1、1MATLAB基礎(chǔ)與應(yīng)用2課程內(nèi)容課程內(nèi)容1. MATLAB的運(yùn)行環(huán)境的運(yùn)行環(huán)境2. MATLAB數(shù)值運(yùn)算數(shù)值運(yùn)算3. 符號對象和符號運(yùn)算。符號對象和符號運(yùn)算。4. 曲線繪制的步驟和方法。曲線繪制的步驟和方法。5. MATLAB程序設(shè)計。程序設(shè)計。6. 控制工具箱與控制工具箱與仿真建模仿真建模參考教材參考教材：1 1、李國朝、李國朝 主編。主編。MATLABMATLAB基礎(chǔ)及應(yīng)用，北京大學(xué)出版社，基礎(chǔ)及應(yīng)用，北京大學(xué)出版社，20102010年年9 9月月2 2、趙廣元、趙廣元 編著。編著。MATLABMATLAB與控制系統(tǒng)仿真實(shí)踐，北京航空航天大學(xué)出版社與控制系統(tǒng)仿真實(shí)踐，北京航空航天大學(xué)出版

2、社3課程要求課程要求 上機(jī)地點(diǎn)：第上機(jī)地點(diǎn)：第5,75,7機(jī)房機(jī)房 平時上機(jī)平時上機(jī)+ +上機(jī)考核上機(jī)考核+ +考勤考勤 共共3232學(xué)時，其中教學(xué)學(xué)時，其中教學(xué)1818學(xué)時，上機(jī)學(xué)時，上機(jī)1414學(xué)時學(xué)時 4第1章 MATLAB簡介5本章學(xué)習(xí)目標(biāo)本章學(xué)習(xí)目標(biāo)了解了解MATLAB的發(fā)展歷史、特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展歷史、特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域了解了解MATLAB工具箱的概念和類型工具箱的概念和類型掌握掌握MATLAB操作桌面各窗口的用途和操作方法操作桌面各窗口的用途和操作方法6主要內(nèi)容主要內(nèi)容 1.1 MATLAB的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域及 MATLAB工具箱 1.2 MATLAB的安裝、內(nèi)容選擇和啟動 1.3

3、MATLAB 2009的操作桌面 1.4 MATLAB管理指令 1.5 MATLAB幫助系統(tǒng) 7 1. MATLAB簡介簡介 MATLAB: MATrix LABoratry 矩陣實(shí)驗(yàn)室 Matlab是一種廣泛應(yīng)用于工程計算及數(shù)值分析領(lǐng)域的新型高級語言，功能強(qiáng)大，簡單易學(xué)，編程效率高，深受廣大科技工作者的歡迎。自 1984 年推向市場以來，歷經(jīng)二十多年的發(fā)展與競爭，現(xiàn)已成為國際公認(rèn)的最優(yōu)秀的工程應(yīng)用開發(fā)環(huán)境。 在歐美各高等院校，Matlab 已經(jīng)成為線性代數(shù)、數(shù)值分析、數(shù)理統(tǒng)計、自動控制理論、數(shù)字信號處理、時間序列分析、動態(tài)系統(tǒng)仿真、圖像處理等課程的基本教學(xué)工具，已成為大學(xué)生必須掌握的基本技能

4、之一。1.1 MATLAB的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域及 MATLAB工具箱 8Matlab 的版本的版本 1984年，Matlab 1.0 （DOS版，182K，20多個函數(shù)） 1992年，Matlab 4.0 （93年推出Windows版，加入 simulink） 1994年，Matlab 4.2（得到廣泛重視和應(yīng)用） 1999年，Matlab 5.3（真正實(shí)現(xiàn)32位運(yùn)算） 2002年，Matlab 6.5（采用JIT加速器） 2004年，Matlab 7.0 2005年，Matlab 7.1 2006年，Matlab R2006a，R2006b 2007年，Matlab R2007a，R2007b

