第1章 MATLAB系统环境

MATLAB表示为MatrixLaboratory。目前国际上最流行、应用最广泛的科学与工程计算软件。它广泛应用于自动控制、数学运算、信号分析、计算机技术、图像信号处理、财务分析、航天工业、汽车工业、生物医学工程、语音处理和雷达工程等各行各业中。本书主要介绍MATLAB7.0版。

第1章MATLAB系统环境

1.1MATLAB概述

1.2MATLAB的环境的准备

1.3MATLAB操作界面

1.4MATLAB帮助系统主要内容1.1MATLAB概述1.1.1MATLAB的发展

matlab语言是由美国的CleverMoler博士于1980年开发的，设计者的初衷是为解决“线性代数”课程的矩阵运算问题，取名MATLAB即MatrixLaboratory矩阵实验室的意思。早期的MATLAB是用FORTRAN语言编写的，功能简单。MATLAB已经不仅仅是一个“矩阵实验室”了，它集科学计算、图象处理；声音处理于一身，并提供了丰富的Windows图形界面设计方法。MATLAB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，输入简捷，运算高效且内容丰富，很容易由用户自行扩展。MATLAB语言是功能强大的计算机高级语言,它以超群的风格与性能风靡全世界,成功地应用于各工程学科的研究领域。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具。

1984年，MATLAB第1版(DOS版用C语言编写)

1992年，MATLAB4.0版(微机WINDOWS版)

1994年，MATLAB4.2版(提高了图形界面设计)

1997年，MATLAB5.0版(支持数据结构，为编程语言)

1999年，MATLAB5.3版(支持仿真功能，simulink3.0)

2000年，MATLAB6.0版(计算功能加强，

simulink4.0)

2001年，MATLAB6.1版(强大功能，simulink4.1)

2002年，MATLAB6.5版(计算，图形，编程全面改进，

simulink5.0)

2004年，MATLAB7.0版(图形功能，工具箱等改进)1.1.2MATLAB的主要功能

1．数值计算和符号计算功能

MATLAB以矩阵作为数据操作的基本单位，还提供了十分丰富的数值计算函数。

MATLAB和著名的符号计算语言Maple相结合，使得MATLAB具有符号计算功能。2．绘图功能

MATALB可以绘制各种二维、三维图形，以及对图形的修饰，MATLAB提供了两个层次的绘图操作：一种是对图形句柄进行的低层绘图操作，另一种是建立在低层绘图操作之上的高层绘图操作。 例1-1绘制正弦曲线和余弦曲线(图形方面功能)。

x=[0:0.5:360]*pi/180;

plot(x,sin(x),x,cos(x));

3．语言体系

MATLAB具有程序结构控制、函数调用、数据结构、输入输出、面向对象等程序语言特征。进行程序设计时简单易学、编程效率高。适合数值计算、辅助设计和系统仿真

可以独立MATLAB集成环境编程4．MATLAB工具箱

MATLAB包含两部分内容： 基本部分(构成MATLAB的核心部分) 各种可选的工具箱。MATLAB工具箱分为两大类：功能性工具箱(扩充其符号计算功能，可视建模仿真功能 及文字处理功能)学科性工具箱(控制系统工具箱，信号处理工具 箱，统计学工具箱等)。二、matlab能在各领域做什麽

工业研究与开发数学教学，特别是线性代数数值分析和科学计算方面的教学与研究电子学、控制理论和物理学等工程和科学学科方面的教学与研究经济学、化学和生物学等计算问题的所有其他领域中的教学与研究1.1.3MATLAB功能演示1-1绘制正弦曲线和余弦曲线(图形方面功能)。

x=[0:0.5:360]*pi/180;

plot(x,sin(x),x,cos(x));

例1-2求方程3x4+7x3+9x2-23=0的全部根(数值计算方面功能)。

p=[3,7,9,0,-23];%建立多项式系数向量

x=roots(p)%求根例1-3求积分

quad('x.*log(1+x)',0,1)

