MALAB编程与系统仿真ar

MATLAB编程与系统仿真重庆交通大学信息科学与工程学院主讲教师:谭晋课程要求理解Matlab等建模工具在系统设计中的位置掌握Matlab的基本开发技术，包括：Matlab的基本概念Matlab程序设计利用Matlab进行数值运算、符号运算Matlab绘图SIMULINK仿真课程考核方式考核方式上机实验(实验报告)30%平时成绩(考勤+作业)10%上机考试60%上机考试时间:上机课中最后一次上机时间MATLAB概述历史与特点产品族简介启动与运行命令窗口操作工作区路径设置脚本编写使用帮助历史与特点MATLAB的名称源自MatrixLaboratory它的首创者是在数值线性代数领域颇有影响的CleveMoler博士1984年由Little、Moler、SteveBangert合作成立了的MathWorks公司正式把MATLAB推向市场。到20世纪90年代，MATLAB已成为国际控制界的标准计算软件。

历史与特点丰富的数学功能矩阵的各种运算。如：正交变换、三角分解、特征值、常见的特殊矩阵等。各种特殊函数。如：贝塞尔函数、勒让德函数、伽码函数、贝塔函数、椭圆函数等。包括各种数学运算功能。如：数值微分、数值积分、插值、求极值、方程求根、FFT、常微分方程的数值解等。历史与特点很好的数据可视化功能可方便地画出二维和三维图形。高级图形处理。如：色彩控制、句柄图形、动画等。图形用户界面GUI制作工具，可以制作用户菜单和控件。使用者可以根据自己的需求编写出满意的图形界面。历史与特点可以直接处理声言和图形文件声言文件。如：WAV文件（例：wavread，sound等）。图形文件。如：bmp、gif、pcx、tif、jpeg等文件。历史与特点具有若干功能强大的应用工具箱MATLAB主工具箱符号数学工具箱SIMULINK仿真工具箱控制系统工具箱信号处理工具箱图象处理工具箱通信工具箱系统辨识工具箱神经元网络工具箱金融工具箱…历史宁与特筝点使用响方便姻，具晚有很蹈好的忆扩展决功能乘。使用MA挡TL梁AB语言烟编写萝的程碰序可曾以直斑接运谢行，副无需答编译蜂。可以M文件扫转变蕉为独诵立于嗽平台尼的EX折E可执昌行文茅件。MA池TL宪AB的应盒用接该口程偏序AP须I是MA着TL较AB提供悟的十田分重铃要的军组件未，犹由计一系混列接仿口指令组成众。翠用户冻就可厌在FO盐RT徒RA记N或C中恐，抛把MA都TL生AB当作剪计算画引擎概使用。历史拿与特仪点具有谎很好漂的帮倚助功究能提供术十分挑详细躁的帮锁助文异件（安PD适F、H测TM锄L缺、d剩em寸o文件槐）。联机继查询象指令伞：h正el欣p指眨令（例雅：h唱el提p拳el受fu芳n，龄he骡lp妙e苹xp验，h第el沾p胁si蹦mu饶li乐nk请），偷lo卫ok路fo常r关爪键词策（例训：蚀lo优ok炉fo皂r贺f蔑ou等ri混er耽）颂。大量团的网葡上资哈源和辣用户吐社区浸。历史燥与特群点解释享型语仙言，哥执行测速度恰一般瓜比编君译型归语言坝慢价格掉，远磨远高钥于一爆般C史编译畏器MA秋TL无AB是一开种科糖学计洪算软追件，透专门务以矩领阵的蝇形式迈处理佳数据溪。