第一讲 MATLAB介绍1

1、15:42115:422MATLAB 简介简介1.1 MATLAB MATLAB软件介绍软件介绍1.2 MATLABMATLAB特点与应用特点与应用1.3 1.3 课程基本内容课程基本内容1.4 考核方式考核方式1.5 作业作业15:423vMatlabMatlab ：美国：美国 MathWorksMathWorks公司开发公司开发概念设计概念设计, ,算法开发算法开发, ,建模仿真建模仿真, ,实时实现的理想的集实时实现的理想的集成环境。成环境。它将高性能的它将高性能的数值计算、数据可视化、程序设计和系数值计算、数据可视化、程序设计和系统仿真统仿真融合到了一个简单易用的交互式工作环境中，融合

2、到了一个简单易用的交互式工作环境中，是目前最好的科学计算类软件之一是目前最好的科学计算类软件之一. .vMatlabMatlab产品族产品族 科学计算程序开发语言可视化技术系统仿真平科学计算程序开发语言可视化技术系统仿真平台众多工具箱台众多工具箱vMatlabMatlab 产品具有开放式结构，可以容易地对产品具有开放式结构，可以容易地对 MatlabMatlab 的功能进行扩充的功能进行扩充 。1.1.1 1.1.1 绪绪 论论15:424系统软件系统软件计算机软件计算机软件支持软件支持软件应用软件应用软件其其他他软软件件操操作作系系统统系系统统实实用用程程序序网网络络实实用用程程序序其其他他

3、支支持持软软件件软软件件开开发发工工具具界界面面开开发发工工具具语语言言处处理理程程序序其其他他应应用用软软件件科科学学工工程程计计算算数数据据处处理理软软件件系系统统仿仿真真软软件件图图像像处处理理软软件件辅辅助助类类软软件件MATLAB主要涉及部分主要涉及部分15:42515:426仿真仿真科研基本方法科研基本方法仿仿 真真: : 利用相似性原理利用相似性原理, ,借助借助实验模型实验模型或或计算机软件计算机软件对所研究的对象进行分析。对所研究的对象进行分析。15:427MATLAB在汽车产品开发周期中的应用可行性分析各种性能测试小批量生产大批量生产15:4281.1.2 MATLAB1.

4、1.2 MATLAB软件的发展概述软件的发展概述 7070年代中期，年代中期，Cleve Cleve MolerMoler和他的同事开发了和他的同事开发了LINPACKLINPACK和和EISPACKEISPACK的的FortranFortran子程序库子程序库。 70 70年代末期，年代末期，Cleve Cleve MolerMoler 在新墨西哥大学给在新墨西哥大学给学生开线性代数，为学生编写了接口程序，这学生开线性代数，为学生编写了接口程序，这程序取名为程序取名为MATLABMATLAB，即即MatrixMatrix Laboratory Laboratory。 19831983年春天，

5、工程师年春天，工程师John John LittleLittle与与MolerMoler、SteveSteve BangertBangert一起一起用用C C开发了第二代专业版开发了第二代专业版MATLABMATLAB。 1984 1984年，年，MathWorksMathWorks公司成立，公司成立，MATLABMATLAB正正式式推推向市场向市场。15:429 MathWorksMathWorks公司于公司于19931993年完成了年完成了WindowsWindows环境下环境下MATLAB 4.0MATLAB 4.0，并同时推出了用于控制系统仿真和设，并同时推出了用于控制系统仿真和设计的

6、交互式模型输入与仿真环境计的交互式模型输入与仿真环境Simulink1.0,Simulink1.0,为控为控制系统的计算机辅助设计打开了崭新的局面。制系统的计算机辅助设计打开了崭新的局面。 在在2020世纪末期世纪末期MATLABMATLAB在功能方面进行大规模的扩在功能方面进行大规模的扩充。充。 讫今为止，讫今为止，MATLABMATLAB软件早已不只停留在功能上软件早已不只停留在功能上了，它由了，它由主包、主包、SimulinkSimulink以及功能各异的工具箱组以及功能各异的工具箱组成，以矩阵运算为基础，把计算、可视化、程序设成，以矩阵运算为基础，把计算、可视化、程序设计融合到了一个简

7、单易用的交互式工作环境中计融合到了一个简单易用的交互式工作环境中。15:4210发展轨迹：数值运算发展轨迹：数值运算计算机仿真计算机仿真计算机仿真计算机仿真与硬件实现集成（快速原型开发，半实物仿真）与硬件实现集成（快速原型开发，半实物仿真）从顶层的系统仿真到底层的芯片算法设计，都可用从顶层的系统仿真到底层的芯片算法设计，都可用 MATLAB/SIMULINK/STATEFLOWMATLAB/SIMULINK/STATEFLOW及相关工具实现。及相关工具实现。MATLABMATLAB有计算机专家倡导并开发，在有计算机专家倡导并开发，在自动控制领域自动控制领域学者的支持下普及和发展，被各类学者的支

