Matlab原理与应用1-1

1、1 2 MatlabMatlab程序设计与应用程序设计与应用 肖肖 伟，刘伟，刘 忠忠 清华大学出版社，清华大学出版社，20052005 Matlab程序设计教程，李海涛程序设计教程，李海涛 等编著，等编著， 高等教育出版社。高等教育出版社。 Matlab7.0简明教程，李南南简明教程，李南南 等编著，清等编著，清 华大学出版社华大学出版社 v本课程介绍一种解决专业问题的快速有效的科学与工程计本课程介绍一种解决专业问题的快速有效的科学与工程计 算软件，主要包括算软件，主要包括MATLABMATLAB语言的特点、语法规则、编程环语言的特点、语法规则、编程环 境、函数库和各种有关的工具箱，以及基本

2、编程方法和技境、函数库和各种有关的工具箱，以及基本编程方法和技 巧。巧。 v通过本课程的学习，获得一种从专业问题中抽象出数学模通过本课程的学习，获得一种从专业问题中抽象出数学模 型，运用型，运用MATLABMATLAB语言去求解的思维方法，从而达到综合运语言去求解的思维方法，从而达到综合运 用编程语言和专业知识去解决实际问题的能力。用编程语言和专业知识去解决实际问题的能力。 v掌握掌握MATLABMATLAB语言的基本编程方法和技巧，特别是其图形功语言的基本编程方法和技巧，特别是其图形功 能和图形用户界面以及本专业常用工具箱的功能和用法，能和图形用户界面以及本专业常用工具箱的功能和用法， 为后

3、续专业课程的上机及毕业设计打下必要的基础。为后续专业课程的上机及毕业设计打下必要的基础。 4 l课程性质：专业基础选修课课程性质：专业基础选修课 l先修课程：先修课程：计算机文化基础、高等数学、计算机文化基础、高等数学、C语言程序设计语言程序设计。 l后修课程：信号与系统，数字信号处理，通信原理，数字图后修课程：信号与系统，数字信号处理，通信原理，数字图 像处理等，毕业设计。像处理等，毕业设计。 l总学时数：总学时数：45学时学时(每周每周2次课次课) 。 l成绩评定：成绩评定： l平时成绩平时成绩(课堂、实验、作业课堂、实验、作业)占总成绩占总成绩30%。 l期终考试占总成绩期终考试占总成绩

4、70%。 5 学习建议与参考学习建议与参考 对提高对提高matlab编程能力的方法，主要有以下三个：编程能力的方法，主要有以下三个： 1. 查查help 2. 多上论坛，搜索帖子、发帖子问人多上论坛，搜索帖子、发帖子问人, 善于向别人学习善于向别人学习 3. 阅读别人、特别是高手的程序阅读别人、特别是高手的程序 4. 多动手写程序、调试多动手写程序、调试 .瀚海星云瀚海星云(http:/ .水木清华水木清华(http:/的的mathtools版版 .饮水思源饮水思源(http:/ .紫丁香紫丁香 (http:/ 6 The MathWorks公司官方网站公司官方网站 http:/ 第三方工具箱

5、下载第三方工具箱下载 http:/ MATLAB与应用论坛与应用论坛 http:/ 这里有很多好的工这里有很多好的工 具箱或者小的辅助函数可以下载具箱或者小的辅助函数可以下载, 不过是国外的不过是国外的 www.matlab- Matlab大观园，估计只要在网上大观园，估计只要在网上 搜索过搜索过matlab资料的就不会不知道它，园主是东北大学的薛资料的就不会不知道它，园主是东北大学的薛 定宇教授，一直从事定宇教授，一直从事MATLAB语言及其应用研究。语言及其应用研究。 matlab语言与应用，薛定宇的一个语言与应用，薛定宇的一个 论坛论坛 中国学术交流园地，除了中国学术交流园地，除了mat