5、2008年，Matlab R2008a，R2008b 2009年，Matlab R2009a，R2009b9 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 語言簡潔、編程效率高語言簡潔、編程效率高 人機(jī)界面友善、交互性好人機(jī)界面友善、交互性好 繪圖功能強(qiáng)大、便于數(shù)據(jù)可視化繪圖功能強(qiáng)大、便于數(shù)據(jù)可視化 學(xué)科眾多、領(lǐng)域廣泛的學(xué)科眾多、領(lǐng)域廣泛的MATLAB工具箱工具箱 源程序的開放性源程序的開放性 2. MATLAB的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域 10應(yīng)用領(lǐng)域：應(yīng)用領(lǐng)域： MATLAB應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，典型的應(yīng)用應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，典型的應(yīng)用舉例如下：舉例如下： 自動控制；汽車；電子；自動控制；汽車；電子； 儀器儀表；生物醫(yī)學(xué)；

6、信號處理；儀器儀表；生物醫(yī)學(xué)；信號處理；通信等。通信等。110123456- 1- 0 .8- 0 .6- 0 .4- 0 .200 .20 .40 .60 .81例：用簡短命令計算并繪制在例：用簡短命令計算并繪制在0 x 6范圍內(nèi)的范圍內(nèi)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)12l MATLAB包含兩部分內(nèi)容：基本部分和各種可選包含兩部分內(nèi)容：基本部分和各種可選的工具箱。的工具箱。l MATLAB工具箱分為兩大類：功能性工具箱和學(xué)工具箱分

7、為兩大類：功能性工具箱和學(xué)科性工具箱。科性工具箱。l 許多學(xué)科，在許多學(xué)科，在MATLAB中都有專用工具箱，現(xiàn)已中都有專用工具箱，現(xiàn)已有有30多個工具箱，但多個工具箱，但MATLAB語言的擴(kuò)展開發(fā)還語言的擴(kuò)展開發(fā)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有結(jié)束，各學(xué)科的相互促進(jìn)，將使得遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有結(jié)束，各學(xué)科的相互促進(jìn)，將使得MATLAB更加強(qiáng)大。更加強(qiáng)大。3MATLAB工具箱工具箱13 MATLAB主工具箱主工具箱 符號數(shù)學(xué)工具箱符號數(shù)學(xué)工具箱 SIMULINK仿真工具箱仿真工具箱 控制系統(tǒng)工具箱控制系統(tǒng)工具箱 信號處理工具箱信號處理工具箱 圖象處理工具箱圖象處理工具箱 通訊工具箱通訊工具箱 系統(tǒng)辨識工具箱系統(tǒng)辨識工具箱 神經(jīng)元

8、網(wǎng)絡(luò)工具箱神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)工具箱 金融工具箱金融工具箱3MATLAB工具箱工具箱141.2 MATLAB的安裝、內(nèi)容選擇和啟動1. MATLAB的安裝、內(nèi)容選擇的安裝、內(nèi)容選擇 雙擊MATLAB安裝包中的setup.exe應(yīng)用程序，使“安裝向?qū)А眴印０惭b過程中出現(xiàn)的所有界面都是標(biāo)準(zhǔn)的，用戶只需要按照屏幕的提示操作，如輸入用戶名、單位名、個人許可證密碼(Personal License Password，PLP)等。152. MATLAB 7.1的啟動的啟動方法一方法一：MATLAB安裝成功后，一般會在桌面放置一個快安裝成功后，一般會在桌面放置一個快捷方式圖標(biāo)，在開始菜單放置一個快捷方式。捷方式圖標(biāo)

9、，在開始菜單放置一個快捷方式。雙擊桌面上的快捷方式圖標(biāo)或開始菜單里的快捷雙擊桌面上的快捷方式圖標(biāo)或開始菜單里的快捷方式，都可以打開方式，都可以打開MATLAB操作桌面操作桌面(Desktop)。16方法二：MATLAB安裝文件夾下也有一個快捷方式圖標(biāo)，雙擊這個圖標(biāo)可以啟動MATLAB。方法三：雙擊MATLAB71binwin32文件夾中的MATLAB.exe，就可以啟動MATLAB。方法四：雙擊與MATLAB相關(guān)聯(lián)的文件可以啟動MATLAB。如果雙擊由MATLAB自帶的文本編輯調(diào)試器建立的擴(kuò)展名為.m的文件，也可以啟動MATLAB，但是這種方法有時行不通，如果M文件沒有與MATLAB關(guān)聯(lián)，則只

