Matlab程序设计基础及应用_教案_免费下载.doc

淄博职业学院常用控制软件课教学方案教师：董保香 序号：1授课时间2009-9-12009-9-8授课班级P07电子信息上课地点学习内容MATLAB基础知识及入门课时6教学目标专业能力了解MATLAB基础知识，对Matla入门方法能力自主学习能力、可持续发展能力；社会能力认真负责、严谨细致的工作作风；团队合作能力；爱岗敬业能力等目标群体刚接触控制类软件，对Matlab不熟悉的同学教学环境一体化教学教学方法讲授、演示、练习时间安排教学过程设计一、学习目的能够通过命令窗口，编辑一个简单的MATLAB程序，能够通过一个help窗口，获得所需要的帮助信息。二、教学内容MATLAB简介 MATLAB的含义是矩阵实验室(MATrixLABoratory)，它是MathWorks公司于1982年推出的一套高性能的数值计算和可视化的科学工程计算软件，被誉为“巨人肩上的工具”。它不但具有以矩阵计算为基础的强大的数值计算和分析功能，还具有丰富的可视化图形表示功能和方便的程序设计能力。 MATILAB的应用领域极为广泛，除数值计算和分析外，还被广泛地应用于自动控制、系统仿真、数字信号处理、图形图像分析、数理统计、人工智能、虚拟现实技术、通信等领域。因此，MATLAB是面向21世纪的计算机程序设计语言和科学计算语言。MATLAB的组成与应用 （1）MATLAB工作环境工作环境是帮助用户使用MATLAB函数和文件的工具集合，MATILAB工作环境由一组工具和组件组成，这些工具是图形化的用户界面。开发环境包括MATILAB桌面和命令窗口、命令历史窗口、帮助信息浏览器、工作空间浏览器、文件检索路径浏览器等。 （2）MATLAB数学函数库MATILAB数学函数库中包括了大量的数学函数，覆盖了从简单函数(如求和、三角、正弦、余弦和复数运算等)到复杂函数(如矩阵求逆、矩阵特征值、贝塞尔函数和快速傅里叶变换等)的算法。MATLAB数学函数有两种方式，一种是比较简单的内部函数，它们直接内置于MATILAB的核心中，运行效率很高；一种是M文件提供的外部函数，极大地扩展了MATLAB的功能。 （3）MATLAB语言MATLAB语言是一种面向对象的高级语言，以矩阵为最基本的数据结构。MATLAB语言有自己独特的流程控制语句、函数、数据结构、输入输出功能，既可以编制快速使用的小程序，也可以编制大型的应用程序。 （4）图形功能MATLAB提供了功能强大的图形处理功能，用于使科学计算可视化。MATLAB的图形处理功能主要包括：（1） 二维图形的绘制和处理。（2） 三维图形的绘制和处理。（3） 图形用户界面的定制。（4） 图像处理、动画和使用图形句柄，实现对所有图形对象的操作。 （5）MATLAB应用程序接口API(Application Program Interface) MATLAB应用程序接口(API)是一个让MATLAB语言同C语言、FORTRAN语言等其他高级语言进行交互的函数库，该函数库的函数通过动态链接来读写MATLAB文件。MATLAB应用程序接口的主要功能如下：在MATLAB中输入和输出数据。在MATLAB中调用C或FORTRAN语言编写的程序。在MATLAB和其他应用程序中建立客户机和服务器的关系。除了MATLAB之外，MathWorks公司还有两项主要相关产品，即Simulink和Stateflow。Simulink用于连续或离散时间的动态系统仿真，Stateflow则用于仿真有限状态机(Finite State Machines)或事件驱动系统(Eventdriven Systems)。MATLAB工具箱简介MATLAB的基本部分在MATLABToolboxMatlab的子目录中。在比较完整的MATLAB专业版的工具箱(Toolbox)子目录内，还有其他的20多个子目录。一般所谓的工具箱，就是指Matlab子目录外的这些子目录，这些工具箱大体可以分为三类。第一类是通用性的，它具有独立的开发环境和基础，不是MATLAB基本部分的简单扩展，属于这类的有两个：（1） 符号运算(Symbolic)工具箱。Symbolic是利用MATILAB的界面调用MATILAB软件的工具。（2） 框图仿真(Simulink)工具箱。Simulink则是用框图来代替算式的MATLAB框图界面工具，虽然它全是MathWorks公司开发而且是以MATLAB的基本部分为基础的，但也有一套独立的程序结构和方法。 第二类是专用工具箱。它的绝大部分是以MATLAB基本部分为基础编写的子程序集，目的是解决特定的学科领域或应用领域的问题。有几个专用工具箱则还必须用到Simulink。除基本部分是必须购买的，各个工具箱可以独立选购。第三类则是属于把MATLAB程序进行代码变换和实时运行的子程序，这些子程序通常需要MATLAB和Simulink的支持。这是MATLAB走向直接工程设计和仿真的重要关键，这方面近几年发展很快，有了不少新的函数库。这些函数库不单由M文件构成，有些是由c语言或其他可执行代码来实现的，有些还配有第三方公司开发的相关硬件。属于这一类的函数库有MATLAB Compiler、RealTime Workshop(RTW)、Stateflow、xPCTarget以及它们的各种代码生成器(Coder)。MATLAB的安装安装步骤：（1） 将MATILAB 65光盘放入光驱，计算机将自动运行MATLAB安装程序，并显示安装对话框(MATLAB版权信息)。（2） 单击“Next”按钮继续下一步，屏幕显示“个人许可密码”对话框，要求输入个人许可密码(PLP)。输入密码后，单击“Next”按钮继续。（3） 弹出“许可协议”安装对话框(MATILAB安装协议)。单击“No”按钮不接受协议，退出安装；单击“Yes”按钮接受协议。（4） 显示“用户信息”对话框，按要求输入用户姓名和单位，然后单击“Next”按钮继续。（5） 显示“产品列表”对话框，如图11所示。在文本框1处选择安装路径，默认的安装路径为“d：MATLAB 6p5”，通过单击安装组件选择对话框的“Browse”按钮，用户可以更改和设置安装目录。在单选框2处的“安装产品及说明书”、“只安装产品”和“只安装说明书”选项中选择；在单选框3处的“英语”和“英语及日语”两个选项中选择说明书的语言。在复选框4处选择希望安装的内容(工具箱和组件)。MATLAB的所有可安装组件(Components)包括“主包”和40多个工具箱(Toolbox)，均可通过对话框中的复选框来选择。若读者安装MATLAB的主要目的是进行信号处理与系统性能的分析，则推荐安装的组件列表见表1-1。在“产品列表”对话框的右侧，自上而下分别显示当前硬盘的剩余空问、安装程序所需空间、安装说明书所需空间和全部所需空间。安装组件及安装目录选择设置完毕后，单击“Next按钮，系统正式开始安装MATLAB直至结束。MATLAB安装完毕后，在系统桌面上将出现MATLAB的快捷方式及图标（6） 如果选择安装说明书，在安装过程中会提示将程序光盘换为说明书光盘，更换光盘后继续安装，安装结束后单击“Finish”按钮完成安装，系统重新启动后，MATLAB就可以运行了MATLAB的开发环境MATLAB的开发环境是MATLAB语言的基础和核心部分，MATILAB语言的全部功能都是在MATILAB的开发环境中实现的，MATLAB的仿真工具Simulink、MATLAB的工具箱等其他附加功能的实现也必须使用MATILAB开发环境，因此，掌握MATLAB的开发环境是掌握MATLAB语言的关键。1. MATLAB的启动与退出2. MATL