第一章-MATLAB概述PPT课件.ppt

MATLAB原理及应用 主讲教师 韩建宁李永红信息与通信工程学院 1 课程介绍 定位 校级实验选修课 兴趣入门 目标 提高实践动手能力 增强学习兴趣 了解MATLAB 能够熟练掌握数学 矩阵 运算 简单编程 简单的数据处理及基本图形绘制 2 课程安排 学分 2个学分 基于matlab7版本 安排 讲课3周 上机7周 考核要求 讲课阶段不得缺勤 上机阶段以实验项目完成为审核手段 考核方式 最终完成3个主要项目的报告 3 参考书目 MATLAB7基础与提高 电子工业出版社出版 MATLAB应用与实验教程 电子工业出版社 贺超英编 MATLAB使用教程 电子工业出版社 郑阿奇等编 4 欢迎提出各种问题 意见和建议 希望重点讲什么 对什么感兴趣 希望哪些可以简略 希望增加哪些内容 对授课方式有什么意见和建议 5 联系方式 电话13485331877李QQ 33161675韩42656304李欢迎交流教学相长 6 学习内容 一 MATLAB概述二 MATLAB的数值计算三 MATLAB的符号运算四 MATLAB程序设计五 MATLAB计算机可视化和GUI六 SIMULINK初步 7 第一章MATLAB概述 1 1MATLAB初步1 2MATLAB的简介 8 1 1MATLAB初步 1 1 1什么是MATLAB1 1 2MATLAB的应用领域1 1 3MATLAB的特点1 1 4MATLAB的起源及发展历程1 1 5MATLAB的主要功能1 1 6如何学好MATLAB 9 1 1 1什么是MATLAB MATLAB语言是一种面向对象的高级语言 MATLAB是Matrix和Laboratory组成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 10 1 1 2MATLAB的应用领域 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 11 例1 用一个简单命令求解线性系统3x1 x2 x3 3 6x1 2x2 4x3 2 1 x1 4x2 5x3 1 4 对于线性系统有Ax b 12 例2 用简短命令计算并绘制在0 x 6范围内的sin 2x sinx2 sin2x 13 用四种方法描述cos x sin y 图形 14 太阳系行星运行轨迹仿真图 15 拼图游戏 16 1 1 3MATLAB的特点 编程效率高用户使用方便扩充能力强语句简单 内涵丰富高效方便的矩阵和数组运算方便的绘图功能 17 1 1 4MATLAB语言的诞生发展 20世纪七十年代后期 在数值线性代数领域颇有影响力的美国新墨西哥大学计算机科学系主任的CleveMoler教授 MATLAB的首创者在讲授线性代数课程时 深感高级语言编程的诸多不便之处 为学生设计了一组 通俗易用 的接口 这就是萌芽状态的MATLAB 18 MATLAB以商品形式出现后的短短几年 就以其良好的开放性和运行的可靠性 使原先控制领域里的封闭式软件包纷纷淘汰 而改在MATLAB平台上重建 到九十年代初期 在国际上30几个数学类科技应用软件中 MATLAB在数值计算方面独占鳌头 产生及思考 19 MATLAB已经不仅仅是一个 矩阵实验室 了 成为了集科学计算 图象处理 声音处理于一身 并提供了丰富的Windows图形界面设计方法的计算机高级语言 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 20 MATLAB在美国已经作为大学工科学生必修的计算机语言之一 C FORTRAN ASSEMBLER MATLAB 近年来 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 21 1 1 5MATLAB的主要功能 矩阵计算功能符号运算功能丰富的绘图功能与计算结果的可视化图形化程序编制功能丰富的MATLAB工具箱MATLAB的容错功能MATLAB的开放式可扩充结构强大的联机帮助检索功能 22 一 矩阵运算功能 MATLAB提供了丰富的矩阵运算处理功能 是基于矩阵运算的处理工具 变量 矩阵 运算 矩阵的运算例如C A B A B C都是矩阵 是矩阵的加运算即使一个常数 Y 5 MATLAB也看做是一个1 1的矩阵 23 二 符号运算功能 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 泰乐级数展开 寻优等等 可求得解析符号解 24 三 