10、能打開MATLAB自帶的文本編輯調(diào)試器。173MATLAB系統(tǒng)的退出系統(tǒng)的退出 退出退出Matlab系統(tǒng)的常用方法：系統(tǒng)的常用方法：(1) 在在Matlab主窗口主窗口File菜單中選擇菜單中選擇 Exit Matlab命令。命令。(2) 在在Matlab命令窗口輸入命令窗口輸入Exit或或Quit命命 令。令。(3) 單擊單擊Matlab主窗口的主窗口的“關(guān)閉關(guān)閉”按鈕。按鈕。18 Matlab主窗口是主窗口是Matlab的主要工作界面。的主要工作界面。主窗口除了嵌入一些子窗口外，還主要主窗口除了嵌入一些子窗口外，還主要包括菜單欄和工具欄。包括菜單欄和工具欄。1.3.1 菜單欄菜單欄在在Ma

11、tlab主窗口的菜單欄，共包含主窗口的菜單欄，共包含F(xiàn)ile、Edit、Debug、Desktop、Window和和Help 6個菜單項(xiàng)。個菜單項(xiàng)。1.3 MATLAB的操作桌面19菜單欄菜單欄 (1) File菜單項(xiàng)：菜單項(xiàng)：File菜單項(xiàng)實(shí)現(xiàn)有關(guān)文件的菜單項(xiàng)實(shí)現(xiàn)有關(guān)文件的 操作。操作。(2) Edit菜單項(xiàng)：菜單項(xiàng)：Edit菜單項(xiàng)用于命令窗口菜單項(xiàng)用于命令窗口 的編輯操作。的編輯操作。(3) Debug菜單項(xiàng)：菜單項(xiàng)：Debug菜單項(xiàng)用于調(diào)試菜單項(xiàng)用于調(diào)試 Matlab的程序。的程序。20菜單欄菜單欄 (4) Desktop菜單項(xiàng)：菜單項(xiàng)： Desktop菜單項(xiàng)用于設(shè)置菜單項(xiàng)用于設(shè)置 Ma

12、tlab 的窗口布局。的窗口布局。(5) Window菜單項(xiàng)：主窗口菜單欄上的菜單項(xiàng)：主窗口菜單欄上的Window菜菜 單，包含一個子菜單單，包含一個子菜單Close all，用于關(guān)閉所有，用于關(guān)閉所有 打開的編輯器窗口，包括打開的編輯器窗口，包括M-file、Figure、Model 和和GUI窗口。窗口。(6) Help菜單項(xiàng)：菜單項(xiàng)：Help菜單項(xiàng)用于提供幫助信息。菜單項(xiàng)用于提供幫助信息。21 1.3.2 工具欄工具欄 Matlab主窗口的工具欄共提供了主窗口的工具欄共提供了11個命令個命令按鈕。這些命令按鈕均有對應(yīng)的菜單命令，按鈕。這些命令按鈕均有對應(yīng)的菜單命令，但比菜單命令使用起來更

13、快捷、方便。但比菜單命令使用起來更快捷、方便。221.3.3 MATLAB 的子窗口1. 命令窗口命令窗口 命令窗口(Command Window) 用于輸入命令并顯示除圖形以外的所有執(zhí)行結(jié)果，是MATLAB的主要交互窗口。 命令窗口可以從MATLAB操作桌面中分離出來，以方便單獨(dú)顯示和操作，也可以重新返回操作桌面中，其他窗口也有相同的操作。231. 命令窗口命令窗口 l 分離命令窗口可選擇菜單命令DesktopUndock Command Window，也可單擊窗口右上角 按紐，還可以使用鼠標(biāo)將命令窗口拖離操作桌面l 如將命令窗口返回操作桌面，可選擇命令窗口的菜單命令DesktopDock

