《自動(dòng)控制原理與應(yīng)用》課件第1章

第1章緒論1.1自動(dòng)控制系統(tǒng)的一般概念1.2自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本控制方式1.3自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類1.4對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)性能的基本要求1.5基于MATLAB的控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)小結(jié)習(xí)題

1.1自動(dòng)控制系統(tǒng)的一般概念

所謂自動(dòng)控制是指在沒(méi)有人直接參與的情況下，利用控制裝置(或控制器)操作被控對(duì)象的某個(gè)狀態(tài)或參數(shù)，使其按預(yù)設(shè)定的規(guī)律自動(dòng)運(yùn)行。

自動(dòng)控制技術(shù)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、軍事及航空航天領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。例如，在工業(yè)上，機(jī)器設(shè)備的速度控制，鍋爐的溫度和壓力控制，數(shù)控機(jī)床按照預(yù)定的程序自動(dòng)地切削工件等；在軍事上，雷達(dá)和火炮自動(dòng)跟蹤目標(biāo)的隨動(dòng)控制，導(dǎo)彈自動(dòng)制導(dǎo)控制等；在航空航天方面，人造衛(wèi)星及宇宙飛船能準(zhǔn)確地進(jìn)入預(yù)定軌道并返回地面控制等，都是自動(dòng)控制技術(shù)的具體應(yīng)用。在這些自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)例中，盡管功能、結(jié)構(gòu)不同，但它們都由控制裝置和被控對(duì)象組成，我們稱之為系統(tǒng)。

自動(dòng)控制原理是研究自動(dòng)控制技術(shù)的基礎(chǔ)理論，主要研究自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成、分析與設(shè)計(jì)。其發(fā)展過(guò)程一般可分為以下三個(gè)階段：

(1)20世紀(jì)40～60年代，稱為“經(jīng)典控制理論”時(shí)期。經(jīng)典控制理論主要解決單輸入單輸出問(wèn)題，主要采用傳遞函數(shù)、頻率特性、根軌跡為基礎(chǔ)的頻域分析方法。此階段所研究的系統(tǒng)大多是線性定常系統(tǒng)；對(duì)非線性系統(tǒng)，分析時(shí)采用的相平面法一般不超過(guò)兩個(gè)變量。

(2)20世紀(jì)60～70年代，稱為“現(xiàn)代控制理論”時(shí)期。在這個(gè)時(shí)期，計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展推動(dòng)了自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展。此階段所采用的狀態(tài)空間法，可以解決多輸入多輸出問(wèn)題；系統(tǒng)既可以是線性的、定常的，也可以是非線性的、時(shí)變的。

(3)20世紀(jì)70年代末至今，控制理論主要在“大系統(tǒng)理論”和“智能控制”方面發(fā)展。前者是用控制和信息的觀念，研究各種大系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案、總體設(shè)計(jì)中的分解方法和協(xié)調(diào)等問(wèn)題的技術(shù)理論；后者研究與模擬人類智能活動(dòng)及其信息傳遞過(guò)程的規(guī)律，研究人工智能的工程控制與信息處理系統(tǒng)。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的迅速發(fā)展，自動(dòng)控制理論的發(fā)展已經(jīng)超越了學(xué)科界限，朝著以控制論、信息論和仿生學(xué)為基礎(chǔ)的智能控制方向發(fā)展。

1.2自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本控制方式

自動(dòng)控制系統(tǒng)的形式是多種多樣的，對(duì)于某一個(gè)具體的系統(tǒng)，采用什么樣的控制手段，要視具體的用途和目的而定。

1.2.1開(kāi)環(huán)控制方式

開(kāi)環(huán)控制是一種最簡(jiǎn)單的控制方式，其特點(diǎn)是，在控制器與被控對(duì)象之間只有正向控制作用而沒(méi)有反饋控制作用，即系統(tǒng)的輸出量對(duì)控制量沒(méi)有影響。開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的框圖如圖1-1所示。圖1-1開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)由圖可見(jiàn)，這種控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)于每一個(gè)參考輸入量，都有一個(gè)相應(yīng)的輸出量與之對(duì)應(yīng)。系統(tǒng)的精度主要取決于元器件的精度、系統(tǒng)的調(diào)整精度及被控對(duì)象的狀態(tài)。

