MATLAB论文37131

1、MATLAB论文学院：信息工程学院班级：级通信一班学号：姓名： 4MATLAB论文摘要：MATLAB作为一种高性能的数值计算和可视化软件，自其诞生以来，随着其功能的逐步增加和完善，在电气、电子、控制、力学、计算机、机械等众多领域的应用也越来越广泛。为此，国内外大多数高校理工科专业都开设了MATLAB课程。目前来说，MATLAB仍然采用“学生听教师讲、看教师做”的教学模式。作为一种数学计算工具而言，这种教学模式的弊端显而易见，为此探究教学改革势在必行。20世纪90年代初期出现的建构主义理论对于当前的MATLAB教学改革具有十分重要的指导意义，该理论主张以学生为中心，以自主学习能力和创新能力培养为

2、目标。因为学生是认知的主体，是知识意义的主动建构者，教师对教学意义的生成只起帮助者和促进者作用，并不要求教师直接向学生传授和灌输知识。教学中利用情境、协作、会话等学习环境要素充分发挥学生的主动性、积极性和创新精神，最终达到使学生有效地实现对当前所学知识的意义建构的目的。关键词：MATLAB；MATLAB语言1. MATLAB信息技术的飞速发展，使得通信系统在性能不断提高的同时也变得越来越复杂。正因如此，采用传统技术对通信系统进行分析和设计的日子一去不复返，而由于计算机仿真的廉价性和高效性，使其成为通信系统中的主要设计和分析手段之一。另一方面，计算机仿真更是进行通信和网络等科研工作时所必备的工具

3、。然而，目前许多学生都缺乏这个环节的锻炼，得出的结果可信度较差，所以在这里进行基本的演示。MATLAB是国际公认的优秀科技应用软件，是计算机辅助分析与设计、算法研究和应用开发的基础工具和首选平台，是目前科学研究领域最流行的应用软件，其特点概括为：(1)高效的数字计算方法及符号计算功能，使用户从繁杂的数学运算分析中解脱出来。(2)完备的图形处理功能，实现计算结果和编程的可视化。(3)友好的用户界面及接近数学表达式的自然化语言，使学习者易于学习和掌握。(4)功能丰富的应用工具箱，为用户提供了大量方便而实用的处理工具。MATLAB软件是由美国Mathworks公司推出的用于数值计算和图形处理的科学计

4、算系统环境。MATLAB是英文MatrixLaborutory（矩阵实验室)的缩写。是现今国际公认的最优秀的科技应用软件，它具有强大的数值计算和工程运算功能、符号计算功能和科学数据可视化能力。广泛应用于数值计算、图形分析、过程控制、系统识别、实时控制和动态仿真等领域。成为大学生、硕士生和博士生必须掌握的基本技能。同时，MATLAB也被研究单位和工业部门广泛应用，使科学研究和解决各种具体问题的效率大大提高。MATLAB集成环境主要包括五个部分：MATLAB语言、MATLAB工作环境、句柄图形、MATLAB数学函数库和数学建模、小波分析、MATLABAPI(ApplicationProgramIn

5、terface)。MATLAB语言是以数组为基本数据单位，包括控制流程语句、函数、数据结构、输人输出及面向对象等特点的高级语言。利用SIMULINK对系统进行仿真与分析，在进入虚拟实验环境后，不需要书写代码，只需使用鼠标拖动库中的功能模块并将它们连接起来，再按照实验要求修改各元器件的参数。通过虚拟实验环境建立实验仿真电路模型，可使一些枯燥的电路变得有趣味，复杂的波形变得形象生动，使得各种复杂的能量转换过程比较直观地呈现。MATLAB是一种高效能的、用于科学和技术计算的计算机语言。它将计算、可视化和编程等功能集于一个易于使用的环境。MATLAB是一个交互式系统（写程序与执行命令同步），其基本的数

6、据元素是没有维数限制的阵列，因此采用MATLAB编制包含矩阵和向量问题的程序时比采用只支持标量和非交互式的编程C或FORTAN语言更加方便。MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。MATLAB和Mathematica、Map

7、le、MathCAD并称为四大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点，使MATLAB成为一个强大的数学软件。20世纪70年代，美国新墨西哥大学计算机科学系主任Cleve Moler为