14、Command Window，或單擊窗口右上角的按紐 。l 兩個常用命令：兩個常用命令：clc ：清除指令窗中顯示內(nèi)容（clear console）exit 或 quit 退出matlab 24命令提示符命令提示符“” ， 表示表示MATLAB正在處于準(zhǔn)備狀態(tài)。正在處于準(zhǔn)備狀態(tài)。 在命令提示符后輸入命令并按回車鍵后，在命令提示符后輸入命令并按回車鍵后，MATLAB就會解釋就會解釋執(zhí)行所輸入的命令，并在命令后面給出計算結(jié)果執(zhí)行所輸入的命令，并在命令后面給出計算結(jié)果。 如果希望結(jié)果不被顯示，則只要在語句之后加上一個分號如果希望結(jié)果不被顯示，則只要在語句之后加上一個分號 （；）即可。此時盡管結(jié)果沒有

15、顯示，但它依然被賦值并在（；）即可。此時盡管結(jié)果沒有顯示，但它依然被賦值并在Matlab工作空間中分配了內(nèi)存。工作空間中分配了內(nèi)存。1. 命令窗口命令窗口 25 命令提示符命令提示符“” ，u一個命令行一般輸入一條命令，以按回車鍵結(jié)束。一個命令行一般輸入一條命令，以按回車鍵結(jié)束。u但一個命令行也可以輸入若干條命令，各命令之間以逗號分但一個命令行也可以輸入若干條命令，各命令之間以逗號分隔；隔；u若前一命令后帶有分號，則逗號可以省略。若前一命令后帶有分號，則逗號可以省略。 u如一個命令行很長，一個物理行之內(nèi)寫不下，可以在第一個如一個命令行很長，一個物理行之內(nèi)寫不下，可以在第一個物理行之后加上物理行

16、之后加上3個小黑點(diǎn)個小黑點(diǎn)()并按回車鍵，然后接著下并按回車鍵，然后接著下u一個物理行繼續(xù)寫命令的其他部分。一個物理行繼續(xù)寫命令的其他部分。u“”稱為續(xù)行符，即把下面的物理行看作該行的邏輯繼續(xù)稱為續(xù)行符，即把下面的物理行看作該行的邏輯繼續(xù)u在在Matlab里，有很多的里，有很多的控制鍵控制鍵和和方向鍵方向鍵可用于命令行的編輯可用于命令行的編輯。1. 命令窗口命令窗口 26l 在使用MATLAB時，有時候需要輸入字符串，例程如下。 S1=hello world S1 = hello world 可以看到，hello world是以赭紅色字體顯示。另外，在編程中使用一些關(guān)鍵詞的時候，也會以不同的顏

17、色來顯示，如輸入for、end、while等，是以藍(lán)色字體顯示。l 在命令窗口中可輸入的對象除MATLAB命令外，還包括函數(shù)、表達(dá)式、語句以及M文件名或MEX文件名等。l 這些可輸入的對象通稱為語句。這些可輸入的對象通稱為語句。27matlab與與dos兼容命令兼容命令 1.dir dir 可列出指定目錄下的文件和子可列出指定目錄下的文件和子目錄清單目錄清單 例如例如: : dir dir 可顯示當(dāng)前目錄下的所有文件可顯示當(dāng)前目錄下的所有文件 dir c:matlabdir c:matlab dir c:matlab dir c:matlab* *.m.m28 2.cdcd可改變當(dāng)前工作目錄可

18、改變當(dāng)前工作目錄 cd c:matlabtoolboxcd c:matlabtoolbox 3.type type 可顯示指定文件的全部內(nèi)容可顯示指定文件的全部內(nèi)容 type myfile.mtype myfile.m294.delete 4.delete 刪除指定文件刪除指定文件 del abc del abc 刪除當(dāng)前目錄下的刪除當(dāng)前目錄下的abcabc文文件件 del c:matlabaaa.mdel c:matlabaaa.m 注意：只可刪除用戶文件，其它文件不注意：只可刪除用戶文件，其它文件不要輕易刪除，否則系統(tǒng)會癱瘓要輕易刪除，否則系統(tǒng)會癱瘓 302. 工作空間窗口和數(shù)組編輯器工作