MA役TL白AB将高丹性能刊的数架值计企算和脾可视庆化集腰成在叮一起殖，并各提供北了大登量的炕内置幕函数苹，从屿而使熟其被吩广泛零地应陕用于科学少计算、控制非系统、信息盆处理等领妖域的分析、仿真和设计工作彻中。MA访TL男AB产品垫的开坚放式些结构律，易汗于进块行功态能扩凯充。MA聚TL置AB得产品杂族简节介MA裳TL廉AB唇产品抚族可纠以用饶来进搏行如讲下工痰作：*乓数值潮分析农；*付数值伴和符迈号计俘算；*雾工程摘与科副学绘抖图；*总控制乓系统悔的设染计与诉仿真降；*肺数字劲图像弃处理屑；*哲数字拜信号雾处理分；*当通信登系统往设计禁与仿挽真；*益财务圆与金挎融工回程。MA谜TL散AB魔产品宿族简店介MA匙TL盛AB丈产品榜由若抛干个贩模块但组成微，不泻同的破模块饥完成概不冤同悼的功欠能，凉其中叶有*夕MA庆TL蓝AB柜；*蜘MA烫TL盼AB光T混oo写lb化ox设es牌；*绿MA回TL敏AB借C粥om伙pi蔽le残r；*缴Si枪mu谦li袍nk射；*说Si免mu编li穿nk跨B痰lo淘ck盈se丈t；*途Re挤al僻-T头im库e忍Wo耽rk售sh转op页(敞RT潮W)搜；*辽St什at抢ef逮lo饼w；*秤St篇at谷ef麻lo睁w细Co姜de等r。MA君TL街AB喝的产悬品体匆系图1差-1坚MA叠TL筹AB报的产灵品体匆系MA斩TL执AB晒的产模品体越系Si涨mu插li棋nk苹简介Si般mu命li取nk谎是基姓于M讽AT能LA升B的讨框图解设计热环境习，可娘以用团来对爽各种咏动态由系统毒进行训建模珠、分雅析和变仿真腥，它壤的建爽模范武围广授泛，凡可以旋针对忙任何段能够虑用数装学来朵描述橡的系历统进剧行建祥模，杆例如莲航空礼航天灾动力立学系在统、异卫星禾控制化制导圾系统预、通院讯系耽统、警船舶利及汽耀车等融，其极中包拜括连茄续、心离散发，条胜件执袜行、迟事件歌驱动刻、单磨速率论、多须速率寻和混剧杂系据统等学。S进im逆ul柿in俘k提良供了颈利用蛛鼠标秤拖放条的方绝法建茅立系江统框铅图模侵型的厕图形粪界面防，而偷且S恰im卧ul乘in矛k还石提供政了丰覆富的闯功能减块以抓及不粮同的浑专业魄模块上集合楼，利向用S惠im脚ul恢in冒k几漫乎可象以做洒到不垫书写富一行骡代码茅就能孕完成纵整个数动态席系统鸣的建劲模工哑作。此外傻，在捎Si继mu架li犯nk芽基础适上还辞提供亦了S脾ta扎te直fl层ow首，用村来进驾行事喘件驱辈动过咐程的颠仿真顺。Si胶mu寸li途nk孤的特月点：*逐交互陡式建奋模：贤Si锻mu旗li驳nk睁本身枝就提予供了脏大量破的功加能块层方便超用户揭快速质建立臂动态茎系统住的模围型，蜂如图杯1-狠2所驰示，恐建模撞的时贱候只乘需要渠利用楚鼠标穗拖放称功能谋块并采将其毯连接泛起来递即可袭。*涌交互裤式仿调真：轿Si药mu俊li虎nk信的框摘图提日供可止交互害的仿请真环李境，干可以底将仿拍真结伞果动宫态显贯示出购来，绍并且敞在各栋种仿望真的爱过程舌中调西节系贤统的倾参数死。*瞎任意此扩充担和定复制功王能：腊Si患mu村li需nk四的开备放式墙结构召允许馆用户轮扩充齐仿真具环境带的功匆能，砍可以见将用勉户利纤用C盟、C悠++阶、F环or池tr妨an扮语言粒编写嫂的算凑法集瓜成到膊Si烦mu倚li扰nk店框图郑中。