8、了减轻学生编程的负担，用FORTRAN编写了最早的MATLAB。1984年由Little、Moler、Steve Bangert合作成立了的MathWorks公司正式把MATLAB推向市场。到20世纪90年代，MATLAB已成为国际控制界的标准计算软件。MATLAB由一系列工具组成。这些工具方便用户使用MATLAB的函数和文件，其中许多工具采用的是图形用户界面。包括MATLAB桌面和命令窗口、历史命令窗口、编辑器和调试器、路径搜索和用于用户浏览帮助、工作空间、文件的浏览器。随着MATLAB的商业化以及软件本身的不断升级，MATLAB的用户界面也越来越精致，更加接近Windows的标准界面，人机

9、交互性更强，操作更简单。而且新版本的MATLAB提供了完整的联机查询、帮助系统，极大的方便了用户的使用。简单的编程环境提供了比较完备的调试系统，程序不必经过编译就可以直接运行，而且能够及时地报告出现的错误及进行出错原因分析。MATLAB是一个包含大量计算算法的集合。其拥有600多个工程中要用到的数学运算函数，可以方便的实现用户所需的各种计算功能。函数中所使用的算法都是科研和工程计算中的最新研究成果，而前经过了各种优化和容错处理。在通常情况下，可以用它来代替底层编程语言，如C和C+ 。在计算要求相同的情况下，使用MATLAB的编程工作量会大大减少。MATLAB的这些函数集包括从最简单最基本的函数

10、到诸如矩阵，特征向量、快速傅立叶变换的复杂函数。函数所能解决的问题其大致包括矩阵运算和线性方程组的求解、微分方程及偏微分方程的组的求解、符号运算、傅立叶变换和数据的统计分析、工程中的优化问题、稀疏矩阵运算、复数的各种运算、三角函数和其他初等数学运算、多维数组操作以及建模动态仿真等。MATLAB自产生之日起就具有方便的数据可视化功能，以将向量和矩阵用图形表现出来，并且可以对图形进行标注和打印。高层次的作图包括二维和三维的可视化、图象处理、动画和表达式作图。可用于科学计算和工程绘图。MATLAB也有相应的功能函数，保证了用户不同层次的要求。一般来说，它们都是由特定领域的专家开发的，用户可以直接使用

11、工具箱学习、应用和评估不同的方法而不需要自己编写代码。目前，MATLAB已经把工具箱延伸到了科学研究和工程应用的诸多领域，诸如数据采集、数据库接口、概率统计、样条拟合、优化算法、偏微分方程求解、神经网络、小波分析、信号处理、图像处理、系统辨识、控制系统设计、LMI控制、鲁棒控制、模型预测、模糊逻辑、金融分析、地图工具、非线性控制设计、实时快速原型及半物理仿真、嵌入式系统开发、定点仿真、DSP与通讯、电力系统仿真等，都在工具箱（Toolbox）家族中有了自己的一席之地。2. MATLAB语言和层次分析法的计算流程MATLAB语言是一种高级的基于矩阵/数组的语言，它有程序流控制、函数、数据结构、输

12、入/输出和面向对象编程等特色。MATLAB语言是以数组为基本数据单位，包括控制流程语句、函数、数据结构、输人输出及面向对象等特点的高级语言。利用SIMULINK对系统进行仿真与分析，在进入虚拟实验环境后，不需要书写代码，只需使用鼠标拖动库中的功能模块并将它们连接起来，再按照实验要求修改各元器件的参数。通过虚拟实验环境建立实验仿真电路模型，可使一些枯燥的电路变得有趣味，复杂的波形变得形象生动，使得各种复杂的能量转换过程比较直观地呈现。Matlab语言的优点：简单易学；代码短小高效；只需熟悉算法特点，使用场合，函数调用格式和参数意义，不必花大量时间去纠缠具体算法。计算功能强大，强大的图形表达功能和

13、可扩展性能，根据层次分析法的相关理论,层次分析法的基本思想是将复杂的决策问题进行分解,得到若干个下层指标,再对下层指标进行分解,得到若干个再下层指标,如此建立层次结构模型,然后根据结构模型构造判断矩阵,进行单排序,最后,求出各指标对应的权重系数,进行层次总排序。2.1 构造层次结构模型 在进行层次分析法的分析时,最主要的步骤是建立指标的层次结构模型,根据结构模型构造判断矩阵,只有判断矩阵通过了一致性检验后,方可进行分析和计算。其中,结构模型可以设计成三个层次,最高层为目标层,是决策的目的和要解决的问题,中间层为决策需考虑的因素,是决策的准则,最低层则是决策时的备选方案。一般来讲,准则层中各个指