當(dāng)系統(tǒng)的內(nèi)部干擾和外部干擾影響不大、精度要求不高時(shí)，可采用開(kāi)環(huán)控制方式。這種控制系統(tǒng)由于沒(méi)有輸出反饋，對(duì)控制量沒(méi)有任何影響，因此系統(tǒng)沒(méi)有消除或減少偏差的功能，這是開(kāi)環(huán)系統(tǒng)最大的缺點(diǎn)。例如，圖1-2(a)是一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。圖中,電動(dòng)機(jī)是電樞控制的直流電動(dòng)機(jī)，要求帶動(dòng)負(fù)載以一定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。其電樞電壓由功率放大器提供，當(dāng)調(diào)節(jié)電位器滑臂位置時(shí)，可以改變功率放大器的輸入電壓，從而改變電動(dòng)機(jī)的電樞電壓，最終改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。圖1-2(b)是它的框圖，該系統(tǒng)的控制精度完全取決于所用元件性能的優(yōu)劣及校準(zhǔn)的精度。

這種開(kāi)環(huán)控制方式的作用路徑不閉合，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)整方便、成本低，應(yīng)用在很多場(chǎng)合，如自動(dòng)售貨機(jī)、自動(dòng)洗衣機(jī)、數(shù)控機(jī)床等。圖1-2開(kāi)環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)1.2.2閉環(huán)控制方式

若將輸出量反饋到系統(tǒng)的輸入端，并與參考輸入量進(jìn)行比較，則構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)，框圖如圖1-3所示。其特點(diǎn)是，控制作用不是直接來(lái)自給定輸入，而是系統(tǒng)的偏差信號(hào)，由偏差信號(hào)對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行控制；系統(tǒng)被控量的反饋信息又反過(guò)來(lái)影響系統(tǒng)的偏差信號(hào)，即影響控制作用的大小。這種自成循環(huán)的控制作用使信息的傳遞路徑形成一個(gè)閉環(huán)。閉環(huán)控制的實(shí)質(zhì)是利用負(fù)反饋?zhàn)饔脕?lái)減小系統(tǒng)的輸出誤差，故又稱閉環(huán)控制為反饋控制。圖1-3閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制實(shí)例如圖1-4(a)所示，為直流電動(dòng)機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)，圖1-4(b)為其控制方框圖。

該系統(tǒng)在原有開(kāi)環(huán)控制的基礎(chǔ)上，增加了一個(gè)由測(cè)速發(fā)電機(jī)構(gòu)成的反饋回路，用來(lái)檢測(cè)輸出的轉(zhuǎn)速，并給出與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比的反饋電壓。將這個(gè)代表實(shí)際輸出轉(zhuǎn)速的反饋電壓與代表希望輸出轉(zhuǎn)速的給定電壓進(jìn)行比較，所得出的偏差信號(hào)將作為產(chǎn)生控制作用的基礎(chǔ)，通過(guò)功率放大器來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。在控制過(guò)程中，只要偏差存在，控制作用就總是存在，控制的最終目的是減少偏差，提高控制精度。圖1-4直流電動(dòng)機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)

控制過(guò)程如下：當(dāng)系統(tǒng)受到擾動(dòng)影響時(shí)，例如負(fù)載增大，則電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速降低，測(cè)速發(fā)電機(jī)的端電壓減?。辉诮o定電壓不變時(shí)，則偏差也會(huì)增大，使功率放大器的輸入電壓增加，電動(dòng)機(jī)的電樞電壓升高，使轉(zhuǎn)速增加。反之亦然，這樣就抑制了負(fù)載擾動(dòng)對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的影響。同樣，對(duì)其它擾動(dòng)因素，只要影響到輸出轉(zhuǎn)速的變化，上述調(diào)節(jié)過(guò)程就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行，從而保證系統(tǒng)的控制精度，提高抗干擾能力。1.2.3其它控制方式

1.最優(yōu)控制

最優(yōu)控制是要求控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)某種性能標(biāo)準(zhǔn)的最佳控制。它通常要求優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗、高效率，一般與時(shí)間、燃料消耗、能源供給等有關(guān)。例如，鋼鐵冶煉過(guò)程中往往希望時(shí)間最短或燃料最省；遠(yuǎn)程飛機(jī)希望實(shí)現(xiàn)每單位體積燃料的最大飛行距離，以提高飛機(jī)的遠(yuǎn)航能力等。其中，最簡(jiǎn)單的一種最優(yōu)控制是時(shí)間最優(yōu)控制，它在自動(dòng)化儀表、電機(jī)電壓控制及軋鋼機(jī)控制中得到了廣泛應(yīng)用。

