第1章MATLAB语言的基础知识及入门.ppt

MATLAB SIMULINK实用教程 张化光孙秋野刘鑫蕊编著 第1章MATLAB语言的基础知识及入门 MATLAB是一个功能强大的数学工具软件 相对于MATLAB之前的版本 MATLAB7 5给用户提供了更加人性化的界面和更强大的功能 本章首先从MATLAB7 5的安装开始 帮助读者更快更好地进入MATLAB7 5的学习中 然后介绍MATLAB7 5工作环境的常用窗口 最后介绍学习MATLAB的有效工具 MATLAB自带的帮助系统和MATLAB功能强大的工具箱 1 1MATLAB的发展历程和影响 MATLAB由MATrix和LABoratory两词的前3个字母组合而成 即矩阵实验室的意思 2008年3月 TheMathWorks推出了R2008a版本的MATLAB和SIMULINK系列产品 在欧美大学里 诸如应用代数 线性代数 数理统计 自动控制 数字信号处理 模拟与数字通信 时间序列分析和动态系统仿真等课程的教科书都把MATLAB作为教学内容 如今 MATLAB已成为攻读学位的大学生 硕士生 博士生必须掌握的基本工具 1 MATLAB开发环境2 MATLAB数学函数库3 MATLAB语言4 MATLAB图形处理系统5 MATLAB应用程序接口 API 1 2MATLAB系统的构成 MATLAB开发环境是一套方便用户使用MATLAB内部函数和文件的工具集 其中许多工具是图形化用户接口 它是一个集成化的工作空间 可以让用户输入 输出数据 并提供了M文件的集成编译和调试环境 包括MATLAB桌面 命令窗口 M文件编译调试器 MATLAB工作空间和在线帮助文档等部分 1 MATLAB开发环境 MATLAB数学函数库包括了大量的计算算法 从基本运算 如加法 正弦函数等 到复杂算法 如矩阵求逆 快速傅立叶变换 贝塞尔函数等 2 MATLAB数学函数库 MATLAB语言是一种基于矩阵 数组的高级语言 具有程序流控制 函数 数据结构 输入 输出和面向对象编程等特色 用户既可以用它来快速编写简单的程序 也可以用来编写复杂的应用程序 3 MATLAB语言 MATLAB图形处理系统使用户可以方便地图形化显示向量和矩阵 而且能对图形添加标注和打印 它包括强大的二维 三维图形函数 图形处理和动画显示等高级函数 也包括一些低级函数 它让用户可以完全定制图形的样式 如同用MATLAB构建图形用户界面一样 4 MATLAB图形处理系统 MATLAB应用程序接口是一个使MATLAB语言能与C Fortran等其他高级编程语言进行交互的函数库 该函数库的函数通过调用动态链接库 DLL 实现与MATLAB文件的数据交换 其主要功能包括在MATLAB中调用C和Fortran程序 以及在MATLAB与其他应用程序间建立客户 服务器关系 5 MATLAB应用程序接口 API 1 3 1Linux下安装MATLAB1 3 2Windows下安装MATLAB1 3 3启动和退出MATLAB1 3 4命令窗口 CommandWindow 1 3 5历史窗口 CommandHistory 1 3 6M文件窗口 Editor 1 3MATLAB的工作环境 MATLAB提供了多种操作系统下的安装软件 如Windows Linux MacOSX操作系统等 这里分别介绍Linux Windows下安装MATLAB的过程 以下操作都在root用户 命令行方式下进行的 步骤如下 1 下载MATLAB2007bUNIX Linux MacOSX 版ISO文件 使用MATLAB2007bUNIX的安装光盘的操作类似 并放在 root目录下 1 3 1Linux下安装MATLAB 2 将CD1的ISO文件mount到一个文件夹 比如说 mnt cdrom mount oloop root Matlab R14 Mac Linux Unix CD1 iso mnt cdrom 3 在安装点建立目录 mkdir usr local matlab 4 进入光盘 拷贝license bat cd mnt cdromcdMatlab 7 R14 License Mac OS X Uinx LinuxcdMatlab 7 R14 License Mac OS X Uinx Linuxcplicense bat usr local matlab 5 进入安装目录 安装MATLAB cd usr loacal matlab mnt cdrom install 在图形界面安装时会提示安装路径 