1、MATLAB課程介紹定位：專業(yè)基礎課目標：具備使用MATLAB獨立進行數(shù)學計算，圖形繪制，文件編程，信號處理及系統(tǒng)仿真的初步能力.第1章 基礎準備及入門1.1 MATLAB概述1.2 MATLAB的運行環(huán)境與安裝1.3 MATLAB集成環(huán)境1.4 MATLAB幫助系統(tǒng)1.1 MATLAB概述1.1.1 MATLAB的發(fā)展 MATLAB名字由MATrix和 LABoratory 兩詞的前三個字母組合而成，于1984年由MathWorks公司，并把MATLAB正式推向市場。在歐美大學里，諸如應用代數(shù)、數(shù)理統(tǒng)計、自動控制、數(shù)字信號處理、模擬與數(shù)字通信、時間序列分析、動態(tài)系統(tǒng)仿真等課程的教科書都把MA

2、TLAB作為內(nèi)容。在國際學術界,MATLAB已經(jīng)被公認為功能最強大的、可靠的科學計算標準軟件。 1992年，MATLAB 4.0版（告別DOS版 ） 1997年，MATLAB 5.0版 2000年，MATLAB 6.0版 2004年，MATLAB 7.0版 2004年2008年，7.1版7.6版 2009年，MATLAB 7.8版（R2009a） 1.1.2 MATLAB的主要功能 （1）、數(shù)值計算。（2）、工程與科學繪圖。（3）、控制系統(tǒng)設計與仿真。（4）、數(shù)字信號處理。（5）、通信系統(tǒng)設計與仿真。（6）、財務與金融工程。1.1.3 初識MATLAB例1-1 繪制正弦曲線和余弦曲線。x=0:

3、0.5:360*pi/180;plot(x,sin(x),x,cos(x);例1-2 求方程 3x4+7x3 +9x2-23=0的全部根。p=3,7,9,0,-23; %建立多項式系數(shù)向量x=roots(p) %求根例1-3 求積分 syms x s=int(sqrt(1+x)/x)/x , x)例1-4、求解線性系統(tǒng) 3x1+ x2 - x3 = 3.6 x1+2x2+4x3 = 2.1 -x1+4x2+5x3 = -1.4 程序： A=3 1 -1;1 2 4;-1 4 5; b=3.6;2.1;-1.4; x=Ab 結(jié)果：x = 1.4818 -0.4606 0.3848Ax=b例1-5

4、 用簡短命令計算并繪制在0 x6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)動態(tài)圖形立體圖精細圖形 動態(tài)建模仿真 1.2 MATLAB的運行環(huán)境與安裝1.2.1 MATLAB的運行環(huán)境硬件環(huán)境：(1) CPU (2) 內(nèi)存(3) 硬盤(4) CD-ROM驅(qū)動器和鼠標。軟件環(huán)境：(1) Windows 98/NT/2000 或Windows XP(2) 其他軟件根據(jù)需要選用1.2.2 MATLAB的安裝 對于一個壓縮的MATLAB系統(tǒng)安裝包， 可

5、以運行系統(tǒng)自帶的安裝程序setup.exe，按照安裝提示依次操作。 有的是數(shù)個ISO文件包（光盤映像文件），可以安裝虛擬光驅(qū)后安裝1.3 MATLAB集成環(huán)境1.3.1 啟動與退出MATLAB集成環(huán)境1MATLAB系統(tǒng)的啟動與一般的Windows程序一樣，啟動MATLAB系統(tǒng)有3種常見方法：(1)使用Windows“開始”菜單。(2)運行MATLAB系統(tǒng)啟動程序matlab.exe。(3) 利用快捷方式。 當MATLAB安裝完畢并首次啟動時，展現(xiàn)在屏幕上的界面為MATLAB的默認界面，如下圖所示。2MATLAB系統(tǒng)的退出 要退出MATLAB系統(tǒng)，也有3種常見方法：(1) 在MATLAB主窗口F

