第一章matlab基础ppt课件.ppt

Matlab程序设计程序设计程序设计程序设计 MATLAB 主讲教师 何翔联系方式 ayu fox 办公地点 4 4 118室 Matlab程序设计程序设计程序设计程序设计 MATLAB课程介绍 定位 基础选修课目标 了解MATLAB 能够熟练掌握基本的矩阵运算和数组运算 简单编程 基本图形绘制 交互式仿真 Matlab程序设计程序设计程序设计程序设计 教材 MATLAB教程R2012a 张志涌杨祖樱编参考资料 1 陈怀琛 MATLAB及其在理工课程中的应用指南 M 西安 西安电子科技大学出版社 20042 陈怀琛 工程线性代数 MATLAB版 M 北京 机械工业出版社 2007 73 唐向宏等 MATLAB及在电子信息类课程中的应用 M 北京 电子工业出版社 2007 7实验讲义 自编特点 完全不必具备其它语言的基础 语法简单 上手容易 但函数繁多 Matlab程序设计程序设计程序设计程序设计 MATLAB课时安排 学时 30学时安排 授课12学时 1 6周 上机18学时 2 7周 考核要求 1 不缺勤 完成课堂练习 2 课后习题 按课程进度交纸质作业本 3 实验要求 提前预习 熟悉实验内容 可以课前上机进行练习 实验结束提交本次基本训练内容和练习题的电子档 每个实验只提交一个以学号命名的命令M文件 文件中每题标注题号 如 1 9 如该实验需提交多个文件 一个命令M文件 其它为函数M文件 则提交以学号命名的文件夹 注意 请不要在文件名中加入中文姓名 只用学号命名 考核方式 闭卷笔试 10周左右进行 Matlab程序设计程序设计程序设计程序设计 第一章MATLAB基础第二章数组第三章数值计算第四章符号计算第五章数据和函数的可视化第六章程序设计和函数句柄第七章SIMULINK交互式仿真集成环境 6次课程内容安排 Matlab程序设计程序设计程序设计程序设计 第一章MATLAB基础 1MATLAB语言概述 2MATLAB启动和界面简介 3命令窗操作要旨 4M文件编辑 Matlab程序设计程序设计程序设计程序设计 1MATLAB语言概述 1 MATLAB语言的发展MATLAB语言是由美国的CleverMoler博士于1980年开发的 设计者的初衷是为解决 线性代数 课程的矩阵运算问题取名MATLAB即MatrixLaboratory矩阵实验室的意思MATLAB将一个优秀软件的易用性与可靠性 通用性与专业性 一般目的的应用与高深的科学技术应用有机的相结合 Matlab程序设计程序设计程序设计程序设计 MATLAB是一种直译式的高级语言 比其它程序设计语言容易MATLAB语言与其它语言的关系仿佛C语言与汇编语言的关系一样 计算机语言的发展 标志着计算机语言向 智能化 方向发展 被称为第四代编程语言 Matlab程序设计程序设计程序设计程序设计 MATLAB已经不仅仅是一个 矩阵实验室 了 它集科学计算 图象处理 声音处理于一身 并提供了丰富的Windows图形界面设计方法MATLAB语言是功能强大的计算机高级语言 它以超群的风格与性能风靡全世界 成功地应用于各工程学科的研究领域 MATLAB已经作为大学工科学生必须掌握的计算机语言之一 C FORTRAN MATLAB 目前 MATLAB语言已在我国推广使用 现在已应用于各学科研究部门和许多高等院校 Matlab程序设计程序设计程序设计程序设计 工业研究与开发数学教学 特别是线性代数数值分析和科学计算方面的教学与研究电子学 控制理论和物理学等工程和科学学科方面的教学与研究经济学 化学和生物学等计算问题的所有其他领域中的教学与研究 2 matlab应用领域 Matlab程序设计程序设计程序设计程序设计 面向数组设计的运算 面向复数设计的运算语言简洁紧凑 语法限制不严 程序简单自由度大 可移植性好运算符 库函数丰富图形功能强大界面友好 编程效率高扩展性强 3 MATLAB语言的特点 Matlab程序设计程序设计程序设计程序设计 强大的数值 矩阵 运算功能广泛的符号运算功能高级与低级兼备的图形功能 计算结果的可视化功能 可靠的容错功能应用灵活的兼容与接口功能信息量丰富的联机检索功能 4 MATLAB语言的功能 Matlab程序设计程序设计程序设计程序设计 4 1矩阵 数组 运算功能 MATLAB对以数组形式存储的数据设计了两种基本运算 数组运算和矩阵运算 