第1章MATLAB语言的基础知识及入门

1、张化光张化光 孙秋野孙秋野 刘鑫蕊刘鑫蕊 编著编著 Mobile :mail: song_hong_n机电学院副教授机电学院副教授nIEEE MemberIEEE Membern山东省自动化学会机器人专业委员会理事山东省自动化学会机器人专业委员会理事研究方向：研究方向：n机器人与人工智能机器人与人工智能n智能交通智能交通n嵌入式系统嵌入式系统n虚拟现实虚拟现实平时出勤平时出勤+作业（约作业（约10%）实验（约实验（约30%）期末闭卷考试（约期末闭卷考试（约60%）1.1 MATLAB1.1 MATLAB的发展历程和影响的发展历程和影响1.2 MATLAB1.2 MAT

2、LAB系统的构成系统的构成1.3 MATLAB1.3 MATLAB的工作环境的工作环境1.4 MATLAB1.4 MATLAB帮助系统帮助系统1.5 MATLAB1.5 MATLAB的保存和装载的保存和装载1.6 MATLAB7.51.6 MATLAB7.5语言的特点语言的特点1.7 SIMULINK1.7 SIMULINK简介简介1.8 MATLAB 7.51.8 MATLAB 7.5的工具箱的工具箱1.9 MATLAB1.9 MATLAB、MathematicaMathematica、MapleMaple、MathCADMathCAD的比较的比较1.10 1.10 小小 结结 MATLAB

3、MATLAB是一个功能强大的数学工具软件。是一个功能强大的数学工具软件。 相对于相对于MATLABMATLAB之前的版本，之前的版本，MATLAB 7.5MATLAB 7.5给用户提供了更加人性化的界面和更强大的功给用户提供了更加人性化的界面和更强大的功能。能。 本章首先从本章首先从MATLAB 7.5MATLAB 7.5的安装开始，帮的安装开始，帮助读者更快更好地进入助读者更快更好地进入MATLAB 7.5MATLAB 7.5的学习中，的学习中，然后介绍然后介绍MATLAB 7.5MATLAB 7.5工作环境的常用窗口，工作环境的常用窗口，最后介绍学习最后介绍学习MATLABMATLAB的有

4、效工具的有效工具MATLABMATLAB自带的帮助系统和自带的帮助系统和MATLABMATLAB功能强大的工具箱。功能强大的工具箱。 MATLABMATLAB由由MATrixMATrix和和LABoratoryLABoratory两词的前两词的前3 3个字母组合而成，个字母组合而成，即矩阵实验室的意思。即矩阵实验室的意思。Cleve MolerCleve Moler编写的使用编写的使用Linpack Linpack 和和EispackEispack的接口程序的接口程序MATLABMATLABn19841984年，年，MathWorksMathWorks成立，成立，Matlab 1.0Matla

5、b 1.0n19921992年，年，Matlab 4.0Matlab 4.0，WindowsWindows版本，版本，SimulinkSimulink n20002000年，年，Matlab 6.0Matlab 6.0n2005.92005.9 MATLAB 7.1MATLAB 7.1版版随后每年发布两次以年份命名的版本，如随后每年发布两次以年份命名的版本，如R2006aR2006a（MATLAB MATLAB 7.27.2）、）、R2006bR2006b（MATLAB 7.3MATLAB 7.3）、）、R2007aR2007a（MATLAB 7.4MATLAB 7.4）、）、R2007bR2

6、007b（MATLAB 7.5MATLAB 7.5）、）、R2008aR2008a（MATLAB 7.6MATLAB 7.6）和）和R2008bR2008b（MATLAB 7.7MATLAB 7.7）。）。n20062006年，年，Matlab2006Matlab2006，支持，支持6464位，位，.Net.Net，SimulinkSimulink重大升级重大升级 n20082008年年3 3月，月，The MathWorksThe MathWorks推出了推出了R2008aR2008a版本的版本的MATLABMATLAB和和SIMULINKSIMULINK系列产品系列产品，增强的面向对象能力

