matlab第1章基础准备及入门课件.ppt
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- matlab 基础 准备 入门 课件
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1、学学 时:时:51(讲课(讲课17, 上机上机34) 学分:学分:3适用对象:工程类专业本科生适用对象:工程类专业本科生教学方法:授课、上机练习和自学相结合教学方法:授课、上机练习和自学相结合考核要求:平时成绩(以上机为主)考核要求:平时成绩(以上机为主)50%,最终考试,最终考试50%授课教师:张健(授课教师:张健()上上 课:星期课:星期1(1、2节),教节),教1-528上上 机:星期机:星期1(7、8、9、10节),教节),教1-608电子信息工程教研室高效的科学计算工具使科技人员终身受益高效的科学计算工具使科技人员终身受益科学计算工具的发展科学计算工具的发展v算盘(最早的计算工具)算
2、盘(最早的计算工具)v计算尺(计算尺(1630年发明)年发明)v计算器(计算器(1970年发明)年发明) 取代计算尺取代计算尺v计算机(计算机(1950年发明)年发明) 科学计算语言为标志科学计算语言为标志v中国尚需努力中国尚需努力2022-6-32第1章 基础准备与入门电子信息工程教研室工具改进教学科研工具改进教学科研v计算机取代计算器更有革命性的影响计算机取代计算器更有革命性的影响v与计算器取代计算尺的过程有三点不同与计算器取代计算尺的过程有三点不同v(1)效率提高)效率提高v(2)影响理论研究和建模方法)影响理论研究和建模方法v(3)需要一定的培训)需要一定的培训v为什么学习为什么学习M
3、ATLAB?2022-6-33第1章 基础准备与入门电子信息工程教研室教学基本要求教学基本要求1.了解了解Matlab语言特点、熟悉语言特点、熟悉Matlab视窗环境、掌握视窗环境、掌握Matlab帮助功能的基本使用方法。帮助功能的基本使用方法。2.掌握掌握Matlab中变量和函数的有关概念、以及矩阵和多项式的中变量和函数的有关概念、以及矩阵和多项式的构造和运算方法。初步具有将一般数学问题转化为计算模型的构造和运算方法。初步具有将一般数学问题转化为计算模型的能力,并能够使用常用的几种常用的函数进行简单的问题求解。能力,并能够使用常用的几种常用的函数进行简单的问题求解。3.搞清符号变量和符号表达
4、式的定义,并能用符号运算解决一般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。掌握的微积分和方程求解问题。掌握Matlab程序设计的几种基本程序设计的几种基本控制转移语句,学会使用数组和简单控制转移语句,学会使用数组和简单M文件的编程,了解类和文件的编程,了解类和对象的概念。对象的概念。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。化处理。理解用户图形界面程序的构造,掌握编程方法。5.能够使用能够使用Matlab在电路、信号系统、通信中进行仿真在电
5、路、信号系统、通信中进行仿真2022-6-34第1章 基础准备与入门第一章第一章 基础准备与入门基础准备与入门电子信息工程教研室电子信息工程教研室电子信息工程教研室2022-6-3本章学习内容本章学习内容vMATLAB是矩阵实验室(是矩阵实验室(MatrixLaboratory)之意。除具备卓越的数值计算能)之意。除具备卓越的数值计算能力外,它还提供了专业水平的符号计算,文字处力外,它还提供了专业水平的符号计算,文字处理,可视化建模仿真和实时控制等功能。本章主理,可视化建模仿真和实时控制等功能。本章主要介绍要介绍MATLAB的基本情况、安装过程、用户的基本情况、安装过程、用户界面等。界面等。6