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一般说来 不管二元函数多么复杂 它的三维图形 仅需10条左右指令 就能得到富于感染力的表现 25 四 图形化程序的绘制功能 动态系统进行建模 仿真和分析的软件包 SIMULINK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 26 五 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信工具箱系统辨识工具箱神经元网络工具箱金融工具箱 27 许多学科 在MATLAB中都有专用工具箱 现已有30多个工具箱 但MATLAB语言的扩展开发还远远没有结束 各学科的相互促进 将使得MATLAB更加强大 28 六 MATLAB的容错功能 非法操作时 给出提示 并不影响其操作1 0Warning Dividebyzeroans Inf 29 八 MATLAB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 30 九 强大的联机帮助检索功能 可随时检索matlab函数可随时查询matlab函数的使用方法 31 1 1 6如何学好MATLAB 多学实例 课本和MATLAB上配有许多实例学会使用MATLAB的help大胆的尝试 尝试写一些自己的程序 32 1 2MATLAB的简介 一 主窗口与Windows的窗口界面类似 有菜单项File Edit Option Windows Help等项可以选择 33 1 菜单项File 其功能如下File菜单项 File菜单项实现有关文件的操作 Edit菜单项 Edit菜单项用于命令窗口的编辑与操作View菜单项 View菜单项用于设置MATLAB集成环境的显示方式 34 4 Web菜单项 Web菜单项用于设置MATLAB的Web操作 5 Window菜单项 主窗口菜单栏上的Window菜单 只包含一个子菜单Closeall 用于关闭所有打开的编辑器窗口 包括M file Figure Model和GUI窗口 6 Help菜单项 Help菜单项用于提供帮助信息 35 2 工具栏MATLAB主窗口的工具栏共提供了10个命令按钮 这些命令按钮均有对应的菜单命令 但比菜单命令使用起来更快捷 方便 36 二 命令窗口命令窗口是MATLAB的主要交互窗口 用于输入命令并显示除图形以外的所有执行结果 MATLAB命令窗口中的 为命令提示符 表示MATLAB正在处于准备状态 在命令提示符后键入命令并按下回车键后 MATLAB就会解释执行所输入的命令 并在命令后面给出计算结果 37 一般来说 一个命令行输入一条命令 命令行以回车结束 但一个命令行也可以输入若干条命令 各命令之间以逗号分隔 若前一命令后带有分号 则逗号可以省略 例如p 15 m 35p 15 m 35 38 如果一个命令行很长 一个物理行之内写不下 可以在第一个物理行之后加上3个小黑点并按下回车键 然后接着下一个物理行继续写命令的其他部分 3个小黑点称为续行符 即把下面的物理行看作该行的逻辑继续 在MATLAB里 有很多的控制键和方向键可用于命令行的编辑 39 三 工作空间窗口工作空间是MATLAB用于存储各种变量和结果的内存空间 在该窗口中显示工作空间中所有变量的名称 大小 字节数和变量类型说明 可对变量进行观察 编辑 保存和删除 40 四 当前记录窗口当前记录窗口用于当前目录下所有文件的文件名 文件类型和最后的修改时间 五 命令历史记录窗口在默认设置下 历史记录窗口中会自动保留自安装起所有用过的命令的历史记录 并且还标明了使用时间 从而方便用户查询 而且 通过双击命令可进行历史命令的再运行 如果要清除这些历史记录 可以选择Edit菜单中的ClearCommandHistory命令 41 六 MATLAB的帮助系统1 进入帮助窗口可以通过以下3种方法 1 单击MATLAB主窗口工具栏中的Help按钮 2 在命令窗口中输入helpwin helpdesk或doc 3 选择Help菜单中的 MATLABHelp 选项 42 2 帮助命令 1 help命令在MATLAB命令窗口中直接输入help命令将会显示当前帮助系统中所包含的所有项目 即搜索路径中所有的目录名称 同样 可以通过help加函数名来显示该函数的帮助说明 43 2 lookfor命令help命令只搜索出那些关键字完全匹配的结果 lookfor命令对搜索范围内的M文件进行关键字搜索 条件比较宽松 lookf