第1章MATLAB6.5环境

1第1章MATLAB6.5环境1.1MATLAB简介MATLAB(MatrixLaborator)是MathWorks公司开发科学与工程计算软件；广泛应用于自动控制、数学运算、信号分析、计算机技术、图像信号处理、财务分析、航天工业、汽车工业、生物医学工程、语音处理和雷达工程等行业；国内外高校和研究部门科学研究的重要工具；MATLIB已成为数学计算工具方面事实上的标准，MATLIB6.5是最新版本。1.1.1MATLAB工具箱MATLAB由基本部分和功能各异的工具箱组成。基本部分是MATLAB的核心，工具箱是扩展部分。工具箱是用MATLAB的基本语句编成的各种子程序集，用于解决某一方面的专门问题或实现某一类的新算法。MATLAB有以下主要的工具箱：控制系统工具箱(ControlSystemToolbox)系统辨识工具箱(SystemIdentificationToolbox)信号处理工具箱(SignalProcessingToolbox)神经网络工具箱(NeuralNetworkToolbox)模糊逻辑控制工具箱(FuzzyLogicToolbox)小波工具箱(WaveletToolbox)模型预测控制工具箱(ModelPredictiveControlToolbox)通信工具箱(CommunicationToolbox)图像处理工具箱(ImageProcessingToolbox)频域系统辨识工具箱(FrequencySystemIdentificationToolbox)优化工具箱(OptimizationToolbox)偏微分方程工具箱(PartialDifferentialEquationToolbox)财政金融工具箱(FinancialToolbox)统计工具箱(StatisticsToolbox)1.1.2MATLAB功能和特点1．功能强大(1)运算功能强大MATLAB的数值运算要素不是单个数据，而是矩阵，每个元素都可看作复数，运算包括加、减、乘、除、函数运算等；2通过MATLAB的符号工具箱，可以解决在数学、应用科学和工程计算领域中常常遇到的符号计算问题。(2)功能丰富的工具箱大量针对各专业应用的工具箱的提供，使MATLAB适用于不同领域。(3)文字处理功能强大MATLAB的Notebook为用户提供了强大的文字处理功能，允许用户从Word访问MATLAB的数值计算和可视化结果。2．人机界面友好，编程效率高语言规则与笔算式相似，命令表达方式与标准的数学表达式非常相近。解释方式工作的，键入算式无需编译立即得出结果，若有错误也立即做出反应，便于编程者立即改正。3．强大而智能化的作图功能工程计算的结果可视化，使原始数据的关系更加清晰明了；多种坐标系；能绘制三维坐标中的曲线和曲面。4．可扩展性强包括基本部分和工具箱两大部分，具有良好的可扩展性，工具箱可以任意增减。5.Simulink动态仿真功能MATLAB的Simulink提供了动态仿真的功能，用户通过绘制框图来模拟一个线性、非线性、连续或离散的系统，通过Simulink能够仿真并分析该系统。1.2MATLAB6.5环境设置MATLAB6.5版的界面更加方便，运行界面称为MATLAB操作界面(MATLABDesktop)，默认的操作界面如图1.1所示。3MATLAB的操作界面是一个高度集成的工作界面，它的通用操作界面包括九个常用的窗口，另外，MATLAB6.5版还增加了“Start”开始按钮。1.2.1菜单栏MATLAB操作界面菜单提供了“File”、“Edit”、“View”、“Web”、“Window”和“Help”菜单。1．File菜单图1.2File菜单图1.1MATLAB6.5版的默认界面菜单历史命令窗口工作空间窗口/当前目录浏览器/交互界面分类目录窗口开始按钮工具栏命令窗口4表1.1File菜单功能表下拉菜单功能NewM-file新建一个M文件，打开M文件编辑/调试器Figure新建一个图形窗口Model新建一个仿真模型GUI新建一个图形用户设计界面(GUI)Open...打开已有文件CloseCommandHistory关闭历史命令窗口ImportData...导入其他文件的数据SaveWorkspaceas...使用二进制的MAT文件保存工作空间的内容PageSetup...页面设置SetPath...设置搜索路径等Preferences...设置MATLAB工作环境外观和操作的相关属性等参数Print...打印PrintSelection...打印所选择区域ExitMATLAB退出MATLAB2．Edit菜单Edit菜单如图1.3所示，Edit菜单的各菜单项与Windows的Edit菜单相似；“PasteSpecial”有点特殊，可以用来打开数据输入向导对话框“ImportWizard”，将剪贴板的数据输入到MATLAB工作空间中。3．View菜单图1.3Edit菜单图1.4View菜单5表1.2View菜单功能表下拉菜单功能DesktopLayout界面布局(可选择各种布局方式)UndockCommandWindow与命令窗口分离CommandWindow打开命令窗口CommandHistory打开历史命令窗口CurrentDirectory打开当前目录窗口Workspace打开工作空间窗口LaunchPad打开交互界面分类目录窗口Profiler打开程序性能剖析窗口Help打开帮助窗口4.Web菜单表1.3Web菜单功能表下拉菜单功能TheMathWorksWebSite连接到MathWorks公司的主页MATLABCentral连接到MATLABCentralMATLABFileExchange连接到MATLABFileExchangeMATLABNewsgroupAccess连接到MATLABNewsgroupAccessCheckforUpdates通过网站检查版本更新Products连接到产品介绍页面Membership连接到介绍MathWorks公司的会员制度TechnicalSupportKnowledgeBase连接到MathWorks公司的技术支持网页5.Windows菜单Windows菜单提供了在已打开的各窗口之间切换的功能。