6、第1章 基础准备与入门电子信息工程教研室1.1 MATLAB概述概述vMATLAB是一种科学计算软件,适用于工程应是一种科学计算软件,适用于工程应用各领域的分析设计与复杂计算,它使用方便,用各领域的分析设计与复杂计算,它使用方便,输入简捷,运算高效且内容丰富,很容易由用户输入简捷,运算高效且内容丰富,很容易由用户自行扩展。因此,当前已成为美国和其他发达国自行扩展。因此,当前已成为美国和其他发达国家大学数学和科学研究中最常用且必不可少的工家大学数学和科学研究中最常用且必不可少的工具。具。2022-6-37第1章 基础准备与入门电子信息工程教研室1.1.1 MATLAB产生的历史背景产生的历史背景
7、v70年代中后期,年代中后期,cleve MoIg博士和其同事在美博士和其同事在美国国家科学基金的资助下开发了调用国国家科学基金的资助下开发了调用EISPACK和和LINPACK的的NRTRM子程序库。子程序库。EISPACK是特征值求解的是特征值求解的FORTRAN程序库,程序库,LINPACK是解线性方程的程序库。在当时,这两个程序库是解线性方程的程序库。在当时,这两个程序库代表矩阵运算的最高水平。代表矩阵运算的最高水平。2022-6-38第1章 基础准备与入门电子信息工程教研室v 到到70年代后期,身为美国年代后期,身为美国New Mexico大学计算机系系大学计算机系系主任的主任的Cl
8、eve Moler,在给学生讲授线性代数课程时,在给学生讲授线性代数课程时,想教学生使用想教学生使用EISPACK和和LINPACK程序库,但他发现程序库,但他发现学生用学生用FORTRAN编写接口程序很费时间,于是他开始编写接口程序很费时间,于是他开始自己动手,利用业余时间为学生编写自己动手,利用业余时间为学生编写EISPACK和和LINPACK的接口程序。的接口程序。Cleve Moler给这个接口程序给这个接口程序取名为取名为MATLAB,该名为矩阵,该名为矩阵(matrix)和实验室和实验室(1aboratry)两个英文单词的前三个字母的组合。在以两个英文单词的前三个字母的组合。在以后
9、的数年里,后的数年里,MATLAB在多所大学里作为教学辅助软件在多所大学里作为教学辅助软件使用,并作为面向大众的免费软件广为流传。使用,并作为面向大众的免费软件广为流传。2022-6-39第1章 基础准备与入门电子信息工程教研室v目前,在大学里,目前,在大学里,MATLAB已成为线性代数、已成为线性代数、自动控制理论、数理统计、数字信号处理、时间自动控制理论、数理统计、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真等高级课程的基本教学序列分析、动态系统仿真等高级课程的基本教学工具;成为攻读学位的大学生、硕士生、博士生工具;成为攻读学位的大学生、硕士生、博士生必须掌握的基本技能。必须掌握的基本技能。1
10、9841984年,年,C1eve MolerC1eve Moler和和John LittleJohn Little成成立了立了MathworksMathworks公司,正式把公司,正式把MATLABMATLAB推向推向市场。市场。 2022-6-310第1章 基础准备与入门电子信息工程教研室1.1.2 MATLAB的语言特点的语言特点v1.运算符丰富运算符丰富v2.语言简单易学,容易使用,库函数极其丰富语言简单易学,容易使用,库函数极其丰富v3.MATLAB既具有结构化的控制语句,又有面既具有结构化的控制语句,又有面向对象编程的特性。向对象编程的特性。v4.程序限制不严格,程序设计自由度大程序
11、限制不严格,程序设计自由度大2022-6-311第1章 基础准备与入门电子信息工程教研室v5.程序的可移植性很好程序的可移植性很好v6.MATLAB的图形功能强大的图形功能强大v7.功能强大的工具箱功能强大的工具箱 v8.源程序的开放性源程序的开放性 v9、MATLAB的缺点的缺点2022-6-312第1章 基础准备与入门电子信息工程教研室1.1.3 MATLAB的组成的组成v 1.MATLAB开发环境是一个集成的工作环境,包括开发环境是一个集成的工作环境,包括MATLAB命令窗口、文件编辑调试器、工作空间、数组命令窗口、文件编辑调试器、工作空间、数组编辑器和在线帮助文档等。编辑器和在线帮助文
