1、2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,1,王關平 甘肅農業(yè)大學工學院 ,MATLAB讓你的學習插上騰飛的翅膀！ 學會MATLAB將改變你的一生！,第一章認識Matlab軟件,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,2,1-1 Matlab軟件是什么？,Matlab軟件是由美國Math works公司推出的用于數(shù)值計算和圖形處理的科學計算系統(tǒng)。Matlab是英文Matrix Laboratory（矩陣實驗室）的縮寫，被譽為“巨人肩上的工具”。 大學里，Matlab軟件正在成為對數(shù)值、線性代數(shù)以及其它一些高等應用數(shù)學課程進行輔助教學的有力工具；在工程技術界，Matlab軟件也被用來構建與分析一些

2、實際課題的數(shù)學模型,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,3,1-2 Matlab軟件的典型特點,1、強大的數(shù)值和符號計算功能 2、簡單易學的語言 3、強大的圖形功能 4、獨具特色的應用工具箱,下面給出一些實際例子，來加深大家對這個軟件的映像。,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,4,首先體驗一下MATLAB的強大功能,例1-1 繪制正弦曲線和余弦曲線。 在MATLAB命令窗口中輸入如下指令： x=0:5:360*pi/180;plot(x,sin(x),-.or,x,3*cos(x),-b+),兩條清晰美妙的曲線頃刻呈現(xiàn)在你的眼前，使我們感覺到數(shù)學不再抽象，而是一幅意境幽遠的山水畫卷。

3、,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,5,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,6,例1-2 求方程3x4+7x3 +9x2-23=0的全部根。 在MATLAB命令窗口中輸入如下指令： p=3,7,9,0,-23; %建立多項式系數(shù)向量x=roots(p) %求根,立刻將會得到下一頁所示的解：,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,7,x = -1.8857 -0.7604 + 1.7916i -0.7604 - 1.7916i 1.0732,原來那種在相當長的時間里我們都慨嘆“高階方程難求根”的觀念看來徹底過時了！,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,8,例1-3 求解線性方程組

4、。,只要我們輸入命令：,x=inv(a)*b,就能立刻得到下頁所示的答案：,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,9,x = 0.4784 -0.8793 0.4054,由此看來，解矩陣方程再也不是一種純粹的體力勞動的了，簡直比作112還簡單，使我們專注于問題的解決，而不為這些繁雜的底層數(shù)學運算所累。,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,10,例1-4 作如下積分：,只要我們輸入命令：,syms x,R1=int(cos(x)*cos(2*x)*cos(3*x),x),R2=int(x/sqrt(1+x),x,0,3),2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,11,可以得到：,R1 =

5、1/8*sin(2*x)+1/16*sin(4*x)+1/24*sin(6*x)+1/4*x,R2 =8/3,即：,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,12,試問：沒有MATLAB，依靠傳統(tǒng)手工積分，你能求得R1嗎？你能在如此短的時間內從容地求得R2的值嗎？ 答案當然是否定的！你不能！除非你是超人，是神童！但是，有了MATLAB，我們人人都可以伸手不凡！,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,13,例1-5 看一個最基本的控制系統(tǒng)模型的例子。, num=11,0; den=1, 12, 5, 4; %獲得控制系統(tǒng)傳函分子和分母的多項式 step(num,den); %命令step()用于

6、獲得控制系統(tǒng)的單位階躍響應特性曲線,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,14,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,15,例1-6 進行一個比較復雜的電力電子應用方 面的仿真。,Three-Phase Two-Level Single Bridge,Three-Phase Two-level Double Bridge,本仿真進行了單橋三相逆變與雙橋三相逆變的仿真實驗，對比明顯。從此，對電力電子的學習由呆板抽象變得生動有趣！也可以使我們的工程在未實施前就進行了水平很高的可行性實驗，加快產品的研發(fā)速度。,Three-phase Two-level PWM Converters:,2020/

7、8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,16,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,17,Single Bridge,Double Bridge,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,18,可以看見，只要你熟悉了MATLAB中的Simulink ，就可以輕松構建復雜的電力系統(tǒng)模型，對自己感興趣的內容進行仿真和研究。,既然MATLAB如此了得，可以作這么多的事情，那就讓我們走進MATLAB的殿堂，實現(xiàn)我們的夢想。,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,19,MATLAB課程介紹,定位：專業(yè)選修課，按時提交作業(yè)。 學時: 32學時 講授16學時，實驗16學時 教材：已定 特點：完全不必具備其它語言的基