2.自適應(yīng)控制

自適應(yīng)控制有自動(dòng)適應(yīng)的能力，即當(dāng)系統(tǒng)特性或元件參數(shù)變化或擾動(dòng)作用很劇烈時(shí)，它能自動(dòng)測(cè)量這些變化并自動(dòng)改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與參數(shù)，使系統(tǒng)適應(yīng)環(huán)境的變化并始終保持最優(yōu)的性能指標(biāo)。例如，飛機(jī)的位置能隨飛行高度、速度而變化；導(dǎo)彈質(zhì)量重心能隨燃料消耗而變化等，這時(shí)，必須采用自適應(yīng)控制才能保持最優(yōu)控制性能。

3.智能控制

智能控制是自動(dòng)控制發(fā)展的高級(jí)階段，是人工智能、控制論、系統(tǒng)論和信息論等多種學(xué)科的高度綜合與集成，是一門新的交叉前沿學(xué)科。從廣義上講，智能控制是研究對(duì)復(fù)雜的不確定性被控對(duì)象(過(guò)程)采用人工智能的方法有效地克服系統(tǒng)的不確定性，使系統(tǒng)從無(wú)序到期望的有序狀態(tài)轉(zhuǎn)移的方法及其規(guī)律。

1.3自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到各個(gè)領(lǐng)域，且形式多種多樣，性能與結(jié)構(gòu)各異，因此可以從不同角度對(duì)其進(jìn)行劃分。下面列出幾種分類方法。1.3.1按給定量的變化規(guī)律分類

1.恒值控制系統(tǒng)

當(dāng)系統(tǒng)的輸入為恒定量時(shí)，能克服擾動(dòng)量對(duì)系統(tǒng)的影響，使輸出量為對(duì)應(yīng)于輸入量的恒定值，這類系統(tǒng)稱為恒值控制系統(tǒng)。

例如，工業(yè)中采用的液位控制系統(tǒng)、直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，及其它恒定壓力、恒定流量、恒定溫度等系統(tǒng)都屬于這類系統(tǒng)。

2.隨動(dòng)系統(tǒng)(又稱伺服系統(tǒng))

如果輸入信號(hào)為預(yù)先未知的隨時(shí)間任意變化的函數(shù)，要求輸出量精確地、快速地跟隨輸入信號(hào)，則這類系統(tǒng)稱為隨動(dòng)系統(tǒng)。

隨動(dòng)系統(tǒng)在工業(yè)、國(guó)防中有著極為廣泛的應(yīng)用，例如火炮自動(dòng)控制系統(tǒng)、雷達(dá)跟蹤系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、函數(shù)記錄儀、自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)等都屬于這類系統(tǒng)。

3.程序控制系統(tǒng)

如果系統(tǒng)的輸入量按既定規(guī)律變化，系統(tǒng)的控制過(guò)程按預(yù)定的程序進(jìn)行，則這類系統(tǒng)稱為程序控制系統(tǒng)。例如數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)，其輸入命令是根據(jù)加工要求，事先編制好的程序。1.3.2按系統(tǒng)的特性分類

1.線性系統(tǒng)

當(dāng)系統(tǒng)中各元件的輸入、輸出特性是線性特性，系統(tǒng)的狀態(tài)和性能以線性微分方程或差分方程來(lái)描述時(shí)，這種系統(tǒng)稱為線性系統(tǒng)。線性系統(tǒng)的主要特性是具有齊次性和疊加性；系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)特性與初始狀態(tài)無(wú)關(guān)。

根據(jù)表示線性系統(tǒng)的方程的系數(shù)是否是時(shí)間的函數(shù)，也可將線性系統(tǒng)分為線性定常系統(tǒng)和線性時(shí)變系統(tǒng)。若線性微分方程的各項(xiàng)系數(shù)均為與時(shí)間無(wú)關(guān)的常數(shù)，則為線性定常系統(tǒng)；若線性微分方程的系數(shù)中有時(shí)間函數(shù)項(xiàng)，則稱為線性時(shí)變系統(tǒng)。

2.非線性系統(tǒng)