7、。，增强的面向对象能力。 n 在欧美大学里，诸如应用代数、线性代数、数理统计、自动控制、数字信号处理、模拟与数字通信、时间序列分析和动态系统仿真等课程的教科书都把MATLAB作为教学内容。n MATLAB已成为攻读学位的大学生、硕士生、博士生必须掌握的基本工具。n 学术论文研究的依据和仿真基础学术论文研究的依据和仿真基础n 科研设计单位与工业部门科研设计单位与工业部门-NI，TM，HP，Cadence1功能强大功能强大(1) 运算功能强大运算功能强大 MATLAB的数值运算要素不是单个数据，而是矩阵，每个的数值运算要素不是单个数据，而是矩阵，每个元素都可看作复数，运算包括加、减、乘、除、函数运

8、算等；元素都可看作复数，运算包括加、减、乘、除、函数运算等； 通过通过MATLAB的符号工具箱，可以解决在数学、应用科学的符号工具箱，可以解决在数学、应用科学和工程计算领域中常常遇到的符号计算问题。和工程计算领域中常常遇到的符号计算问题。(2) 功能丰富的工具箱功能丰富的工具箱 大量针对各专业应用的工具箱的提供，使大量针对各专业应用的工具箱的提供，使MATLAB适用于适用于不同领域。不同领域。(3) 文字处理功能强大文字处理功能强大 MATLAB的的Notebook为用户提供了强大的文字处理功能，为用户提供了强大的文字处理功能，允许用户从允许用户从Word访问访问MATLAB的数值计算和可视化

9、结果。的数值计算和可视化结果。2人机界面友好，编程效率高人机界面友好，编程效率高n语言规则与笔算式相似，命令表达方式与标准的数学表达语言规则与笔算式相似，命令表达方式与标准的数学表达式非常相近。式非常相近。n解释方式工作的，键入算式无需编译立即得出结果，若有解释方式工作的，键入算式无需编译立即得出结果，若有错误也立即做出反应，便于编程者立即改正。错误也立即做出反应，便于编程者立即改正。3强大而智能化的作图功能强大而智能化的作图功能n工程计算的结果可视化，使原始数据关系更加清晰明了；工程计算的结果可视化，使原始数据关系更加清晰明了；n多种坐标系；多种坐标系；n能绘制三维坐标中的曲线和曲面。能绘制

10、三维坐标中的曲线和曲面。4可扩展性强可扩展性强n 包括基本部分和工具箱两大部分，具有良好的可扩展性，包括基本部分和工具箱两大部分，具有良好的可扩展性，工具箱可以任意增减工具箱可以任意增减。5. Simulink动态仿真功能动态仿真功能n MATLAB的的Simulink提供了动态仿真的功能，用户通过提供了动态仿真的功能，用户通过绘制框图来模拟一个线性、非线性、连续或离散的系统，通绘制框图来模拟一个线性、非线性、连续或离散的系统，通过过Simulink能够仿真并分析该系统。能够仿真并分析该系统。1MATLAB开发环境开发环境2MATLAB数学函数库数学函数库3MATLAB语言语言4MATLAB图

11、形处理系统图形处理系统5MATLAB应用程序接口（应用程序接口（API） MATLABMATLAB开发环境是一套方便用户使用开发环境是一套方便用户使用MATLABMATLAB内部函数和文件的工具集，其中许多内部函数和文件的工具集，其中许多工具是图形化用户接口。工具是图形化用户接口。 它是一个集成化的工作空间，可以让用户它是一个集成化的工作空间，可以让用户输入输入/ /输出数据，并提供了输出数据，并提供了M M文件的集成编译和文件的集成编译和调试环境，包括调试环境，包括MATLABMATLAB桌面、命令窗口、桌面、命令窗口、M M文文件编译调试器、件编译调试器、MATLABMATLAB工作空间和

