第一章matlab基礎(chǔ)ppt課件.ppt

Matlab程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計 MATLAB 主講教師 何翔聯(lián)系方式 ayu fox 辦公地點 4 4 118室 Matlab程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計 MATLAB課程介紹 定位 基礎(chǔ)選修課目標(biāo) 了解MATLAB 能夠熟練掌握基本的矩陣運算和數(shù)組運算 簡單編程 基本圖形繪制 交互式仿真 Matlab程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計 教材 MATLAB教程R2012a 張志涌楊祖櫻編參考資料 1 陳懷琛 MATLAB及其在理工課程中的應(yīng)用指南 M 西安 西安電子科技大學(xué)出版社 20042 陳懷琛 工程線性代數(shù) MATLAB版 M 北京 機械工業(yè)出版社 2007 73 唐向宏等 MATLAB及在電子信息類課程中的應(yīng)用 M 北京 電子工業(yè)出版社 2007 7實驗講義 自編特點 完全不必具備其它語言的基礎(chǔ) 語法簡單 上手容易 但函數(shù)繁多 Matlab程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計 MATLAB課時安排 學(xué)時 30學(xué)時安排 授課12學(xué)時 1 6周 上機18學(xué)時 2 7周 考核要求 1 不缺勤 完成課堂練習(xí) 2 課后習(xí)題 按課程進度交紙質(zhì)作業(yè)本 3 實驗要求 提前預(yù)習(xí) 熟悉實驗內(nèi)容 可以課前上機進行練習(xí) 實驗結(jié)束提交本次基本訓(xùn)練內(nèi)容和練習(xí)題的電子檔 每個實驗只提交一個以學(xué)號命名的命令M文件 文件中每題標(biāo)注題號 如 1 9 如該實驗需提交多個文件 一個命令M文件 其它為函數(shù)M文件 則提交以學(xué)號命名的文件夾 注意 請不要在文件名中加入中文姓名 只用學(xué)號命名 考核方式 閉卷筆試 10周左右進行 Matlab程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計 第一章MATLAB基礎(chǔ)第二章數(shù)組第三章數(shù)值計算第四章符號計算第五章數(shù)據(jù)和函數(shù)的可視化第六章程序設(shè)計和函數(shù)句柄第七章SIMULINK交互式仿真集成環(huán)境 6次課程內(nèi)容安排 Matlab程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計 第一章MATLAB基礎(chǔ) 1MATLAB語言概述 2MATLAB啟動和界面簡介 3命令窗操作要旨 4M文件編輯 Matlab程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計 1MATLAB語言概述 1 MATLAB語言的發(fā)展MATLAB語言是由美國的CleverMoler博士于1980年開發(fā)的 設(shè)計者的初衷是為解決 線性代數(shù) 課程的矩陣運算問題取名MATLAB即MatrixLaboratory矩陣實驗室的意思MATLAB將一個優(yōu)秀軟件的易用性與可靠性 通用性與專業(yè)性 一般目的的應(yīng)用與高深的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用有機的相結(jié)合 Matlab程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計 MATLAB是一種直譯式的高級語言 比其它程序設(shè)計語言容易MATLAB語言與其它語言的關(guān)系仿佛C語言與匯編語言的關(guān)系一樣 計算機語言的發(fā)展 標(biāo)志著計算機語言向 智能化 方向發(fā)展 被稱為第四代編程語言 Matlab程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計 MATLAB已經(jīng)不僅僅是一個 矩陣實驗室 了 它集科學(xué)計算 圖象處理 聲音處理于一身 并提供了豐富的Windows圖形界面設(shè)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(fēng)格與性能風(fēng)靡全世界 成功地應(yīng)用于各工程學(xué)科的研究領(lǐng)域 MATLAB已經(jīng)作為大學(xué)工科學(xué)生必須掌握的計算機語言之一 C FORTRAN MATLAB 目前 MATLAB語言已在我國推廣使用 現(xiàn)在已應(yīng)用于各學(xué)科研究部門和許多高等院校 Matlab程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計 工業(yè)研究與開發(fā)數(shù)學(xué)教學(xué) 特別是線性代數(shù)數(shù)值分析和科學(xué)計算方面的教學(xué)與研究電子學(xué) 控制理論和物理學(xué)等工程和科學(xué)學(xué)科方面的教學(xué)與研究經(jīng)濟學(xué) 化學(xué)和生物學(xué)等計算問題的所有其他領(lǐng)域中的教學(xué)與研究 2 matlab應(yīng)用領(lǐng)域 Matlab程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計 面向數(shù)組設(shè)計的運算 面向復(fù)數(shù)設(shè)計的運算語言簡潔緊湊 語法限制不嚴(yán) 程序簡單自由度大 可移植性好運算符 庫函數(shù)豐富圖形功能強大界面友好 編程效率高擴展性強 3 MATLAB語言的特點 Matlab程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計 強大的數(shù)值 矩陣 運算功能廣泛的符號運算功能高級與低級兼?zhèn)涞膱D形功能 計算結(jié)果的可視化功能 