Matlab讲义-第一章matlab01概述-1510

Matlab/Simulink是目前工程技术领域应用最广、功能较全的系统仿真工具（适合于针对通信系统模块的系统级仿真，而对于通信系统的电路级仿真则显得不太方便）。课程作用适合做数据采集及处理labview是虚拟仪器仿真仿真的步骤利用仿真模型实现实际系统中发生的本质过程，并通过对系统模型的试验来研究存在的或设计中的系统。课程基本概念仿真建模、仿真实验和仿真分析通信仿真：就是利用计算机对实际通信系统的物理模型或数学模型进行试验，通过这样的模型试验来对一个实际系统的性能和工作状态进行分析和研究。当在实际系统中进行试验研究比较困难或者根本无法实现时，仿真技术就成为必然的选择。MATLAB提供的仿真实现方法（1）MATALB编程的方法（2）Simulink方法（3）Simulink结合MTALAB编程的方法基于数据流的仿真方法基于时间流的仿真方法clc,clearw=1;f=1/(2*pi);T=2*pi;t=0:0.001:2*T;ft=sin(t);ft1=2*sin(w*t);plot(t,ft)holdonplot(t,ft1,'r--')legend(‘原信号’,’放大后的信号’)gridon例：观察正弦信号（角频率为1rad/s,2个周期）放大2倍后的结果信号MATLAB仿真方法MATLAB编程方法02468101214-2-1.5-1-0.500.511.52原信号放大后的信号Simulink仿真方法----基于框图的仿真MATLAB仿真方法第1章MATLAB概述1.1MATLAB简介1.2MATLAB的工作环境1.3MATLAB命令窗口的主要操作1.4MATLAB文本编辑窗1.5MATLAB帮助系统1.6互联网上的MATLAB资源§1.1MATLAB简介一、MATLAB的起源与发展上世纪70年代后期，时任美国NewMexico大学计算机系系主任的CleveMolerCleveMoler用FORTRAN为学生编写了专用于矩阵的处理、运算的程序。CleveMoler给这个程序取名为MATLAB,即Matrix和Laboratory的组合。MATLAB的最初版本诞生了。CleveMoler1983年春天，CleveMoler到Standford大学讲学，MATLAB深深地吸引了工程师JohnLittle。JohnLittle敏锐地觉察到MATLAB在工程领域的广阔前景，于是，他和CleveMoler、SteveBangert一起，改用C语言开发了第二代MATLAB专业版，也是MATLAB第一个商用版，同时赋予了它数值计算和数据图示化的功能。1984年，CleveMoler和JohnLittle成立了MathWorks公司，专门扩展并改进MATLAB，并于当年发行了MATLAB第1版(DoS版本1.0)。一、MATLAB的起源与发展JackLittleCleveMoler1990年推出的MATLAB3.5i版是第一个可以运行于MicrosoftWindows下的版本；1990年推出的SimuLAB环境首次引入基于框图的系统仿真功能(即把系统框图模型输入给计算机，然后对之进行进一步的分析与仿真)，该环境就是现在所知的Simulink，其模型输入方式使得一个复杂系统的数字仿真问题变得十分直观且相当容易。一、MATLAB的起源与发展调制解调系统2004年MATLAB7.0.1，Release14。自2006年开始，每年MathWorks公司都会发布两次以年份命名的Matlab版本，3月份推出a版本（测试版），9月份推出b版本（正式版）。2016年上半年MATLAB2016a发布。经过多年来版本的不断更新，新版本的MATLAB功能已经十分强大，其应用领域日益广泛，速度更快，数值性能更好；一、MATLAB的起源与发展二、MATLAB的主要特点和功能1.语言简单2.超强的数值运算功能3.强大的数据和函数可视化功能4.可以直接处理声音和图形文件5.交互式高级编程语言——M语言编程功能6.扩充能力、可开发能力较强7.丰富的工具箱。8.Simulink仿真功能1.语言简单：语法限制不严格，程序设计自由度大，使用方便灵活。语言及其书写形式非常接近于常规数学书写形式；数学运算：如同一个计算器，MATLAB做到与“草稿纸”一样，用户输入式子，便输出结果。例1：4*25+6*22+2*99注：代表光标处ans=430示例1二、MATLAB的主要特点和功能二、MATLAB的主要特点和功能以矩阵为基本的运算单位，拥有600多个工程中要用到的数学运算函数。MATLAB的这些函数所能解决的问题，大致包括矩阵运算和线性方程组的求解、微分方程及偏微分方程的求解、多项式运算、符号运算、傅立叶变换和数据的统计分析、工程中的优化问题、稀疏矩阵运算、复数的各种运算、三角函数和其他初等数学运算、多维数组操作以及建模动态仿真等。2.超强的数值计算功能例1、用一个简单命令求解线性方程3x1+x2-x3=3.6x1+2x2+4x3=2.1-x1+4x2+5x3=-1.4A=[31-1;124;-145];b=[3.6;2.1;-1.4];x=A\bx=1.4818-0.46060.3848对于线性方程有Ax=b矩阵运算功能nnnnnnnnbbbxxxaaaaaaaaa2121212222111211nnnnnnnnnnbxaxaxabxaxaxabxaxaxa22112222212111212111例2：x^4－12X^3＋0X^2＋25X+116=0的根，注：^为乘方p=[1-12025116];r=roots(p)r=11.74732.7028－1.2251＋1.4672i－1.2251－1.4672i多项式运算功能二、MATLAB的主要特点和功能可方便地画出二维和三维图形;图形用户界面GUI制作工具，可以制作用户菜单和控件。