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MATLAB实用教程第一章

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MATLAB课程介绍 MATLAB课程介绍
?定位:公共基础选修课 定位: 定位 ?目标:了解MATLAB,能够熟练掌握 目标:了解MATLAB MATLAB, 目标 数学(矩阵)运算,简单编程, 数学(矩阵)运算,简单编程,简 单的数据处理及基本图形绘制. 单的数据处理及基本图形绘制.

?教材:MATLAB实用教程 教材:MATLAB实用教程 教材 ?特点:完全不必具备其它语言 特点: 特点 的基础, 的基础,各年级各专业的同学都 可选修。 可选修。

MATLAB课程安排 MATLAB课程安排
?学时: 30学时(基于matlab7.0版 本,介绍matlab7.0) ?安排:讲课14学时,上机16学时, ?考核要求:不得缺勤。 ?考核方式: 上机考查

第一章 概述

MATLAB将计算、可视化和编程 等功能集于一个易于使用的环境,并 遇有如下特点: 功能强大; 简单易学; 编程效率高。

目录
1.1 MATLAB简介及安装 MATLAB简介及安装 1.2 MATLAB的目录结构 MATLAB的目录结构 1.3 MATLAB的工作环境 MATLAB的工作环境 1.4 MATLAB的通用命令 MATLAB的通用命令 1.5 MATLAB的帮助系统 MATLAB的帮助系统 1.6 MATLAB示例 MATLAB示例 * 题

1.1 MATLAB简介及安装 MATLAB简介及安装
1 MATLAB 1.MATLAB的发展历程 2.MATLAB的特点 3.MATLAB的安装

1.MATLAB的发展历程 MATLAB的发展历程
matlab语言是由美国的Clever Moler博士于1980 年开发的。 设计者的初衷是为解决“线性代数”课程的矩阵运算问题 取名MATLAB即Matrix Laboratory 矩阵实验室的意思 1984年,推出了MATLAB第一个商业版本; 1992年,推出MATLAB 4.0版;

1997年,推出MATLAB 5.0版; 2000年,推出MATLAB 6.0版; 2004年,推出MATLAB 7.0版; 2008年,推出MATLAB 7.6版。

2.MATLAB的特点 MATLAB的特点
它将一个优秀软件的易用性与可 靠性、通用性与专业性 、一般 目的的应用与高深的科学技术应 用有机的相结合 MATLAB是一种直译式的高级语 言,比其它程序设计语言容易

MATLAB语言与其它语言的关系仿 语言与其它语言的关系仿 佛和C语言与汇编语言的关系一样 佛和 语言与汇编语言的关系一样 计算机语言的发展
管理、可视化 数值运算 解析运算 智能化

标志着计算机语言向“智能化” 标志着计算机语言向“智能化”方 向发展,被称为第四代编程语言。 向发展,被称为第四代编程语言。

MATLAB已经不仅仅是一个“矩阵实 验室”了,它集科学计算、图象处理; 声音处理于一身,并提供了丰富的 Windows图形界面设计方法 MATLAB语言是功能强大的计算机高 级语言, 它以超群的风格与性能风靡 全世界, 成功地应用于各工程学科的 研究领域

MATLAB在美国已经作为大学工科学生 必修的计算机语言之一 (C, ORTRAN, ASSEMBLER, MATLAB) *年来,MATLAB语言已在我国推广使 用,现在已应用于各学科研究部门和许 多高等院校

matlab能在各领域做什麽
工业研究与开发 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 电子学、控制理论和物理学等工程和科学 学科方面的教学与研究 经济学、化学和生物学等计算问题的所有 其他领域中的教学与研究

例、用一个简单命令求解线性系统 3x1+ x2 - x3 = 3.6 x1+2x2+4x3 = 2.1 对于线性系统有Ax=b -x1+4x2+5x3 = -1.4 A=[3 1 -1;1 2 4;-1 4 5];b=[3.6;2.1;-1.4]; x=A\b x= 1.4818 -0.4606 0.3848

例、用简短命令计算并绘制在0≤x≤6范围内的 sin(2x)、sinx2、sin2x。 x=linspace(0,6) y1=sin(2*x),y2=sin(x.^2),y3=(sin(x)).^2; plot(x,y1,x, y2,x, y3)
1 0 .8 0 .6 0 .4 0 .2 0 - 0 .2 - 0 .4 - 0 .6 - 0 .8 -1 0 1 2 3 4 5 6

? 阶梯图

用四种方法描述cos(x)*sin(y)图形
1 0 .5 0 - 0 .5 -1 4 2 0 -2 -4 -5 0 5

4 3 1 2 0 .5 1 0 0 -0 .5 -1 4 2 0 -2 -4 -5 0 -4 -4 -2 0 2 4 5 -1 -2 -3

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 50 100 150 200 250 300

50 100 150 200 250 300 350 400 450 100 200 300 400 500 600

3.MATLAB的安装 MATLAB的安装
MATLAB对PC系统的要求

1.2 MATLAB的目录结构 MATLAB的目录结构

安装MATLAB后,在安装目录下将包含如 安装MATLAB后,在安装目录下将包含如 下文件夹。

续表

1.3 MATLAB的工作环境 MATLAB的工作环境
1.菜单和工具栏 2.命令窗口 3.历史命令窗口 4.当前工作目录窗口 5.工作空间窗口

本节介绍MATLAB的工作界面和基本 的操作方法。 MATLAB的工作界面主要包括: 菜单; 工具栏; 命令窗口; 历史命令窗口; 当前工作目录窗口; 工作空间窗口。

MATLAB工作环境 MATLAB工作环境

1.菜单和工具栏
这里只简单介绍默认情况下的菜单和 工具栏。 【File】菜单主要用于对文件的处理。 【Edit】菜单主要用于复制、粘贴等操 作,与一般Windows程序的类似,在此 不作详细介绍。