图1哪-2崇Si壮mu玻li捏nk像的库答浏览认器*宴与M骑AT舅LA帖B工庸具集醋成：独Si竖mu片li押nk螺的基肢础是啦MA炭TL链AB纯，在籍Si妻mu扔li侵nk应框图吃中可瞧以直棕接利乳用M榆AT犯LA碧B的锐数学裳、图乘形和歼编辑烛功能可，完碧成诸朽如数管据分营析、重过程括自动塞化分宴析、赠优化挑参数楚等工量作。*续专业歼模型高库：址为了祸扩展娱Si植mu姓li竖nk态的功极能，交Ma饰th泄wo埋rk与s公指司针秃对不射同的酷专业尼领域浩和行交业开其发了娃各种栗专业克模型长库，牢将这借些模环型库链同S智im前ul晨in仓k的镇基本丈模块训库结泥合起仓来，奸可以饺完成凤不同吉专业烦领域垃动态抢系统之的建张模工勇作。恩Si孕mu迅li蔬nk记的相允关产纯品以宽及专合业模挖块如淹表1成-1摄所示切。表1谱-1秀MA雄TL补AB浑中的拿Si户mu娃li逗nk气相关烂模块表1熔-1关MA学TL缎AB扒中的蜜Si柱mu宿li品nk响相关愉模块图1潮-3相用S嫩im础al郑in皇k进刃行视狼频系女统仿左真的宝例子图1泪-3奇用S呜im雹al方in严k进过行视桃频系帮统仿殊真的葛例子St粥at赔ef米lo焦w沃简介St魄at留ef着lo鱼w是植一个骂交互俊式的红设计披工具雹，它抓基于振有限腿状态萌机的飘理论付，可券以用辱来对饭复杂劈燕的事灯件驱荣动系沿统进估行建仅模和抹仿真乱。S挽ta枯te秩fl夕ow梦与S信im雁ul劫in然k和议MA定TL郑AB或紧密椅集成终，可伙以将劣St己at机ef逐lo凡w创绞建的日复杂奸控制姨逻辑仁有效纠地结吵合到界Si劫mu咬li转nk背的模芹型中舞。有限梁状态携机是束具有盛有限挨个状和态的买系统乎的理险论表标述。仓它以骆某些竞缺省肤的状高态为字起点在，根凳据所咐定义网的事蜂件和脆转移凭进行箩操作猴，转撇移表救示状识态机议如何辛对事眠件进姓行响妻应(赠控制种流程恐)。图1脚-4尸有限片状态栗机的坝一个袋例子图1叶-4块就是周有限寒状态揉机的鸡一个恋例子洋。其赌中，或A、触B、约C、准D、熊E分腿别表骡示系掉统的资不同滥状态绘，而晶a、疯b表躺示响贵应的指事件慢，具幼有方碑向的园线表饭示状趁态与疮状态猎之间筛的逻烘辑流雅，逻涝辑流深依赖挎事件治驱动无，所析以这捕是一谜个典纵型的买事件止驱动枣模型诉，可金利用忠有限痕状态警机理所论进话行表骄述。假设扫用一孤个状运态机栽表示姻空调格的制虑冷工谷作，判一般诞空调撇工作元的时极候具饶有两梯种状馆态，质即运期行(科On鬼)和井停止狭(O政ff蚁)。哈当电警源接孙通之验后，锐空调允机一秘般默陕认为烦运行叫状态圆，若惠室内湾的温拿度高洗于设溉定的辣温度歼，则绑空调恢机处票于运友行状蚀态，剖若室苏内的域温度焦低于涉设定托的温见度，羡则空秩调机缴停止猎运行四，这绘样系兔统就歌从一柱个状声态转帽换到钟另一凭个状吗态。嫌利用碧St意at悼ef呆lo浪w可蚕以对棒该系横统进溜行建敬模，南如图咽1-娃5所巷示。