matlab第2章仿真基础知识.ppt

第二章 MATLAB仿真基础知识,2.1 MATLAB语言的基本使用环境 2.2 MATLAB语言数据结构；,2.1 MATLAB语言的简单界面,MATLAB联机帮助,Matlab命令窗口中的help菜单下的Matlab help命令。,Simulink 工作窗口,MATLAB 入门,1、计算器的使用,例如：计算算术式, (3*(6-2)+2)/23,MATLAB 入门,“”为提示符，等待输入,运算符（+、-、*、/、等）为计算机语言常用运算符。,“ans” 为“answer” 的缩写，引出结果 是一个系统自带变量。,2.2 MATLAB语言数据结构： 双精度浮点数型数据，double() 整型数据表示：int8(), int16(), int32() 无符号整型数据表示： uint8(), uint16(), uint32() 除了一般的实数数据之外，MATLAB还支持复数向量、矩阵和字符串型矩阵，从MATLAB 50版本开始，还允许其他更高级的数据类型，如多维数组、数据结构体、单元数据、类和对象等，,2.2.1常量、变量与赋值语句,1.MATLAB语言变量名应该由字母开头，后面可以跟字母、数字、下划线,如：MAN12, A_12, WE_ 正确变量名 12a, _WE 不正确变量名,注：MATLAB语言的变量名区分大小写， 如 AER aeR,2.赋值语句 变量表达式（） 在命令窗口中表达式的结果值赋给保留变量ans； 3.函数调用语句 返回变量列表函数名（输入变量列表） 函数名命名规则与变量名相同，而且对应某一文件。 u,v,w= fun(x,y) u v w= fun (x y) 返回或输入的各变量列表间以逗号或空格分开。,eps一机器的浮点运算误差限。PC机上eps的默认值为222xl0-16，若某个量的绝对值小于esp：，则可以认为这个量为o。 i和j若i和j 不被改写，则它们表示纯虚数量i。 Inf 一无穷大量+的MATLAB表示，也可以写成inf, 同样地 -可以表示为Inf。 NaN一不定式(Not a Number)，通常由00运算、InfInf及其他可能的运算得出。NaN是个很奇特的量，如NaN与Inf的乘积仍为NaN。 Pi一圆周率的双精度浮点表示,MATLAB 是一个基于矩阵运算的工具。,矩阵的表示。 ,1、一行输入；（空格、逗号） 2、多行输入；（空格、逗号）,数学上的矩阵： 2.2.2 MATLAB的矩阵表示,语句后无分号得下面结果,矩阵行向量的表示,矩阵列向量的表示,用冒号表达式给行向量赋值，其格式为： a=s1:s2:s3 (当s20时s1s3，s2相反或省略情况),复数矩阵的表示：,2.2.3 多维数组的定义,练习：给实数和复数数组赋值及定义以外的矩阵赋值,A=1 2 3 4;4 3 2 1;2 3 4 1;3 2 4 1; B=1+4j,2+3j,3+2j,4+1j;4+1j,3+2j,2+3j,1+4j;2+3j,3+2j,4+1j,1+4j;3+2j,2+3j,4+1j,1+4j ; A(5,6)=5 A = 1 2 3 4 0 0 4 3 2 1 0 0 2 3 4 1 0 0 3 2 4 1 0 0 0 0 0 0 0 5,Matlab语言数据结构：数据结构体 和单元结构 2.2.4数据结构体： 数据结构体将某一类相关的信息纳入一个统的变量名字下进行管理。（数据库）,例：考虑建立学生档案结构体，应包含下列信息： 编号(用number表示，在结构体下number又称为其成员变量或域)：数值型。 姓名(name)：字符串型。 身高(height)：数值型。 考试成绩(test)：矩阵，其第i行为第i次考试的成绩，而第j列为第j门考试的成绩。 可建立起结构体student_rec：, student_recnumber=1; student_recname张三； student_rec.height180； student_rectest100，80, 75; 77,60,92;67;28,90;100,89,78; student_rec %显示结构体的内容 student_rec number:1 name：张三 height： 180 test: 43 double,student_rectest ans= 100 80 75 77 60 92 67 28 90 100 89 78,2.2.5 单元结构 单元结构是把不同属性的数据都纳入到一个变量之下，这个变量称为单元。 单元结构和结构体的关系： （1）结构体下的各个子项称为成员变量，而每个成员变量都有自己的名字； （2） 单元变量类似于带有下标的矩阵和多维数组，且用大括弧括起来 （3）在矩阵和多维数组中每个矩阵元素都应该具有相同的属性，而单元结构可把不同属性的数据归并起来。,考虑建立学生档案采用单元结构，应包含下列信息：,其中 为续行符号，表示下一行的内容紧跟上行, B4 %显示第4单元内容, B（4） （）,方法2： celldisp(B) %显示整个单元变量采用函数方法实现。 