8、礎,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,20,MATLAB課程介紹,考核要求：無故缺勤兩次者取消考試資格。 考核方式: 平時成績（上課出勤+課堂提問+平時上機）40%+作業(yè)60%。 目標：了解MATLAB界面，能夠熟練掌握數(shù)學（矩陣）運算，簡單編程，簡單的數(shù)據(jù)處理及基本圖形繪制，熟練應用Simulink進行電力系統(tǒng)的仿真分析。,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,21,本課程主要學習內容,一、MATLAB概述 二、MATLAB的數(shù)學運算 三、MATLAB程序設計基礎與M函數(shù) 四、MATLAB的圖形繪制和圖形編輯 五、Simulink與電力系統(tǒng)仿真工具箱Simpower,2020/8/2

9、3,甘肅農業(yè)大學工學院,22,MATLAB的學習方法,必須做大量的練習，熟悉其中的函數(shù) 聯(lián)系自己的實際專業(yè)和課題，深刻的體會 多看幫助文件，又一本好的參考書 多提問題，尋求大家的幫助 記?。篗ATLAB可以做很多事情，真的很多！,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,23,推薦教材,精通MATLAB張志涌 北京航空航天大學出版社 MATLAB程序設計教程（第一版） 李海濤. 北京:高等教育出版社 1996. MATLAB程序設計與應用（第一版） 張智星. 北京:清華大學出版社 1998. MATLAB語言與數(shù)學實驗 江世宏 科學出版社 2007 MATLAB與科學計算(第二版) 王沫然 電子

10、工業(yè)出版社,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,24,網絡資源（1）,BBS MATLAB語言及應用： 中國科技數(shù)學建模 水木清華Mathtools板：/ 哈工大紫丁香MATLAB板： 上海交大飲水思源Mathtools板：,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,25,網絡資源（2）,WWW服務 武漢理工大學數(shù)模協(xié)會 MATLAB官方站點 MATLAB中國論壇 中國科技數(shù)學建模 MATLAB中文論壇 數(shù)模中國,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,26,1-3 MATLAB 綜述,一、MATLAB語言的發(fā)展 二、MATLAB能在各領域做什么 三、MA

11、TLAB語言的主要功能簡介 四、MATLAB的安裝與啟動 五、MATLAB界面 六、MATLAB各窗口簡介 七、MATLAB幫助系統(tǒng) 八、M文件的創(chuàng)建,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,27,一、MATLAB語言的發(fā)展,取名MATLAB即Matrix Laboratory 即“矩陣實驗室”的意思 設計者的初衷是為解決“線性代數(shù)”課程的矩陣運算問題 MATLAB語言是由美國新墨西哥大學計算機系系主任Clever Moler博士于20世紀70年代開發(fā)的 MATLAB是一種交互式的以矩陣為基礎的系統(tǒng)計算平臺,它用于科學和工程的計算與可視化。它的優(yōu)點在于快速開發(fā)計算方法，而不在于計算速度。,20

12、20/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,28,一、MATLAB語言的發(fā)展,1983年，開發(fā)了第2代MATLAB 1984年，成立了MATH WORKS公司，繼續(xù)MATLAB軟件的研發(fā) 1993年，MATH WORKS公司推出了MATLAB3.x 2001年，MATH WORKS公司推出了MATLAB6.x 2004年，MATH WORKS公司推出了MATLAB7.0 2007年， MATH WORKS公司推出了MATLAB7.5,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,29,一、MATLAB語言的發(fā)展,MATLAB已經不僅僅是一個“矩陣實驗室”了，它集科學計算、圖象處理；聲音處理于一身，并提供了豐

13、富的Windows圖形界面設計方法 MATLAB語言是功能強大的計算機高級語言, 它以超群的風格與性能風靡全世界,成功地應用于各工程學科的研究領域,有人將其稱為第四代計算機,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,30,一、MATLAB語言的發(fā)展,MATLAB在美國已經作為大學工科學生必修的計算機語言之一 (C, ASSEMBLER, MATLAB) 近年來，MATLAB語言已在我國推廣使用，現(xiàn)在已應用于各學科研究部門和許多高等院校,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,31,本章主要學習內容,一、MATLAB語言的發(fā)展 二、MATLAB能在各領域做什么 三、MATLAB語言的主要功能簡介

