matlab1.ppt

1、歡迎學(xué)習(xí)MATLAB,MATLAB語言基礎(chǔ),MATLAB課程介紹,定位：公共基礎(chǔ)選修課 目標(biāo)：了解MATLAB，能夠熟練掌握數(shù)學(xué)（矩陣）運(yùn)算，簡單編程，簡單的數(shù)據(jù)處理及基本圖形繪制.,教材：基于MATLAB的線性代數(shù)實(shí)用教程 特點(diǎn)：完全不必具備其它語言的基礎(chǔ)，各年級各專業(yè)的同學(xué)都可選修。,1. MATLAB簡介,本書主要內(nèi)容,2. MATLAB基本特性,3. MATLAB基本運(yùn)算,4. MATLAB程序設(shè)計(jì),5. MATLAB基本應(yīng)用領(lǐng)域,6. MATLAB與線性代數(shù),7. MATLAB綜合實(shí)例,第一章 MATLAB語言概述,一、MATLAB語言的發(fā)展 matlab語言是由美國的Clever

2、Moler博士于1980年開發(fā)的 設(shè)計(jì)者的初衷是為解決“線性代數(shù)”課程的矩陣運(yùn)算問題 取名MATLAB即Matrix Laboratory 矩陣實(shí)驗(yàn)室的意思,它將一個優(yōu)秀軟件的易用性與可靠性、通用性與專業(yè)性 、一般目的的應(yīng)用與高深的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用有機(jī)的相結(jié)合 MATLAB是一種直譯式的高級語言，比其它程序設(shè)計(jì)語言容易,MATLAB已經(jīng)不僅僅是一個“矩陣實(shí)驗(yàn)室”了，它集科學(xué)計(jì)算、圖象處理；聲音處理于一身，并提供了豐富的Windows圖形界面設(shè)計(jì)方法 MATLAB語言是功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)高級語言, 它以超群的風(fēng)格與性能風(fēng)靡全世界, 成功地應(yīng)用于各工程學(xué)科的研究領(lǐng)域,MATLAB在美國已經(jīng)作為大學(xué)工科學(xué)

3、生必修的計(jì)算機(jī)語言之一 (C, FORTRAN, ASSEMBLER, MATLAB) 近年來，MATLAB語言已在我國推廣使用，現(xiàn)在已應(yīng)用于各學(xué)科研究部門和許多高等院校 MATLAB語言不受計(jì)算機(jī)硬件的影響，286以上的計(jì)算機(jī)都可以使用,二、matlab能在各領(lǐng)域做什麼 工業(yè)研究與開發(fā) 數(shù)學(xué)教學(xué)，特別是線性代數(shù) 數(shù)值分析和科學(xué)計(jì)算方面的教學(xué)與研究 電子學(xué)、控制理論和物理學(xué)等工程和科學(xué)學(xué)科方面的教學(xué)與研究 經(jīng)濟(jì)學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)等計(jì)算問題的所有其他領(lǐng)域中的教學(xué)與研究,例、用一個簡單命令求解線性系統(tǒng) 3x1+ x2 - x3 = 3.6 x1+2x2+4x3 = 2.1 -x1+4x2+5x3 =

4、 -1.4 A=3 1 -1;1 2 4;-1 4 5;b=3.6;2.1;-1.4; x=Ab x = 1.4818 -0.4606 0.3848,對于線性系統(tǒng)有Ax=b,例、用簡短命令計(jì)算并繪制在0 x6范圍內(nèi)的sin(2x)、sinx2、sin2x。 x=linspace(0,6) y1=sin(2*x),y2=sin(x.2),y3=(sin(x).2; plot(x,y1,x, y2,x, y3),階梯圖,用四種方法描述cos(x)*sin(y)圖形,二、MATLAB語言的特點(diǎn)： 語言簡潔緊湊，語法限制不嚴(yán)，程序設(shè)計(jì) 自由度大，可移植性好 運(yùn)算符、庫函數(shù)豐富 圖形功能強(qiáng)大 界面友好、

