工程软件训练-1

1、工程软件训练工程软件训练Matlab7基础与训练基础与训练授课教师：翟丽授课教师：翟丽 68915202Email：授课对象：车辆工程专业本科生授课对象：车辆工程专业本科生授课单位：机械与车辆学院授课单位：机械与车辆学院2011年年8月月作业邮箱 密码：gchrjxl666u学时学时: 16学时（学时（基于基于matlab7.0版本）版本）u安排：讲课安排：讲课和上机和上机12学时，上机考试学时，上机考试2学时；上机学时；上机 练习练习2学时学时u考核方式考核方式: 上机考试上机考试u 考试成绩：平时考试成绩：平时考勤和作业考勤和作业40%； 上机考试上机考试60%u主要参考书：主要参考书：

2、matlab7.0基础教程基础教程-清华大学出版社；清华大学出版社； matlab实用教程实用教程-清华大学出版社清华大学出版社课程安排课程安排学习内容学习内容一一MATLAB概述和使用（概述和使用（2）二二MATLAB的数值运算（的数值运算（2）三三MATLAB的符号运算（的符号运算（2）四四MATLAB的二维、三维绘图（的二维、三维绘图（2）五五MATLAB程序设计（程序设计（2）六六MATLAB与外部程序接口（与外部程序接口（2）七七复习（复习（2）八八考试（考试（2）一、一、MATLAB概述和使用概述和使用工程软件训练工程软件训练Matlab7基础与训练基础与训练一、一、MATLAB概

3、述概述MatlabMatlab是当今全世界最流行的是当今全世界最流行的第四代计算机语言第四代计算机语言一、一、MATLAB概述概述一、一、MATLAB发展历程发展历程 20世纪世纪70年代，美国新墨西哥大学计算机科学年代，美国新墨西哥大学计算机科学系主任系主任Cleve Moler在教授线性代数课程发现其他语在教授线性代数课程发现其他语言很不方便，用言很不方便，用FORTRAN编写了最早的编写了最早的MATLAB。 20世纪世纪80年代后出现了年代后出现了MATLAB的第二版，全部采的第二版，全部采用用C语言编写。语言编写。 1984年由年由Little、oler、Steve Bangert合

4、作成立了合作成立了的的MathWorks公司正式把公司正式把MATLAB推向市场。到推向市场。到20世世纪纪90年代，年代，MATLAB已成为国际控制界的标准计算已成为国际控制界的标准计算软件软件。 MathWorks 概况 创建于创建于1984年的私营公司年的私营公司 现在全球范围内拥有现在全球范围内拥有1900多名员工多名员工 MathWorks 的客户是世界各大洲的客户是世界各大洲100多个国家的多个国家的1,000,000多名顶级技术人员。这些技术人员工作在世多名顶级技术人员。这些技术人员工作在世界上最先进的技术公司，政府实验室，金融机构，以界上最先进的技术公司，政府实验室，金融机构，

5、以及及3500多所大学。多所大学。 英文网站英文网站 WWW 中文网站中文网站 WWW一、一、MATLAB概述概述办事处和经销商遍布全球办事处和经销商遍布全球 总部设在Natick, MA（靠近Boston） 在Novi, MI设有汽车事业部 在英国，法国，德国，瑞士，西班牙、比荷卢 （Benelux）成立了办事处 The MathWorks 中国分公司位于北京，2007年成立，直接加入到MathWorks 全球范围内的销售，培训和支持服务中。 以英国，法国和德国为中心，辐射的欧洲咨询业务 在以色列设有研开发中心 全球21个国家有经销商，45%的利润来自北美，55%的利润来自北美以外的地区一、

6、一、MATLAB概述概述主要应用领域汽车行业DSP/通讯航空航天财务和经济工业过程工业设备政府机构教育事业管理科学金融财务MATLAB 产品家族 Stateflow Coder Blocksets Simulink RTW Toolboxes MATLAB CompilerMATLAB的发展历史的发展历史版本编号版本编号 建造编号建造编号 发布时间发布时间 MATLAB 1.0 1984 MATALB 2 1986 MATLAB 3 1987 MATLAB 3.5 1990 MATLAB 4 1992 MATLAB 4.2c R7 1994 MATLAB 5.0 R8 1996 MATLAB

7、5.1 R9 1997 MATLAB 5.1.1 R9.1 1997 MATLAB 5.2 R10 1998 MATLAB 5.2.1 R10.1 1998 MATLAB的发展历史的发展历史版本编号版本编号 建造编号建造编号 发布时间发布时间 MATLAB 5.3 R11 1999 MATLAB 5.3.1 R11.1 1999 MATLAB 6.0 R12 2000 MATLAB 6.1 R12.1 2001 MATLAB 6.5 R13 2002 MATLAB 6.5.1 R13SP1 2003 MATLAB 6.5.2 R13SP2 2003 MATLAB 7 R14 2004 MATL