14、四、MATLAB的安裝與啟動 五、MATLAB界面 六、MATLAB各窗口簡介 七、MATLAB幫助系統(tǒng) 八、m文件的創(chuàng)建,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,32,二、MATLAB能在各領域做什么,數(shù)學教學，特別是線性代數(shù) 數(shù)值分析和科學計算方面的教學與研究 電子學、控制理論和物理學等工程和科學 學科方面的教學與研究 經濟學、化學和生物學等領域中的教學與研究,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,33,本章主要學習內容,一、MATLAB語言的發(fā)展 二、MATLAB能在各領域做什么 三、MATLAB語言的主要功能簡介 四、MATLAB的安裝與啟動 五、MATLAB界面 六、MATLAB各

15、窗口簡介 七、MATLAB幫助系統(tǒng) 八、m文件的創(chuàng)建,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,34,三、MATLAB語言的主要功能簡介,強大的數(shù)值（矩陣）運算和廣泛的符號運算功能 豐富的繪圖功能與計算結果的可視化 編程語言 MATLAB工具箱 可靠的容錯功能 應用靈活的兼容與接口功能 MATLAB的開放式可擴充結構 信息量豐富的聯(lián)機檢索功能,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,35,1.矩陣運算功能,MATLAB提供了豐富的矩陣運算處理功能，是基于矩陣運算的處理工具。 變量 矩陣，運算 矩陣的運算 例如 C = A + B ，A,B,C都是矩陣,是矩陣的加運算 即使一個常數(shù)，Y=5，MAT

16、LAB也看做是一個11的矩陣,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,36,2.符號運算功能,符號運算即用字符串進行數(shù)學分析 允許變量不賦值而參與運算 用于解代數(shù)方程、微積分、復合導數(shù)、積分、二重積分、有理函數(shù)、微分方程、泰勒級數(shù)展開、尋優(yōu)等等，可求得解析符號解,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,37,3.豐富的繪圖功能與計算結果的可視化,具有高層繪圖功能兩維、三維繪圖 具有底層繪圖功能句柄繪圖 使用plot函數(shù)可隨時將計算結果可視化 在面向對象的圖形設計基礎上，使得用戶可以用來開發(fā)各專業(yè)的專用圖形。,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,38,4、豐富的MATLAB工具箱,MATLA

17、B工具箱已經成為一個系列產品, MATLAB主工具箱和各種工具箱（toolbox ）. 功能型工具箱-通用型:功能型工具箱主要用來擴充MATLAB的數(shù)值計算、符號運算功能、圖形建模仿真功能、文字處理功能以及與硬件實時交互功能，能夠用于多種學科。 領域型工具箱 -專用型:領域型工具箱是學科專用工具箱，其專業(yè)性很強.(附：MATLAB常用工具箱),2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,39,4、豐富的MATLAB工具箱,許多學科，在MATLAB中都有專用工具箱，現(xiàn)已有30多個工具箱，但MATLAB語言的擴展開發(fā)還遠遠沒有結束，各學科的相互促進，將使得MATLAB更加強大 (附：MATLAB常用工

18、具箱),2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,40,附：Matlab常用工具箱,Matlab Main Toolbox:matlab主工具箱 Control System Toolbox:控制系統(tǒng)工具箱 Communication Toolbox:通訊工具箱 Financial Toolbox:財政金融工具箱 System Identification Toolbox:系統(tǒng)辨識工具箱 Fuzzy Logic Toolbox:模糊邏輯工具箱 Image Processing Toolbox圖象處理工具箱,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,41,附：Matlab常用工具箱,Higher-O

19、rder Spectral Analysis Toolbox高階譜分析工具箱 LMI Control Toolbox線性矩陣不等式工具箱 Model predictive Control Toolbox模型預測控制工具箱 -Analysis and Synthesis Toolbox分析工具箱 Neural Network Toolbox神經網絡工具箱 Optimization Toolbox優(yōu)化工具箱,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,42,附：Matlab常用工具箱,Partial Differential Toolbox偏微分方程工具箱 Robust Control Toolbox

20、魯棒控制工具箱 Signal Processing Toolbox信號處理工具箱 Spline Toolbox樣條工具箱 Statistics Toolbox統(tǒng)計工具箱 Symbolic Math Toolbox符號數(shù)學工具箱 Simulink Toolbox動態(tài)仿真工具箱 System Identification Toolbox系統(tǒng)辨識工具箱 Wavele Toolbox小波工具箱等等,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,43,5、可靠的容錯功能,非法操作時，給出提示，并不影響其操作 例如：1/0 Warning: Divide by zero ans = Inf,2020/8/23,