6、ile菜單中選擇Exit MATLAB命令。(2) 在MATLAB命令窗口輸入Exit或Quit命令。(3) 單擊MATLAB主窗口的“關閉”按鈕。MATLAB 7用戶界面概述MATLAB 7的用戶界面主要包括以下三個方面的內(nèi)容： MATLAB 7的主菜單 MATLAB 7的工具欄 MATLAB 7的窗口1. MATLAB 7的主菜單MATLAB 7的主菜單包括File、Edit、Debug、Desktop、Window和Help菜單?？梢詧?zhí)行的操作有New、Open、Undo、Redo、Cut、copy和Step等。2. MATLAB 7的工具欄MATLAB 7的工具欄包括新建文件、打開文件

7、、剪切、復制和粘貼等常用圖標同時，MATLAB 7的工具欄適時顯示MATLAB 7的當前路徑，用戶還可以通過工具欄來改變當前路徑3. MATLAB 7的窗口 打開MATLAB 7，默認打開的窗口包括： (1)命令窗口(Command Window)； (2)命令歷史窗口(Command History)；(3)工作間管理窗口(Workspace)； (4)當前路徑窗口(Current Directory) 此外，還有編譯窗口、圖形窗口和幫助窗口等其他種類的窗口 。（1）. 命令窗口在默認設置下，命令窗口自動顯示MATLAB界面中，如果用戶只想調(diào)出命令窗口，也可以選擇Desktop | Desk

8、top Layout | Command Window Only命令。MATLAB用戶界面的右側(cè)窗口就為命令窗口。（2）. 命令歷史窗口 命令歷史窗口顯示用戶在命令窗口中所輸入的每條命令的歷史記錄，并標明使用時間，這樣可以方便用戶的查詢。如果用戶想再次執(zhí)行某條已經(jīng)執(zhí)行過的命令，只需在命令歷史窗口中雙擊該命。 （3）. 工作間管理窗口 工作間管理窗口就是用來顯示當前計算機內(nèi)存中MATLAB變量的名稱、數(shù)學結(jié)構、該變量的字節(jié)數(shù)及其類型。在默認設置下，工作間管理窗口自動顯示于MATLAB界面中。 （4）. 當前路徑窗口 在默認設置下，當前路徑窗口自動顯示于MATLAB界面中，用戶也可以選擇Deskt

9、op| Current Directory命令調(diào)出或隱藏該命令窗口。當前路徑窗口顯示著當前用戶工作所在的路徑 MATLAB 7的路徑搜索（1）MATLAB 7的當前目錄 在命令窗口中輸入cd命令，并按Enter鍵確認，即顯示有當前MATLAB 7工作所在目錄。 cdC:MATLAB71work MATLAB 7的路徑搜索（2）MATLAB 7的路徑搜索 選擇MATLAB的主窗口中File | Set Path命令 ，進入到設置路徑搜索的對話框 ，用戶可以設置新的路徑安裝matlab7.0后介紹matlab的基本情況。 Command Window運行入門Command Window指令窗簡介

10、MATLAB指令窗默認地位于MATLAB桌面的右方，假如，用戶希望得到脫離操作桌面的獨立指令窗，只要點擊該指令窗右上角的按鍵，若用戶希望讓獨立指令窗嵌放回桌面，則只要點擊Command Window右上角的按鈕，或選中指令窗菜單 Desktop：Dock Command Window 便可。最簡單的計算器使用法【例1.3-1】求 的算術運算（1）用鍵盤在MATLAB指令窗中輸入以下內(nèi)容 (12+2*(7-4)/32 （2）在上述表達式輸入完成后，按 Enter 鍵，該指令被執(zhí)行，并顯示如下結(jié)果。 ans = 2 【例1.3-2】“續(xù)行輸入”法。本例演示：或由于指令太長，或出于某種需要，輸入指令