6.Help菜单Help菜单提供了进入各类帮助系统的方法。图1.5Web菜单67.开始菜单上半部分是交互界面窗口的列表；下半部分是常用的子菜单项，包括：DesktopTools、Web、Preferences、Help和Demos。1.2.2工具栏1.2.3通用操作界面窗口1.命令窗口(CommandWindow)在命令窗口中可键入各种MATLAB的命令、函数和表达式，并显示除图形外的所有运算结果。命令窗口单独显示：如果选择菜单“View”→“UndockCommandWindow”；单独的命令窗口返回MATLAB界面：选择命令窗口的菜单“View”→“DockCommandWindow”命令。图1.6Help菜单NewM-FileCopyCutPasteOpenFileUndoRedoHelpSimulink当前路径图1.8工具栏7(1)命令行的显示方式命令窗口中的每个命令行前会出现提示符“”。命令窗口内显示的字符和数值采用不同的颜色，在默认情况下，输入的命令、表达式以及计算结果等采用黑色字体；字符串采用赭红色；“if”、“for”等关键词采用蓝色。【例1.1】在命令窗口中输入不同的数值和语句，并查看其显示方式。a=12.7a=12.7000b='Hello'b=Helloifa0c=5,endc=5(2)命令窗口中命令行的编辑MATLAB命令窗口不仅可以对输入的命令进行编辑和运行，而且可以对已输入的命令进行回调、编辑和重运行。常用操作键如表1.4所示。表1.4命令窗口中行编辑的常用操作键键名作用键名作用↑向前调回已输入过的命令行Home使光标移到当前行的开头图1.9单独的命令窗口8↓向后调回已输入过的命令行End使光标移到当前行的末尾←在当前行中左移光标Delete删去光标右边的字符→在当前行中右移光标Backspace删去光标左边的字符PageUp向前翻阅当前窗口中的内容Esc清除当前行的全部内容PageDown向后翻阅当前窗口中的内容CTRL+C中断MATLAB命令的运行(3)命令窗口中的标点符号表1.5MATLAB常用标点符号的功能名称符号功能空格用于输入变量之间的分隔符以及数组行元素之间的分隔符。逗号,用于要显示计算结果的命令之间的分隔符；用于输入变量之间的分隔符；用于数组行元素之间的分隔符。点号.用于数值中的小数点。分号;用于不显示计算结果命令行的结尾；用于不显示计算结果命令之间的分隔符；用于数组元素行之间的分隔符。冒号:用于生成一维数值数组，表示一维数组的全部元素或多维数组的某一维的全部元素。百分号%用于注释的前面，在它后面的命令不需要执行。单引号‘’用于括住字符串。圆括号()用于引用数组元素；用于函数输入变量列表；用于确定算术运算的先后次序。方括号[]用于构成向量和矩阵；用于函数输出列表。花括号{}用于构成元胞数组。下划线-用于一个变量、函数或文件名中的连字符。续行号…用于把后面的行与该行连接以构成一个较长的命令。“At”号@用于放在函数名前形成函数句柄；用于放在目录名前形成用户对象类目录。注意：以上的符号一定要在英文状态下输入，因为MATLAB不能识别中文标点符号。【例1.2】在命令窗口中使用不同的标点符号。a=12.5,b='Hello'%逗号表示分隔命令,单引号构成字符串,点号为小数点a=12.5000b=Helloc=[12;34;56]%[]表示构成矩阵,分号用来分隔行,空格用来分隔元素c=1293456d=a*...%...表示续行(4)数值计算结果的显示格式及设置默认显示格式为：当数值为整数，以整数显示；当数值为实数，以小数后4位的精度近似显示，即以“短(Short)”格式显示；如果数值的有效数字超出了这一范围，则以科学计数法显示结果。显示格式设置：选择菜单“File”→“Preferences”，则会出现参数设置对话框，如图1.10所示；直接在命令窗口中输入“format”命令来进行数值显示格式的设置。format格式描述表1.6数据显示的Format格式命令格式含义例子formatformatshort(默认)通常保证小数点后四位有效；大于1000的实数，用5位有效数字的科学计数法显示314.159显示为314.15903141.59显示为3.1416e+003formatshorte5位科学计数法表示π显示为3.1416e+000formatshortg从formatshort和formatshorte中自动选择最佳计数方式π显示为3.1416formatlong15位数字表示π显示为3.14159265358979formatlonge15位科学计数法表示π显示为3.141592653589793e+000formatlongg从formatlong和formatlonge中自动选择最佳计数方式π显示为3.1415926358979formatrat近似有理数表示π显示为355/113formathex十六进制表示π显示为400921fb54442dl8format+正数、负数、零分别用＋、－、空格π显示为+formatbank表示(金融)元、角、分π显示为3.14图1.10参数设置对话框10formatcompact在显示结果之间没有空行的压缩格式formatloose在显示结果之间有空行的稀疏格式(5)命令窗口的常用控制命令clc：用于清空命令窗口中的显示内容。more：在命令窗口中控制其后每页的显示内容行数。2.历史命令窗口(CommandHistory)表1.7历史指令窗口主要功能的操作方法应用功能操作方法单行或多行命令的复制(Cop