12、在线帮助工作空间和在线帮助文档等部分。文档等部分。1 1MATLABMATLAB开发环境开发环境 MATLABMATLAB数学函数库包括了大量的计算算数学函数库包括了大量的计算算法，从基本运算（如加法、正弦函数等）到复法，从基本运算（如加法、正弦函数等）到复杂算法（如矩阵求逆、快速傅立叶变换、贝塞杂算法（如矩阵求逆、快速傅立叶变换、贝塞尔函数等）。尔函数等）。2 2MATLABMATLAB数学函数库数学函数库 MATLABMATLAB语言是一种基于矩阵语言是一种基于矩阵/ /数组的高级数组的高级语言，具有程序流控制、函数、数据结构、输语言，具有程序流控制、函数、数据结构、输入入/ /输出和面向

13、对象编程等特色。输出和面向对象编程等特色。 用户既可以用它来快速编写简单的程序，用户既可以用它来快速编写简单的程序，也可以用来编写复杂的应用程序。也可以用来编写复杂的应用程序。3 3MATLABMATLAB语言语言 MATLABMATLAB图形处理系统使用户可以方便地图形处理系统使用户可以方便地图形化显示向量和矩阵，而且能对图形添加标图形化显示向量和矩阵，而且能对图形添加标注和打印。注和打印。 它包括强大的二维、三维图形函数，图形它包括强大的二维、三维图形函数，图形处理和动画显示等高级函数，也包括一些低级处理和动画显示等高级函数，也包括一些低级函数，它让用户可以完全定制图形的样式，如函数，它让

14、用户可以完全定制图形的样式，如同用同用MATLABMATLAB构建图形用户界面一样。构建图形用户界面一样。4 4MATLABMATLAB图形处理系统图形处理系统 MATLAB MATLAB应用程序接口是一个使应用程序接口是一个使MATLABMATLAB语语言能与言能与C C、FortranFortran等其他高级编程语言进行等其他高级编程语言进行交互的函数库。交互的函数库。 该函数库的函数通过调用动态链接库该函数库的函数通过调用动态链接库（DLLDLL/SO/SO）实现与）实现与MATLABMATLAB文件的数据交换，文件的数据交换，其主要功能包括在其主要功能包括在MATLABMATLAB中调

15、用中调用C C和和FortranFortran程序，以及在程序，以及在MATLABMATLAB与其他应用程序间建立与其他应用程序间建立客户客户/ /服务器服务器（C/SC/S）关系。关系。5 5MATLABMATLAB应用程序接口（应用程序接口（APIAPI）1.3.1 Linux下安装下安装MATLAB1.3.2 Windows下安装下安装MATLAB1.3.3 启动和退出启动和退出MATLAB1.3.4 命令窗口（命令窗口（Command Window）1.3.5 历史窗口（历史窗口（Command History）1.3.6 M文件窗口（文件窗口（Editor） MATLABMATLAB

16、提供了多种操作系统下的安装软提供了多种操作系统下的安装软件，如件，如WindowsWindows、LinuxLinux、MacOS MacOS 操作系统等。操作系统等。 这里分别介绍这里分别介绍LinuxLinux、WindowsWindows下安装下安装MATLABMATLAB的过程。的过程。 以下操作都在以下操作都在rootroot用户、命令行方式下用户、命令行方式下进行的，步骤如下。进行的，步骤如下。 （1 1）下载）下载MATLAB2007b UNIX (Linux, MATLAB2007b UNIX (Linux, Mac OS) Mac OS) 版版 ISOISO文件（使用文件（使

17、用MATLAB2007b MATLAB2007b UNIXUNIX的安装光盘的操作类似），并放在的安装光盘的操作类似），并放在 /root /root 目录下。目录下。 （2 2）将）将CD1CD1的的ISOISO文件文件 mount mount 到一个文到一个文件夹，比如说件夹，比如说 /mnt/cdrom/mnt/cdrom：mount -o loop /root/Matlab_R14_Mac.Linux.Unix_CD1.iso mount -o loop /root/Matlab_R14_Mac.Linux.Unix_CD1.iso /mnt/cdrom/mnt/cdrom （3 3）

18、在安装点建立目录：）在安装点建立目录：mkdir /usr/local/matlabmkdir /usr/local/matlab（4 4）进入光盘，拷贝）进入光盘，拷贝license.batlicense.bat：cd /mnt/cdromcd /mnt/cdromcd Matlab.7.R14.License-Mac.OS.X-Uinx-Linuxcd Matlab.7.R14.License-Mac.OS.X-Uinx-Linuxcd Matlab.7.R14.License-Mac.OS.X-Uinx-Linuxcd Matlab.7.R14.License-Mac.OS.X-Uinx