12、档等。v 2.MATLAB语言具有程序流程控制、函数、数据结构、语言具有程序流程控制、函数、数据结构、输入输出和面向对象的编辑特点,是基于矩阵输入输出和面向对象的编辑特点,是基于矩阵/数组的语数组的语言。言。v 3.MATLAB的数学函数库包含了大量的计算算法,包括的数学函数库包含了大量的计算算法,包括基本函数、矩阵运算和复杂算法等。基本函数、矩阵运算和复杂算法等。v 4.MATLAB的图形处理系统能够将二维和三维数组的数的图形处理系统能够将二维和三维数组的数据用图形表示出来,并可以实现图像处理、动画显示和表据用图形表示出来,并可以实现图像处理、动画显示和表达式作图等功能。达式作图等功能。v
13、5.MATLAB应用程序接口使应用程序接口使MATLAB语言能与语言能与C或或FORTRAN等其他编程语言进行交互。等其他编程语言进行交互。2022-6-313第1章 基础准备与入门电子信息工程教研室1.2 MATLAB的安装与内容选择的安装与内容选择vMATLAB只有在适当的外部环境中才能正常运只有在适当的外部环境中才能正常运行。因此,恰当地配置外部系统是保证行。因此,恰当地配置外部系统是保证MATLAB运行良好的先决条件。运行良好的先决条件。v对于在对于在PC机上使用机上使用MATLAB的用户来说,需要的用户来说,需要自己安装自己安装MATLAB。v下面介绍从光盘上安装下面介绍从光盘上安装
14、MATLAB的方法。随着的方法。随着MATLAB版本的更新,安装也越来越简便,对版本的更新,安装也越来越简便,对于于MATLAB7.1,用户只要按照安装界面的提示,用户只要按照安装界面的提示逐步进行即可。逐步进行即可。2022-6-314第1章 基础准备与入门电子信息工程教研室vStep1:安装前的准备:安装前的准备vStep2:开始安装:开始安装vStep3:输入用户信息:输入用户信息vStep4:浏览如图:浏览如图1.3所示的软件许可协议所示的软件许可协议(License Agreement)vStep5:选择安装类型:选择安装类型2022-6-315第1章 基础准备与入门电子信息工程教研
15、室组件名称功能1、必须选择的本原性组件MATLAB这是最核心的部分。没有它就没有MATLAB环境。有了它,就可以对各类数据(除符号类数据外)进行操作、运算和可视化2.最常用的通用性工具包组件Symbolic Math符号类数据的操作和计算3.其他通用性工具包组件Simulink不用编写程序,利用方块图实现建模和仿真;主要用于研究微分和差分方程描写的非线性动态系统Optimization包含求函数零点、极值、规划等优化程序Matlab Complier把MATLAB的M文件编译成DLL文件,或EXE独立应用程序Matlab C/C+ Math Libiary与MATLAB Complier配合使
16、用Matlab C/C+ Graphic Libiary与MATLAB Complier配合使用4.常用专业性工具包组件Control SystemMatlab涉及控制的工具包有10多个,而本栏工具包是最基本的,是解决控制问题所必选的。至于其他控制工具包则是用户根据需要选择的Signal Processing是MATLAB信号处理中的基本工具包Spline内含样条和差值函数Statistics包含进行复杂统计分析所需的程序5.其他专业性工具包组件(举例)Stateflow与Simulink配合使用,主要用于较大型、复杂的(离散事件)动态系统的建模、分析、仿真System Identificat
17、ion据时域信号进行动态系统的辨识.2022-6-316第1章 基础准备与入门电子信息工程教研室vStep6:定义安装的目录和所要求安装的产品,:定义安装的目录和所要求安装的产品,图图1.5是自定义安装类型的设置界面。是自定义安装类型的设置界面。vStep7:确认前面设置的安装目录,如图:确认前面设置的安装目录,如图1.6v单击单击“Intall”安装按钮就可以进行安装,并显示安装按钮就可以进行安装,并显示一个用以表示当前安装进度的对话框图一个用以表示当前安装进度的对话框图1.7。如。如果用户安装的产品不在当前的光盘上,则会弹出果用户安装的产品不在当前的光盘上,则会弹出一个对话框。用户只要按照
