机电系统动态仿真matlab电子教案课件-第一章概述

计算机仿真机电工程系

主讲：张玉平2021.03机电系统动态仿真课程内容安排MATLAB基础知识数组及其运算

数据和函数的可视化MATLAB编程系统时间响应及其仿真系统模型系统频率响应及其仿真控制系统的综合与校正Simulink动态仿真教学内容：MATLAB概述操作界面及其根本知识M文件编辑MATLAB帮助第一章根底知识MATLAB:MATLAB是一种交互式的以矩阵为根底的系统计算平台,它用于科学和工程的计算与可视化。它的优点在于快速开发计算方法，而不在于计算速度。§1.1MATLAB概述学习Matlab的根本原因不希望学生在编程上化太多时间，课程目的不是学习编程社会化的运行带来的好处：合理利用可以节约大量的时间为什么相同的时间别人比自己做出了更多的事情：硕士论文调查结果面向对象的思想带来巨大的好处紧密结合科学的前沿FromBBS:博士论文=Matlab+wordMatlab的版本演化Matlab1.0Pcmatlab->matlab386Matlab3.5+simulinkMatlab4.0：simlink内嵌Matlab5.0:全面的面向对象Matlab5.1~5.3Matlab6.0Matlab6.5：购并了MATRIXxMatlab7.0:很快〔讲解参考〕MATLAB特点高度适应性、开放性：MATLAB的工具箱可以任意增减，任何人可以自己生成MATLAB工具箱可扩充性：MATLAB的函数大多为ASCII文件，可以直接编辑、修改基于矩阵运算的工作平台。多版本：windows/unix/dos/Macintosh极多的工具箱。Matlab能做什么根本的数据处理优化和解方程动态过程仿真：实时的和非实时的数据来源：Excel、数据库、A/D等等嵌入式的控制：Pc/104和DSP神经元网络、小波分析、GA等等虚拟现实仿真怎样获得详尽的帮助信息首先是MATLAB窗口中的help命令，它最常用、最快，往往也是最有效的。给出关键字就能找到相应的说明。Help命令简单易用，但是它要求准确给出关键字，如果记忆不准，就很难找到。这时就应该用第二种方案。HelpDesk：这是MATLAB的HTML格式的帮助文档，有着很好的组织。可以在命令行键入helpdesk，进入“MatlabHelpDesk〞。HelpDesk的搜索可以使用不完全关键字，这样即使遇到记忆模糊的情况也可以很快查到。前面两种方法所得到的帮助信息常常是不够细致的，需要用第三种途径来补充，这就是电子版的使用手册。MATLAB里包含了大量关于MATLAB安装、使用、编程以及各种工具箱等的电子版手册，全部为PDF格式,具有搜索功能，因此也可以在指定的手册中搜索关键字，使用非常方便。Matlab桌面简介1、命令窗口2、工作空间窗口3、当前目录浏览器4、命令历史窗口save文件名[变量名]load文件名[变量名]变量名的大小写敏感变量名应以字母开头变量名可以由字母,数字和下划线混合组成组成变量名的字符长度不大于63个1.无论给MATLAB中的变量赋什么值,在内存中均以矩阵的形式表示。

单个数值(标量)被看作是只有一行一列仅含一个元素的矩阵列向量是只有一列的矩阵行向量是只有一行的矩阵例:a=51*1b=234571*5c=13*124

3.数值数据类型见表2-1数据类型一览表双精度数值数组为M最常用变量类型1.3变量和数据操作1.3.1变量1.命名变量:在程序运行过程中,其数值可以变化的数据.命名:变量代表一个或假设干个内存单元的数据,为了对变量所对应的存储单元进行访问,需要给变量命名.命名规那么:变量名的大小写敏感变量名应以字母开头变量名可以由字母,数字和下划线混合组成组成变量名的字符长度不大于63个isvarname判断变量名定义是否正确2赋值变量=表达式表达式

其结果都是矩阵注:M书写表达式的规那么与手写算式根本相同语句后加分号,不显示运算结果表达式想延长,结尾加…三个黑点

1.3变量和数据操作1.3变量和数据操作1.3变量和数据操作1.3.2预定义变量

注:编写指令或程序时,不要给它们重新赋值1.3变量和数据操作1.3.3内存变量的管理

通过命令行输入命令通过工作空间浏览器进行管理在命令行输入的命令通常whowhosclear窗口列出了内存中所有变量的名称,大小,属性,占内存大小save文件名[变量名]保存工作空间有用的变量1.3变量和数据操作1.3变量和数据操作1.3变量和数据操作1.3变量和数据操作注:文件名的命名规那么参照变量名的命名规那么变量名中变量个数不限变量名之间以空格分隔变量名省略,M自动保存或装入全部变量1.3变量和数据操作表达式将变量、数值、函数用操作符连接起来，就构成了表达式。当表达式太长时可分装在几行中，这时行末以三个点(…)结束，表示下行为续行。每一行最多为4096个字符。下面是几个有效表达式的例如：a=(1+sqrt(10))/2；b=abs(3+5i)；c=sqrt(3〕d=sin(exp(-2.3))；e=pi*d；1.4矩阵的建立1.4.1矩阵的建立