例1-4求解线性方程组。2x+3y

-z

=28x+2x+3z

=445x+3y+9z

=23

a=[2,3,-1;8,2,3;45,3,9];

b=[2;4;23];

x=inv(a)*b例1-5用一个简单命令求解线性系统3x1+x2-x3=3.6x1+2x2+4x3=2.1-x1+4x2+5x3=-1.4 A=[31-1;124;-145]; b=[3.6;2.1;-1.4]; x=A\b x= 1.4818 -0.4606 0.3848例1-6、用简短命令计算并绘制在0x6范围内的sin(2x)、sinx2、sin2x。 x=linspace(0,6) y1=sin(2*x),y2=sin(x.^2),y3=(sin(x)).^2;plot(x,y1,x,y2,x,y3)用四种方法描述cos(x)*sin(y)图形图形化仿真功能

1.2MATLAB的环境的准备1.2.1MATLAB的安装一、MATLAB的运行环境 硬件环境：

(1)CPU

(2)内存

(3)硬盘

(4)CD-ROM驱动器和鼠标。

软件环境：

(1)Windows98/NT/2000或WindowsXP

(2)其他软件根据需要选用二、MATLAB的安装过程安装MATLAB7.0系统，需运行系统自带的安装程序setup.exe，可以按照安装提示依次操作。安装MATLAB系统步骤：Step1：安装前的准备Step2：开始安装Step3：输入用户信息Step4：浏览如图1.3所示的软件许可协议（LicenseAgreement）Step5：选择安装类型组件名称功能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SymbolicMath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MatlabComplier把MATLAB的M文件编译成DLL文件，或EXE独立应用程序MatlabC/C++MathLibiary与MATLABComplier配合使用MatlabC/C++GraphicLibiary与MATLABComplier配合使用4.常用专业性工具包组件ControlSystemMatlab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SignalProcessing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SystemIdentification据时域信号进行动态系统的辨识………..MATLAB的安装可选用组件Step6：定义安装的目录和所要求安装的产品，图1.5是自定义安装类型的设置界面。Step7：确认前面设置的安装目录，如图1.6单击“Intall”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1.7。如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。用户只要按照安装提示插入另一张光盘即可继续安装。Step8：阅读产品配置报告，如图1.8所示。Step9：完成安装，当安装完毕时，会自动弹出setupcomplete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MATLAB7.0，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“Finish”按钮结束安装。如果把MATLAB安装在C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MATLAB的Work文件夹放在C盘。在“\Matlab\bin”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，比如误删了一些重要的系统文件，MATLAB的允许就可能出现意想不到的问题，所以对MATLAB初学者来说，这一点更应该引起注意。1.2.2启动与退出1．MATLAB系统的启动

(1)使用Windows“开始”菜单。(2)运行MATLAB系统启动程序matlab.exe。(3)利用快捷方式。MATLAB用户界面

当MATLAB安装完毕并首次启动时，展现在屏幕上的界面为MATLAB的默认界面，如右图所示。2．MATLAB系统的退出退出MATLAB系统：

(1)在MATLAB主窗口File菜单中选择ExitMATLAB命令。

(2)在MATLAB命令窗口输入Exit或Quit命令。

(3)单击MATLAB主窗口的“关闭”按钮。

启动MATLAB后，将进入MATLAB7.0集成环境。MATLAB主窗口命令窗口(CommandWindow)工作空间窗口(Workspace)命令历史窗口(CommandHistory)当前目录窗口(CurrentDirectory)启动平台窗口(LaunchPad)。1.3MATLAB操作界面1.3.1主窗口MATLAB主窗口是MATLAB的主要工作界面。主窗口除了嵌入一些子窗口外，还主要包括菜单栏和工具栏。1．菜单栏

在MATLAB7.0主窗口的菜单栏，共包含File、Edit、View、Web、Window和Help6个菜单项。(1)File菜单项：File菜单项实现有关文件的操作。

File菜单所包含的各选项的含义分述如下：【New及其子菜单】：允许用户建立一个新的文件（M文件）、新的图形窗（Fjgure）、仿真模型文件（.mdl）和图形用户界面文件（GUI）。【Open….】：从指定的相应路径和文件名打开一个已经存在的文件。【CloseCommandWindow】：关闭命令窗口。【ImportData】：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。【SaveWorkspaceAs….】：将工作空间中的所有变量数据保存在指定路径下相应的文件中。【Setpath】：设置MATLAB的搜索路径。【Perferences…】：允许用户对