8、持下普及和发展，被各类其他领域的专家其他领域的专家和工程技术人员捧红和工程技术人员捧红。（开放型结构）（开放型结构）15:4211vMatlabMatlab扩展扩展支持在支持在非非matlabmatlab中中对系统的实施对系统的实施和开发。和开发。v工具箱工具箱：专用的函数库，：专用的函数库，解决解决特定领域特定领域的问题。的问题。vSimulinkSimulink：用于对用于对非线非线性动态系统性动态系统仿真的仿真的图形图形仿真平台仿真平台vBlocksetBlockset是是SimulinkSimulink的的插件集插件集，提供大量的，提供大量的专专用模块库。用模块库。v程序设计语言程序设

9、计语言仿真平仿真平台台可视化技术可视化技术众多众多工具箱工具箱开放式体系开放式体系15:42121.2.1 MATLAB1.2.1 MATLAB软件的主要特点软件的主要特点1 1语言简洁紧凑，语言简洁紧凑，编程效率高编程效率高. .运算符丰富运算符丰富。数值数值计算计算+ +符号计算符号计算, ,库函数库函数极其丰富，极其丰富，2 2交互性好，使用方便。交互性好，使用方便。3 3图形功能强大，便于图形可视化图形功能强大，便于图形可视化。DemoMATLABGraphics Plot相关例子DemoMATLAB3D Visualization15:42135 5具有功能强劲的工具箱具有功能强劲的

10、工具箱。这些工具箱能用于这些工具箱能用于多种学科，都是由该领域里的学术水平高的多种学科，都是由该领域里的学术水平高的专专家编写的家编写的，用户在使用时可以任意调用。用户在使用时可以任意调用。6.6.与与 C C 语言和语言和 Fortran Fortran 语言有良好的接口语言有良好的接口4 4开放性好，易于扩充开放性好，易于扩充。所有所有MATLABMATLAB的核心文的核心文件及工具箱文件都是可读件及工具箱文件都是可读可改的源文件可改的源文件，用户，用户可以通过对源文件的修改以及加入自己的文件可以通过对源文件的修改以及加入自己的文件来来构成新的工具箱构成新的工具箱。15:42141.2.2

11、 MATLAB1.2.2 MATLAB的功能和应用的功能和应用 MATLABMATLAB产品组是从支持产品组是从支持概念设计、算法开发、建模仿真，概念设计、算法开发、建模仿真，到实时实现的集成环境到实时实现的集成环境，可用来进行，可用来进行： 数据分析及可视化数据分析及可视化 数值与符号计算数值与符号计算 工程与科学绘图工程与科学绘图航天工业、汽车工业、生物医学工程航天工业、汽车工业、生物医学工程 控制系统设计控制系统设计 语音、数字图像信号处理语音、数字图像信号处理 建模、仿真、样机开发、新算法研究开发建模、仿真、样机开发、新算法研究开发 财务、金融分析财务、金融分析 图形用户界面设计图形用

12、户界面设计15:4215MATLAB在教学中的应用在教学中的应用v在大学里，诸如应用代数、数理统计、自在大学里，诸如应用代数、数理统计、自动控制、数字信号处理、动态系统仿真等动控制、数字信号处理、动态系统仿真等课程的教科书都把课程的教科书都把MATLABMATLAB作为内容作为内容。v在欧美是九十年代教科书与旧版书籍的在欧美是九十年代教科书与旧版书籍的区区别性标志别性标志。越来越多国内教科书也加入了。越来越多国内教科书也加入了MatlabMatlab相关内容相关内容vMATLABMATLAB是攻读学位的大学生、硕士生、博是攻读学位的大学生、硕士生、博士生必须掌握的士生必须掌握的基本工具基本工具

13、。15:4216MATLABMATLAB行业运用相关图书行业运用相关图书MATLABMATLAB与与选煤选煤/ /选矿选矿数据处理数据处理MATLABMATLAB在在工程数学工程数学上的应用上的应用电磁场数值计算法电磁场数值计算法与与MATLABMATLAB实现实现数学物理方程数学物理方程的的MATLABMATLAB解法与可视化解法与可视化高等应用数学问题高等应用数学问题的的MATLABMATLAB求解求解MATLABMATLAB有限元分析有限元分析与应用与应用MATLAB 7MATLAB 7及及工程问题解决方案工程问题解决方案MATLABMATLAB及在及在电子信息类课程中电子信息类课程中的

14、应用的应用MATLABMATLAB在在电气工程中电气工程中的应用的应用15:4217MATLABMATLAB在在化学化学中的应用中的应用机械工程设计分析机械工程设计分析和和MATLABMATLAB应用应用机电系统动态仿真机电系统动态仿真基于基于MATLAB/SimulinkMATLAB/Simulink MATLABMATLAB在在振动信息处理振动信息处理中的应用中的应用MATLAB 7.0 MATLAB 7.0 在在图像处理图像处理中的应用中的应用MATLABMATLAB神经网络神经网络仿真与应用仿真与应用小波分析理论小波分析理论与与MATLAB 7MATLAB 7实现实现MATLABMAT

