matlab1-1.ppt

1、1,第一章之 认识Matlab软件,2,1-1 Matlab软件是什么？,Matlab软件是由美国Math works公司推出的用于数值计算和图形处理的科学计算系统。Matlab是英文Matrix Laboratory（矩阵实验室）的缩写，被誉为“巨人肩上的工具”。 大学里，Matlab软件正在成为对数值、线性代数以及其它一些高等应用数学课程进行辅助教学的有力工具；在工程技术界，Matlab软件也被用来构建与分析一些实际课题的数学模型。,3,数值计算功能,Matlab是一个交互式软件系统 给出一条命令，立即就可以得出该命令的结果,1-2 Matlab 的特点与主要功能,Matlab以矩阵作为基

2、本单位，但无需预先指定维数（动态定维） 按照IEEE的数值计算标准进行计算 提供十分丰富的数值计算函数，方便计算，提高效率 Matlab命令与数学中的符号、公式非常接近，可读性强，容易掌握,符号运算功能,和著名的 Maple 相结合，使得 Matlab 具有强大的符号计算功能,绘图功能,Matlab 提供了丰富的绘图命令，能实现一系列的可视化操作,4,5,1-3 Matlab软件的运行环境与安装方法,Matlab6.5软件对系统的基本要求主要有： （1）Pentium，Pentium Pro，Pentium II，Pentium III，Pentium IV，Intel Xeon，AMD At

3、hlon； （2）支持操作系统为Win2000、WinXP； （3）CD-ROM驱动器，用于从光盘安装该软件； （4）内存128 MB RAM，建议采用256 MB RAM及其以上； （5）全部安装该软件所需要的硬盘空间最少不低于1000MB，建议使用硬盘40G以上； （6）支持256色以上显示器，建议采用32M以上显卡,6,安装Matlab的setup按钮,7,安装Matlab的界面,8,安装Matlab的界面,9,安装Matlab时输入密码的界面,10,Matlab组件选择窗口界面,MATLAB组件的选择窗口,11,Matlab桌面快捷方式,12,Matlab的操作界面窗口说明,历史指令窗

4、口,工作空间浏览器,命令窗口,当前目录浏览器(后台),开始按钮,切换按钮,当前工作目录设定,命令提示符号,输入命令/指令区域,13,1-4 Matlab软件的常用窗口简介,命令窗口（Command Window）,命令窗口是MATALAB软件最基本的窗口,该窗口可以键入各种MATALAB命令、函数,表达式,并显示除图形外的运算结果.,使用技巧:,若使命令窗口的命令做为一个文件保存下来,可在欲保存命令之前和之后分别先输入”diary on 文件名“ “diary off”两条语句即可.,14,历史命令（指令）窗口,历史命令窗口记录用户在MATLAB命令窗口输入过的所有命令行.可用于单行或多行命令

5、的复制和运行,生成M文件等.,15,工作空间浏览器窗口,工作空间浏览器中可以查阅,保存,编辑内存变量或删除内存变量.,16,当前目录浏览器（Current Directory Browser）,当前目录浏览器可以完成打开或运行M文件,装载数据文件(MAT文件）等操作,17,内存数组编辑器（Array Editor）,内在数组编辑器可以输入大数组首先：在命令窗口中创建新变量然后，在工作空间浏览器双击该变量，在数组编辑器中打开变量，在Numeric format中选择适当的数据类型，在size中输入行列数,即可得到一个大规模数组.,18,M文件编辑/调试器窗口,当所需命令较多或需要重复使用一段命令

6、时,就要用到M脚本编程.,在M文件中,编辑和修改语句很方便,也可用Debug和Breakpoints来完成调试功能.,19,Matlab的交互界面分类目录窗口,该窗口可展开的树状结构显示MATLAB提供的所有交互界面,包括帮助界面,演示界面和各种应用交互界面.,20,帮助导航/浏览器（Help Navigator/Browser）,帮助导航/浏览器详尽展示由超文本写成的有关MATLAB的在线帮助.,21,帮助导航/浏览器（Help Navigator/Browser）,MATLAB的所有执行命令,函数的M文件都有一个注释区.在该区域中,用纯文本形式简要地叙述该函数的调用格式和输入输出含义.在命