就是 usr local matlab目录 安装的过程中会提示换盘 方法如下 umount mnt cdrom再次运行第2步命令 注意用CD2 CD3 6 安装完成后 再次换上第一张盘 拷贝license lic 换盘过程同上 cd mnt cdromcdMatlab 7 R14 License Mac OS X Uinx LinuxcdMatlab 7 R14 License Mac OS X Uinx Linuxcplicense lic usr local matlab etc 7 查看自己的主机名 hostname 8 修改刚才拷贝的文件 设置Server cd usr local matlab etcvilicense lic第一行 SERVER 后面填写自己的主机名 保存退出 9 运行MATLAB usr local matlab bin matlab 1 3 2Windows下安装MATLAB 图1 1MATLAB7 5安装启动界面 图1 2PLP输入界面 不同的计算机系统 MATLAB的启动也不一样 在Windows和Macintosh系统中 程序通常通过单击一个图标而启动 在UNIX系统中 程序是通过在命令行系统提示符后键入字符matlab启动 用户要退出MATLAB时 键入quit或exit 1 3 3启动和退出MATLAB 图1 3MATLAB操作界面 命令窗口是MATLAB的主要操作界面 在Windows操作系统中运行时 命令窗口会出现命令行提示符 如图1 4所示 用户输入pi按 Enter 键后 软件会即时显示结果 pi表示圆周率 ans表示计算结果的默认名称 1 3 4命令窗口 CommandWindow 图1 4单独的命令窗口 1 3 5历史窗口 CommandHistory 图1 5单独的命令窗口 图1 6单独的Editor窗口 1 3 6M文件窗口 Editor 1 4MATLAB帮助系统 在MATLAB中 所有执行命令或者函数的M源文件都有较为详细的注释 这些注释都是用纯文本的形式来表示的 一般都包括函数的调用格式或者输入参数 输出结果的解释 当MATLAB不同版本中函数发生变化时 这些文本帮助也会同步更新 1 4 1纯文本帮助 例1 1 help命令使用示例 命令helpsize得到信息如图1 7所示 图1 7使用help命令的纯文本帮助信息 例1 2 lookfor命令使用示例 查找有关正弦函数信息 可键入lookforsine 得到如图1 8所示的结果 图1 7使用help命令的纯文本帮助信息 1 4 2演示 Demo 帮助 图1 9MATLAB的demo帮助 1 4 3Contents帮助文件目录窗 图1 10 Contents 选项卡界面 1 4 4Index帮助文件索引窗 图1 11查看 sinc 的信息 1 4 5Search帮助文件搜索窗 图1 12在search窗口查看 axes 的信息 1 5MATLAB的保存和装载 为了保存各种变量和它们的内容以便能在下阶段使用 用户可以使用命令save和load 表1 6所示为保存和装载命令集 表中的文件名filename是MATLAB保存变量信息的文件名 所有以 mat结尾的文件都是二进制文件 以其他形式结尾的文件 包括filename 都是ASCII文件 1 6MATLAB7 5语言的特点 1 语言简洁紧凑 使用方便灵活 库函数极其丰富 2 运算符丰富 3 高效性 4 易学易用性 5 程序的可移植性很好 基本上不做修改就可以在各种型号的计算机和操作系统上运行 6 图形功能强大 7 可扩展性 8 源程序的开放性 9 MATLAB的缺点是 它和其他高级程序相比 程序的执行速度较慢 1 7SIMULINK简介 SIMULINK是MATLAB中的一种可视化仿真工具 是一种基于MATLAB的框图设计环境 是实现动态系统建模 仿真和分析的一个软件包 被广泛应用于线性系统 非线性系统 数字控制及数字信号处理的建模和仿真中 SIMULINK可以搭建下列系统 1 通信系统物理层和数据链路层 2 动力学系统 3 控制系统 4 数字信号处理系统 5 电力系统 6 生物系统 7 金融系统等 1 数学及最优化类工具箱2 统计和数据分析类工具箱3 控制系统设计和分析类工具箱4 信号处理和通信类工具箱5 图像处理类工具箱6 试验测量类工具箱7 生物计算类工具箱8 金融模型和分析类工具箱 1 8MATLAB7 5的工具箱 1 MapleV系统2 MathCAD系统3 Mathematic