【精品】MATLAB及应用课件PPT(完整版)

MATLAB及应用陈霞2007.3课程的性质、目的和任务Matlab是一个可视化的计算程序，被广泛地应用在科学运算领域里。它具有功能强大、使用简单等特点，内容包括：数值计算、符号计算、数据拟合、图形图像处理、系统模拟和仿真分析等功能。此外，用Matlab还可以进行动画设计、有限元分析等。本课程的目的是使学生能够运用Matlab进行一般的工程计算，掌握Matlab的基本技术（基本计算、矩阵处理、符号运算和图形显示技术等），为将来从事工程技术方面的产品开发、科学研究、工程计算和管理打下一定的基础。教学基本要求1.了解Matlab语言特点、熟悉Matlab视窗环境、掌握Matlab帮助功能的基本使用方法。2.掌握Matlab中变量和函数的有关概念、以及矩阵和多项式的构造方法。掌握数组运算和矩阵运算，并能够使用常用的几种常用的函数进行简单问题的求解。3.搞清符号变量和符号表达式的定义，并能用符号运算解决一般的微积分和方程求解问题。掌握Matlab程序设计的几种基本控制转移语句，学会使用简单M文件的编程。4.掌握二维平面图形和三维立体图形的绘制方法，进行数据可视化处理。理解用户图形界面程序的构造，掌握编程方法。5.能够利用Matlab进行简单的通讯与电子工程项目的仿真第1章Matlab概述1.1、Matlab简介1.2、Matlab的工作环境1.3、Matlab帮助系统第1章Matlab概述1.1、Matlab简介1、MATLAB的起源与发展MATLAB是“矩阵实验室”（MATrixLABoratory）的缩写，最初版本是由CleveMoler博士用FORTRAN语言开发的矩阵分析软件。80年代初期，由CleveMoler和JohnLittle采用C语言改写了MATLAB的内核。成立了Mathworks软件开发公司，并于1984年将MATLAB正式推向市场。1992年初推出了应用于Windows操作系统的MATLAB4.x版本。1997年推出5.1版本。1998年推出5.2版本。1999年推出MATLAB5.3版本，MATLAB5.3对应于Release11。2000年又推出了更为简便易学的MATLAB6.0版本，MATLAB6.0对应于Release12。第1章Matlab概述2、MATLAB的主要特点MATLAB的基本单位为矩阵.MATLAB语言以解释方式工作.具有非常友好的人机界面。具有强大的作图和数据可视化功能.具有极强的可扩展性。3、MATLAB的基本组成MATLAB主程序、Simulink动态系统仿真和MATLAB工具箱（Toolbox）三大部分组成。主程序包括了MATLAB语言、工作环境、句柄图形、数学函数库和应用程序接口五部分.第1章Matlab概述1.2、Matlab的工作环境1.MATLAB的启动桌面快捷方式启动开始菜单方式启动2.MATLAB和退出Matlab菜单命令/关闭按钮在Matlab命令窗口输入exit或quit第1章Matlab概述MATLAB的桌面环境可以包含多个窗口，这些窗口分别为历史命令窗口(CommandHistory)、命令行窗口(CommandWindow)、当前目录浏览器(CurrentDirectoryBrowser)、工作空间浏览器(WorkspaceBrowser)、目录分类窗口(LaunchPad)、数组编辑器(ArrayEditor)、M文件编辑器/调试器(Editor/Debugger)、超文本帮助浏览器(HelpNavigator/Browser)，这些窗口都可以内嵌在MATLAB主窗体中，组成MATLAB的用户界面。其中当MATLAB安装完毕并首次运行时，展示在用户面前的界面为MATLAB运行时的缺省界面窗口，如图1-1所示。第1章Matlab概述第1章Matlab概述MATLAB6.5的缺省界面和MATLAB6.1的缺省界面相比还是有一定变化的，主要就是在界面的左下角有一个名为“Start”的启动菜单，在这个菜单中可以执行MATLAB产品的各种工具，并且可以查阅MATLAB包含的各种资源，它的功能和MATLAB的目录分类窗口(LaunchPad)功能非常类似。在默认的缺省用户界面中，新版本的MATLAB中没有了目录分类窗口(LaunchPad)，而是工作空间浏览器(WorkspaceBrowser)。MATLAB启动的界面可以具有多种默认的选择，用户可以通过MATLAB界面中的“View”菜单下的“DesktopLayout”子菜单下的命令选择不同的MATLAB界面，这些命令分别为：第1章Matlab概述Default:缺省的界面，如图1-1所示。包含历史命令窗口(CommandHistory)、命令行窗口(CommandWindow)，此外工作空间浏览器(WorkspaceBrowser)和当前目录浏览器(CurrentDirectoryBrowser)两个窗口层叠在一起。CommandWindowsOnly：仅包含命令行窗口(CommandWindow)，此时MATLAB界面的外观类似于旧版本的MATLAB。Simple:包含两个窗口——命令行窗口(CommandWindow)和历史命令窗口(CommandHistory)，两个窗口并列在界面中，如图1-2所示。第1章Matlab概述图1-2选择Simple菜单命令的界面第1章Matlab概述ShortHistory和TallHistory：这两个菜单命令包含的窗口类型和数量同默认的界面完全一致，不过排放的顺序不同，如图1-3、1-4所示。图1-3选择ShortHistory菜单命令的界面第1章Matlab概述图1-4选择TallHistory菜单命令的界面第1章Matlab概述FivePanel：包含所有的MATLAB桌面窗口，在MATLAB界面中各个窗口处于平铺状态，如图1-5所示图1-5选择FivePanel菜单命令的界面第1章Matlab概述在MATLAB用户界面的View菜单下还有一些菜单命令可以用来选择显示在图形界面中的窗口，用户可以根据自己的喜好选择配置用户界面。