15、LAB语言在语言在建筑抗震工程建筑抗震工程中的应用中的应用GPSGPS基本原理及其基本原理及其MatlabMatlab仿真仿真MATLABMATLAB语言在语言在运筹学运筹学中的应用中的应用MATLABMATLAB在在动态经济学动态经济学中的应用中的应用matlabmatlab金融工具箱金融工具箱详细信息详细信息15:4218MATLAB在本专业中的应用在本专业中的应用不管世界如何改变， MATLAB在控制专业的地位基本不变。（控制专业“计算器”）高等数学高等数学普通物理普通物理线性代数线性代数概率论与概率论与数理统计数理统计计算方法计算方法（数值分析）（数值分析）信号处理信号处理电路电路自动

16、控制原理自动控制原理控制理论基础控制理论基础电力电子技术电力电子技术运动控制运动控制计算机控制计算机控制计算机仿真计算机仿真智能控制智能控制几乎所有控制类研究生课程几乎所有控制类研究生课程15:4219v在国际学术界，在国际学术界，MATLABMATLAB已经已经被确认为准确、可靠的科学被确认为准确、可靠的科学计算标准软件。在许多国际计算标准软件。在许多国际一流学术刊物上，（尤其是一流学术刊物上，（尤其是信息科学刊物信息科学刊物) )，都可以看，都可以看到到MATLABMATLAB的应用。的应用。 v很多学术科研网站都有很多学术科研网站都有MATLABMATLAB专区专区MATLAB在学术中的

17、应用在学术中的应用15:4220v在设计研究单位和工业部门，在设计研究单位和工业部门，MATLABMATLAB被认作进行高效研究、开发的首选软被认作进行高效研究、开发的首选软件工具。件工具。v美国美国National InstrumentsNational Instruments公司信号公司信号测量、分析软件测量、分析软件LabVIEWLabVIEW，CadenceCadence公公司信号和通信分析设计软件司信号和通信分析设计软件SPWSPW等，或等，或者直接建筑在者直接建筑在MATLABMATLAB之上，或者以之上，或者以MATLABMATLAB为主要支撑。为主要支撑。vHPHP公司的公司的

18、VXIVXI硬件，硬件，TMTM公司的公司的DSPDSP，GageGage公司的各种硬卡、仪器等公司的各种硬卡、仪器等 都接受都接受MATLABMATLAB的支持。的支持。 MATLAB在开发与工程中的应用在开发与工程中的应用15:4221Matlab是众多系统工具的基础是众多系统工具的基础DemoMATLABGraphics Visualizing sound15:4222设计自动化工具设计自动化工具15:4223一般用途工具一般用途工具15:4224虚拟现实工具箱虚拟现实工具箱 可将simulink下的仿真用三维实体表示出来。 例如控制一个机器人，就可以不再是得到机器人的位置曲线等等，还可

19、以直接画出三维的机器人，然后看他究竟是怎么运动的 DemoMatlabToolboxsVirtual Reality 15:4225信号和图像处理信号和图像处理DemoMATLABBlocksetsDSPnosie canceller(RLS)15:4226控制系统设计和分析控制系统设计和分析DemoToolboxsControl system interactive demosRLC circuit response15:42271.3.1 课程基本内容课程基本内容vMATLABMATLAB介绍介绍v语言基础（数组、矩阵运算）语言基础（数组、矩阵运算）v数值计算、符号计算数值计算、符号计算v

20、MATLABMATLAB程序设计程序设计 v数据可视化数据可视化vSIMULINKSIMULINK系统仿真系统仿真v涉及课程内容：涉及课程内容： 高等数学、线性代数、工程数学高等数学、线性代数、工程数学 电路等电路等15:42281.3.2 怎样学习怎样学习MATLABMATLABv本课程为本课程为引导型引导型课程课程，重掌握基础和应用重掌握基础和应用。v多上机练习，多上机练习，重视实验重视实验，充分利用，充分利用帮助系统帮助系统和和demodemo学习学习（英文）（英文）v利用利用图书馆图书馆和和电子书电子书等等网上资源网上资源学习。学习。推荐书籍：推荐书籍：1.1.飞思科技，飞思科技，MA

21、TLAB7MATLAB7基础与提高基础与提高，电子工业出版社，电子工业出版社，2005.42005.42 2刘卫国等编，刘卫国等编，MATLABMATLAB程序设计与应用程序设计与应用，高等教育出版，高等教育出版社，社，2002.62002.63 3张志涌等编，张志涌等编，精通精通MATLAB6.5MATLAB6.5，北京航空航天大学出，北京航空航天大学出版社，版社，2003.32003.34. 4. 王正林等，王正林等，精通精通MATLAB7MATLAB7，电子工业出版社，电子工业出版社,2006.7,2006.715:42291.3.3 MATLAB网络资源vUSENETUSENET新闻组新闻组MATLABMATLAB的新闻组的新闻组：comp.soft-sys.MATLABcomp.soft-sys.MATLAB。http:/http:/ /搜索搜索(