19、空間窗口和數(shù)組編輯器l 工作空間工作空間(Workspace) 是是MATLAB用于存儲各用于存儲各種變量和結(jié)果的內(nèi)存空間種變量和結(jié)果的內(nèi)存空間l 在該窗口中顯示工作空間中在該窗口中顯示工作空間中所有變量的名稱、大所有變量的名稱、大小、字節(jié)數(shù)和變量類型說明，可對變量進(jìn)行觀察小、字節(jié)數(shù)和變量類型說明，可對變量進(jìn)行觀察、編輯、保存和刪除、編輯、保存和刪除l 在在 6 . 5 版 本 中 ， 它 與 當(dāng) 前 目 錄版 本 中 ， 它 與 當(dāng) 前 目 錄 ( C u r r e n t Directory)窗口是可切換的前、后臺工作方式，窗口是可切換的前、后臺工作方式，可以單擊位于下部的可以單擊位于下

20、部的Workspace或或Current Directory進(jìn)行切換。進(jìn)行切換。313. 歷史命令記錄窗口歷史命令記錄窗口l 在默認(rèn)設(shè)置下，歷史命令記錄(Command History)窗口會在計算機(jī)的硬盤上自動保留自安裝起用過的所有命令的歷史記錄，并且還標(biāo)明了使用時間，從而方便用戶查詢并利用這些既有的資源，節(jié)省編程時間。l 從歷史命令記錄窗口可以看到曾經(jīng)運(yùn)行過的一些命令及運(yùn)行時間，而且雙擊命令可進(jìn)行歷史命令的再運(yùn)行。這些命令也可以被復(fù)制和執(zhí)行。324. M文件編輯調(diào)試器文件編輯調(diào)試器 M文件的編輯(Editor)和調(diào)試(Debugger)是在MATLAB的M文件編輯調(diào)試器中進(jìn)行的，若需要對M

21、文件進(jìn)行調(diào)試，還需要MATLAB運(yùn)行環(huán)境的支持。可以采用以下方法啟動可以采用以下方法啟動M文件編輯調(diào)試器。文件編輯調(diào)試器。方法一：創(chuàng)建一個新的M文件時，可以在操作桌面快捷工具欄中單擊“建立新文件”按鈕或選擇菜單命令M-File，啟動M文件編輯調(diào)試器。方法二：在操作桌面快捷工具欄中單擊“打開文件”按紐或選擇菜單命令打開一個已經(jīng)存在的M文件，從而啟動M文件編輯調(diào)試器。方法三：在命令窗口中輸入edit命令時也可以啟動M文件編輯調(diào)試器335. 5. 搜索路徑和當(dāng)前目錄窗口搜索路徑和當(dāng)前目錄窗口l 當(dāng)前目錄當(dāng)前目錄(Current Directory)是指是指MATLAB運(yùn)運(yùn)行文件時的工作目錄，只有在當(dāng)

22、前目錄或搜索行文件時的工作目錄，只有在當(dāng)前目錄或搜索路徑下的文件、函數(shù)可以被運(yùn)行或調(diào)用。路徑下的文件、函數(shù)可以被運(yùn)行或調(diào)用。l 在當(dāng)前目錄窗口中可以顯示或改變當(dāng)前目錄，在當(dāng)前目錄窗口中可以顯示或改變當(dāng)前目錄，還可以顯示當(dāng)前目錄下的文件并提供搜索功能。還可以顯示當(dāng)前目錄下的文件并提供搜索功能。34 將用戶目錄設(shè)置成當(dāng)前目錄也可使用將用戶目錄設(shè)置成當(dāng)前目錄也可使用cd命命令。例如，將用戶目錄令。例如，將用戶目錄c:mydir設(shè)置為當(dāng)前設(shè)置為當(dāng)前目錄，可在命令窗口輸入命令：目錄，可在命令窗口輸入命令： cd c:mydir cd path：由當(dāng)前目錄進(jìn)入：由當(dāng)前目錄進(jìn)入path目錄目錄 cd .：返