5、編程效率高 擴(kuò)展性強(qiáng),三、MATLAB語言的功能： 強(qiáng)大的數(shù)值（矩陣）運(yùn)算功能 廣泛的符號運(yùn)算功能 高級與低級兼?zhèn)涞膱D形功能（計(jì)算結(jié)果的可視化功能） 可靠的容錯功能 應(yīng)用靈活的兼容與接口功能 信息量豐富的聯(lián)機(jī)檢索功能,1.矩陣運(yùn)算功能,MATLAB提供了豐富的矩陣運(yùn)算處理功能，是基于矩陣運(yùn)算的處理工具。 變量 矩陣，運(yùn)算 矩陣的運(yùn)算 例如 C = A + B ，A,B,C都是矩陣,是矩陣的加運(yùn)算 即使一個常數(shù)，Y=5，MATLAB也看做是一個11的矩陣,2.符號運(yùn)算功能 符號運(yùn)算即用字符串進(jìn)行數(shù)學(xué)分析 允許變量不賦值而參與運(yùn)算 用于解代數(shù)方程、微積分、復(fù)合導(dǎo)數(shù)、積分、二重積分、有理函數(shù)、微分方

6、程、泰樂級數(shù)展開、尋優(yōu)等等，可求得解析符號解,3.豐富的繪圖功能與計(jì)算結(jié)果的可視化,具有高層繪圖功能兩維、三維繪圖 具有底層繪圖功能句柄繪圖 使用plot函數(shù)可隨時將計(jì)算結(jié)果可視化,4.圖形化程序編制功能,動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的軟件包 用結(jié)構(gòu)圖編程，而不用程序編程 只需拖幾個方塊、連幾條線，即可實(shí)現(xiàn)編程功能,5.豐富的MATLAB工具箱,MATLAB主工具箱 符號數(shù)學(xué)工具箱 SIMULINK仿真工具箱 控制系統(tǒng)工具箱 信號處理工具箱 圖象處理工具箱 通訊工具箱 系統(tǒng)辨識工具箱 神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)工具箱 金融工具箱,許多學(xué)科，在MATLAB中都有專用工具箱，現(xiàn)已有30多個工具箱，但MATLAB語

7、言的擴(kuò)展開發(fā)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有結(jié)束，各學(xué)科的相互促進(jìn)，將使得MATLAB更加強(qiáng)大,Matlab包含了各種可選工具箱。工具箱是由各個領(lǐng)域的高水平專家編寫的，所以用戶不必編寫該領(lǐng)域的基礎(chǔ)程序就可以直接進(jìn)行更高層次的研究。例如：控制領(lǐng)域可以使用的工具箱就有Control System （控制工具箱）、System Identification（系統(tǒng)辨識工具箱）、Robust Control（魯棒控制工具箱）、Optimization（最優(yōu)化工具箱）等。,MATLAB工具箱,SIMULINK仿真工具箱,通過交互式的仿真環(huán)境SIMULINK，用戶可以采用圖形化的數(shù)學(xué)模型，完成對各類系統(tǒng)的模型建立和系統(tǒng)仿真，仿真

8、結(jié)果也能夠以直觀的圖形方式顯示。SIMULINK可以接受用戶的鍵盤鼠標(biāo)輸入，也可以通過程序語句來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，應(yīng)用方便靈活。,6.MATLAB的兼容功能 可與C語言、FORTURE語言跨平臺兼容,7.MATLAB的容錯功能 非法操作時，給出提示，并不影響其操作 1/0 Warning: Divide by zero ans = Inf,8.MATLAB的開放式可擴(kuò)充結(jié)構(gòu),matlab 所有函數(shù)都是開放的 用戶可按自己意愿隨意更改 正因?yàn)榇斯δ?，使得matlab的應(yīng)用越來越廣泛 9.強(qiáng)大的聯(lián)機(jī)檢索幫助系統(tǒng) 可隨時檢索matlab函數(shù) 可隨時查詢matlab函數(shù)的使用方法,三、MATLAB的安裝,