使用者可以根据自己的需求编写出满意的图形界面。3.数据和函数可视化功能4.可以直接处理声音和图形文件声言文件,如：WAV文件（例：wavread，sound等）图形文件,如：bmp、gif、tif二、MATLAB的主要特点和功能5.Matlab语言编程功能编程易、函数丰富语法限制不严格，程序设计自由度大，使用方便灵活、简单。变量无需先定义或声明，就可以使用，程序的书写格式自由，数据的输入、输出语句简洁，很短的代码就可以完成其它语言要经过大量代码才能完成的复杂工作。使用MATLAB语言编写的程序可以直接运行，无需编译。以矩阵为基本的运算单位(不再像C语言那样要用循环来实现具有大量的相同算法的运算)完备的帮助系统，易学易用具有大量算法优化的功能函数(拥有600多个工程中要用到的数学运算函数)二、MATLAB的主要特点和功能二、MATLAB的主要特点和功能►MATLAB的缺点由于MATLAB的程序不用编译等预处理，也不生成可执行文件，程序为解释执行，所以速度较慢由于MATLAB属于解释性语言，所以限制了MATLAB在大型数值计算以及一些实时控制系统中的应用。函数调用方面，效率方面6.扩充能力、可开发能力较强MATLAB完全成了一个开放的系统用户可以开发自己的工具箱可以方便地与Fortran、C等语言接口MATLAB与VC++的混合编程目的：充分发挥MATLAB强大的计算功能和VC便于交互的特点。方法：实现两者之间的交互有很多种方法，但是最简单的是安装Matcom软件，Matcom可以直接将M文件翻译成同等功能的C，C++文件。此外，VC中创建工程是需要重新配置一些文件以便于matlab中函数的运算（如添加v4501v.lib函数库和matlab.h头文件）二、MATLAB的主要特点和功能§1.2MATLAB的工作环境MATLAB的启动桌面快捷方式启动开始菜单方式启动MATLAB的退出MTALB主窗口的关闭按钮在命令窗口输入exit或quitMATLAB2010b的工作环境§1.2.1MATLAB工作环境界面四个工作窗口:CommandWindowsWorkspaceCommandHistoryCurrentDirectory一、MATLAB桌面所包含的物件根据用户的需要，可以选定并激活相应的视窗进行操作标题栏菜单栏常用工具栏命令窗口当前路径历史命令工作区二、MATLAB的四个窗口MATLAB的命令窗口既是用户输入命令的空间，也是查看程序运行结果（除图形结果）的窗口。双击MATLAB图标，就可以进入命令窗口，出现命令等待符合“”，此时意味着系统处于准备接受命令的状态，可以在命令窗口中直接输入MATLAB的各种命令、函数、表达式。1.命令窗口(CommandWindows)在默认设置下，历史记录窗口会自动保留自安装起所有用过的命令和变量的历史记录，并且还注明了使用时间，从而方便了用户查询。2.命令历史记录窗口（CommandHistory）工作空间由运行MATLAB的程序或命令所生成的所有变量和MATLAB本身提供的常量构成。工作空间窗口以列表形式显示所有目前内存中存放的变量名、变量存储数据的维数、变量存储的字节数和变量类型说明。3.工作空间窗口(Workspace)：在当前目录窗口中可以显示或改变当前目录，还可以显示当前目录下的文件并提供搜索功能。4.当前目录窗口(CurrentDirectory)待机状态工作窗出现以后，即可进行各种操作§1.3.1命令窗简单操作示例最简单的计算器使用法运算符号范例加+1+2减-1-2乘*1*2除/或\48/4或4\48=12幂次方^5^2=25MATLAB中基本代数运算符步骤：（1）用键盘在MATLAB指令窗中输入以下内容(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=2如果开始时没有指定一个变量来存储运算结果，系统会自动将结果存储在暂变量“ans”中，是英文“answer”的缩写，其含义是“运算答案”。它是MATLAB的一个默认变量。如何控制输入和结果显示？§1.3.2输入和显示控制方式x=1+2+3;xx=61.结果的显示控制注意:；作用若在指令后输入“；”，则不显示计算结果，但结果保存在内存中。在指令后要得知计算值只须键入该变量即可。也可以使用shift+Enter(或shift+Return)，表示要输入多行命令后再运行，待最后一行命令输入完毕，再回车，MATLAB才开始运行上述诸条命令。可以将多条指令打在同一行，中间以,或是;分开，例如r=2,area=pi*r^2r=2;area=pi*r^2;请注意上述二式的差异，前者有计算结果显示，而后者则无。2.一行输入多条指令如果命令语句超过一行或者太长希望分行输入，则可以使用续行命令（…可三个句号以上）继续输入。a=40;c=60;...p=log10(a+c)S=1-1/2+1/3-1/4+1/5-1/6+...1/7-1/83.指令的续行输入(1)方向键和控制键可以编辑修改已输入的命令：回调上一行命令；回调下一行命令例如：设已输入过的指令y1=2*sin(0.3*pi)/(1+sqrt(5))；想继续计算y2=2*cos(0.3*pi)/(1+sqrt(5))可通过键可重新调出上一个命令行，对它加以修改重新执行，而且在执行命令时，无需将光标移动到行尾。4.命令行功能键注解是由%起头，即在%之后的任何文字都被视为程序的注解。例如============================r=2;%键入半径area=pi*r^2;%计算面积============================5.注释符号的使用Matlab中如何注解一大段代码？注释大段代码：选中代码，Ctrl+R