19、-Linuxcp license.bat /usr/local/matlabcp license.bat /usr/local/matlab（5 5）进入安装目录，安装）进入安装目录，安装MATLABMATLAB：cd /usr/loacal/matlabcd /usr/loacal/matlab/mnt/cdrom/install/mnt/cdrom/install 在图形界面安装时会提示安装路径，就是在图形界面安装时会提示安装路径，就是/usr/local/matlab /usr/local/matlab 目录。目录。 安装的过程中会提示换盘，方法如下：安装的过程中会提示换盘，方法如下：u

20、mount /mnt/cdromumount /mnt/cdrom 再次运行第再次运行第2 2步命令，注意用步命令，注意用CD2CD2，CD3CD3。 （6 6）安装完成后，再次换上第一张盘，）安装完成后，再次换上第一张盘，拷贝拷贝license.liclicense.lic，换盘过程同上：，换盘过程同上：cd /mnt/cdromcd /mnt/cdromcd Matlab.7.R14.License-Mac.OS.X-Uinx-Linuxcd Matlab.7.R14.License-Mac.OS.X-Uinx-Linuxcd Matlab.7.R14.License-Mac.OS.X-U

21、inx-Linuxcd Matlab.7.R14.License-Mac.OS.X-Uinx-Linuxcp license.lic /usr/local/matlab/etccp license.lic /usr/local/matlab/etc （7 7）查看自己的主机名：）查看自己的主机名：hostnamehostname （8 8）修改刚才拷贝的文件，设置）修改刚才拷贝的文件，设置 ServerServer：cd /usr/local/matlab/etccd /usr/local/matlab/etcvi license.licvi license.lic 第一行第一行 “ “SER

22、VERSERVER”后面填写自己的主机后面填写自己的主机名。名。 保存退出。保存退出。 （9 9）运行）运行MATLABMATLAB：/usr/local/matlab/bin/matlab/usr/local/matlab/bin/matlab 不同的计算机系统，不同的计算机系统，MATLABMATLAB的启动也不的启动也不一样。一样。 在在WindowsWindows和和MacMac系统中，程序通常通过系统中，程序通常通过单击一个图标而启动。单击一个图标而启动。 在在UNIXUNIX系统中，程序是通过在命令行系系统中，程序是通过在命令行系统提示符后键入字符统提示符后键入字符matlabma

23、tlab启动。启动。 用户要退出用户要退出MATLABMATLAB时，键入时，键入quitquit或或exitexit。 命令窗口是命令窗口是MATLABMATLAB的主要操作界面，在的主要操作界面，在WindowsWindows操作系统中运行时，命令窗口会出现操作系统中运行时，命令窗口会出现命令行提示符命令行提示符“”。 如图如图1-41-4所示，用户输入所示，用户输入pipi按按“Enter”Enter”键后，软件会即时显示结果，键后，软件会即时显示结果，pipi表示圆周率，表示圆周率，ansans表示计算结果的默认名称。表示计算结果的默认名称。标点符号标点符号 定义定义 标点符号标点符号

24、 定义定义; 区分行区分行 . 小数点及域访问等小数点及域访问等, 变量数组元素间隔变量数组元素间隔 . 连接语句连接语句: 在数组中应用较多在数组中应用较多 字符串的标识符号字符串的标识符号() 指定运算优先等级指定运算优先等级 = 赋值符号赋值符号 矩阵定义的标志等矩阵定义的标志等 ! 调用操作系统运算调用操作系统运算% 注释语句的标识注释语句的标识n clc 擦去一页命令窗口擦去一页命令窗口,光标回屏幕左上角光标回屏幕左上角 n clear 从工作空间清除所有变量从工作空间清除所有变量 n clf 清除图形窗口内容清除图形窗口内容 n who 列出当前工作空间中的变量列出当前工作空间中的