9、(1)將安裝盤放入光驅(qū)中，找到setup.exe文件，雙擊它開始安裝（或機(jī)器自動執(zhí)行安裝文件）。 (2)安裝過程中，用戶按照向?qū)У奶崾具M(jìn)行操作即可，其中比較重要的輸入和選項(xiàng)包括： 授權(quán)序列號 需要輸入軟件供應(yīng)商提供的授權(quán)序列號才能繼續(xù)完成安裝工作。,安裝路徑 根據(jù)磁盤的規(guī)劃情況，輸入MATLAB要安裝到的磁盤和路徑，建議安裝在非系統(tǒng)盤。,工具箱選擇 MATLAB包含大量的工具箱，磁盤空間足夠時，建議完全安裝；若磁盤空間有限，可只選擇安裝通用工具箱和與自己專業(yè)相關(guān)的工具箱。,常用的通用工具包有：,MATLAB：核心組件，必須選擇 MatlabCompiler：tlab的m文件編譯成dll或者ex

10、e文件 MatlabC/C+MathLibrary：供C/C+調(diào)用的Matlab數(shù)學(xué)函數(shù)庫 SIMULINK：交互式仿真工具，采用方框圖方式建模和仿真 MatlabC/C+GrahpicLibrary：供C/C+調(diào)用的Matlab圖形函數(shù)庫 SymbolicMath：符號計(jì)算工具 Optimization：優(yōu)化程序,(3)安裝完畢。桌面上將形成如圖所示的圖標(biāo)。,二、MATLAB操作桌面（MatlabDesktop）,雙擊MATLAB應(yīng)用程序圖標(biāo)就可以啟動MATLAB操作桌面，MATLAB操作桌面是管理MATLAB其他窗口的主窗口。根據(jù)用戶對MATLAB的設(shè)置不同，MATLAB的有些窗口可見，有

11、些則不可見。,MATLAB中常用到的一些窗口包括：命令窗口、歷史命令窗口、當(dāng)前目錄瀏覽器窗口、工作空間瀏覽器窗口、編輯器窗口、幫助瀏覽器窗口。MATLAB操作桌面默認(rèn)的外觀如圖所示：,歷史命令窗口,工作空間瀏覽器,當(dāng)前目錄瀏覽器,命令窗口,點(diǎn)擊使命令窗口成為一個單獨(dú)的窗口,提示符,命令窗口（Command Window）,命令窗口是用戶和MATLAB系統(tǒng)交互的主要窗口。在該窗口中，可以執(zhí)行Matlab語句、函數(shù)、命令和程序，也可以執(zhí)行外部應(yīng)用程序（外殼程序），同時還能顯示程序的運(yùn)行結(jié)果。在提示符后可以輸入要執(zhí)行的命令，用【回車】按鍵確認(rèn)后，輸入的命令就會被執(zhí)行。,MATLAB的特殊的功能鍵 調(diào)

12、出上一個（歷史）命令行 調(diào)出下一個命令行 Esc恢復(fù)命令輸入的空白狀態(tài) 當(dāng)輸入命令的語句過長，需要兩行或多行才能輸入，則要使用“”作連接符號，按回車鍵(Enter)轉(zhuǎn)入下一行繼續(xù)輸入。,歷史命令窗口記錄了用戶在Matlab命令窗口中所有輸入過的指令行，包括以前啟動Matlab時所輸入的指令。,歷史命令窗口（Command History Window）,將指令保存為M文件。通過鼠標(biāo)右鍵菜單的【Create M-File】選項(xiàng)來實(shí)現(xiàn)。,歷史命令窗口中，用戶可以進(jìn)行如下操作：,單行或者多行指令的復(fù)制。用鼠標(biāo)點(diǎn)亮需要復(fù)制的指令，在鼠標(biāo)右鍵菜單中選擇【Copy】選項(xiàng)。,單行指令的在運(yùn)行。用鼠標(biāo)左鍵雙擊