當(dāng)系統(tǒng)中有一個(gè)非線性特性元件時(shí)，則系統(tǒng)的微分方程只能由非線性方程來(lái)描述，這樣的系統(tǒng)稱為非線性系統(tǒng)。非線性系統(tǒng)也有定常系統(tǒng)和時(shí)變系統(tǒng)之分，非線性常系數(shù)微分方程沒(méi)有完整統(tǒng)一的解法，在數(shù)學(xué)上較難處理，不能應(yīng)用疊加原理，研究起來(lái)也不方便，所以只能在一定條件下用近似分析的方法來(lái)處理。1.3.3按系統(tǒng)的信號(hào)形式分類

1.連續(xù)控制系統(tǒng)

若系統(tǒng)中各元件的輸入量和輸出量均為時(shí)間的連續(xù)函數(shù)，則這類系統(tǒng)稱為連續(xù)系統(tǒng)。這類系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可用微分方程來(lái)描述。

2.離散控制系統(tǒng)

在控制系統(tǒng)中，只要有一處的信號(hào)是脈沖序列或數(shù)碼時(shí)，該系統(tǒng)即為離散系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的狀態(tài)和性能一般采用差分方程來(lái)描述。

對(duì)連續(xù)信號(hào)采樣，可以得到離散的脈沖序列，再對(duì)脈沖序列進(jìn)行量化，可以得到序列的數(shù)字信號(hào)。通常把數(shù)字序列形成的離散系統(tǒng)稱為數(shù)字控制系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是典型的數(shù)字控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)框圖如圖1-5所示。圖1-5典型的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)框圖1.3.4按系統(tǒng)的輸入與輸出信號(hào)的數(shù)量分類

1.單變量系統(tǒng)(SISO,SimpleInputSimpleOutput)

所謂單變量系統(tǒng)，是指不考慮系統(tǒng)內(nèi)部的通路與結(jié)構(gòu)，只有一個(gè)輸入量和一個(gè)輸出量的控制系統(tǒng)，其構(gòu)成框圖如圖1-6所示。單變量系統(tǒng)是經(jīng)典控制理論的主要研究對(duì)象，也是本課程主要研究的內(nèi)容。圖1-6單變量系統(tǒng)構(gòu)成框圖

2.多變量系統(tǒng)(MIMO,MultipleInputMultipleOutput)

多變量系統(tǒng)有多個(gè)輸入量和多個(gè)輸出量，其特點(diǎn)是變量多、回路也多，且相互之間出現(xiàn)多路耦合。多變量系統(tǒng)構(gòu)成框圖如圖1-7所示。

多變量系統(tǒng)是現(xiàn)代控制理論研究的主要對(duì)象，以狀態(tài)空間法分析為基礎(chǔ)。

除此之外，還可以從其它角度將控制系統(tǒng)分為確定性系統(tǒng)和非確定性系統(tǒng)、集中參數(shù)系統(tǒng)和分布參數(shù)系統(tǒng)等。圖1-7多變量系統(tǒng)構(gòu)成框圖

1.4對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)性能的基本要求

實(shí)際的控制系統(tǒng)多種多樣，對(duì)每一個(gè)控制系統(tǒng)都有不同的特殊要求，但對(duì)所有的控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，都有最基本的要求，那就是穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性。

1.穩(wěn)定性

如果系統(tǒng)受到干擾后偏離了原來(lái)的工作狀態(tài)，當(dāng)擾動(dòng)消失后，能自動(dòng)回到原工作狀態(tài)，則稱這樣的系統(tǒng)是穩(wěn)定的；反之，當(dāng)擾動(dòng)消除后，系統(tǒng)的輸出趨于無(wú)窮或進(jìn)入振蕩狀態(tài)，則稱這樣的系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。

穩(wěn)定性是對(duì)系統(tǒng)的基本要求，是保證系統(tǒng)正常工作的前提，不穩(wěn)定的系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)預(yù)定任務(wù)。穩(wěn)定性通常由系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)決定，與外界因素?zé)o關(guān)。

2.快速性

對(duì)過(guò)渡過(guò)程的形式和快慢提出的要求，一般稱為動(dòng)態(tài)性能。動(dòng)態(tài)性能是指系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程的快速性和振蕩性。