1.直接输入例：一维和二维矩阵的直接输入创立矩阵时，用“[〞或“]〞为其尾。矩阵行之间必须用分号“；〞或按照enter使隔离。矩阵元素必须由逗号“，〞或空格别离。例.一维矩阵的冒号生成法格式:冒号输入法主要针对一维矩阵。A表示矩阵的第一个元素，inc为步长，inc省略时，取默认值1，inc为0，创立矩阵为空。向量名=初值：增量：终值X=A：INC：B1.4矩阵的建立1.4矩阵的建立

1.4.1矩阵的建立

1.直接输入例：一维和二维矩阵的直接输入创立矩阵时，用“[〞或“]〞为其尾。矩阵行之间必须用分号“；〞或按照enter使隔离。矩阵元素必须由逗号“，〞或空格别离。例.一维矩阵的冒号生成法格式:冒号输入法主要针对一维矩阵。A表示矩阵的第一个元素，inc为步长，inc省略时，取默认值1，inc为0，创立矩阵为空。向量名=初值：增量：终值X=A：INC：B向量名=初值：增量：终值X=A：INC：B1.4矩阵的建立1.4.1矩阵的建立

2.通过函数产生常用的产生通用特殊矩阵的函数有：

zeros：产生全0矩阵(零矩阵)。

ones：产生全1矩阵(幺矩阵)。

eye：产生单位矩阵。

rand：产生0～1间均匀分布的随机矩阵。

randn：产生均值为0，方差为1的标准正态分布随机矩阵。1.4矩阵的建立1.4矩阵的建立3.通过文件产生把数据作为矩阵输入到M文件中〔作为变量保存在M文件中〕从文本文件中调用数据

例：通过M文件输入数组。

思路：建立M文件，在M文件中输入数据，如果需要使用这些数据，直接在命令窗口输入M文件的名字，立刻输出M文件中的数据。1.4矩阵的建立1.4.1矩阵的建立

1.4矩阵的建立1.4矩阵的建立3.通过文件产生把数据作为矩阵输入到M文件中〔作为变量保存在M文件中〕从文本文件中调用数据

例：通过文本文件输入数组。思路：文本文件中保存了大量数据，可能来自实验数据，也可能来自其它软件导出的数据，使用load命令载入数据。1.4矩阵的建立1.4.1矩阵的建立

2.3.1矩阵的建立

1.4矩阵的建立1.4矩阵的建立1.5M文件的操作

M命令文件:M文件是一个文本文件，它可以用任何编辑程序来建立和编辑，而一般常用且最为方便的是使用MATLAB提供的文本编辑器。1.5M文件的操作1．建立新的M文件为建立新的M文件，启动MATLAB文本编辑器有3种方法：(1)菜单操作。从MATLAB主窗口的File菜单中选择New菜单项，再选择M-file命令，屏幕上将出现MATLAB文本编辑器窗口。(2)命令操作。在MATLAB命令窗口输入命令edit，启动MATLAB文本编辑器后，输入M文件的内容并存盘。(3)命令按钮操作。单击MATLAB主窗口工具栏上的NewM-File命令按钮，启动MATLAB文本编辑器后，输入M文件的内容并存盘。1.5M文件的操作2．翻开已有的M文件翻开已有的M文件，也有3种方法：(1)菜单操作。从MATLAB主窗口的File菜单中选择Open命令，那么屏幕出现Open对话框，在Open对话框中选中所需翻开的M文件。在文档窗口可以对翻开的M文件进行编辑修改，编辑完成后，将M文件存盘。(2)命令操作。在MATLAB命令窗口输入命令：edit文件名，那么翻开指定的M文件。(3)命令按钮操作。单击MATLAB主窗口工具栏上的OpenFile命令按钮，再从弹出的对话框中选择所需翻开的M文件。1.5M文件的操作3程序调试

Debug菜单项该菜单项用于程序调试，需要与Breakpoints菜单项配合使用。Breakpoints菜单项该菜单项共有6个菜单命令，前两个是用于在程序中设置和去除断点的，后4个是设置停止条件的，用于临时停止M文件的执行，并给用户一个检查局部变量的时机，相当于在M文件指定的行号前参加了一个keyboard命令。1.5M文件的操作思考题:编辑一个计算三角形面积的小程序,通过用户输入三角形的三条边长后,自动计算其面积,并将值返回窗口.计算面积公式s(s-a)(s-b)(s-c)开平方，其中s=(a+b+c)/2.2.4文件的操作根底知识小结矩阵的建立及运算矩阵的建立及运算创立矩阵时，用“[〞或“]〞为其尾。矩阵行之间必须用分号“；〞或按照enter使隔离。矩阵元素必须由逗号“，〞或空格别离。向量名=初值：增量：终值X=A：INC：B矩