25、变量 n whos 列出当前工作空间中的变量及信息列出当前工作空间中的变量及信息 n type 列出列出M文件文件n help 查询所列命令的帮助信息查询所列命令的帮助信息n exit/quit 结束结束Matlab会话会话ver 显示当前显示当前Matlab和工具箱版本号和工具箱版本号version 返回当前返回当前Matlab版本号版本号getenv 获得环境参数获得环境参数hostid 返回返回Matlab服务器主机识别号服务器主机识别号 在在MATLABMATLAB中，所有执行命令或者函数的中，所有执行命令或者函数的M M源文件都有较为详细的注释。源文件都有较为详细的注释。 这些注释都

26、是用纯文本的形式来表示的，这些注释都是用纯文本的形式来表示的，一般都包括函数的调用格式或者输入参数、输一般都包括函数的调用格式或者输入参数、输出结果的解释。出结果的解释。 当当MATLABMATLAB不同版本中函数发生变化时，不同版本中函数发生变化时，这些文本帮助也会同步更新。这些文本帮助也会同步更新。 【例例1-11-1】helphelp命令使用示例。命令使用示例。 命令命令help sizehelp size得到信息如图得到信息如图1-71-7所示。所示。【例例1-21-2】lookforlookfor命令使用示例。命令使用示例。 查找有关正弦函数信息，可键入查找有关正弦函数信息，可键入l

27、ookfor lookfor sinesine，得到如图，得到如图1-81-8所示的结果。所示的结果。 搜索结果的个数 为了保存各种变量和它们的内容以便能在为了保存各种变量和它们的内容以便能在下阶段使用，用户可以使用命令下阶段使用，用户可以使用命令savesave和和loadload。表表1-61-6所示为保存和装载命令集，表中的文件所示为保存和装载命令集，表中的文件名名filenamefilename是是MATLABMATLAB保存变量信息的文件名。保存变量信息的文件名。 所有以所有以.mat.mat结尾的文件都是二进制文件；结尾的文件都是二进制文件；以其他形式结尾的文件，包括以其他形式结尾

28、的文件，包括filenamefilename，都，都是是ASCIIASCII文件。文件。nsave name 保存工作空间变量到文件保存工作空间变量到文件name.mat nsave name x y 保存工作空间变量保存工作空间变量 x y到文件到文件 name.mat n load name 加加载载name文件中的所有变量到工作空间文件中的所有变量到工作空间 n load name x y 加加载载name文件中的变量文件中的变量x y到工作空间到工作空间 （1 1）语言简洁紧凑，使用方便灵活，库）语言简洁紧凑，使用方便灵活，库函数极其丰富。函数极其丰富。 （2 2）运算符丰富。）运算符

29、丰富。 （3 3）高效性。）高效性。 （4 4）易学易用性。）易学易用性。 （5 5）程序的可移植性很好，基本上不做）程序的可移植性很好，基本上不做修改就可以在各种型号的计算机和操作系统上修改就可以在各种型号的计算机和操作系统上运行。运行。 （6 6）图形功能强大。）图形功能强大。 （7 7）可扩展性。）可扩展性。 （8 8）源程序的开放性。）源程序的开放性。 （9 9）MATLABMATLAB的缺点是，它和其他高级程的缺点是，它和其他高级程序相比，程序的执行速度较慢。序相比，程序的执行速度较慢。 SIMULINK SIMULINK是是MATLABMATLAB中的一种可视化仿真中的一种可视化仿

30、真工具，是一种基于工具，是一种基于MATLABMATLAB的框图设计环境，的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。字控制及数字信号处理的建模和仿真中。 n1990年年MathWorks公司为公司为MATLAB增加了用于增加了用于建立系统框图和仿真的环境建立系统框图和仿真的环境n1992年公司将该软件改名为年公司将该软件改名为SIMULINK SIMULINK是是MATLAB软件的扩展，它是实现动态系统建软件的扩展，它是实现动