图1厕-5倚利用控St索at朋ef浆lo忌w建径模St锄at援ef卡lo赚w主殊要可抚以用砖于各冠种动唤态逻接辑、状控制棚流程材系统脾的建呢模与勇仿真隐，例害如在遭飞行秋器的森导航病制导裤与控管制系幸统中也，经该常需资要根便据当暖前的婚飞行庙状态前切换附不同莲的系献统控苍制参南数，下利用辈St仔at偶ef屑lo肆w就胸可以携完成博此类印系统瞧的建屠模与润仿真蜻。再阻比如课说，俘在通创信系鼻统中因，为晓了仿壶真网裂络通惩信中氏的物够理层稳(M罩AC作L稳ay足er侮)协苹议，妨也可浸以使朴用S炒ta未te膝fl鞭ow层进行省建模男与仿拦真，涂图1旋-6坟展示渡了用斥于仿鹊真以赔太网泥物理豪层协申议的搏St妹at工ef龟lo展w模嫩型。图1闪-6败利用悲St抹at叫ef周lo毅w完念成以国太网延物理各层协溪议仿咸真自动袍化代晶码生摔成工胜具在M愈AT颗LA己B产刺品族俘中，考自动苦化的东代码仆生成恼工具葛主要撇有R东ea摔l-辣Ti学me庆W转or量ks彩ho如p(沉RT洪W)荒和S愚ta催te歇fl国ow圆C警od刑er名，这嘱两种摇代码乖生成介工具互可以速直接合将S难im校ul驼in呜k的冰模型迟框图蹄和S滥ta锡te梳fl燥ow齐的状躺态图席转换蛋成高车效、哨优化饰的程耗序代轻码。乘利用吨RT嘴W生竖成的公代码录简洁峰、可飘靠、抛易读诱。目腰前R贪TW配支持决生成吉标准师的C款语言长代码昆，并年且具漠备了螺生成翻其他悄语言透代码答的能迁力。津整个戏代码馋的生替成、酒编译背以及执相应盈的目织标下敌载过僵程都红是自谎动完梦成的无，用掉户需析要做铸的仅钻仅是栗使用椒鼠标亭点击倚几个皂按钮耗即可手。M怖at顽hw息or帐ks规公司塌针对村不同谷的实甘时或惯非实狗时操辜作系坚统平慕台开战发了息相应掘的目烂标选喘项，湾以配晓合不查同的路软、妙硬件悟系统摸完成乞快速苍控制委原型开(R档ap艳id欢C透on户tr娇ol敲P产ro诉to永ty薪pe缸)开爹发、肠硬件穷在回姨路的素实时菌仿真老(H份ar就dw仗ar威e-脖in封-L题oo职p)抽、产殊品代厘码生粥成等与工作数。图1滋-7偏Re塞al竖-T版im胆e缘瑞Wo淹rk偏sh虑op准的体塌系结凤构MA锡TL鸭AB命启动及与运卖行MA恢TL螺AB拣启动弦与运朗行主窗忙口中唐包含烤许多阀子窗葵口用户符与M呜at扯la命b的揉交互泪在这前些窗冈口中护完成主要龙的交怒互界姓面包哥括：Co谢mm斧an灰d容Wi胆nd梢ow命令南行窗虽口Cu辛rr放en肿t遥Di蒸re偿ct干or钻y蚕Br幕ow镰se弯r当前常目录鬼浏览停器Wo蜓rk拢sp娱ac巴e屠Br誉ow报se彩r工作犹空间咸浏览画器Ar洁ra鱼y慢Ed扯it品or数组述编辑仁器La寻uc遭hPa床d目录雅分类柏窗口Ed思it浇or套/D睛eb弱ug业ge杰rM文件去编辑池器/调试造器He串lp稼N伍av怠ig赛at贫or锄/B纯ro词ws铸er超文盆本帮蜡助浏净览器Co卡mm项an复d群Hi场st默or蔑y历史身命令圈窗口命令明窗口巴操作MA姻TL获AB诸的命缩慧令行村窗口尽不仅闪可以顺内嵌熊在M迹AT拔LA饥B的逢用户宁界面中，狼还可耳以浮槐动在泥界面旦上，拳单击沃命令膨行窗什口上卵的按骡钮，锻就可以浮毯动命孤令行蔑窗口占，如晌图所具示。例子1-1计算算术表达式。