7、令窗口中运行help命令可获得不同范围的帮助.,Help matfun:矩阵函数数值线性代数 Help general:通用命令 Help graphics:通用图形函数 ,初学者也可在命令窗口中键入demo打开示例窗口进行学习.,22,开始按钮（Start）,23,1-5-1文件管理方法,24,1-5-2基本绘图方法介绍,MATLAB提供了丰富的绘图功能.,命令格式:plot(x1,y1,option1,x2,y2,option2,),x,y分别为x和y轴坐标值,option为选项参数,定义了图形曲线的颜色,线型及标示符号.由一对英文状态下的单引号()括起来.,25,基本绘图命令函数,26,

8、1-6-1 Matlab 语言规则,Matlab 区分大小写，它的命令和函数全是小写的,一行可以输入几个命令，用分号“;” 或逗号“,”隔开,续行符： “”（三个点），如果语句很长，可用续行符将一个语句写成多行。续行符的前最好留一个空格。,注释符： “%”，其后面的内容为注释，对 Matlab 的计算不产生任何影响,27,Matlab 变量,Matlab中变量名是以字母开头，可以由字母、数字或下划线组成，最多 63 个字符（6.5 版本前为 19 个）,变量赋值： 变量表达式,赋值号左边必须是变量！,系统预定义变量：eps, pi, Inf, NaN, i, j,28,数与算术表达式,Matl

9、ab 中的数值表示一般采用十进制，可以带小数点和正负号。,(1) Matlab 中的数默认是双精度实数,(2) 浮点运算的相对精度为 eps，Matlab 中eps2.22e-016,即大约保持 16 位有效数字。,(3) Matlab 中数的表示范围为：10308 10308,(4) Matlab 中的虚部单位：i， j,z=3+4i (4 与 i 之间无空格)， z=3+4*i,如：6，+6，-6.6，0.006，6.6e-6，100e60，-0.06e-012,29,MATLAB的三角函数,三角函数,30,MATLAB的基本数学函数,基本数学函数,31,取整函数与矩阵相关函数,取整函数,

10、矩阵相关函数,32,数据的输入,数据输入,(1) 直接输入： a=1 2 ; 3, 4,(2) 冒号 “:” 运算符：初值 : 步长 : 终值,同一行中各元素之间用“空格”或“,” (英文状态下) 分开； 行与行之间用 “;” 或“回车”分开,a=1:5， b=0:pi/4:pi,(3) 由向量或小矩阵生成：X=a ; b,(5) 交互式输入： input,n=input(Please input n: ),(4) 由 数据文件生成,33,特殊矩阵生成函数,(6) 一些生成特殊矩阵的函数,34,矩阵元素的操作,矩阵元素的提取,(1) 单个元素：A ( 2, 3 ),(2) 整行或整列：A (

11、2, : )， A ( :, 3 ),(3) 子矩阵：A ( 2:5, 4:8 )， A ( 1,3, 2,4 ) ， A ( 3,2, 2,4 ),A ( :, : ) 与 A ( : ) 的区别？,(4) 删除矩阵的行列:,A =， A ( 3, : )=， A ( :, 2,4 )=,35,MATLAB 矩阵运算,矩阵的转置：共轭“”，非共轭“.”,矩阵的翻转和旋转： fliplr、flipud、rot90,矩阵元素重组： reshape(A, m, n),查看矩阵的大小：size(A)、size(A, 1)、size(A, 2),将 A 排成一个m n 的矩阵，满足 m n = #A,

12、数组运算（点运算）：.*，./，.，.,矩阵算术： +，-，*，/，,参与 “+, -, .*, ./ , .” 运算的对象必须具有相同的形状,36,数据输出格式,Matlab 以双精度执行所有的运算，结果可以在屏幕上输出，同时赋给指定变量，若无指定变量，则系统会自动将结果赋给变量 “ans”,Matlab 中数据的输出格式可以通过 format 命令指定,format 命令只改变变量的输出格式，但不会影响变量的值, format long, format short, format compact,37,举例1, t=-2*pi:pi/20:2*pi; %定义时间范围为-2,2，步长为/20