31、态系统建模和仿真的一个软件包，它与模和仿真的一个软件包，它与MATLAB语言的主要区别在语言的主要区别在于，其与用户交互接口是基于于，其与用户交互接口是基于Windows的模型化图形输入，的模型化图形输入，其结果是使得用户可以把更多的精力投入到系统模型的构建，其结果是使得用户可以把更多的精力投入到系统模型的构建，而非语言的编程上。而非语言的编程上。所谓模型化图形输入是指所谓模型化图形输入是指SIMULINK提供了一些按功能分类提供了一些按功能分类的基本的系统模块，用户只需要知道这些模块的输入输出及的基本的系统模块，用户只需要知道这些模块的输入输出及模块的功能，而不必考察模块内部是如何实现的，通

32、过对这模块的功能，而不必考察模块内部是如何实现的，通过对这些基本模块的调用，再将它们连接起来就可以构成所需要的些基本模块的调用，再将它们连接起来就可以构成所需要的系统模型（以系统模型（以.mdl文件进行存取），进而进行仿真与分析。文件进行存取），进而进行仿真与分析。SIMULINK的最新版本是的最新版本是SIMULINK4.0（包含在（包含在MATLAB6.0里），里），MATLAB5.3里的版本为里的版本为3.0版，它们的版，它们的变化不大变化不大SIMULINKSIMULINK可以搭建下列系统：可以搭建下列系统：（1 1）通信系统物理层和数据链路层；）通信系统物理层和数据链路层；（2 2）

33、动力学系统；）动力学系统；（3 3）控制系统；）控制系统；（4 4）数字信号处理系统；）数字信号处理系统；（5 5）电力系统；）电力系统；（6 6）生物系统；）生物系统；（7 7）金融系统等。）金融系统等。1. Simulink的启动 (1)在MATLAB的命令窗口直接键入simulink。 (2) 工具栏上的Simulink模块库浏览器命令按钮 (3) File菜单中选择New菜单项下的Model命令2. Simulink的退出关闭所有模型窗口和Simulink模块库窗口即可Matlab工具箱已经成为一个系列产品，工具箱已经成为一个系列产品，Matlab主工具箱和各种工具箱主工具箱和各种工具

34、箱(toolbox )功能型工具箱功能型工具箱 通用型通用型 功能型工具箱主要用来扩充功能型工具箱主要用来扩充Matlab的数的数值计算、符号运算功能、图形建模仿真值计算、符号运算功能、图形建模仿真功能、文字处理功能以及与硬件实时交功能、文字处理功能以及与硬件实时交互功能，互功能，能够用于多种学科。能够用于多种学科。领域型工具箱领域型工具箱 专用型专用型 领域型工具箱是学科专用工具箱，其领域型工具箱是学科专用工具箱，其专业性很强，比如控制系统工具箱（专业性很强，比如控制系统工具箱（ Control System Toolbox）；信号处理工具箱（）；信号处理工具箱（Signal Process

35、ing Toolbox）；财政金融工具箱（）；财政金融工具箱（ Financial Toolbox）等等。）等等。只适用于本专业。只适用于本专业。用户可以修改工具箱中的函数，更为重用户可以修改工具箱中的函数，更为重要的是用户要的是用户可以通过编制可以通过编制 m文件来任意文件来任意地添加工具箱中原来没有的工具函数地添加工具箱中原来没有的工具函数。此功能充分体现了此功能充分体现了matlab语言的开发性语言的开发性n Matlab Main Toolboxmatlab主工具箱主工具箱n Control System Toolbox控制系统工具箱控制系统工具箱n Communication Too

36、lbox通讯工具箱通讯工具箱n Financial Toolbox财政金融工具箱财政金融工具箱n System Identification Toolbox系统辨识工系统辨识工具箱具箱n Fuzzy Logic Toolbox模糊逻辑工具箱模糊逻辑工具箱n Bioinformatics Toolbox生物分析工具箱生物分析工具箱nImage Processing Toolbox图象处理工具箱图象处理工具箱nDatabase Toolbox数据库工具箱数据库工具箱nModel predictive Control Toolbox模型预测控模型预测控制工具箱制工具箱nNeural Network