变量 矩阵 数组 运算 矩阵 数组 的运算例C A B A B C为矩阵 矩阵乘法D A B 数组乘法即使一个常数 标量 Y 5 MATLAB也看做是一个1 1的矩阵 数组 Matlab程序设计程序设计程序设计程序设计 3x1 x2 x3 3 6x1 2x2 4x3 2 1 x1 4x2 5x3 1 4 对于线性系统有Ax b A 31 1 124 145 b 3 6 2 1 1 4 x A bx 1 4818 0 46060 3848 例1用一个简单命令求解线性系统 Matlab程序设计程序设计程序设计程序设计 A 1 3 2 4 5 8 6 9 i B 1 5i 2 6i 3 8 i 4 9 i C A B 例2复数矩阵的生成及运算 C real real C 实部 C imag imag C 虚部 C abs abs C 模 C angle angle C 幅角 C abs C angle 2 00005 38520 0 38055 38528 00000 38050 Matlab程序设计程序设计程序设计程序设计 符号运算即用字符串进行数学分析允许变量不赋值而参与运算用于解代数方程 微积分 复合导数 积分 二重积分 有理函数 微分方程 泰勒级数展开 寻优等等 可求得解析符号解 4 2强大的符号运算功能 Matlab程序设计程序设计程序设计程序设计 例3求 symsx limit sin x x 0 ans 1 求 f sin s 2 x int f pi 2 pi ans cos s Matlab程序设计程序设计程序设计程序设计 4 3丰富的绘图功能与计算结果的可视化 具有高层绘图功能 两维 三维绘图具有底层绘图功能 句柄绘图使用plot函数可随时将计算结果可视化 Matlab程序设计程序设计程序设计程序设计 画出衰减振荡曲线y e t 3 sin3t t 0 4 t 0 200 pi 50 y exp t 3 sin 3 t plot t y r LineWidth 2 axis 0 4 pi 1 1 xlabel t ylabel y 例4 Matlab程序设计程序设计程序设计程序设计 例5 阶梯图 Matlab程序设计程序设计程序设计程序设计 用四种方法描述cos x sin y 图形 例6 Matlab程序设计程序设计程序设计程序设计 Matlab程序设计程序设计程序设计程序设计 loadgatlinimage X colormap gray Matlab程序设计程序设计程序设计程序设计 4 4图形化程序编制功能 动态系统进行建模 仿真和分析的软件包用结构图编程 而不用程序编程只需拖几个方块 连几条线 即可实现编程功能 Matlab程序设计程序设计程序设计程序设计 4 5丰富的MATLAB工具箱 MATLAB主工具箱符号数学工具箱SIMULINK仿真工具箱控制系统工具箱信号处理工具箱图象处理工具箱通讯工具箱系统辨识工具箱神经元网络工具箱金融工具箱 MATLAB语言根据安装工具箱多少确定硬盘使用空间大小 30多个工具箱全部安装需要占用几个G左右 Matlab程序设计程序设计程序设计程序设计 可与C语言 FORTURE语言跨平台兼容用函数CMEX FMEX实现 4 6MATLAB的兼容功能 4 7MATLAB的容错功能 非法操作时 给出提示 并不影响操作 1 0Warning Dividebyzeroans Inf 4 8MATLAB的开放式可扩充结构matlab所有函数都是开放的用户可按自己意愿随意更改正因为此功能 使得matlab的应用越来越广泛 Matlab程序设计程序设计程序设计程序设计 可随时检索查询matlab函数的使用方法 4 9强大的联机检索帮助系统 指令窗帮助系统 help指令名 精确查询 lookfor不完全的指令名 模糊查询 帮助导航系统菜单命令help ProductHelp 通过帮助浏览器获得 适合于系统阅读菜单命令help Demo 入门帮助 Web网帮助系统菜单命令help WebResources Matlab程序设计程序设计程序设计程序设计 2Matlab启动和界面简介 1 开启Matlab程序 1 开始 程序 MATLAB R2010a MATLABR2010a 2 用鼠标双击matlab桌面快捷图标 3 查找matlab exe并执行 2 Matlab操作桌面 Matlab程序设计程序设计程序设计程序设计 