8、AB 7.0.1 R14SP1 2004 MATLAB 7.0.4 R14SP2 2005 MATLAB 7.1 R14SP3 2005 MATLAB 7.2 R2006a 2006MATLAB的发展历史的发展历史版本编号版本编号 建造编号建造编号 发布时间发布时间 MATLAB 7.3 R2006b 2006 MATLAB 7.4 R2007a 2007 MATLAB 7.5 R2007b 2007 MATLAB 7.6 R2008a 2008 MATLAB 7.7 R2008b 2008 MATLAB 7.8 R2009a 2009.3.6 MATLAB 7.9 R2009b 2009.9

9、.4 MATLAB 7.10 R2010a 2010.3.5 MATLAB 7.11 R2010b 2010.9.3 MATLAB 7.12 R2011a 2011.4.8 是一种解释性语言，一种演草纸式的科学计算语言是一种解释性语言，一种演草纸式的科学计算语言 Matlab的特点的特点1、现成的工具：、现成的工具： 丰富的函数和工具箱，仿真功能块库，用户界面丰富的函数和工具箱，仿真功能块库，用户界面; 2、语言简单易学；代码短小高效；、语言简单易学；代码短小高效； 3、计算功能强大（强大的矩阵数值计算功能）、计算功能强大（强大的矩阵数值计算功能） 4、可视化功能强大：绘图非常方便（二维和三维

10、、可视化功能强大：绘图非常方便（二维和三维 图形）；面向图形对象的操作。图形）；面向图形对象的操作。 5、扩充能力强；、扩充能力强； 6、开放和可扩展性；、开放和可扩展性； 7、帮助功能完整、帮助功能完整一、一、MATLAB概述概述 Matlab的功能的功能 Matlab可以方便实现数值分析、优化分析、可以方便实现数值分析、优化分析、数据处理、自动控制、信号处理等领域的数据处理、自动控制、信号处理等领域的数学计算；数学计算； 可以实现计算可视化、图形绘制、场景创可以实现计算可视化、图形绘制、场景创建和渲染、图像处理、虚拟现实和地图制建和渲染、图像处理、虚拟现实和地图制作等分析处理工作；作等分析

11、处理工作；一、一、MATLAB概述概述Matlab的应用的应用工业研究与开发工业研究与开发 数学教学，特别是线性代数数学教学，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电子学、控制理论和物理学等工程和科学 学科学科方面的教学与研究方面的教学与研究 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他领域中的教学与研究一、一、MATLAB概述概述学习学习Matlab的重要性的重要性 MATLAB在美国已经作为大学工科学生必修的计算机在美国已经作为大学工科学生必修的计算机语

12、言之一语言之一 (C, FORTRAN, ASSEMBLER, MATLAB) 在国内，逐步成为大学理工科欧美许多高校，在国内，逐步成为大学理工科欧美许多高校，matlab已经成为线性代数、自动控制理论、概率论已经成为线性代数、自动控制理论、概率论及数理统计、时间序列分析、动态系统仿真等课程及数理统计、时间序列分析、动态系统仿真等课程的基本教学工具；是攻读学位本科生、研究生的必的基本教学工具；是攻读学位本科生、研究生的必须掌握的基本技能；须掌握的基本技能； 专业学生的重要选修课。专业学生的重要选修课。一、一、MATLAB概述概述一、一、MATLAB概述概述常用的工具箱常用的工具箱 Matlab

13、 Main ToolboxMatlab主工具箱主工具箱 Control System Toolbox控制系统工具箱控制系统工具箱 Communication Toolbox通讯工具箱通讯工具箱 Financial Toolbox财政金融工具箱财政金融工具箱 System Identification Toolbox系统辨识工具箱系统辨识工具箱 Fuzzy Logic Toolbox模糊逻辑工具箱模糊逻辑工具箱 Higher-Order Spectral Analysis Toolbox高阶谱分析工具高阶谱分析工具箱箱 Image Processing Toolbox图象处理工具箱图象处理工具箱

14、 computer vision system toolbox计算机视觉工具箱计算机视觉工具箱 LMI Control Toolbox线性矩阵不等式工具箱线性矩阵不等式工具箱 Model predictive Control Toolbox模型预测控制工具箱模型预测控制工具箱 一、一、MATLAB概述概述一、一、MATLAB概述概述一、一、MATLAB概述概述常用的工具箱常用的工具箱 -Analysis and Synthesis Toolbox分析工具箱分析工具箱 Neural Network Toolbox神经网络工具箱神经网络工具箱 Optimization Toolbox优化工具箱优化

