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文檔簡介
MATLAB程序語言設計應自爐五邑大學信息學院2007年第一頁,共三十七頁。主要內(nèi)容第一講、MATLAB概述與MATLAB環(huán)境第二講、MATLAB語言入門基礎(chǔ)第三講、MATLAB圖形繪制基本技術(shù)第四講、MATLAB語言與現(xiàn)代科學計算第五講、MATLAB高級圖形繪制技術(shù)第六講、MATLAB語言程序設計第七講、MATLAB圖形用戶界面設計第八講、其他工具箱與Simulink第九講、測驗與考試題第二頁,共三十七頁。第一講MATLAB概述
與MATLAB環(huán)境1.1MATLAB語言的形成和發(fā)展1.2MATLAB語言的特色1.3MATLAB語言的工具箱1.4MATLAB的環(huán)境介紹1.5MATLAB的幾個基本命令1.6MATLAB的一些入門基本概念1.7MATLAB的聯(lián)機幫助和網(wǎng)上資源1.8MATLAB基本功能演示第三頁,共三十七頁。1.1MATLAB語言的形成和發(fā)展MATLAB是MATrixLABoratory的意思,是一個交互式的數(shù)值計算軟件及系統(tǒng)仿真軟件早期MATLAB基于FORTRAN版的EISPACK和LINPACK程序包。它們可以說是MATLAB語言的基礎(chǔ)今天MATLAB仍利用了LAPACK和ARPACK,這兩個軟件包代表了當前矩陣算法的最新成果。第四頁,共三十七頁。1.1MATLAB語言的形成和發(fā)展MATLAB語言的首創(chuàng)者CleveMoler教授,由MathWorks公司推出1984年推出了第一個MATLAB的商業(yè)版本,1994年推出4.2版本,1997年推出的MATLAB5.0版,現(xiàn)在的最新版是7.3版。第五頁,共三十七頁。1.2MATLAB語言的特色強大的數(shù)值計算功能方便的圖形繪制功能提供有極其多的數(shù)學函數(shù)和面向應用的函數(shù)交互功能開放性、方便擴展編程簡單建模與動態(tài)仿真第六頁,共三十七頁。1.2MATLAB語言的特色MATLAB系統(tǒng)包含了以下五個大的部分MATLAB開發(fā)環(huán)境,包括命令窗,工作區(qū),搜索路徑等MATLAB數(shù)學函數(shù)庫,包括一系列數(shù)學函數(shù)MATLAB編程語言,包括各種編程語句,程序開發(fā)圖形句柄,即MATLAB圖形系統(tǒng)MATLABAPI,即與其他語言編程接口第七頁,共三十七頁。1.3MATLAB語言的工具箱第八頁,共三十七頁。1.3MATLAB語言的工具箱CommunicationsControlSystemFinancialToolboxFrequencyDomainSystemIdentificationFuzzyLogicHigher-OrderSpectralAnalysisImageProcessingLMIControlMappingModelPredictiveControlNotebookμ-AnalysisandSynthesisNeuralNetworkOptimizationPartialDifferentialEquationQFTControlDesignRobustControlSignalProcessingSplineStatisticsSymbolicMathSystemIdentificationWavelet第九頁,共三十七頁。1.4MATLAB的環(huán)境介紹MATLAB桌面第十頁,共三十七頁。命令窗是接收用戶輸入命令與數(shù)據(jù)的窗口,同時也提供系統(tǒng)菜單,讓用戶設置MATLAB選項、文件打開、存儲、打印設置等功能。工作區(qū)為一內(nèi)存區(qū),存儲用戶在命令窗和m腳本文件中所用到的所有數(shù)據(jù)變量??捎谩皐hos”命令查看工作區(qū)中的所有數(shù)據(jù)。也可用“l(fā)oad”命令從文件讀入數(shù)據(jù)到工作區(qū)或用“save”命令將工作區(qū)數(shù)據(jù)寫入文件中。1.4MATLAB的環(huán)境介紹第十一頁,共三十七頁。命令歷史窗,可以用箭頭鍵取出命令歷史中的命令,并對該命令進行編輯,方便輸入命令。啟動窗,用于啟動幫助,演示例子等1.4MATLAB的環(huán)境介紹第十二頁,共三十七頁。