显示数值为实数，以小数点后4位的近似精度显示数

10、值的有效数字超出4位，则以科学计数法显示数值显示格式设置：format 格式描述，见下页表,1.4 MATLAB集成开发环境,1.4.2 命令窗口3.命令窗口常用的控制指令目录与文件管理：cd、md、dir、edit、type、which命令窗口管理：clc、clf、exit/quit、more变量管理：clear、who、whos4.命令窗口中的标点符号,1.4 MATLAB集成开发环境,1.4.2 命令窗口5.命令窗口中命令行的编辑,1.4 MATLAB集成开发环境,1.4.3 历史命令窗口(Command History)历史命令窗口的作用：记录每次开启MATLAB的时间记录用户在命令窗

11、口输入过的所有命令历史命令窗口的操作：M文件和其他文本文件的编辑重新执行以前运行过的命令,1.4 MATLAB集成开发环境,1.4.4 当前目录浏览器窗口(Current Directory Browser)1.常用操作：MATLAB文件的启动和运行数据的导入与导出2.设置当前目录：设置当前目录创建新目录查找文件生成各种报告文件3.文件管理命令：列出当前目录下的MATLAB文件清单：what命令显示当前目录或指定当前目录下的文件：dir命令改变或显示当前工作目录：cd D:mat_dir显示文件内容：type filename删除文件：delete filename指出MATLAB文件所在的目

12、录：which filename,1.4 MATLAB集成开发环境,1.4.5 工作空间浏览器(Workspace)内存变量操作：内存变量查看：who、whos命令内存变量删除：clear创建新变量保存变量从数据文件读取变量变量数据的图形显示数组编辑器,1.4 MATLAB集成开发环境,1.4.6 M文件编辑器/调试器的启动FileNewM-FileFileOpen打开文件对话框鼠标左键双击目录窗口的M文件在命令窗口键入：edit filename1.4.7 MATLAB系统的启动和退出系统菜单方式退出：FileExit MATLAB命令窗口方式退出：exit/quit直接单击MATLAB主窗

13、口的关闭按钮,1.4 MATLAB集成开发环境,1.4.8 MATLAB的文件格式1.程序文件：MATLAB源程序文件，扩展名为.M，也称M文件MATLAB可执行文件，扩展名为.MEX，由MATLAB编译器对M文件进行编译后产生，其运行速度比直接执行M文件快得多项目文件的扩展名为.prj，需要在发布工具窗口中编译生成，以脱离MATLAB环境而独立运行M文件被调用后在内存中生成内部伪代码文件，扩展名为.P，文件名与M文件相同，运行速度比M文件快模型文件扩展名为.mdl，可以在File菜单中创建Model时生成，也可以在Simulink环境中建模生成2.图形文件：MATLAB图形文件扩展名为.fi

14、g，创建方法如下在File菜单中创建Figure文件在File菜单中创建GUI时生成.fig文件由MATLAB的绘图命令生成.fig文件MATLAB也能够支持并显示多种格式的图形文件,1.4 MATLAB集成开发环境,1.4.8 MATLAB的文件格式3.数据文件MATLAB数据文件的扩展名为.MAT数据存入MAT文件：save 文件名 变量1 变量2 参数save(文件名,变量1,变量2,参数)如果省略文件名，则将变量存入Matlab.mat文件中如果省略变量名，则将所有变量存入文件中从数据文件中加载变量到工作空间load 文件名 变量1 变量2如果省略变量名，则加载MAT文件中的所有变量,

15、1.4 MATLAB集成开发环境,1.4.9 设置搜索路径1.MATLAB的基本搜索过程(以sin(x)为例)首先在内存中检查“sin”和“x”是否为工作空间的变量或内置常量然后检查“sin”和“x”是否为MATLAB的内建函数(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有相应的“.m”或“.mex”文件存在如果都不是，则MATLAB发出错误信息程序文件的优先级：mex文件P码文件M文件,1.4 MATLAB集成开发环境,1.4.9 设置搜索路径2.设置搜索路径窗口在MATLAB主窗口

16、选择菜单FileSet Path在命令窗口中运行pathtool或editpath命令3.设置搜索路径的命令path(path,newfolder)：在搜索路径最后面添加新目录path(newfolder,path)：在搜索路径最前面添加新目录如果括号中的参数全部省略，则显示所有搜索路径addpath 目录1 目录2 参数参数有-end、-begin、-frozen三种，分别表示添加在末尾、最前面和添加后不能改变搜索路径位置,1.5 MATLAB帮助系统,1.5.1 联机帮助系统启动打开主窗口以后按F1键在主窗口中单击工具栏上的问号选择“帮助”下拉菜单的帮助选项在命令窗口键入命令：helpde

17、skhelpwindoc,1.5 MATLAB帮助系统,1.5.2 联机演示系统启动在主窗口Help菜单下选择“Demos”在帮助目录窗口选择“Demos”表单在命令窗口输入“demo”命令在开始菜单中选择对应模块集的“Demos”选项,1.5 MATLAB帮助系统,1.5.3 远程帮助系统1.5.4 命令查询系统help：显示帮助系统中所有项目help funname：查询与该函数相关的帮助内容lookfor keyword：查询H1行帮助内容demo：打开演示窗口info：显示MATLAB的一般信息whatsnew：列出MATLAB的最新特征,1.6 Notebook使用简介,1.6.1 Notebook的安装和启动Notebook的安装先决条件：已经安装了Word和MATLAB安装方法：在命令窗口键入如下命令：notebook setupNotebook的启动在Word中启动：M-book模板在MATLAB中启动：notebook：创建新的Word文件notebook 文件名：打开已有的Word文件Notebook的界面：比普通Word文件多一个“Notebook”菜单,1.6 Notebook使用简介,1.6.2 Notebook的使用定义单元输入单元自动初始化单元单元组输出单元计算区运行删除输出单元,