14、标的下级指标数没有限制,但在本文中设计的程序尚且只能在各指标具有相同数量的下级指标的假定下,完成层次分析法的分析,故本文后文选取的案例也满足这一假定。2.2 建立判断矩阵 判断矩阵是表示本层所有因素针对上一层某一个因素的相对重要性的比较给判断矩阵的要素赋值时,常采用九级标度法(即用数字1到9及其倒数表示指标间的相对重要程度),具体标度方法如表1所示。2.3 检验判断矩阵的一致性 由于多阶判断的复杂性,往往使得判断矩阵中某些数值具有前后矛盾的可能性,即各判断矩阵并不能保证完全协调一致。当判断矩阵不能保证具有完全一致性时,相应判断矩阵的特征根也将发生变化,于是就可以用判断矩阵特征根的变化来检验判断

15、的一致性程度。在层次分析法中,令判断矩阵最大的特征值为max,阶数为n,则判断矩阵的一致性检验的指标记为: CI的值越大,判断矩阵的一致性越差。当阶数大于2时,判断矩阵的一致性指标CI与同阶平均随机一致性指标RI之比称为随机一致性比率,其中RI的值由表2确定,CR的计算公式为: 当CR0.1时,即可认为判断矩阵具有满意的一致性。然而由于在为各指标间相互重要性程度大小的判定过程中存在人为主观因素,因此在判断矩阵不能通过一致性检验时,需要对各指标间相互重要性程度重新进行赋值,直至其通过矩阵一致性检验。其最大特征值对应的特征向量即为该指标相对于上一级指标的重要性排序。2.4 进行层次总排序 在通过层

16、次单排序得出各指标相对上一级指标的重要性排序向量后,沿递阶层次结构逐级依次由下往上进行矩阵计算,则可得到各底层指标对最高层的相对重要性权重,从而可对各底层指标的优先次序进行排序,找出重点指标并予以特别关注。MATLAB被誉为“巨人肩上的工具”。由于使用Matlab编程运算与人进行科学计算的思路和表达方式完全一致，所以不象学习其它高级语言-如Basic、Fortran和C等那样难于掌握，用Matlab编写程序犹如在演算纸上排列出公式与求解问题，所以又被称为演算纸式科学算法语言一般数值分析、矩阵运算、数字信号处理、建模和系统控制和优化等应用程序，并集应用程序和图形于一便于使用的集成环境中。在这个环

17、境下，对所要求解的问题，用户只需简单地列出数学表达式，其结果便以数值或图形方式显示出来。MATLAB的含义是矩阵实验室（MATRIXLABORATORY），主要用于方便矩阵的存取，其基本元素是无须定义维数的矩阵。MATLAB自问世以来,就是以数值计算称雄。MATLAB进行数值计算的基本单位是复数数组（或称阵列），这使的MATLAB高度“向量化”。经过十几年的完善和扩充，现已发展成为线性代数课程的标准工具。由于它不需定义数组的维数，并给出矩阵函数、特殊矩阵专门的库函数，使之在求解诸如信号处理、建模、系统识别、控制、优化等领域的问题时，显得大为简捷、高效、方便，这是其它高级语言所不能比拟的。美国许

18、多大学的实验室都安装有MATLAB供学习和研究之用。在那里,MATLAB是攻读学位的大学生硕士生博士生必须掌握的基本工具。MATLAB中包括了被称作工具箱（TOOLBOX）的各类应用问题的求解工具。工具箱实际上是对MATLAB进行扩展应用的一系列MATLAB函数（称为M文件），它可用来求解各类学科的问题，包括信号处理、图象处理、控制系统辨识、神经网络等。随着MATLAB版本的不断升级，其所含的工具箱的功能也越来越丰富，因此，应用范围也越来越广泛，成为涉及数值分析的各类工程师不可不用的工具。MATLAB5.3中包括了图形界面编辑GUI，改变了以前单一的“在指令窗通过文本形的指令进行各种操作”的状况。这可让使用者也可以象VB、VC、VJ、DELPHI等那样进行一般的可视化的程序编辑。在命令窗口（matlabcommandwindow）键入simulink，就出现(SIMULINK)窗口。以往十分困难的系统仿真问题，用SIMULINK只需拖动鼠标即可轻而易举地解决问题，这也是近来受到重视原因所在3.matlab制作电子音乐 clear;clc;A4=440;%标准音A4pt=44100;p0=pt/2;%频率scale12=A4/2(9/12)*2.(0:11)/12);%十二平均律map=1 3 5 6 8 10 12 ;%七音符%乐谱score=3 6 5