只要直接在MATLAB的命令行窗口中键入： >>-5/(4.8+5.32)^2↙系统将直接计算表达式的结果，并且给出答案：ans= -0.0488注意核：●侦这里木的符属号“狭>>姥”为性MA库TL雁AB税的命驾令行景提示债符。●独这里换的符牢号“奥↙”兆表示矮键入饲表达骑式之砖后按姿回车决键。●语MA罢TL敬AB缘瑞的数庙学运院算符弃同其鄙他的圣计算积机高射级语约言(块例如税C语糕言)榴类似乌。●锡这里盗计算级得到沿的结坟果显外示为窜an映s，垄an按s是气英文女单词则“a谨ns际we梁r”草的缩启写，恰它是牵MA密TL怒AB晨默认醋的系五统变亦量。●膨所有眉MA风TL洗AB赢的计艺算结页果和付数值给都默絮认使截用双钉精度触类型慈显示碰。例子伏1-肾2字计论算复洁数的苗运算熔(1萄+2增i)窑×(罚1-蛙3i狭)。在M事AT茎LA愿B命义令行假窗口棵中键揭入：>>画(范1+捏2i推)*同(1疲-3护i)妖↙系统邀直接索计算纪表达饶式的后结果奥，并油给出领答案粒：an紧s亭=7.按00灶00常-1岭.0纽奉00场0i注意锋：在M队AT赞LA现B中昆表示隶复数宗，按元照例含子1交-2毯中所星示的愉样式永，即肆x±帜yi介，其司中x规和y园都是吃双精剥度的弃数字启。在病这里平，i稼作为冰复数滨单位卷存在滥，同陪样也俱可以卵使用澡j表峡示复膏数单节位。上面偏的两瞧个例测子中典都是子将M添AT啦LA吼B直饱接作茄为计薄算器乔来使够用的瞧，在贼MA馒TL虽AB幅的命剑令窗膛口中倚还可晨以定询义相体应的怖MA嘱TL隶AB舍数据柱对象侦和变耽量以压及调盲用函皂数。例子秃1-妻3调用劲函数阁。>>丙c熔os汉(p繁i/界2)an削s东=6.垒12谢32言e-敬01沃7>>虑e随xp令(a松co洋s(晨0.窄3)岛)an膀s闷=3.盖54占70在例淋子1暗-3拼中调羽用余劈燕弦函若数求苹π/启2的罢余弦隶值，挤但是殖一般辆的数帜学知鸡识告踪蝶诉我誓们π杏/2茫的余睬弦应镇该为摔0，侦但是屠MA遗TL育AB迅求的览数值漠不是潜0，腐而是旋一个唇近似吴为0蒜的数杠值，贴这都炼是由郑MA膝TL夺AB赤浮点达数的浴计算次精度恼引起类的。睛在调穗用函州数的勿时候母，需太要注井意括燃号的阔作用俊，它掘会造卷成主埋计算列优先蒙级的京变化席。例钢子1晚-3她在计咸算第须二个旧表达显式的肺时候尊，首钞先计旋算反淹余弦葡函数袋，然恭后再你计算睬指数拥函数咱。命令番窗口雨操作每行胳输入批完成慢，回幻玉车后千执行糊指令缘瑞，可帐以采沉用续眨行输跃入如果浓语句饮后面决有;侦则不巾显示蕉结果数组纲是M肌at萌la默b中裕的基吼本数课据，登每个磁变量做都是裙一个今数组可以谜直接严作复它数运拜算Ma蹦tl粒ab轮类型西的语技言是误一种茧弱类批型的搬语言奋，数尤组中统的元胀素类亦型和丘数组石大小沉可以尝随时熊改变命令缺窗口蛛操作数值盐都是候浮点搁数，芬用小钥数或兰科学策记数四法表妹示，如例如3弱-淡99诸0.假00宵1出1中.3律e-表3英4.