MATLAB仿真实验.ppt

MATLAB仿真实验,通信于信息工程学院电路实验中心朱治国,实验一,MATLAB程序入门和基础应用安装启动与退出Matlab的数值计算功能Matlab程序设计入门Matlab的符号运算功能Matlab的可视化功能,MATLAB简介,MATLAB是一套功能强大的工程技术人员必备的高端数学类科技应用软件产生的背景：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MATLABmatrix+laboratory矩阵实验室,产生的历史美国的mathwork公司于1984年推出,其DOS版本（MATLAB1.0）发行于1984年，到现在已经到了MATLAB7.X。MATLAB已发展成为由MATLAB语言、MATLAB工作环境、MATLAB图形处理系统、MATLAB数学函数库和MATLAB应用程序接口五大部分组成的集数值计算、图形处理、程序开发为一体的功能强大的系统,MATLAB基本功能,MATLAB具有一下基本功能：数值计算功能,矩阵运算功能符号计算功能图形处理集可视化功能可视化建模集动态仿真功能,1、数值计算功能,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11的矩阵,2.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,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,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,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,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,matlab能在各领域做什麽,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,MATLAB工作环境,在工具栏下的大窗口就是MATLAB的主窗口，在大窗口里设置右4个小窗口(这是桌面平台的默认设置)：“Workspace”、“CurrentDirectory”、“CommandHistory”、“CommandWindows,如何使用帮助,每个软件的掌握过程就是好好看帮助文档的过程,例、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=-1.4A=31-1;124;-145;b=3.6;2.1;-1.4;x=Abx=1.4818-0.46060.3848,例、用简短命令计算并绘制在0x6范围内的sin(2x)、sinx2、sin2x。x=linspace(0,6)y1=sin(2*x),y2=sin(x.2),y3=(sin(x).2;plot(x,y1,x,y2,x,y3),用四种方法描述cos(x)*sin(y)图形,启动MATLAB,开机执行程序c:matlabbinmatlab.exe用鼠标双击matlab图标）即可打开matlab命令平台,菜单项File，其功能如下New建立新文件OpenM-File打开M-文件Openselected打开选定文件SaveWorkspaceAs将工作区存为RunM-File运行M-文件LookForSelected寻找选定文件Print打印PrintSetup打印设置ExitMATLAB退出MATLAB,MATLAB的工作方式,交互式的指令行工作方式和M文件的编程工作方式。前者适用于运算过程简单，几条指令即可完成运算的情况，在这种情况下，只需在命令窗口中逐条输入命令按回车即出现运算结果，比如在命令窗口中输入如下指令，然后按回车健：(2457)*39-88/13马上显示出如下答案：ans=236.2308这是对于问题较简单的情况，但是当解决的问题变得庞大而复杂时，一次需要执行很多条指令，显然用交互式的指令工作方式直接逐条输入指令是不现实的，这就要用到后一种工作方式：M文件的编程工作方式。,M文件的编程工作方式是在命令窗口中调用M文件，从而执行文件中的多条指令，M文件是由MATLAB命令行构成的文本文件，以.m为后缀名。当用户在命令窗口中输入M文件的文件名按回车后，系统将收索该文件并逐条执行该文件中的命令。它又分为两种形式：命令M文件和函数M文件，分别简称为命令文件和函数文件,matlab与dos兼容命令,1.dir可列出指定目录下的文件和子目录清单例如:Dir可显示当前目录下的所有文件Dirc:matlabDirc:matlab*.m,2.cd可改变当前工作目录cd_显示当前子目录cdc:matlabtoolboxcd_.退出当前子目录到上一级目录cd_回到根目录,3.type可显示指定文件的,全部内容typemyfile.m与dos下的用法完全一样,4.delete删除指定文件,delabc删除当前目录下的abc文件delc:matlabaaa.m注意：只可删除用户文件，其它文件不要轻易删除，否则系统会瘫痪,基本概念,变量：以字母开头可以由字母、数字和下划线混合组成区分字母大、小写字符长度不超过31个,系统默认的固定变量,ijpiinf,数值,每一个数组元素都是双精度表示和存储的16位有效数字默认为short格式小数点后4位有效数字,矩阵,是matlab进行数据处理和运算的基本元素大部分运算和命令都是在矩阵的意义进行的仅有一行或一列的矩阵称为向量学好线性代数,数组,函数,给用户提供了丰富且功能各异的函数用户直接调用Asin（b）,运算符,*.*.ABa.bA关系运算符逻辑运算符特殊运算符,Matlab的语句,分号的作用：结尾加分号：将计算结果存入内存，但不显示在屏幕上结尾不加分号：将计算结果存入内存，同时显示在屏幕上,矩阵的创建,直接输入利用matlab内部函数外部数据文件（*.mat）装载,向量的生成,am：nam：p：n,矩阵的下标,A（i，j）从1开始,矩阵运算和数组运算,加减矩阵乘数组乘矩阵除数组除,Matlab常用矩阵运算函数,SizeRandLengthPordsum,关系运算和逻辑运算,=0，延时信号f(t-t0)是将原信号沿正t轴方向平移时间t0，而f(t+t0)是将原信号沿负t轴方向移动时间t0。我们可用下面的命令来实现连续信号的平移及其结果可视化，其中f是用符号表达式表示的连续时间信号，t是符号变量，subs命令则将连续信号中的时间变量t用tt0替换：y=subs(f,t,t-t0);ezplot(y),2反折连续信号的反折，是指将信号以纵坐标为轴反折，即将信号f(t)中的自变量t换为t。实现如下：y=subs(f,t,-t);ezplot(y),3尺度变换连续信号的尺度变换，是指将信号的横坐标进行展宽或压缩变换，即将信号f(t)中的自变量t换为at，当a1时，信号f(at)以原点为基准，沿横轴压缩到原来的1/a;当0a1时，就展宽至原来的1/a倍。实现如下：y=subs(f,t,*t);ezplot(y),4倒相连续信号的倒相是指将信号f(t)以横轴为对称轴对折得到f(t)。实现如下：y=-f;ezplot(y)对于以上的命令，可在画图命令之后加入坐标轴的调整的命令(即加入axis()命令)，以使画出的图形更清晰、直观。,离散时间序列的时域变换,与连续信号不同的是，在MATLAB中，离散序列的时域变换不能用符号运算来实现，而必须用向量表示的方法，即在MATLAB中离散序列的变换需表示成两个向量的变换。,1离散序列反折,离散序列的反折，即是将表示离散序列的两向量以零时刻的取值为基准点，以纵轴为对称轴反折，向量的反折可用MATLABA中的fliplr函数来实现，具体实现如下：functionf,k=lsfz(f1,k1)f=fliplr(f1);k=-fliplr(k1);%调用此函数实现向量f1和k1的反折stem(k,f,filled)axis(min(k)-1,max(k)+1,min(f)-0.5,max(f)+0.5),2离散序列的平移,离散序列的平移可看作是将离散序列的时间序号向量平移，而表示对应时间序号点的序列样值不变，当序列向左移动k0个单位时，所以时间序号向量都减小k0个单位，反之则增加k0个单位。实现如下：functionf,k=lsyw(ff,kk,k0)k=kk+k0;f=ff;stem(k,f,filled)axis