B1= 1 B2= 张三 B3= 180 B4= 100 80 75 77 60 92 67 28 90 100 89 78 B(3)= %删除 B单元变量的第3 个单元元素 B3= %将第3 个单元置成空矩阵。,如果A矩阵含有复数元素，则对之进行转置时，其转置矩阵B的元素定义为bji=aij*,i1，n，j1，m，亦即首先对各个元素进行转置，然后再逐项求取其共轭复数值。这种转置方式又称为Hermit转置，其数学记号为b=A*,1.矩阵转置,2.3Matlab下矩阵的运算,2.3.1 矩阵的代数运算,复数矩阵的常规转置AT则可由函数transponse() Btransponse(A) %直接转置 B,BA 可表示复数矩阵也可表示实数矩阵的转置,ctransponse(A)可以实现hermit转置,2.矩阵的加减法运算 C=A+B C=A-B (1)矩阵A、B维数相同，它会自动将其对应元素相加减; （2）若其中之一为标量，则变加（减）于另一个矩阵; 函数实现： plus(A,B) minus(A,B),3.矩阵乘法 矩阵相乘的条件：A、B矩阵相容； 如：C=A*B,由Matlab编程得,C=mtimes(A,B),4. 矩阵的左除（) “” 运算符号表示两个矩阵的左除既AB为方程AX=B 的解X，（A、B尽可能为方阵） 函数实现：mldivide(A,B),求解线性方程组：, A=5 7 6 5 1;7 10 8 7 2;6 8 10 9 3;5 7 9 10 4;1 2 3 4 5; B=24 96;34 136;36 144;35 140;15 60; X=AB,5. 矩阵的右除（/) “/” 运算符号表示两个矩阵的右除既B/A为方程XA=B 的解X，（A、B尽可能为方阵） A为非奇异方阵，函数实现：mrdivide(A,B),6.矩阵翻转,7.矩阵乘方 Ax (A矩阵为方阵) 若x为正整数，将A矩阵自乘X次； 若X为负整数，则将A矩阵自乘X次后对结果进行求逆运算； 若x=n/m,其中n和m均为整数，先将A矩阵自乘n次，然后对结果再开m次方。 函数实现：mpower(A, x),8.点运算 两个矩阵之间的点运算是他们对应元素的直接运算(又称Hadamard运算) C=A.*B (cij=aij*bij) 注：点乘的矩阵应具有相同的维数 例：给定的矩阵A和B,向量X5的求解： A=X5() A=X.5() 函数实现：times(A,B),2.3.2 矩阵的逻辑运算 在Matlab中，如果一个数的值为0，则可以认为它为逻辑0，否则为逻辑1。 1.矩阵与运算 （&） C=A&B A和B必须满足的条件： （1）A和B的维数应该相同或其中之一为标量 （2） A和B矩阵的对应元素进行“与”运算，如果两个数均非0，则该结果元素的值为1，否则为0 （3）矩阵A和B的与运算还可表示为and(A,B),2. 矩阵的或运算 （|） C=A|B 条件： （1）A和B的维数应该相同或其中之一为标量 （2） A和B矩阵的对应元素进行“或”运算，如果两个数均为0，则该结果元素的值为0，否则为1 （3）矩阵A和B的或运算还可表示为or(A,B),3. 矩阵的非运算 （） C=A 条件： （1） A矩阵进行“非”运算时，若矩阵对应元素为0，则结果为1，否则为0 （2）矩阵A的非运算还可表示为not(A),4. 矩阵的异或运算 （xor） C=xor(A,B) 条件： （1）A和B的维数应该相同或其中之一为标量 （2） A和B矩阵的对应元素进行“异或”运算，如果两个数一个为0，一个非0，则结果元为1，否则为0,两矩阵A和B, A=0 2 3 4;1 3 5 0; B=1 0 5 3;1 5 0 5; A&B %与运算 ans= 0 0 1 1 1 1 0 0,A|B % 或运算 ans= 1 1 1 1 1 1 1 1, A=0 2 3 4;1 3 5 0; B=1 0 5 3;1 5 0 5; A %非运算 ans= 1 0 0 0 0 0 0 1,Xor(A,B) %异或运算 ans= 1 1 0 0 0 0 1 1,2.3.3 矩阵的比较关系,这些关系针对矩阵对应元素而言的，所以在使用关系运算时，应该保证两个矩阵的维数是一致的或其一为标量。关系运算对两个矩阵的对应运算进行比较，若关系满足，则将结果矩阵中该位置的元素置为1，不满足则置0。,A=0 2 3 4;1 3 5 0; B=1 0 5 3;1 5 0 5; A=B %判定相等关系 ans= 0 0 0 0 1 0 0 0,A=B %判定大于、等于关系 ans= 0 1 0 1 1 0 1 0,C=B =A %判定不等于关系 ans= 1 1 1 1 0 1 1 1,3、逆矩阵与行列式计算 求逆：inv(A)；或A(-1) 求行列式：det(A) 要求矩阵必须为方阵,a=1 2 3; 4 5 6; 2 3 5; b=inv(a) b = -2.3333 0.3333 1.0000 2.6667 0.3333 -2.0000 -0.6667 -0.3333 1.0000 det(a) ans = -3,三、矩阵的操作,1、矩阵下标 MATLAB通过确认矩阵下标，可以对矩阵进行插入子块，提取子块和重排子块的操作。,A(m,n)：提取第m行，第n列元素