21、甘肅農業(yè)大學工學院,44,6、應用靈活的兼容與接口功能,matlab與dos兼容命令 如dir 可列出指定目錄下的文件和子目錄清單 例如:Dir 可顯示當前目錄下的所有文件 Dir c:matlab Dir c:matlab*.m 可與C語言、FORTURE語言跨平臺兼容 用函數(shù)CMEX、FMEX實現(xiàn),2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,45,7、MATLAB的開放式可擴充結構,matlab 所有函數(shù)都是開放的 用戶可按自己意愿隨意更改 正因為此功能，使得matlab的應用越來越廣泛,8、強大的聯(lián)機檢索幫助系統(tǒng) 可隨時檢索matlab函數(shù) 可隨時查詢matlab函數(shù)的使用方法,2020/8

22、/23,甘肅農業(yè)大學工學院,46,本章主要學習內容,一、MATLAB語言的發(fā)展 二、MATLAB能在各領域做什么 三、MATLAB語言的主要功能簡介 四、MATLAB的安裝與啟動 五、MATLAB界面 六、MATLAB各窗口簡介 七、MATLAB幫助系統(tǒng) 八、m文件的創(chuàng)建,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,47,四、MATLAB的安裝與啟動,Matlab6.5軟件對系統(tǒng)的基本要求主要有： （1）Pentium，Pentium Pro，Pentium II，Pentium III，Pentium IV，Intel Xeon，AMD Athlon； （2）支持操作系統(tǒng)為Win2000、Win

23、XP； （3）CD-ROM驅動器，用于從光盤安裝該軟件； （4）內存128 MB RAM，建議采用256 MB RAM及其以上； （5）全部安裝該軟件所需要的硬盤空間最少不低,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,48,于1000MB，建議使用硬盤40G以上； （6）支持256色以上顯示器，建議采用32M以上顯卡,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,49,本章主要學習內容,一、MATLAB語言的發(fā)展 二、MATLAB能在各領域做什么 三、MATLAB語言的主要功能簡介 四、MATLAB的安裝與啟動 五、MATLAB界面 六、MATLAB各窗口簡介 七、MATLAB幫助系統(tǒng) 八、m文件的創(chuàng)

24、建,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,50,五、MATLAB界面,與Windows的窗口界面類似，有菜單項File、Edit、Option、Windows、Help等項可以選擇,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,51,MATLAB菜單欄簡介,File菜單項：File菜單項實現(xiàn)有關文件的操作。包括 Edit菜單項：Edit菜單項用于命令窗口的編輯操作。 View菜單項：View菜單項用于設置MATLAB集成環(huán)境的顯示方式。 Web菜單項：Web菜單項用于設置MATLAB的Web操作。,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,52,MATLAB菜單欄簡介,Window菜單項：主窗口菜單

25、欄上的Window菜單，只包含一個子菜單Close all，用于關閉所有打開的編輯器窗口，包括M-file、Figure、Model和GUI窗口。 Help菜單項：為MATLAB的學習提供在線和系統(tǒng)自帶的幫助信息。（后面還會有詳細的介紹）,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,53,本章主要學習內容,一、MATLAB語言的發(fā)展 二、MATLAB能在各領域做什么 三、MATLAB語言的主要功能簡介 四、MATLAB的安裝與啟動 五、MATLAB界面 六、MATLAB各窗口簡介 七、MATLAB幫助系統(tǒng) 八、m文件的創(chuàng)建,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,54,六、MATLAB窗口簡介,(

26、一)命令窗口(command window) 命令窗口是MATLAB的主要交互窗口，用于輸入命令并顯示除圖形以外的所有執(zhí)行結果。 MATLAB命令窗口中的“”為命令提示符，表示MATLAB正在處于準備狀態(tài)。在命令提示符后鍵入命令并按下回車鍵后，MATLAB就會解釋執(zhí)行所輸入的命令，并在命令后面給出計算結果。,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,55,(一)命令窗口(command window),如果一個命令行很長，一個物理行之內寫不下，可以在第一個物理行之后加上3個小黑點并按下回車鍵，然后接著下一個物理行繼續(xù)寫命令的其他部分。3個小黑點稱為續(xù)行符，即把下面的物理行看作該行的邏輯繼續(xù)。 在