可靠的容錯功能應(yīng)用靈活的兼容與接口功能信息量豐富的聯(lián)機檢索功能 4 MATLAB語言的功能 Matlab程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計 4 1矩陣 數(shù)組 運算功能 MATLAB對以數(shù)組形式存儲的數(shù)據(jù)設(shè)計了兩種基本運算 數(shù)組運算和矩陣運算 變量 矩陣 數(shù)組 運算 矩陣 數(shù)組 的運算例C A B A B C為矩陣 矩陣乘法D A B 數(shù)組乘法即使一個常數(shù) 標(biāo)量 Y 5 MATLAB也看做是一個1 1的矩陣 數(shù)組 Matlab程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計 3x1 x2 x3 3 6x1 2x2 4x3 2 1 x1 4x2 5x3 1 4 對于線性系統(tǒng)有Ax b A 31 1 124 145 b 3 6 2 1 1 4 x A bx 1 4818 0 46060 3848 例1用一個簡單命令求解線性系統(tǒng) Matlab程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計 A 1 3 2 4 5 8 6 9 i B 1 5i 2 6i 3 8 i 4 9 i C A B 例2復(fù)數(shù)矩陣的生成及運算 C real real C 實部 C imag imag C 虛部 C abs abs C 模 C angle angle C 幅角 C abs C angle 2 00005 38520 0 38055 38528 00000 38050 Matlab程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計 符號運算即用字符串進行數(shù)學(xué)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(fù)合導(dǎo)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 4 2強大的符號運算功能 Matlab程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計 例3求 symsx limit sin x x 0 ans 1 求 f sin s 2 x int f pi 2 pi ans cos s Matlab程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計 4 3豐富的繪圖功能與計算結(jié)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(jié)果可視化 Matlab程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計 畫出衰減振蕩曲線y e t 3 sin3t t 0 4 t 0 200 pi 50 y exp t 3 sin 3 t plot t y r LineWidth 2 axis 0 4 pi 1 1 xlabel t ylabel y 例4 Matlab程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計 例5 階梯圖 Matlab程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計 用四種方法描述cos x sin y 圖形 例6 Matlab程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計 Matlab程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計 loadgatlinimage X colormap gray Matlab程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計 4 4圖形化程序編制功能 動態(tài)系統(tǒng)進行建模 仿真和分析的軟件包用結(jié)構(gòu)圖編程 而不用程序編程只需拖幾個方塊 連幾條線 即可實現(xiàn)編程功能 Matlab程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計 4 5豐富的MATLAB工具箱 MATLAB主工具箱符號數(shù)學(xué)工具箱SIMULINK仿真工具箱控制系統(tǒng)工具箱信號處理工具箱圖象處理工具箱通訊工具箱系統(tǒng)辨識工具箱神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)工具箱金融工具箱 MATLAB語言根據(jù)安裝工具箱多少確定硬盤使用空間大小 30多個工具箱全部安裝需要占用幾個G左右 Matlab程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計 可與C語言 FORTURE語言跨平臺兼容用函數(shù)CMEX FMEX實現(xiàn) 4 6MATLAB的兼容功能 4 7MATLAB的容錯功能 非法操作時 給出提示 并不影響操作 1 0Warning Dividebyzeroans Inf 4 8MATLAB的開放式可擴充結(jié)構(gòu)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(yīng)用越來越廣泛 Matlab程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計 可隨時檢索查詢matlab函數(shù)的使用方法 4 9強大的聯(lián)機檢索幫助系統(tǒng) 指令窗幫助系統(tǒng) help指令名 精確查詢 lookfor不完全的指令名 模糊查詢 幫助導(dǎo)航系統(tǒng)菜單命令help ProductHelp 通過幫助瀏覽器獲得 適合于系統(tǒng)閱讀菜單命令help Demo 入門幫助 Web網(wǎng)幫助系統(tǒng)菜單命令help WebResources Matlab程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計 