11、行必須多行書寫時，該如何處理。S=1-1/2+1/3-1/4+ .1/5-1/6+1/7-1/8 S = 0.6345 說明MATLAB用3個或3個以上的連續(xù)黑點表示“續(xù)行”，即表示下一行是上一行的繼續(xù)。本例指令中包含“賦值號”，因此表達式的計算結(jié)果被賦給了變量S。指令執(zhí)行后，變量S被保存在 MATLAB 的工作空間（Workspace）中，以備后用。如果用戶不用 clear 指令清除它，或?qū)λ匦沦x值，那么該變量會一直保存在工作空間中，直到本MATLAB 指令窗被關閉為止。一條指令輸入結(jié)束后，必須按 Enter 鍵，那指令才被執(zhí)行。如果本例輸入指令是“不含賦值號的表達式”，則計算結(jié)果被賦給M

12、ATLAB的一個默認變量“ans”。它是英文“answer”的縮寫。數(shù)值、變量和表達式一 數(shù)值的記述 MATLAB的數(shù)值采用習慣的十進制表示，可以帶 小數(shù)點或負號。以下記述都合法。 -99 0.001 3 9.456 1.3e-3 4.5e33 二 變量命名規(guī)則變量名、函數(shù)名是對字母大小寫敏感的。如變量SY和sy表示兩個不同的變量。sin是MATLAB定義的正弦函數(shù)名，但SIN,Sin等都不是。變量名的第一個字符必須是英文字母，最多可包含63個字符（英文、數(shù)字和下連符）。 如myvar201是合法的變量名。變量名中不得包含空格、標點、運算符，但可以包含下連符。如變量名my_var_201是合法

13、的，且讀起來更方便。而my,var201由于逗號的分隔，表示的就不是一個變量名。MATLAB默認的預定義變量 表1.3-1 MATLAB中最常用的預定義變量預定義變量含 義預定義變量含 義ans計算結(jié)果的默認變量名NaN 或 nan不是一個數(shù) ，如0/0等eps機器零閾值Inf或inf無窮大，如1/0nargin函數(shù)輸入宗量數(shù)目i 或 j 虛單元 nargout函數(shù)輸出宗量數(shù)目pi圓周率 realmax最大正實數(shù)realmin最小正實數(shù) 運算符和表達式表 1.3-2 MATLAB表達式的基本運算符 MATLAB書寫表達式的規(guī)則與“手寫算式”幾乎完全相同。表達式由變量名、運算符和函數(shù)名組成。表達

14、式將按與常規(guī)相同的優(yōu)先級自左至右執(zhí)行運算。優(yōu)先級的規(guī)定是：指數(shù)運算級別最高，乘除運算次之，加減運算級別最低。括號可以改變運算的次序。書寫表達式時，賦值符“=”和運算符兩側(cè)允許有空格，以增加可讀性。特點一：面向復數(shù)設計的運算 MATLAB的所有運算都是定義在復數(shù)域上的 ，在運算時不需要把實部與虛部分開。復數(shù) 直角坐標表示和極坐標表示之間轉(zhuǎn)換的MATLAB指令如下。 real(z)給出復數(shù)Z的實部 。 imag(z)給出復數(shù)Z的虛部 。 abs(z) 給出復數(shù)Z的模 。 angle(z) 以弧度為單位給出復數(shù)Z的幅角 。(1)采用運算符構成的直角坐標表示法和極坐標表示法z1=4+3*iz2 = 1

15、 + 2 * i %運算符構成的直角坐標表示法z3=2*exp(i*pi/6) %運算符構成的極坐標表示法z=z1*z2/z3 (2)復數(shù)的實虛部、模和幅角計算 real_z=real(z) image_z=imag(z) magnitude_z=abs(z) angle_z_radian=angle(z) %弧度單位 angle_z_degree=angle(z)*180/pi %度數(shù)單位 本例演示：MATLAB的運算在復數(shù)域上進行；指令后“分號”的作用；復數(shù)加法的幾何意義；展示MATLAB的可視化能力（讓讀者感受，但不要求理解）。 z1=4+3*i; z2=1+2*i;%在一個物理行中，允