27、MATLAB里，有很多的控制鍵和方向鍵可用于命令行的編輯。,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,56,1、命令窗口(command window),2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,57,2、工作空間窗口(Workspace Browser ),工作空間是MATLAB用于存儲各種變量和結果的內存空間。在該窗口中顯示工作空間中所有變量的名稱、大小、字節(jié)數(shù)和變量類型說明，可對變量進行觀察、編輯、保存和刪除。,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,58,2、工作空間窗口,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,59,3、當前目錄窗口和搜索路徑（Current Directory）,當前目

28、錄是指MATLAB運行文件時的工作目錄，只有在當前目錄或搜索路徑下的文件、函數(shù)可以被運行或調用。 在當前目錄窗口中可以顯示或改變當前目錄，還可以顯示當前目錄下的文件并提供搜索功能。 將用戶目錄設置成當前目錄也可使用cd命令。例如，將用戶目錄c:mydir設置為當前目錄，可在命令窗口輸入命令：cd c:mydir,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,60,MATLAB搜索路徑,用戶可以將自己的工作目錄列入MATLAB搜索路徑，從而將用戶目錄納入MATLAB系統(tǒng)統(tǒng)一管理。設置搜索路徑的方法有： (1) 用path命令設置搜索路徑。例如，將用戶目錄c:mydir加到搜索路徑下，可在命令窗口輸入命

29、令：path(path,c:mydir),2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,61,MATLAB搜索路徑,(2) 用對話框設置搜索路徑 在MATLAB的File菜單中選Set Path命令或在命令窗口執(zhí)行pathtool命令，將出現(xiàn)搜索路徑設置對話框。通過Add Folder或Add with Subfolder命令按鈕將指定路徑添加到搜索路徑列表中。在修改完搜索路徑后，則需要保存搜索路徑。,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,62,4、命令歷史記錄窗口（Command History）,在默認設置下，歷史記錄窗口中會自動保留自安裝起所有用過的命令的歷史記錄，并且還標明了使用時間，從而

30、方便用戶查詢。而且，通過雙擊命令可進行歷史命令的再運行。并且用戶可以復制以前使用過的命令到命令窗口進行再操作，如果要清除這些歷史記錄，可以選擇Edit菜單中的Clear Command History命令。,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,63,4、命令歷史記錄窗口,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,64,5、啟動平臺窗口和Start按鈕(Launch Pad),MATLAB 的啟動平臺窗口可以幫助用戶方便地打開和調用MATLAB的各種程序、函數(shù)和幫助文件。 MATLAB主窗口左下角還有一個Start按鈕，單擊該按鈕會彈出一個菜單，選擇其中的命令可以執(zhí)行MATLAB產品的各種工具

31、，并且可以查閱MATLAB包含的各種資源。,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,65,6、Editor/Debugger M文件編輯調試 器簡介,對于比較簡單的問題，MATLAB通常通過在指令窗口中輸入一組指令求解，但當待解決的問題所需的指令較多且所用的指令結構比較復雜時，這類問題就需要M文件編輯器來解決，M文件編輯器不僅可以處理帶.m擴展名的文件，而且可以閱讀和編輯其他ASCII碼文件。 M文件編輯調試器的打開: M文件編輯調試器不隨MATLAB啟動而啟動，選中菜單項File:New:M-File即可打開M文件編輯器,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,66,本章主要學習內容,一、M

32、ATLAB語言的發(fā)展 二、MATLAB能在各領域做什么 三、MATLAB語言的主要功能簡介 四、MATLAB的安裝與啟動 五、MATLAB界面 六、MATLAB各窗口簡介 七、MATLAB幫助系統(tǒng) 八、m文件的創(chuàng)建,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,67,七、MATLAB幫助系統(tǒng),首先是MATLAB窗口中的help命令，它最常用、最快，往往也是最有效的。給出關鍵字就能找到相應的說明。Help命令簡單易用，但是它要求準確給出關鍵字，如果記憶不準，就很難找到。這時就應該用第二種方案。 Help Desk：這是MATLAB的HTML格式的幫助文檔，有著很好的組織?？梢栽诿钚墟I入helpdesk，進入“Matlab Help Desk”。Help Desk的搜索可以使用不完全關鍵字，這樣即使遇到記憶模糊的情況也可以很快查到。,2020/8/23,甘肅農業(yè)大學工學院,68,七、MATLAB幫助系統(tǒng),前面兩種方法所得到的幫助信息常常是不夠細致的，需