15、工具箱 Partial Differential Toolbox偏微分方程工具箱偏微分方程工具箱 Robust Control Toolbox鲁棒控制工具箱鲁棒控制工具箱 Signal Processing Toolbox信号处理工具箱信号处理工具箱 Spline Toolbox样条工具箱样条工具箱 Statistics Toolbox统计工具箱统计工具箱 Symbolic Math Toolbox符号数学工具箱符号数学工具箱 Simulink Toolbox动态仿真工具箱动态仿真工具箱 Wavele Toolbox小波工具箱小波工具箱 DSP system toolboxDSP处理工具箱处理

16、工具箱二、二、MATLAB安装与使用安装与使用二、二、MATLAB安装与使用安装与使用二、二、MATLAB安装与使用安装与使用Matlab环境 菜单栏菜单栏-单击即可打开相应的菜单；单击即可打开相应的菜单； 工具栏工具栏-使用它们能使操作更快捷；使用它们能使操作更快捷； Command Window（命令窗口（命令窗口)-用来输入和用来输入和显示计算结果，其中符号显示计算结果，其中符号“”表示等待用户表示等待用户输入；输入； Workspace（工作区窗口（工作区窗口)-存储着命令窗口存储着命令窗口输入的命令和所有变量值；输入的命令和所有变量值； Command History（历史纪录窗口（

17、历史纪录窗口)-记录着记录着每次时间及运行过的所有命令行；每次时间及运行过的所有命令行； Current Directory（当前目录选择窗口）（当前目录选择窗口）。Mat lab的帮助系统的帮助系统 （1）帮助命令）帮助命令help； （2）帮助窗口。）帮助窗口。二、二、MATLAB安装与使用安装与使用 一、简单的运算一、简单的运算23)47(2121求Example步骤如下：步骤如下：（1）用键盘在命令窗口）用键盘在命令窗口输入输入以下以下内容内容： (12+2*(7-4)/(32)（2）按）按Enter键，该指令就被执行。键，该指令就被执行。（3）命令窗口）命令窗口显示显示所得所得结果结

18、果：ans = 2 矩阵与线性代数矩阵运算符矩阵运算符 数组运算符数组运算符 () 括弧括弧 复复转置转置 . 数组数组转置转置 幂幂 . 数组数组幂幂 * 乘乘 .* 数组数组乘乘 / 除除 ./ 数组数组除除 左除左除 + 加加 - 减减 help ops help matfun常用常用矩阵矩阵函数函数 inv() 矩阵矩阵逆逆 det() 矩阵矩阵行列式行列式的的值值 rank() 矩阵矩阵的的秩秩 eig() 特征特征向量向量与与特征特征值值 svd() 奇异值奇异值分解分解 norm() 矩阵矩阵 / 向量向量的的范数范数 (按优先级排序)3(sin15. 2)(243fxxxxfy

19、Example求：求： （1）输入输入：（2）按）按 Enter 键。键。（3）显示显示： x=3 y=x3-x(1/4)+2.15*sin(x)y = 25.9873指令的续行输入指令的续行输入若一个表达式在一行写不下，可若一个表达式在一行写不下，可换行换行，但必须在行，但必须在行尾尾加加上上四个英文句号四个英文句号。8171615141312113 sExample求求（1）输入输入：（2）按）按 Enter 键。键。（3）显示显示： s=1-1/2+1/3-1/4+1/5-1/6.+1/7-1/851)3 . 0cos(2;51)3 . 0sin(2421 yyExample求求输入输入

20、： y1=2*sin(0.3*pi)/(1+sqrt(5)y1 = 0.5000用用 键重新显示该语句，键重新显示该语句， 注注 意意 （1）当命令行有错误，）当命令行有错误，Matlab会用红色字会用红色字体提示；体提示； （2）同一行中若有多个表达式，则必须用）同一行中若有多个表达式，则必须用分号或逗号隔开，若表达式后面是分号，分号或逗号隔开，若表达式后面是分号，将不显示结果。将不显示结果。求方程的根求方程的根5Examplep=2,0,-3,71,-9,13;x=roots(p)逐句 a=2,3,-1;8,2,3;45,3,9;求线性方程组求线性方程组6Examplea=2,3,-1;8

21、,2,3;45,3,9;b=2;4;23;z=inv(a)*b符号计算符号计算7ExampleSyms x y zx,y,z=solve(1*x+3*y-z-z,8*x+2*y+3*z-4,45*x+3*y+9*z-23)求解定积分求解定积分8Examplesyms xy=(x2+2*x+1)/(1+x2);int(y,x,-1,1)2121211xxdxx求解定积分求解定积分syms x yinter=(x,y) y*sin(x)+x*cos(y);result=dblquad(inter,pi,2*pi,0,pi)20(sincos )yxxy dxdy 绘制二维曲线图绘制二维曲线图 x= 0:0.01:10; y=tan(