37、Toolbox神经网络工具箱神经网络工具箱nOptimization Toolbox优化工具箱优化工具箱nPartial Differential Toolbox偏微分方程工具箱偏微分方程工具箱nRobust Control Toolbox鲁棒控制工具箱鲁棒控制工具箱nSignal Processing Toolbox信号处理工具箱信号处理工具箱nSpline Toolbox样条工具箱样条工具箱nStatistics Toolbox统计工具箱统计工具箱nSymbolic Math Toolbox符号数学工具箱符号数学工具箱nSimulink Toolbox动态仿真工具箱动态仿真工具箱nVirt

38、ual Reality Toolbox虚拟现实工具箱虚拟现实工具箱nWavelet Toolbox小波工具箱小波工具箱 等等等等. 而且每个新出的版本都在增加、更新完善而且每个新出的版本都在增加、更新完善连续系统设计和离散系统设计连续系统设计和离散系统设计状态空间和传递函数以及模型转换状态空间和传递函数以及模型转换时域响应（脉冲响应、阶跃响应、斜坡响时域响应（脉冲响应、阶跃响应、斜坡响应）应）频域响应（频域响应（Bode图、图、Nyquist图）图）根轨迹、极点配置根轨迹、极点配置n系统辨识系统辨识n模糊逻辑模糊逻辑nLMIn模型预测控制模型预测控制n飞行器飞行器n神经网络神经网络n遗传算法遗

39、传算法n线型规划和二次规划线型规划和二次规划n求函数的最大值和最小值求函数的最大值和最小值n多目标优化多目标优化n约束条件下的优化约束条件下的优化n非线型方程求解非线型方程求解n数字和模拟滤波器设计、应用及仿真数字和模拟滤波器设计、应用及仿真n谱分析和估计谱分析和估计nFFT、DFT等变换等变换n参数化模型参数化模型前面介绍的数值计算、符号运算、绘图前面介绍的数值计算、符号运算、绘图等等都都是是matlab主工具箱的内容，是主工具箱的内容，是matlab的基本的基本部分，也是我们课程的重点。部分，也是我们课程的重点。Matlab主工具箱位于：主工具箱位于： toolboxmatlab matl

40、ab主工具箱是任何版本的主工具箱是任何版本的matlab都不可都不可缺少的。缺少的。datafun 数据分析函数库数据分析函数库sonnds 声音处理函数库声音处理函数库dde 动态数据交换函数库动态数据交换函数库elfun 初等数学函数库初等数学函数库specmat 特殊矩阵函数库特殊矩阵函数库elmat 初等矩阵和时间函数库初等矩阵和时间函数库funfun 函数功能和数学分析函数库函数功能和数学分析函数库general 通用命令函数库通用命令函数库graphics 通用图形函数库通用图形函数库iofun 底层输入输出函数库底层输入输出函数库lang 语言结构函数库语言结构函数库matfun

41、 矩阵线性代数函数库矩阵线性代数函数库ops 运算符和逻辑函数库运算符和逻辑函数库plotxy 二维绘图函数库二维绘图函数库plotxyz 三维绘图函数库三维绘图函数库color 颜色和光照函数库颜色和光照函数库polyfun 多项式函数库多项式函数库sparfun 稀疏矩阵函数库稀疏矩阵函数库strfun 字符串函数库字符串函数库demos matlab演示函数库演示函数库uitools 图形界面函数库图形界面函数库datatypes 数据类型函数库数据类型函数库graphics 句柄绘图函数库句柄绘图函数库graph3d 三维绘图三维绘图函数可用函数可用help 函数库名函数库名查询，或查

42、询，或type 函数名函数名方法查询方法查询例：例：help plot主要功能以符号为对象的数学主要功能以符号为对象的数学工具工具。在大学教学中，符号数学是各专业都能用到。在大学教学中，符号数学是各专业都能用到。符号运算无须事先对独立变量赋值符号运算无须事先对独立变量赋值，运算结运算结果以标准的符号形式表达。果以标准的符号形式表达。特点：特点： 运算对象可以是没赋值的符号变量运算对象可以是没赋值的符号变量 可以获得任意精度的解可以获得任意精度的解n符号表达式、符号矩阵的创建符号表达式、符号矩阵的创建n符号可变精度求解符号可变精度求解n符号线性代数符号线性代数n因式分解、展开和简化因式分解、展开