13、要運(yùn)行的指令。,多行指令的再運(yùn)行。用鼠標(biāo)點(diǎn)亮要運(yùn)行的多行指令，然后在鼠標(biāo)右鍵菜單中選擇【Evaluate Selection】即可按順序運(yùn)行點(diǎn)亮的多行指令。,當(dāng)前目錄瀏覽器（Current Directory Browser） 當(dāng)前目錄瀏覽器的左上角的編輯框內(nèi)的路徑表示的是當(dāng)前路徑，Matlab搜索/保存/打開文件，首先要在當(dāng)前目錄中查找相關(guān)文件。,當(dāng)前目錄瀏覽器可以進(jìn)行如下操作： 修改當(dāng)前路徑； 打開在當(dāng)前路徑中的Matlab文件； 文件管理。,工作空間瀏覽器（Workspace） 工作空間瀏覽器用來查看Matlab環(huán)境中的變量情況,此外，通過MATLAB操作桌面的菜單命令還可以管理編輯器窗

14、口和幫助瀏覽器窗口,M文件編輯器/調(diào)試器（Editor/Debugger）,Matlab內(nèi)置了程序的編輯/調(diào)試器，在編輯/調(diào)試器里可以建立、編輯、存儲M文件，可以運(yùn)行、調(diào)試（斷點(diǎn)、單步、跟蹤、查看）程序，其使用方法和Turbo C等編程平臺的集成環(huán)境類似?？梢酝ㄟ^【File】 菜單選項(xiàng)來打開。,幫助導(dǎo)航(HelpNavigator) 幫助導(dǎo)航是Matlab的幫助交互系統(tǒng)，用戶可以用幫助導(dǎo)航來查找到相關(guān)主題的幫助內(nèi)容?？梢杂肍1或者菜單選項(xiàng)來打開。,五、matlab與dos兼容命令 1.dir 可列出指定目錄下的文件和子目錄清單 例如: Dir 可顯示當(dāng)前目錄下的所有文件 Dir c:matla

15、b Dir c:matlab*.m,2.cd可改變當(dāng)前工作目錄 cd _ _ 顯示當(dāng)前子目錄 cd c:matlabtoolbox cd _ . . 退出當(dāng)前子目錄到上一級目錄 cd _ 回到根目錄,type myfile.m 與dos下的用法完全一樣,3.type 可顯示指定文件的 全部內(nèi)容,4.delete 刪除指定文件,del abc 刪除當(dāng)前目錄下的abc文件 del c:matlabaaa.m 注意：只可刪除用戶文件，其它文件不要輕易刪除，否則系統(tǒng)會癱瘓,六、matlab的數(shù)據(jù)與變量,變量查詢函數(shù)who與whos 作用都是列出在matlab工作空間中已經(jīng)駐留的變量名清單 不同的是wh

16、os在給出駐留變量的同時，還給出他們的維數(shù)及性質(zhì),2.永久變量,在matlab工作內(nèi)存中,駐留了幾個由系統(tǒng)本身在啟動時定義的變量，我們稱為永久變量 永久變量用who指令是查看不到的，只可隨時調(diào)用,eps 容差變量，定義為1.0到最近浮點(diǎn)數(shù)的距離,在 pc機(jī)上= 2-52 pi 圓周率的近似值3.1415926 inf或Inf 表示正無大,定義為1/0 NaN 非數(shù)，它產(chǎn)生于0 ，0/0，/ 等運(yùn)算 i，j 虛數(shù)單位 ans 對于未賦值運(yùn)算結(jié)果，自動賦給ans,3. what 程序查詢指令,what 按擴(kuò)展名分類列出當(dāng)前目錄上的文件 what *.m 列出當(dāng)前目錄中所有m文件,七、文件系統(tǒng)與路徑函數(shù),which 列出指定文件所在的目錄 which test.m 顯示test.m所在的路徑 path 路徑函數(shù) path 顯示matlab啟動時設(shè)定的搜索路徑,path(path,c:mydir) 將根目錄下的 mydir 臨時納入搜索路徑 可將你需要的目錄永久納入matlab搜索路徑打開c:matlabmatlabrc.m文件在所有搜索路徑后加上c:mydir;,八、matlab聯(lián)機(jī)幫助命令,help 功能提供matlab大部分主題的在線幫助信息 help 顯示help 主題一覽表 help plotxyz 顯示有關(guān)三維做圖指令幫助信息