【Debug】菜单用于调试程序。 【Desktop】菜单用于设置主窗口中需要 打开的窗口。 【Window】菜单列出当前所有打开的窗 口。 【Help】菜单用于选择打开不同的帮助系 统。

当用户单击“Current Directory”窗口时,使得该窗口成 为活动窗口,同时增加一个如下图所示的菜单【View】,用 于设置如何显示当前目录下的文件。

当用户单击“Workspace”窗口时,使得该窗口成为活动 窗口,同时增加如下图所示的菜单【View】和【Graphics】。

2.命令窗口
命令窗口是MATLAB的主要交互窗口, 用于输入命令并显示除图形以外的所有执 行结果。 MATLAB命令窗口中的“>>”为运算提示 符,表MATLAB处于准备状态。

当在提示符后输入一段程序或一段运算式 后【Enter】键,MATLAB会给出计算结 果,并再次进入准备状态(所得结果将被 保存在工作空间窗口中)。 单击命令窗口右上角的“ 使 口。 ”按钮,可以

命令窗口脱离主窗口而成为一个独立的窗

3.历史命令窗口
主要用于记录所有执行过的命令; 保留自安装后所有使用过命令的历史记 录,并标明使用时间; 可以通过用鼠标双击某一历史命令来重新 执行该命令; 可以成为一个独立的窗口。

通过上下文菜单,可删除或粘贴历史记录; 可为选中的表达式或命令创建一个M文件; 可为表达式或命令创建快捷按钮。

4.当前工作目录窗口
当前工作目录是指MATLAB运行文件时的目 录。只有在当前工作目录或搜索路径下的文件、 函数可以被运行或调用。如下图所示。

5.工作空间窗口
工作空间窗口将显示目前内存中所有的 MATLAB变量的变量名、数据结构、字节数以及 类型等信息,如下图所示。

1.4 MATLAB的通用命令 MATLAB的通用命令
1.常用命令 2.输入内容的编辑 3.标点 4.搜索路径与扩展

通用命令是MATLAB中经常使用的一 组命令,这些命令可以用来管理目录、函 数、变量、工作空间、文件和窗口等。下 面对这些命令进行介绍。

1.常用命令
常用命令的功能

2.输入内容的编辑
在命令窗口中,MATLAB提供了控制光标位 置和进行简单编辑的键盘按键,部分常用的键盘 按键及其功能如下表所示。

3.标点
在MATLAB中,一些标点符号被赋予 了特殊的功能,如下表所示。

4.搜索路径与扩展
用户自己书写的函数有可能并没有保存 在搜索路径下。要解决这个问题,只需把 程序所在的目录扩展成MATLAB的搜索路 径即可。

(1)查看MATLAB的搜索路径 选 择 MATLAB 主 窗 口 中 的 【File】| 【Set Path】菜单,进入【设置搜索路径】 对话框。通过该对话框可为MATLAB添加 或删除搜索路径。

在命令窗口中输入path或genpath可 得到MATLAB的所有搜索路径,具体代码 如下:

(2)设置MATLAB的搜索路径 方法一:在MATLAB命令窗口中输入 editpath或pathtool命令或通过【File】 |【Set Path】菜单,进入 “设置搜索 路 径”对话框,通过该对话框编辑搜索路 径。

方法二:在命令窗口执行“path(path, ‘D:\Study ’)”,然后通过 “设置搜索路 径”对话框查看“D:\Study”是否在搜索 路 径中。 方法三:在命令窗口执行“addpath D:\Study- end”,将新的目录加到整个 搜索路径的末尾。如果将end改为 begin,可以将新的目录加到整个搜索路 径的开始。

1.5 MATLAB的帮助系统 MATLAB的帮助系统
1.命令窗口查询帮助系统 2.联机帮助系统 3.联机演示系统

MATLAB为用户提供了非常完善的帮 助系统。下面分别介绍MATLAB的三类帮 助系统。

1.命令窗口查询帮助系统
常见的帮助命令

2.联机帮助系统
用户可以通过下述方法进入MATLAB 的联机帮助系统。 直接单击MATLAB主窗口中的“ ”按钮; 选中Help菜单的前4项中的任意一项; 在命令窗口中执行helpwin、helpdesk 或doc。

3.联机演示系统
可以通过以下方式打开联机演示统。 选择MATLAB主窗口菜单的【Help】| 【Demos】选项; 在命令窗口输入demos; 直接在帮助页面上选择Demos页。

Click and drag waveform to change fundamental frequency and amplitude 1 Waveform 0.5 0 -0.5 -1 0 0.2 0.4 0.6 Time (Seconds) 0.8 1

Magnitude (dB)

40 20 0 -20 -40 0 20 40 60 Frequency (Hertz) 80 100

1.6 MATLAB示例 MATLAB示例
下面以一个简单的例子展示如何 使用MATLAB进行简单的数值计算。

*
1.简述MATLAB的主要功能。



2.在命令窗口输入“w=3+2”,然后依次使用clear和clc 命 令,分别观察命令窗口、工作空间窗口和历史命令窗口 的变化。 3.将硬盘上一已有目录,加入到搜索路径,并将其设置为 当前工作目录。 4.通过命令窗口,查询函数sin()的用法。 5.通过联机帮助系统,查询函数inv()的用法。

6.通过联机演示系统,查询并运行“Control Systems Toolboxes” 下 的 “ Case Studies” 中 的 “ Yaw Damper for a 747 Aircraft”演示程序。 7 . 在 命 令 窗 口 依 次 执 行 “ w=5;” 、 “ p=2*w” 和 “q=p+w”。 8.在命令窗口同时执行下述代码: w=5; p=2*w q=p+w




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