13、 figure(1) %选择图像(1) plot(t,sin(t),r:*) %该命令语句中的r:*表示正弦曲线以“:*”形式连线且线条呈现红色 grid on; %在所画出的图形坐标中添加栅格 title(sint);xlabel(t);ylabel(sint) % title命令用于添加标题为“sint”，xlabel用于添加横坐标为“t”，ylabel用于添加纵坐标为“sint”，即命令函数xlabel，ylabel和title分别给曲线添加横、纵坐标和标题,38,39,举例2, num=-11,0; den=1, -12, 1, -1; %获得控制系统传函分子和分母的多项式 step(

14、num,den); %命令step()用于获得控制系统的单位阶跃响应特性曲线,40,41,举例3, num=-11,0; den=1, -12, 1, -1; bode(num,den); %命令函数bode()用于获得控制系统的幅频特性和相频特性 grid on%命令grid on或命令grid off分别表示添加和删除栅格线,42,43,举例4, t=0:pi/50:4*pi; %产生由0到4*pi的数据，其步长（数据间隔）为pi/50 y=exp(-t/7).*sin(7*t); %生成衰减振荡曲线y y0=exp(-t/7); %生成包络线y0 plot(t,y,-r,t,y0,:b,

15、t,-y0,:b); grid on%绘出衰减振荡曲线y和包络线y0图形，并添加栅格线,44,45,举例5, t=(0:0.02:2)*pi;x=sin(t);y=cos(t);z=cos(2*t); plot3(x,y,z,b-,x,y,z,bd),view(-78,66),box on,legend(链,宝石),46,47,分割图形显示窗口方法,%图形分割命令的使用方法举例 clear;clc;close; t=0:pi/20:5*pi; subplot(221); %图形分割1 plot(t,sin(t)%绘制正弦函数sin(t)的曲线图 axis(0 16 -1.5 1.5);xlab

16、el(t(deg);ylabel(magnitude); title(sin(t),grid on; subplot(222);%图形分割2 plot(t,-sin(t)%绘制正弦函数-sin(t)的曲线图 axis(0 16 -1.5 1.5);xlabel(t(deg);ylabel(magnitude); title(-sin(t),grid on; subplot(223);%图形分割3 plot(t,cos(t)%绘制正弦函数cos (t)的曲线图 axis(0 16 -1.5 1.5);xlabel(t(deg);ylabel(magnitude); title(cos(t),gr

17、id on; subplot(224);%图形分割4 plot(t,-cos(t)%绘制正弦函数-cos (t)的曲线图 axis(0 16 -1.5 1.5);xlabel(t(deg);ylabel(magnitude); title(-cos(t),grid on;,48,49,重要的Matlab的系统命令,50,逐段解析函数的计算和表达,t=linspace(0,3*pi,500); % 从0到3*pi，均匀产生500个数据，赋值给t y=10*sin(t);%产生正弦波 z=(y=0).*y;%正弦整流半波 a=10*sin(pi/3); z=(y=a)*a+(ya).*z;%削顶的

18、正弦整流半波 plot(t,y,:r);hold on;plot(t,z,-b) xlabel(t),ylabel(z=f(t); title(逐段解析函数);%给图形添加横、纵坐标和标题 legend(y=sin(t),z=f(t); %给图形添加标注文字,51,52,双纵坐标命令函数plotyy的使用方法,%练习不同标度在同一坐标内绘制曲线 t1=0:pi/400:3*pi;t2=0:pi/300:4*pi; I1=7*exp(-2.5*t1).*sin(10*pi*t1);I2=15*exp(-0.5*t2).*sin(5*t2+pi/3); plotyy(t1,I1,t2,I2);grid on, title(不同标度在同一坐标内绘制曲线); xlabel(时间t/s),ylabel(电流I1/A 和 I2/A);,53,54,Matlab提供了灯光设置的函数,%绘制光照处理后的多峰函数曲面 z=peaks(30);%peaks 函数，称为多峰函数，常用于三维曲面的演示 subplot(1,2,1);