幫助窗1.4MATLAB的環(huán)境介紹第十三頁,共三十七頁。目錄瀏覽窗1.4MATLAB的環(huán)境介紹工作區(qū)瀏覽窗第十四頁,共三十七頁。編輯與調(diào)試窗1.4MATLAB的環(huán)境介紹第十五頁,共三十七頁。命令窗的數(shù)據(jù)顯示格式,顯示數(shù)值4/31.2345e-61.4MATLAB的環(huán)境介紹formatshort1.33330.0000formatshorte1.3333e+0001.2345e-006formatshortg1.33331.2345e-006formatlong1.333333333333330.000formatlonge1.333333333333333e+0001.2345e-006formatlongg1.333333333333331.2345e-006formatbank1.330.00formatrat4/31/810045formathex3ff55555555555553eb4b6231abfd271第十六頁,共三十七頁。MATLAB的目錄結(jié)構(gòu)1.4MATLAB的環(huán)境介紹\BIN\WIN32MATLAB系統(tǒng)文件\DEMOSMATLAB演示程序\EXTERN外部編程接口程序\HELP幫助系統(tǒng)\JA國際化文件\JAVAJavaJar文件\NOTEBOOK與Word連接的Notebook\SYSMATLAB與操作系統(tǒng)接口文件\TOOLBOX工具箱目錄\UNINSTALL反安裝目錄\WORK缺省的啟動工作目錄第十七頁,共三十七頁。MATLAB\BIN\WIN32目錄1.4MATLAB的環(huán)境介紹LICENSE.DAT許可證文件MATLAB.EXEMATLAB可執(zhí)行文件*.DLL,*.EXE,*.BAT其他MATLAB系統(tǒng)文件MATLAB\EXTERN目錄\EXAMPLESC或Fortran接口設計例子\INCLUDE開發(fā)C等程序的頭文件\LIB開發(fā)C等程序的庫文件\SRC開發(fā)C等程序的源文件MATLAB\TOOLBOX\LOCAL目錄設置MATLAB環(huán)境的M文件第十八頁,共三十七頁。1.4MATLAB的環(huán)境介紹MATLAB\TOOLBOX\MATLAB目錄AUDIO聲音I/O命令DATAFUN數(shù)據(jù)分析與傅里葉變換DATATYPES數(shù)據(jù)類型與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)DEMOS演示例子ELFUN基本的數(shù)學函數(shù)ELMAT基本的矩陣運算函數(shù)FUNFUN函數(shù)的函數(shù)GENERAL一般作用的命令GRAPH2D二維圖形繪制GRAPH3D三維圖形繪制GRAPHICS一般目的的圖形繪制IOFUN低層文件I/O函數(shù)LANG程序結(jié)構(gòu)與調(diào)試函數(shù)MATFUN數(shù)值線性代數(shù)OPS運算符及特殊符號POLYFUN多項式函數(shù)SPARFUN稀疏矩陣SPECFUN特殊數(shù)學函數(shù)SPECGRAPH特殊圖形繪制STRFUN字符串函數(shù)TIMEFUN時間日期函數(shù)UITOOLS用戶界面工具VERTCTRL版本控制WINFUNWindow函數(shù)第十九頁,共三十七頁。1.5MATLAB的幾個基本命令I(lǐng)ntro
命令:MATLAB入門演示demo
命令:MATLAB及工具箱演示what
命令:查看某目錄或工具箱內(nèi)容who和whos
命令:查看工作區(qū)內(nèi)容help
命令:幫助。help,helpsignal,helpfftpath
命令:設置、修改或查看搜索路徑第二十頁,共三十七頁。1.5MATLAB的幾個基本命令演示界面第二十一頁,共三十七頁。1.6MATLAB的一些入門基本概念目錄結(jié)構(gòu)與搜索路徑MATLAB軟件包含一系列目錄,每一目錄為一工具箱或MATLAB的一組相關(guān)功能的函數(shù)集。搜索路徑:如前所述,MATLAB的命令或函數(shù)大部分為m文件。為使MATLAB能找到這些命令或函數(shù),我們必需將這些命令或函數(shù)放在MATLAB的搜索路徑上,這可用path命令來實現(xiàn)。這有些類似于DOS環(huán)境的路徑功能。第二十二頁,共三十七頁。