6、lab有关外，有关外， 还有很多其他的专业的文章。还有很多其他的专业的文章。 7 课课 程程 内内 容容 8 9 l 了解了解Matlab 的起源和发展、的起源和发展、Matlab 的特点；的特点； l 熟悉熟悉Matlab集成应用环境；集成应用环境； l 掌握掌握Matlab 的帮助文档和在线帮助功能，以及主要的帮助文档和在线帮助功能，以及主要 系统管理命令。系统管理命令。 10 1.1 MATLAB发展历史发展历史 l matlab语言是由美国的语言是由美国的Clever Moler博士于博士于1980年开发的。年开发的。 l 设计者的初衷是为解决设计者的初衷是为解决“线性代数线性代数”课

7、程的矩阵运算问题。课程的矩阵运算问题。 l 取名取名MATLAB即即Matrix Laboratory 实验室的意思实验室的意思 l 1980年前后，年前后，Cleve Moler编写的编写的Linpack 和和Eispack的接的接 口程序。口程序。 l 1984年，年，MATLAB第第1版版(DOS版版) 1992年，年，MATLAB4.0版版 1994年，年，MATLAB 4.2版版 1997年，年，MATLAB 5.0版版 1999年，年，MATLAB 5.3版版 2000年，年，MATLAB 6.0版版 2001年，年，MATLAB 6.1版版 2002年，年，MATLAB 6.5版

8、版 2004年，年，MATLAB 7.0版版 11 1.2 MATLAB的主要功能和特点的主要功能和特点 l 功能功能 数值计算功能数值计算功能 符号计算功能符号计算功能 数据分析和可视化功能数据分析和可视化功能 SIMULINK动态仿真功能动态仿真功能 l 特点特点 编程效率高编程效率高 计算功能强计算功能强 使用简便使用简便 先进的数据可视化功能先进的数据可视化功能 易于扩充易于扩充 12 举举 例例 例例1 求方程求方程 2x5-3x3 +71x2-9x+13=0的全部根的全部根。 p=2, 0, -3, 71, -9, 13; x=roots(p) 例例2 求极限求极限 syms x;

9、 y=limit(sin(x)/x, x, 0); 0 sin lim x x x 13 0123456 - 1 - 0 .8 - 0 .6 - 0 .4 - 0 .2 0 0 .2 0 .4 0 .6 0 .8 1 x=linspace(0,6) y1=sin(2.*x)；y2=sin(x.2)；y3=(sin(x).2; plot(x,y1,x, y2,x, y3) 例例3 计算并绘制在计算并绘制在0 x 6范围内的范围内的sin(2x)、sinx2、sin2x。 14 用四种方法描述用四种方法描述cos(x)*sin(y)图形图形 - 5 0 5 - 4 - 2 0 2 4 - 1 -

10、0 . 5 0 0 . 5 1 - 5 0 5 - 4 - 2 0 2 4 - 1 - 0 . 5 0 0 . 5 1 - 4- 2024 - 4 - 3 - 2 - 1 0 1 2 3 4 15 频谱分析频谱分析 16 17 1.3 Matlab命令窗口命令窗口 18 19 l 一般来说，一个命令行输入一条命令，命令行以回车结束。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。隔，若前一命令后带有分号，则逗号可以省略。 l 例如例如 p=1

11、5, m=35 p=15;m=35 l 两者区别两者区别:第第1行命令执行后，显示行命令执行后，显示p,m的值；第的值；第2行命令执行行命令执行 后，显示后，显示m的值，的值，p的值不显示。的值不显示。 命令窗口命令窗口 20 l 如果一个命令行很长，一个物理行之内写不下，可以在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第一个物理行之后加上3个小黑点并按下回车键，然后接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。着下一个物理行继续写命令的其他部分。3个小黑点称为个小黑点称为 续行符，即把下面的物理行看作该行的逻辑继续。续行符，即把下面的物理行看

12、作该行的逻辑继续。 l （注：小黑点前应有空格或运算符）（注：小黑点前应有空格或运算符） l 例如例如 a=1+2+3+4+5+ 6+8+9 l 在在MATLAB里，有很多的控制键和方向键可用于命令行里，有很多的控制键和方向键可用于命令行 的编辑。见书的编辑。见书(表表1-1)。 21 工作空间窗口工作空间窗口 22 命令历史窗口命令历史窗口 23 当前路径窗口当前路径窗口 在当前路径窗口中可以显示或改在当前路径窗口中可以显示或改 变当前目录，还可以显示当前目变当前目录，还可以显示当前目 录下的文件并提供搜索功能。录下的文件并提供搜索功能。 24 当前路径窗口是指当前路径窗口是指MATLAB运