16、許輸入多條指令。%但各指令間要用“分號”或“逗號”分開。%指令后采用“分號”，使運算結(jié)果不顯示。z12=z1+z2%以下用于繪圖clf,hold on%clf清空圖形窗。逗號用來分隔兩個指令。plot(0,z1,z12,-b,LineWidth,3)plot(0,z12,-r,LineWidth,3)plot(z1,z12,ob,MarkerSize,8)思考：（1）直接計算時，得到處于第一象限的方根。a=-8;r_a=a(1/3)%求3次根 r_a = 1.0000 + 1.7321i （2）全部方根計算如下% 先構造一個多項式p=1,0,0,-a;%p是多項式的系數(shù)向量%指令末尾的“英文狀

17、態(tài)分號”使該指令運行后，不顯示結(jié)果。R=roots(p)%求多項式的根R = -2.0000 1.0000 + 1.7321i 1.0000 - 1.7321i （3）圖形表示MR=abs(R(1); %計算復根的模t=0:pi/20:2*pi;x=MR*cos(t);y=MR*sin(t);plot(x,y,b:),grid on%畫一個半徑為R的圓%注意“英文狀態(tài)逗號”在不同位置的作用hold onplot(R(2),.,MarkerSize,30,Color,r) %畫第一象限的方根plot(R(1,3),o,MarkerSize,15,Color,b) %畫另兩個方根axis(-3,3

18、,-3,3),axis square%保證屏幕顯示呈真圓hold off 結(jié)論：1.對復數(shù)進行方根運算時，MATLAB只給出處于“第一象限”的那個根。2.展現(xiàn)MATLAB的圖形表現(xiàn)力 特點二 ：面向數(shù)組設計的運算Matlab中，所有數(shù)據(jù)以數(shù)組形式存儲，標量數(shù)據(jù)也看作11的數(shù)組（Array）。 Matlab有兩種基本運算：一種是數(shù)組運算；另一種是矩陣運算。（1）在鍵盤上輸入下列內(nèi)容 AR= 1,3;2,4 （2）按 Enter 鍵，指令被執(zhí)行。（3）在指令執(zhí)行后，MATLAB指令窗中將顯示以下結(jié)果： （2）分行輸入結(jié)果：?說明1、在MATLAB中，不必事先對數(shù)組維數(shù)及大小做任何說明，內(nèi)存將自動配

19、置。2、二維數(shù)組輸入的三大要素：數(shù)組標識符“ ”；元素分隔符空格或逗號“,”；數(shù)組行間分隔符分號“;”或“回車鍵”。所有標點符號都是“英文狀態(tài)的符號”。3、MATLAB對字母大小寫是敏感的。4、在全部鍵入一個指令行內(nèi)容后，必須按下 Enter 鍵，該指令才會被執(zhí)行。 （1）創(chuàng)建復數(shù)數(shù)組AR=1,3;2,4;AI=5,7;6,8;A=AR-AI*i（2）求復數(shù)數(shù)組的實部和虛部A_real=real(A)A_image=imag(A) （3）求復數(shù)數(shù)組中各元素的模和幅角循環(huán)法（笨拙?。ゝor m=1:2for n=1:2Am1(m,n)=abs(A(m,n);Aa1(m,n)=angle(A(m,

20、n)*180/pi;%以度為單位計算幅角endendAm1,Aa1 （4）求復數(shù)數(shù)組中各元素的模和幅角直接法 m2=abs(A) a2=angle(A)*180/pi 說明記?。簩τ贛ATLAB來說，應該盡量摒棄“循環(huán)”處理，而采用“向量化”處理方式。t=0:pi/50:4*pi;%定義自變量t的取值數(shù)組y=exp(-t/3).*sin(3*t);%計算與自變量相應的y數(shù)組。注意：乘法符前面的小黑點。plot(t,y,-r,LineWidth,2)axis(0,4*pi,-1,1)xlabel(t),ylabel(y) 說明本例第二條指令中的“.*”符號表示乘法是在兩個數(shù)組相同位置上的元素間進行的。本書把