2Matlab啟動和界面簡介 1 開啟Matlab程序 1 開始 程序 MATLAB R2010a MATLABR2010a 2 用鼠標(biāo)雙擊matlab桌面快捷圖標(biāo) 3 查找matlab exe并執(zhí)行 2 Matlab操作桌面 Matlab程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計 命令提示符 待機狀態(tài) 工作空間變量瀏覽窗口 當(dāng)前目錄瀏覽器窗口 歷史指令窗口選項卡 Matlab程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計 3命令窗操作要旨 1 常用命令 與DOS命令兼容 P17表1 4 3 dir 可列出指定目錄下的文件和子目錄清單cd 可改變當(dāng)前工作目錄type 顯示指定文件的內(nèi)容edit 編輯指定文件內(nèi)容delete 刪除指定文件more 其后內(nèi)容分頁顯示 Matlab程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計 clf 清除圖形窗clc 清除命令窗顯示內(nèi)容clear 清除指定的工作空間中保存的變量exit或quit 關(guān)閉 退出MATLABwho與whos 查詢駐留內(nèi)存的變量what 按擴展名分類列出當(dāng)前目錄上的文件which 列出指定文件所在的目錄saveabc 存儲變量b c到文件a mat中 見p28 loadabc 將a mat中b c變量裝入到內(nèi)存formatlong 數(shù)據(jù)顯示保留15位小數(shù)位 表1 4 1 1 常用命令 matlab專用 P17表1 4 3 Matlab程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計 2 1數(shù)值的記述例 5 71 3e 52 2變量命名規(guī)則 大小寫字母敏感 系統(tǒng)函數(shù)需小寫 第一個字符必須為字母 不包含空格 標(biāo)點和運算符 可用下劃線2 3運算符與表達式 P8表1 3 2 運算符 表達式 a b b a a b a ba ba b 2 數(shù)值 變量和表達式 Matlab程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計 在matlab工作內(nèi)存中 駐留了幾個由系統(tǒng)本身在啟動時定義的預(yù)定義變量用who指令是查看不到的 只可隨時調(diào)用用戶賦值將使任何一個預(yù)定義變量被臨時覆蓋 3 默認(rèn)數(shù)學(xué)常數(shù) 預(yù)定義變量 Matlab程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計 最常用的數(shù)學(xué)常量預(yù)定義變量名 P6表1 3 1 eps 機械零閾值 在pc機上 2 52pi 圓周率 的近似值3 1415926inf或Inf 表示正無窮大 定義為1 0NaN或nan 非數(shù) 產(chǎn)生于0 0 0 等運算i j 虛數(shù)單位 ans 對于未賦值運算結(jié)果 自動賦給ansintmax intmin 最大正整數(shù) 最小數(shù)負(fù)正數(shù)realmax realmin 最大 最小正實數(shù) Matlab程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計 4 常用標(biāo)點功能 p16表1 4 2 Matlab程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計 逗號和分號的作用 1 matlab允許多條語句在同一行出現(xiàn) 逗號和分號可作為指令間的分隔符 分號如果出現(xiàn)在指令后 屏幕上將不顯示結(jié)果 2 A 123 4 5 6 B 5 6 上例中 用于數(shù)組元素間分隔用于指令間分隔 結(jié)果顯示 用于數(shù)組行間分隔用于指令結(jié)束后結(jié)果不顯示 Matlab程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計 冒號的作用 1 用于生成等間隔的向量 默認(rèn)間隔為1 例 A 1 3 5 7 2 用于選出矩陣指定行 列及元素 例 A 4 1 1 A end 1 2 3 循環(huán)語句例 forj 1 n 4 用于單下標(biāo)時 表示長列 例 A 5 用于多下標(biāo)時 表該行或列全部元素 例 A 3 A 1 Matlab程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計 5 命令行的基本操作 5 1創(chuàng)建矩陣的直接輸入法規(guī)則 矩陣元素必須用 括住 矩陣元素必須用逗號或空格分隔 在 內(nèi)矩陣的行與行之間必須用分號分隔 矩陣元素 可以是任何matlab表達式 可以是實數(shù) 也可以是復(fù)數(shù) 復(fù)數(shù)用預(yù)定義變量i j輸入a 123 456 x 2pi 2 sqrt 3 3 5i Matlab程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計 1 在命令行中直接修改 1 4 4編輯常用操作鍵 可用 鍵找到所要修改的矩陣 用 鍵移動到要修改的矩陣元素上即可修改 Backspace Delete 刪去光標(biāo)左 右邊的字符 2 指令修改可以用A 來修改 例 A 3 3 10 3 變量編輯器 VariableEditor 中修改 4 M文件編輯器 Editor Debugger 中修改 5 2矩陣的修改 Matlab程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計 1 M文件編輯器作用 用于編輯M文件 并對M文件進行交互式調(diào)試 啟動 1 選擇菜單命令或圖標(biāo) 2 選擇菜單命令 3 直接雙擊M文件 4M文件編輯 2 編輯運行M文件編輯 在M文件編輯器空白框中寫入指令序列 并存盤 其擴展名為 m全部運行 選Editor中菜單命令Debug SaveRun部分運行 選中要執(zhí)行的程