由于系統(tǒng)總是包含一些慣性元件，因此系統(tǒng)的輸出跟隨輸入的變化總是有一定的延遲，這個(gè)時(shí)間越短，快速性就越好。又由于有些系統(tǒng)的阻尼比較小，因此系統(tǒng)從一個(gè)穩(wěn)態(tài)進(jìn)入另一個(gè)穩(wěn)態(tài)時(shí)，要經(jīng)過(guò)若干次衰減振蕩，如圖1-8所示，且在振蕩過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)超調(diào)現(xiàn)象。圖1-8控制系統(tǒng)穩(wěn)定性示意圖(階躍輸入)

3.準(zhǔn)確性

系統(tǒng)的準(zhǔn)確性用穩(wěn)態(tài)誤差來(lái)衡量，也就是指系統(tǒng)的控制精度。

對(duì)一個(gè)穩(wěn)定的系統(tǒng)而言，過(guò)渡過(guò)程結(jié)束后，系統(tǒng)輸出量的實(shí)際值與期望值之差稱為穩(wěn)態(tài)誤差，它是衡量系統(tǒng)控制精度的重要指標(biāo)。穩(wěn)態(tài)誤差越小，表示系統(tǒng)的準(zhǔn)確性越好，控制精度越高。

1.5基于MATLAB的控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)

MATLAB是由美國(guó)Mathworks公司推出的一種科學(xué)計(jì)算和工程仿真軟件，它的名稱源自MatrixLaboratory，專門以矩陣的形式處理數(shù)據(jù)。MATLAB將高性能的數(shù)值計(jì)算和可視化編程集成在一起，并提供了大量的內(nèi)置函數(shù)，具有強(qiáng)大的矩陣計(jì)算和繪圖功能，從而被廣泛地應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算、控制系統(tǒng)、信息處理等領(lǐng)域的分析、仿真和設(shè)計(jì)工作中。目前，MATLAB產(chǎn)品族的功能包括：

·數(shù)值分析；

·數(shù)值和符號(hào)計(jì)算；

·工程與科學(xué)繪圖；

·控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真；

·數(shù)字圖像處理；

·數(shù)字信號(hào)處理；

·通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真；

·財(cái)務(wù)與金融工程。本書(shū)在介紹傳統(tǒng)自動(dòng)控制理論的同時(shí)，也將這一功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)輔助工具列入本課程的教學(xué)內(nèi)容中，穿插學(xué)習(xí)MATLAB在控制系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，初步了解如何利用MATLAB軟件來(lái)解決控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的部分實(shí)際問(wèn)題。1.5.1

MATLAB7.0的界面環(huán)境

雙擊Windows桌面上的快捷圖標(biāo)，會(huì)出現(xiàn)如圖1-9所

示的MATLAB7.0啟動(dòng)畫面，首次啟動(dòng)后的界面窗口如圖1-10所示。

MATLAB7.0的工作環(huán)境主要由MATLAB主窗口、CommandWindow(命令窗口)、Workspace(工作空間窗口)、CurrentDirectory(當(dāng)前目錄窗口)、CommandHistory(命令歷史窗口)等部分組成。對(duì)這些窗口的認(rèn)識(shí)是掌握MATLAB7.0的基礎(chǔ)。下面將對(duì)主要窗口作簡(jiǎn)單介紹。圖1-9

MATLAB7.0啟動(dòng)畫面圖1-10

MATLAB7.0首次啟動(dòng)后的畫面1.5.2

MATLAB7.0主窗口

MATLAB主窗口是MATLAB的主要工作界面，主窗口除了嵌入一些子窗口外，還包括菜單欄和工具欄。

1.菜單欄

在MATLAB7.0主窗口的菜單欄中，共包含F(xiàn)ile、Edit、Debug、Desktop、Window和Help6個(gè)菜單項(xiàng)。

①File菜單項(xiàng)：實(shí)現(xiàn)有關(guān)文件的操作。

②Edit菜單項(xiàng)：主要用于命令窗口的編輯操作。③Debug菜單項(xiàng)：主要用于設(shè)置MATLAB集成環(huán)境的調(diào)試方式。

④Desktop菜單項(xiàng)：主要用于設(shè)置MATLAB的窗口和工具欄的操作。

⑤Window菜單項(xiàng)：只包含一個(gè)子菜單CloseallDocuments，用于關(guān)閉所有打開(kāi)的編輯器窗口，包括CommandWindow、Workspace、CurrentDirectory和CommandHistory

窗口。

⑥Help菜單項(xiàng)：用于提供幫助信息。

2.工具欄

MATLAB7.0主窗口的工具欄中提供了10個(gè)命令按鈕，這些命令按鈕均有對(duì)應(yīng)的菜單命令，但比菜單命令使用起來(lái)更快捷、方便。1.5.3