23、回上一級目錄：返回上一級目錄 cd：顯示當(dāng)前目錄：顯示當(dāng)前目錄35MATLAB的搜索路徑的搜索路徑 當(dāng)用戶在當(dāng)用戶在MATLAB命令窗口輸入一條命令后，命令窗口輸入一條命令后，MATLAB按照一定次序?qū)ふ蚁嚓P(guān)的文件。基本的按照一定次序?qū)ふ蚁嚓P(guān)的文件。基本的搜索過程是：搜索過程是：(1) 檢查該命令是不是一個變量。檢查該命令是不是一個變量。(2) 檢查該命令是不是一個內(nèi)部函數(shù)。檢查該命令是不是一個內(nèi)部函數(shù)。(3) 檢查該命令是否當(dāng)前目錄下的檢查該命令是否當(dāng)前目錄下的M文件。文件。(4) 檢查該命令是否檢查該命令是否MATLAB搜索路徑中其搜索路徑中其 他目錄下的他目錄下的M文件。文件。36MAT

24、LAB的搜索路徑的搜索路徑 用戶可以將自己的工作目錄列入用戶可以將自己的工作目錄列入Matlab搜搜索路徑，從而將用戶目錄納入索路徑，從而將用戶目錄納入Matlab系統(tǒng)系統(tǒng)統(tǒng)一管理。設(shè)置搜索路徑的方法有：統(tǒng)一管理。設(shè)置搜索路徑的方法有： (1) 用用path命令設(shè)置搜索路徑。命令設(shè)置搜索路徑。 Path 顯示顯示matlab啟動時設(shè)定的搜索路徑啟動時設(shè)定的搜索路徑 37MATLAB的搜索路徑的搜索路徑l 例如，將用戶目錄例如，將用戶目錄c:mydirc:mydir加到搜索路徑下，可加到搜索路徑下，可在命令窗口輸入命令：在命令窗口輸入命令： path(path,c:mydir) path(pat

25、h,c:mydir) l 可將你需要的目錄永久納入可將你需要的目錄永久納入matlabmatlab搜索路徑搜索路徑l 打開打開c:matlabc:matlabtoolboxlocaltoolboxlocalmatlabrc.mmatlabrc.ml 在所有搜索路徑后加上在所有搜索路徑后加上c:mydir;,c:mydir;,38(2) (2) 用對話框設(shè)置搜索路徑用對話框設(shè)置搜索路徑l 在在MatlabMatlab的的FileFile菜單中選菜單中選Set PathSet Path命令或在命命令或在命令窗口執(zhí)行令窗口執(zhí)行pathtoolpathtool命令，將出現(xiàn)搜索路徑設(shè)命令，將出現(xiàn)搜索路徑

26、設(shè)置對話框。置對話框。l 通過通過Add FolderAdd Folder或或Add with SubfolderAdd with Subfolder命令按命令按鈕將指定路徑添加到搜索路徑列表中。鈕將指定路徑添加到搜索路徑列表中。l 在修改完搜索路徑后，則需要保存搜索路徑。在修改完搜索路徑后，則需要保存搜索路徑。391.4 MATLAB管理指令管理指令 1. 命令窗中語句行的編輯命令窗中語句行的編輯 命令窗口不僅能編輯和運(yùn)行當(dāng)前輸入的語句，有時候還需要對曾經(jīng)輸入的語句重復(fù)調(diào)用、編輯和運(yùn)行，這時可使用如書中表1-1所列的語句行編輯鍵。2. 命令窗口的常用控制指令命令窗口的常用控制指令 可以通過幫助功能查詢這些指令的詳細(xì)說明。MATLAB提供的常用控制指令見表1-2。3. 工作空間管理指令工作空間管理指令 MATLAB還提供了用于查閱、刪除MATLAB內(nèi)存中變量的一些指令，見表1-3401.5 MATLAB幫助系統(tǒng)幫助系統(tǒng) 1 . 幫助命令幫助命令 MATLAB的所有執(zhí)行指令、函數(shù)的M文件都有一個注釋區(qū)。在該區(qū)中，用純文本形式簡要地敘述該函數(shù)的調(diào)用格式和輸入輸出宗量的含義。MATLAB可以根據(jù)MATLAB幫助命令的形式去注釋區(qū)尋找匹配的內(nèi)容來顯示幫助內(nèi)容。MA