18、安装提示插入另一张一个对话框。用户只要按照安装提示插入另一张光盘即可继续安装。光盘即可继续安装。2022-6-317第1章 基础准备与入门电子信息工程教研室vStep8:阅读产品配置报告,如图:阅读产品配置报告,如图1.8所示。所示。vStep9:完成安装,当安装完毕时,会自动弹出:完成安装,当安装完毕时,会自动弹出setup complete对话框。在该对话框中,用对话框。在该对话框中,用户可以选择在退出安装后自动启动户可以选择在退出安装后自动启动MATLAB7.1,如果用户不希望退出安装后自动启动它,可以取如果用户不希望退出安装后自动启动它,可以取消选择框。单击消选择框。单击“Finish
19、”按钮结束安装。按钮结束安装。2022-6-318第1章 基础准备与入门电子信息工程教研室v如果把如果把MATLAB安装在安装在C盘,重装系统时所有资盘,重装系统时所有资料容易丢失,所以,一般情况下,建议不要将料容易丢失,所以,一般情况下,建议不要将MATLAB的的Work文件夹放在文件夹放在C盘。在盘。在“Matlabbin”路径的目录下存放着路径的目录下存放着MATLAB的许多重要文件,如果用户操作不慎,的许多重要文件,如果用户操作不慎,比如误删了一些重要的系统文件,比如误删了一些重要的系统文件,MATLAB的的允许就可能出现意想不到的问题,所以对允许就可能出现意想不到的问题,所以对MAT
20、LAB初学者来说,这一点更应该引起注意。初学者来说,这一点更应该引起注意。2022-6-319第1章 基础准备与入门电子信息工程教研室1.3 MATLAB用户界面概述用户界面概述v双击桌面上的双击桌面上的MATLAB应用程序图标(或单击应用程序图标(或单击开始开始/程序程序/MATLAB中的中的MATLAB图标)。图标)。MATLAB启动后,将显示如图启动后,将显示如图1.9所示的工作界所示的工作界面,它表示面,它表示MATLAB系统已建立,用户可与系统已建立,用户可与MATLAB系统进行交互操作。系统进行交互操作。 2022-6-320第1章 基础准备与入门电子信息工程教研室要想退出要想退出
21、MATLAB环境,可以使用以下任何一种环境,可以使用以下任何一种方式:方式:v1.在在MATLAB的命令窗口输入的命令窗口输入“exit”命令。命令。v2.在在MATLAB的命令窗口输入的命令窗口输入“quit”命令。命令。v3.直接单击直接单击MATLAB的命令窗口的按钮。的命令窗口的按钮。2022-6-321第1章 基础准备与入门电子信息工程教研室 历史命令历史命令 发射台发射台 命令命令 窗口窗口 标题栏标题栏 菜单栏菜单栏 常用工具栏常用工具栏 工作区工作区 当前路径当前路径1.3.2 MATLAB的工作界面的工作界面2022-6-322第1章 基础准备与入门电子信息工程教研室v1.
22、MATLAB菜单及其功能菜单及其功能vMATLAB的菜单和工具栏界面与的菜单和工具栏界面与Windows程程序的界面类似,用户只要稍加实践就可以掌握序的界面类似,用户只要稍加实践就可以掌握其功能和使用方法。其功能和使用方法。vFile( 文件)菜单文件)菜单 vEdit( 编辑)菜单编辑)菜单 vView( 视图)菜单视图)菜单vWindow( 窗口)菜单窗口)菜单vWeb( 连网信息)连网信息)vHelp( 帮助)菜单帮助)菜单 2022-6-323第1章 基础准备与入门电子信息工程教研室v File菜单菜单v File菜单所包含的各选项的含义分述如下:菜单所包含的各选项的含义分述如下:v
23、【New及其子菜单及其子菜单】:允许用户建立一个新的文件(:允许用户建立一个新的文件(M文件)、新文件)、新的图形窗(的图形窗(Fjgure)、仿真模型文件()、仿真模型文件(.mdl)和图形用户界面文件)和图形用户界面文件(GUI)。)。v 【Open.】:从指定的相应路径和文件名打开一个已经存在的文:从指定的相应路径和文件名打开一个已经存在的文件。件。v 【Close Command Window】:关闭命令窗口。:关闭命令窗口。v 【Import Data】:从其他文件导入数据,并在弹出的对话框选择:从其他文件导入数据,并在弹出的对话框选择文件名和路径。文件名和路径。v 【Save Wo
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