MATLAB及应用课件PPT(完整版).ppt
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MATLAB基础及应用,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,1.1MATLAB简介-发展,1970年代中期,CleveMoler博士开发了:
EISPACK(特征值求解的程序库)LINPACK(解线性方程的程序库),1970年代后期,CleveMoler编写接口程序:
MATLAB,即MATrix和LABoratory前3个字母的组合,是“矩阵实验室”的缩写,它是一种以矩阵运算为基础的交互式程序语言。
1983年春,CleveMoler和JohnLittle用C语言开发了第二代专业版,84年,两人成立了Mathworks公司,正式把MATLAB推向市场。
1.1MATLAB简介-发展,1988年,推出MATLAB3.x版本(DOS版)。
1993年,推出MATLAB4.0版本(Win3.x)。
1997年,推出MATLAB5.0版(Windows95)。
1999年,推出MATLAB5.3版本R11(流行较广)。
2000年,推出MATLAB6.0版本R12(Win98/Win2000),2001年,推出MATLAB6.1(克服6.0不支持P4,Winme,汉字等)。
2002年,推出MATLAB6.5R13(速度更快、性能更优越等)。
2004年,推出MATLAB7版本R14,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,图1-1MATLAB默认的用户界面,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。
2.通用窗口,MATLAB工作界面中的常用窗口包括命令窗口历史命令窗口当前工作目录窗口工作空间浏览器窗口变量编辑窗口M文件编辑调试窗口所有窗口都可以单独显示,使用Undock和Dock可使窗口单独出来和返回到MATLAB工作界面中。
1菜单和工具栏,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。
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,1.2.1命令窗口(CommandWindow),MATLAB提供给用户使用的管理功能的人机界面,在命令窗口中输入MATLAB的命令和数据后按回车键,立即执行运算并显示结果。
说明:
命令窗口中的“”为命令提示符,表示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)。
第1章Matlab概述,5.CommandWindows运用入门1)CommandWindows指令窗口简介,在命令窗口内执行的MATLAB主要操作有:
运行函数和输入变量;控制输入和输出;执行程序,包括M文件和外部程序。
命令窗口中可直接运行MATLAB函数,而这些函数往往又和MATLAB命令直接联系。
MATLAB在命令窗口中的语句形式为:
变量表达式;,1.2.1命令窗口(CommandWindow),MATLAB提供给用户使用的管理功能的人机界面,在命令窗口中输入MATLAB的命令和数据后按回车键,立即执行运算并显示结果。
说明:
命令窗口中的“”为命令提示符,表示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)。
在命令窗口内执行的MATLAB主要操作有:
运行函数和输入变量;控制输入和输出;执行程序,包括M文件和外部程序。
命令窗口中可直接运行MATLAB函数,而这些函数往往又和MATLAB命令直接联系。
MATLAB在命令窗口中的语句形式为:
变量表达式;,运行函数和键入变量,在命令窗口的提示符“”下,可以直接输入变量。
例:
计算A=256/41002128A=256/4-100*2+128%从键盘输入,并单击回车键A=%屏幕显示的结果-8MATLAB语法规定,百分号“%”后面的语句为注释语句。
例在命令窗口中输入不同的命令和数值,并查看其显示方式。
a=0.5a=0.5000b=sinb=sinifa1c=true%如果a1则c为trueendc=1,1.2.2历史命令(CommandHistory),历史命令窗口用来记录并显示已经运行过的命令、函数和表达式。
在默认设置下,该窗口会显示自安装以来所有使用过命令的历史记录,并标明每次开启MATLAB的时间。
1.2.3当前目录(CurrentDirectory),当前目录窗口中显示了MATLAB当前工作目录下的所有文件夹与文件,以便用户对当前目录下的文件进行管理。
查看工作目录下文件的相关信息的常用命令,what:
列出当前目录下的M、MAT、MEX文件清单。
dir:
显示当前目录或指定当前目录下的文件。
cd路径:
改变或显示当前工作目录;路径可省略,省略时为显示当前工作目录;cd.表示回到上一级目录。
type:
显示文件内容。
delete:
删除文件。
which文件名:
指出M文件、MEX文件、工作空间变量、内置函数或Simulink模型所在的目录。
1.2.4工作空间(Workplace),MATLAB在进行运算时,将变量存储在内存中,这些存储变量的内存空间称为基本工作空间,简称工作空间。
工作空间窗口以列表形式显示了MATLAB工作区中当前所有变量的名称及其属性。
不同的变量类型使用不同的图标。
内存变量查阅、删除的指令操作法,在指令窗中运用who,whos查阅MATLAB内存变量。
who命令:
查看现存于基本空间的变量whos命令:
详细查看现存于基本空间的变量在指令窗中运用clear指令可以删除内存(工作空间内)的某一或所有变量如:
clearA,clearall,1.2.5数组编辑器窗口(ArrayEditor),启动数组编辑器窗口的方法有:
在工作空间窗口中双击该变量;在工作空间窗口中选择变量
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