1.6MATLAB的一些入門基本概念目錄結(jié)構(gòu)與搜索路徑path命令臨時修改MATLAB搜索路徑,下次啟動MATLAB時這些修改無效。通過修改matlab\matlabrc.m或matlab\toolbox\local\pathdef.m文件可以永久性地修改MATLAB搜索路徑。pathtool命令以圖形界面方式修改MATLAB搜索路徑,這些修改可以是臨時的,也可以是永久性的。此外還有addpath命令和rmpath命令。第二十三頁,共三十七頁。1.6MATLAB的一些入門基本概念命令與函數(shù)在MATLAB命令窗輸入的有命令和函數(shù)兩種概念。MATLAB命令就象一般的DOS命令一樣,用空格分開后面的參數(shù),如“demomatlab”。命令有內(nèi)部命令和m文件命令兩種。MATLAB函數(shù)與一般的函數(shù)如C語言中的函數(shù)概念類似,有輸入輸出參數(shù),輸入?yún)?shù)用小括號括起來。函數(shù)也有內(nèi)部函數(shù)與外部函數(shù)之分。有些MATLAB命令實際上也是函數(shù),但把它當命令或函數(shù)使用的方式是不同的。如:“demomatlab”將demo作命令使用,而“demo(‘matlab’)將demo在函數(shù)使用。第二十四頁,共三十七頁。1.6MATLAB的一些入門基本概念腳本m文件與函數(shù)m文件MATLAB的m文件分兩大類:函數(shù)m文件和腳本m文件。函數(shù)m文件以關(guān)鍵字function起頭。它的第一行一般如下所示:function[x,y,...]=fun(a,b,c,…)
函數(shù)m文件中出現(xiàn)的變量是局部于函數(shù)內(nèi)部的,因此在MATLAB命令窗中是不可見的,除非用關(guān)鍵字global定義。腳本m文件實際是一系列MATLAB命令的集合,它的作用與在MATLAB命令窗輸入的一系列命令等效。該文件中的變量屬于工作區(qū),因此在MATLAB命令窗中也是可見的。第二十五頁,共三十七頁。1.7MATLAB的聯(lián)機幫助和網(wǎng)上資源命令窗的help命令。如helphelp,helpsignal等等Html文件格式的幫助文檔,需要IE等瀏覽器Pdf文件格式的幫助文檔,需用acrobatreader軟件聯(lián)機幫助其他幾個與幫助有關(guān)的命令:lookfor關(guān)鍵詞如:lookfordecompositionwhat目錄名如:whatsignalver工具箱名如:vermatlab第二十六頁,共三十七頁。1.7MATLAB的聯(lián)機幫助和網(wǎng)上資源網(wǎng)上資源Newsgroupcomp.soft-sys.matlab
其他網(wǎng)址可以用yahoo等搜索工具進行搜索。第二十七頁,共三十七頁。1.8MATLAB的基本功能演示例一:幻方矩陣>>e=sum(a)e=111111111111111111>>f=sum(b)f=111111111111111111>>b=a'b=353318304132928536672333429262122171213192327101418242520151611>>a=magic(6)a=353318304132928536672333429262122171213192327101418242520151611>>c=diag(a)c=35322171411>>d=diag(flipud(a))d=4533222324>>g=sum(c)g=111>>h=sum(d)h=111第二十八頁,共三十七頁。1.8MATLAB的基本功能演示例二:二維圖形繪制(曲線圖plot)>>
x=0:0.05:5;
>>
y=sin(x.^2);
>>
plot(x,y);第二十九頁,共三十七頁。1.8MATLAB的基本功能演示例二:二維圖形繪制(條形圖bar)>>
x=-.9:0.2:2.9;
>>
bar(x,exp(-x.*x));
第三十頁,共三十七頁。1.8MATLAB的基本功能演示例三:線性系統(tǒng)分析求該系統(tǒng)的:單位階躍響應單位沖激響應Bode圖相位穩(wěn)定裕度和幅度穩(wěn)定裕度第三十一頁,共三十七頁。1.8MATLAB的基本功能演示系統(tǒng)描述:>>b=100*[0.011]b=1100>>a=conv([1101
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