43、和简化n符号代数方程求解符号代数方程求解n符号微积分符号微积分n符号微分方程符号微分方程z =a*t2+b*t+c;r =solve(z,t) 对缺省变量求解对缺省变量求解r =1/2/a*(-b+(b2-4*a*c)(1/2)1/2/a*(-b-(b2-4*a*c)(1/2)对任意变量求解对任意变量求解r =solve(z,b)r =-(a*t2+c)/tr =solve(z,c)r =-a*t2-b*tr =solve(z,a)r =-(b*t+c)/t21 1Maple V Maple V 系统系统2 2MathCAD MathCAD 系统系统3 3Mathematica Mathema

44、tica 系统系统4 4四种软件的比较四种软件的比较 Maple V是由是由Waterloo大学开发的数学系统软件，它不大学开发的数学系统软件，它不但具有精确的数值处理功能，而且具有无以伦比的符号计算但具有精确的数值处理功能，而且具有无以伦比的符号计算功能。功能。Maple V的符号计算能力还是的符号计算能力还是MathCAD和和MATLAB等软件的符号处理的核心。等软件的符号处理的核心。Maple提供了提供了2000余种数学函数，余种数学函数，涉及范围包括：普通数学、高等数学、线性代数、数论、离涉及范围包括：普通数学、高等数学、线性代数、数论、离散数学、图形学。它还提供了一套内置的编程语言，

45、用户可散数学、图形学。它还提供了一套内置的编程语言，用户可以开发自己的应用程序，而且以开发自己的应用程序，而且Maple自身的自身的2000多种函数，多种函数，基本上是用此语言开发的。基本上是用此语言开发的。Maple采用字符行输入方式，输入时需要按照规定的格采用字符行输入方式，输入时需要按照规定的格式输入，虽然与一般常见的数学格式不同，但灵活方便，也式输入，虽然与一般常见的数学格式不同，但灵活方便，也很容易理解。输出则可以选择字符方式和图形方式，产生的很容易理解。输出则可以选择字符方式和图形方式，产生的图形结果可以很方便地剪贴到图形结果可以很方便地剪贴到Windows应用程序内。应用程序内。

46、 MathCAD是美国是美国Mathsoft公司推出的一个交互式的数学系统软件。从早公司推出的一个交互式的数学系统软件。从早期的期的DOS下的下的1.0和和Windows下的下的4.0版本，到今日的版本，到今日的8.0版本，功能也从版本，功能也从简单的数值计算，直至引用简单的数值计算，直至引用Maple强大的符号计算能力，使得它发生了强大的符号计算能力，使得它发生了一个质的飞跃。一个质的飞跃。MathCAD是集文本编辑、数学计算、程序编辑和仿真于一体的软件。是集文本编辑、数学计算、程序编辑和仿真于一体的软件。MathCAD7.0 Professional（专业版）运行在（专业版）运行在Win9

47、X/NT下，它的主要特下，它的主要特点是输入格式与人们习惯的数学书写格式很近似，采用点是输入格式与人们习惯的数学书写格式很近似，采用WYSWYG（所（所见所得）界面，特别适合一般无须进行复杂编程或要求比较特殊的计算。见所得）界面，特别适合一般无须进行复杂编程或要求比较特殊的计算。MathCAD 7.0 Professional 还带有一个程序编辑器，对于一般比较短小，还带有一个程序编辑器，对于一般比较短小，或者要求计算速度比较低时，采用它也是可以的。这个程序编辑器的优或者要求计算速度比较低时，采用它也是可以的。这个程序编辑器的优点是语法特别简单。点是语法特别简单。MathCAD可以看作是一个功能强大的计算器，没有很复杂的规则；可以看作是一个功能强大的计算器，没有很复杂的规则；同时它也可以和同时它也可以和Word、Lotus、WPS2000等字处理软件很好地配合使用，等字处理软件很好地配合使用，可以把它当作一个出色的全屏幕数学公式编辑器。可以把它当作一个出色的全屏幕数学公式编辑器。 M