在本小结提及的各种用户交互的窗口将在后续的章节中详细讲述。一般情况下，建议用户选择“CommandWindowsOnly”方式来运行MATLAB。在这种启动方式下，MATLAB的启动速度比较快，占用的资源略少。第1章Matlab概述3、MATLAB菜单项File（文件）菜单Edit（编辑）菜单View（视图）菜单Window（窗口）菜单Web（连网信息）Help（帮助）菜单第1章Matlab概述4.MATLAB工具栏用MATLAB的M文件编辑器新建一个M文件；用MATLAB编辑器打开一个文件；将选中的内容剪切到剪贴板；将选中的内容复制到剪贴板；将剪贴板中的内容粘贴到光标指定的位置；撤消最近一次的操作；打开Simulink浏览器；打开MATLAB帮助窗口。当前工作路径第1章Matlab概述5.CommandWindows运用入门1）CommandWindows指令窗口简介第1章Matlab概述2）最简单的计算器使用法例1.1求算术运算结果（1）用键盘在Matlab指令窗口中输入以下内容(12+2*(7-4))/3^2（2）在上述表达式输入完成后，按【Enter】键，该指令被执行（3）在指令执行后，Matlab指令窗中将显示以下结果ans=22[122(74)]/3第1章Matlab概述例1.2简单矩阵的输入步骤（1）在键盘中输入下列内容A=[1,2,3;4,5,6;7,8,9]（2）按【Enter】键，该指令被执行（3）在指令执行后，Matlab指令窗中将显示以下结果A=123456789123456789A第1章Matlab概述当然我们也可以采用分行输入的形式A=[1,2,34,5,67,8,9]A=123456789第1章Matlab概述3）计算结果的图象显示例1-3绘制函数y=2sin(1+x)的图像，并计算当x=0.5时的函数值。x=(1:0.1:10);%给出自变量x的定义域y=2*sin(1+x);%写出函数形式plot(x，y)%绘出函数图形y=2*sin(1+0.5)%求当x=0.5时的y值，其后不加分号，直接在窗口中给出结果y=1.9950%输出y的计算结果第1章Matlab概述例1-4绘制函数y=3x3-10x2+5x-8的图像fori=1:100x(i)=0.1*i;y(i)=3*x(i)^3-10*x(i)^2+5*x(i)-8;endplot(x,y)第1章Matlab概述5.MATLAB通用命令第1章Matlab概述1.3Matlab帮助系统1、Matlab联机帮助#工具条中的按钮；#help菜单栏中前2项中的任何一项；#在命令窗口中执行helpdesk或doc。2、Matlab的网上资源web菜单栏第1章Matlab概述3、Matlab常用的窗口帮助命令第1章Matlab概述help命令直接输入help，MATLAB将列出所有的帮助主题，每个帮助主题对应于MATLAB搜索路径中的一个目录；help后加帮助主题，可获得指定帮助主题的帮助信息；help后加函数名；help后加命令名，将得到指定命令的用法；第1章Matlab概述demo命令第1章Matlab概述helpwin命令用于打开MATLAB的帮助文件窗第1章Matlab概述lookfor命令允许用户通过完整的或部分关键字来搜索要查找的内容who和whos的作用是列出在MATLAB工作内存中驻留的变量名exist命令用来查找或检查变量和函数的存在性第1章Matlab概述上机练习（1）（1）以两种方式打开MATLAB工作窗口，进入MATLAB6.5的工作环境，并尝试用不同的方式退出。（2）尝试、熟悉MATLAB6.5的各栏菜单以及各个工具栏的功能。（3）重新启动MATLAB6.5，进入MATLAB工作窗口，用who命令查看当前工作空间内有无变量及其值。（4）绘制函数y=cos(5x+2)/sin(3x+1)的图像，并求解当x=2时的函数值。（5）此时再次用who命令查看工作空间内的变量名及其值，与（3）比较，同时用whos命令查看变量，比较与who命令的不同。（6）熟练掌握MATLAB的通用命令。（7）练习并熟练掌握MATLAB的帮助命令，学会利用MATLAB的帮助信息。（8）用lookfor命令查找函数cos的信息，并与help命令查找的结果相比较，注意采用两种命令之间的差别。第2章Matlab语言程序设计基本要求：(1)了解Matlab的各种数据类型；(2)掌握Matlab的运算符与操作符的含义和用法；(3)掌握Matlab基本表达式并了解其常用函数分类；(4)熟练掌握Matlab的程序结构（顺序结构、循环结构和分支结构）与流程控制语句；(5)了解并初步掌握Matlab的数据文件的读写；(6)学会Matlab的M文件的编写方法，包括命令文件和函数文件。了解M件的调试命令和调试方法。第2章Matlab语言程序设计1、Matlab数据类型MATLAB的早期版本只有非常简单的二维数组和字符类型的数据，目前的MATLAB版本中不仅有多达十几种的基本数据类型，在不同的专业工具箱中还有特殊的数据类型，并且MATLAB还支持面向对象的编程技术，支持用户自定义的数据类型。MATLAB支持的基本数据类型见图2-1。第2章Matlab语言程序设计MATLAB数据类型基本数值类型字符串元胞数组结构内嵌对象函数句柄Java对象逻辑类型双精度类型单精度类型整数类型用户自定义类int8,uint8int16,uint16int32,uint32int64,uin64图2-1MATLAB的数据类型第2章Matlab语言程序设计获取MATLAB的数据类型列表可以在MATLAB命令行窗