13、行文件时的工作路径，只运行文件时的工作路径，只 有在当前路径或有在当前路径或搜索路径搜索路径下的文件、函数可以被运行或调下的文件、函数可以被运行或调 用。用。 将用户路径设置成当前目录也可使用将用户路径设置成当前目录也可使用 cd 命令。例如，将命令。例如，将 用户目录用户目录 d:mydir 设置为当前目录，可在命令窗口输入设置为当前目录，可在命令窗口输入 命令：命令： cd d:mydir 25 1.4 MATLAB文件管理文件管理(搜索路径搜索路径) 当用户在当用户在MATLAB命令窗口输入一条命令后，命令窗口输入一条命令后，MATLAB 按照一定次序寻找相关的文件。基本的搜索过程是：按

14、照一定次序寻找相关的文件。基本的搜索过程是： (1) 检查该命令是不是一个变量。检查该命令是不是一个变量。 (2) 检查该命令是不是一个内部函数。检查该命令是不是一个内部函数。 (3) 检查该命令是否当前目录下的检查该命令是否当前目录下的M文件。文件。 (4) 检查该命令是否检查该命令是否MATLAB搜索路径中其他目录下的搜索路径中其他目录下的M 文件。文件。 26 l 用户可以将自己的工作目录列入用户可以将自己的工作目录列入MATLAB搜索路径，从而将搜索路径，从而将 用户目录纳入用户目录纳入MATLAB系统统一管理。系统统一管理。 l 设置搜索路径的方法有：设置搜索路径的方法有： (1)

15、用用path命令命令设置搜索路径。例如，将用户目录设置搜索路径。例如，将用户目录d:mydir 加到搜索路径下，可在命令窗口输入命令：加到搜索路径下，可在命令窗口输入命令： path(path,d:mydir) 27 (2) 用对话框设置搜索路径用对话框设置搜索路径 在在MATLAB的的File菜单中选菜单中选Set Path命令或在命令窗口命令或在命令窗口 执行执行pathtool命令，将出现搜索路径设置对话框。命令，将出现搜索路径设置对话框。 通过通过Add Folder或或Add with Subfolder命令按钮将指定命令按钮将指定 路径添加到搜索路径列表中。路径添加到搜索路径列表中

16、。 在修改完搜索路径后，则需要保存搜索路径。在修改完搜索路径后，则需要保存搜索路径。 28 29 1.5 MATLAB帮助与功能演示帮助与功能演示 帮助窗口帮助窗口 命令窗口查询帮助命令窗口查询帮助 帮助窗口启动方式帮助窗口启动方式 选择选择Matlab主窗口主窗口Help|Matlab Help 选择主窗口中的选择主窗口中的“?”按钮按钮 在命令窗口中直接执行在命令窗口中直接执行helpwin，helpdesk，demo, demos 30 31 命令窗口查询帮助命令窗口查询帮助 help 命令命令 直接输入直接输入 help，MATLAB 将列出所有的帮助主题，将列出所有的帮助主题， 每个

17、帮助主题对应于每个帮助主题对应于 MATLAB搜索路径中的一个搜索路径中的一个 目录；目录； help 后加帮助主题，可获得指定帮助主题的帮助信后加帮助主题，可获得指定帮助主题的帮助信 息；息； help 后加函数名；后加函数名； help 后加命令名，将得到指定命令的用法；后加命令名，将得到指定命令的用法； 32 help、lookfor 两个指令构成了两个指令构成了matlab语言相当完善语言相当完善 的在线帮助查询系统的在线帮助查询系统 lookfor fouri 寻找所有包含寻找所有包含fouri的指令和注释的指令和注释 如如 FFT Discrete Fourier transform 虽然虽然help可以随时提供帮助，但必须知道准确的函数可以随时提供帮助，但必须知道准确的函数 名称。当不能确定函数名称时，名称。当不能确定函数名称时，help就无能为力了。就无能为力了。 Lookfor函数函数-它可提供通过一般的关键词，搜索出它可提供通过一般的关键词，搜索出 一组与之相关的命令一组与之相关的