命令提示符 待机状态 工作空间变量浏览窗口 当前目录浏览器窗口 历史指令窗口选项卡 Matlab程序设计程序设计程序设计程序设计 3命令窗操作要旨 1 常用命令 与DOS命令兼容 P17表1 4 3 dir 可列出指定目录下的文件和子目录清单cd 可改变当前工作目录type 显示指定文件的内容edit 编辑指定文件内容delete 删除指定文件more 其后内容分页显示 Matlab程序设计程序设计程序设计程序设计 clf 清除图形窗clc 清除命令窗显示内容clear 清除指定的工作空间中保存的变量exit或quit 关闭 退出MATLABwho与whos 查询驻留内存的变量what 按扩展名分类列出当前目录上的文件which 列出指定文件所在的目录saveabc 存储变量b c到文件a mat中 见p28 loadabc 将a mat中b c变量装入到内存formatlong 数据显示保留15位小数位 表1 4 1 1 常用命令 matlab专用 P17表1 4 3 Matlab程序设计程序设计程序设计程序设计 2 1数值的记述例 5 71 3e 52 2变量命名规则 大小写字母敏感 系统函数需小写 第一个字符必须为字母 不包含空格 标点和运算符 可用下划线2 3运算符与表达式 P8表1 3 2 运算符 表达式 a b b a a b a ba ba b 2 数值 变量和表达式 Matlab程序设计程序设计程序设计程序设计 在matlab工作内存中 驻留了几个由系统本身在启动时定义的预定义变量用who指令是查看不到的 只可随时调用用户赋值将使任何一个预定义变量被临时覆盖 3 默认数学常数 预定义变量 Matlab程序设计程序设计程序设计程序设计 最常用的数学常量预定义变量名 P6表1 3 1 eps 机械零阈值 在pc机上 2 52pi 圆周率 的近似值3 1415926inf或Inf 表示正无穷大 定义为1 0NaN或nan 非数 产生于0 0 0 等运算i j 虚数单位 ans 对于未赋值运算结果 自动赋给ansintmax intmin 最大正整数 最小数负正数realmax realmin 最大 最小正实数 Matlab程序设计程序设计程序设计程序设计 4 常用标点功能 p16表1 4 2 Matlab程序设计程序设计程序设计程序设计 逗号和分号的作用 1 matlab允许多条语句在同一行出现 逗号和分号可作为指令间的分隔符 分号如果出现在指令后 屏幕上将不显示结果 2 A 123 4 5 6 B 5 6 上例中 用于数组元素间分隔用于指令间分隔 结果显示 用于数组行间分隔用于指令结束后结果不显示 Matlab程序设计程序设计程序设计程序设计 冒号的作用 1 用于生成等间隔的向量 默认间隔为1 例 A 1 3 5 7 2 用于选出矩阵指定行 列及元素 例 A 4 1 1 A end 1 2 3 循环语句例 forj 1 n 4 用于单下标时 表示长列 例 A 5 用于多下标时 表该行或列全部元素 例 A 3 A 1 Matlab程序设计程序设计程序设计程序设计 5 命令行的基本操作 5 1创建矩阵的直接输入法规则 矩阵元素必须用 括住 矩阵元素必须用逗号或空格分隔 在 内矩阵的行与行之间必须用分号分隔 矩阵元素 可以是任何matlab表达式 可以是实数 也可以是复数 复数用预定义变量i j输入a 123 456 x 2pi 2 sqrt 3 3 5i Matlab程序设计程序设计程序设计程序设计 1 在命令行中直接修改 1 4 4编辑常用操作键 可用 键找到所要修改的矩阵 用 键移动到要修改的矩阵元素上即可修改 Backspace Delete 删去光标左 右边的字符 2 指令修改可以用A 来修改 例 A 3 3 10 3 变量编辑器 VariableEditor 中修改 4 M文件编辑器 Editor Debugger 中修改 5 2矩阵的修改 Matlab程序设计程序设计程序设计程序设计 1 M文件编辑器作用 用于编辑M文件 并对M文件进行交互式调试 启动 1 选择菜单命令或图标 2 选择菜单命令 3 直接双击M文件 4M文件编辑 2 编辑运行M文件编辑 在M文件编辑器空白框中写入指令序列 并存盘 其扩展名为 m全部运行 选Editor中菜单命令Debug SaveRun部分运行 选中要执行的程