CommandWindow(命令窗口)

CommandWindow是MATLAB的主要交互窗口，用于輸入命令并顯示除圖形以外的所有執(zhí)行結(jié)果。

MATLAB命令窗口中的“>>”為命令提示符，表示MATLAB正處于準(zhǔn)備狀態(tài)。在命令提示符后鍵入命令并按下回車鍵后，MATLAB就會(huì)解釋執(zhí)行所輸入的命令，并在命令后面給出計(jì)算結(jié)果。執(zhí)行完后，提示符“>>”依然存在，表示MATLAB又處于新的準(zhǔn)備狀態(tài)，如圖1-11所示。圖1-11

CommandWindow

MATLAB的常用窗口命令如下：

clc：清除CommandWindow里的內(nèi)容。

home：光標(biāo)回到窗口的左上角。

clf：清除當(dāng)前Figure窗口的所有非隱藏對(duì)象。

close：關(guān)閉當(dāng)前Figure窗口。

closeall：關(guān)閉所有Figure窗口。1.5.4

Workspace(工作空間窗口)

Workspace是MATLAB用于存儲(chǔ)各種變量和結(jié)果的內(nèi)存空間。該窗口用來(lái)顯示工作空間中所有變量的名稱、大小、字節(jié)數(shù)和變量類型說(shuō)明，可對(duì)變量進(jìn)行觀察、編輯、保存和刪除。在MATLAB中，不同的數(shù)據(jù)類型對(duì)應(yīng)不同的變量名圖標(biāo)，如圖1-12所示。圖1-12

Workspace1.5.5

CurrentDirectory(當(dāng)前目錄窗口)

1.當(dāng)前目錄窗口

當(dāng)前目錄是指MATLAB運(yùn)行文件時(shí)的工作目錄，只有在當(dāng)前目錄或搜索路徑下的文件、函數(shù)才可以被運(yùn)行或調(diào)用。

在當(dāng)前目錄窗口中可以顯示或改變當(dāng)前目錄，還可以顯示當(dāng)前目錄下的文件并提供搜索功能。

2.MATLAB的搜索路徑

當(dāng)用戶在MATLAB命令窗口輸入一條命令后，MATLAB會(huì)按照一定次序?qū)ふ蚁嚓P(guān)的文件?；镜乃阉鬟^(guò)程是：

(1)檢查該命令是不是一個(gè)變量。

(2)檢查該命令是不是一個(gè)內(nèi)部函數(shù)。

(3)檢查該命令是否是當(dāng)前目錄下的M文件。

(4)檢查該命令是否是MATLAB搜索路徑中其它目錄下的M文件。

MATLAB當(dāng)前目錄窗口及搜索路徑如圖1-13所示。圖1-13

CurrentDirectory1.5.6

CommandHistory(命令歷史窗口)

命令歷史窗口如圖1-14所示。在默認(rèn)設(shè)置下，命令歷史窗口中會(huì)自動(dòng)保留自安裝起所有用過(guò)的命令的歷史記錄，并且還標(biāo)明了使用時(shí)間，從而方便用戶查詢。而且，通過(guò)雙擊命令可進(jìn)行歷史命令的再運(yùn)行。如果要清除這些歷史記錄，則可以選擇Edit菜單中的ClearCommandHistory命令。若要從窗口中刪除命令，則只需選中想要?jiǎng)h除的命令，單擊右鍵選擇DeleteSelection命令即可。圖1-14

CommandHistory1.5.7啟動(dòng)平臺(tái)窗口和Start按鈕

MATLAB7.0的啟動(dòng)平臺(tái)窗口可以幫助用戶方便地打開(kāi)和調(diào)用MATLAB的各種程序、函數(shù)和幫助文件。

MATLAB7.0主窗口左下角還有一個(gè)Start按鈕，單擊該按鈕會(huì)彈出一個(gè)菜單，選擇其中的命令可以執(zhí)行MATLAB產(chǎn)品的各種工具，并且可以查閱MATLAB包含的各種資源。1.5.8

MATLAB幫助系統(tǒng)

1.幫助系統(tǒng)

單擊主窗口中的Help菜單，再單擊“MATLABhelp”子菜單，可進(jìn)入MATLAB的聯(lián)機(jī)幫助系統(tǒng)。