盐5E窑33可以群用f宿or荒ma壁t命漂令设近置显丢示格尘式，复数星作为洗一个殿整体挑处理羽，表亮示方炼法：z1王=自3年+静4钓iz2断=爽3密+状4等*iz3自=小2垮*e科xp旁(i四*p壮i/死6)在命殃令行础窗口慨中显板示数凤值计呼算的衫结果夕具有腐一定随的格识式，阿例如麦在上奶一小许节的疾两个肉例子买中，槐所有吃的数梳值都贡是按罚照M场AT前LA首B默臭认的京数字崭显示戴格式针——疫短(依sh尘or齐t)竿格式析显示蛙的，羽在这若种表匆示方云法下危具有杏固定溜的格局式，撑保留竹小数梯点后聋四位盼有效距数字躬，对模于大浪于1别00训0的笨数值锐，使美用科竟学计扎数法尿表示鞋。设逃置数欺据的箩显示巧格式豪需要梅使用陈fo些rm工at染指令乌，具陵体的爪使用针方法扭如表芬1-莲2所点示，梯在表么格中饶使用扁的示粮例数柿据为贱自然稳对数胁的底倡数。表1溪-2胸MA栋TL容AB匙命令临行窗茅口显形示数猜据的理格式例子诱1-敬4使用名不同铅的数霉据显顽示格蛮式显免示数讯字。在M缴AT效LA羊B命漠令行脆中，环键入贱下面镰的指拦令：>>垦p支ian饿s敢=3.狱14交16>>象f踏or土ma姐t掉lo杂ng>>称p哈ian事s套=>>告f喘or掠ma对t呼+>>成p突ian缓s懒=+命令锐窗口赌操作cd改变当前目录exit关闭/退出Matlabclf清除图形窗口quit关闭/退出Matlabclc清除命令窗口md创建目录clear清除工作区中的变量more分页显示dir列出指定目录下的文件和子目录type显示指定M文件内容edit打开M文件编辑器which找到文件所在目录工作知区(塔wo鼻rk章sp般ac敞e)Ma多tl狂ab虽保存答的一繁组工凳作状悟态每个蛮工作脏区与捧一块躁存储芦器对烈应，仁其中俊的内葵容主峰要包望括：当前言可以凉使用勒的变涝量当前甚可以迈使用灵的程菠序、券函数雕等启动庸Ma取tl滥ab滨时，音自动雾打开选一个启工作兵区。母所有竞在命厚令窗戏口中接执行萝的命疑令和巷程序暖共享容此工贡作区补。用程翅序或傻者命础令创很建的页变量娇自动骂加入坚当前删的工仪作区退。工作稿区(万wo抹rk默sp朋ac哭e)前面市程序叹创建果的变顿量，析可以岸在后饭面的蒜程序奸中直熊接使嗓用。每个拌函数晌有自拖己独蓄立的遭工作稼区wh秆os购命令隙列出畏当前战工作邮区中运的变跑量cl瓶ea型r命体令可介以清缩慧除工汇作区斥中的她变量cl扩ea瞧r灰v乐ar铃1熊va检r2cl瘦ea扎r可以踢用G它UI睡工具么工作宣区浏词览器思(w脆or殿ks护pa俩ce计b贪ro骗ws割er晕)修度改工缺作区祝中的棒变量工作嚷区(幅wo盲rk攻sp化ac屈e)工作匹区中貌的每胜个变写量，磁都显尤示其旬类型肝、大悼小、俊内存闯占用双击炎某个向变量赛，可潜以打鄙开相愈应的尼编辑考器，庙修改格变量绿内容工作淋区(丙wo功rk董sp颤ac刮e)工作晴区(嘱wo旗rk长sp隶ac暗e)可以卡将当凤前工禁作区稼中的朱变量威保存踢到文爽件中侵，以李后可每以从控文件掩中读撤出利用帅sa肝ve宗、l秘oa卫d命讲令完休成变已量读滴写sa料ve斯fi炸le停na苏mesa乐ve裁fi体le蒸na弊me划va氧r1毕va壶r2sa松ve畜fi因le齿na岸me帖v招ar饲1想v昏ar摘2钱-档ap倡pe巧ndsa次ve酒fi成le勒na托me招v赔ar升1块v粘ar桐2浸