1MATLAB概述电子教案

MATLAB编程及应用2025/1/52课程考核方式平时上机实验占50%笔试占50%2025/1/53参考书：李海涛邓樱，MATLAB程序设计教程，高等教育出版社，2002张志涌等．掌握和精通MATLAB．北京：北京航空航天大学出版社，1997苏金明阮沈勇编著，MATLAB6.1实用指南，电子工业出版社，20022025/1/54MATLAB简介目前世界上用于数学计算的通用软件可以分为两大类：数值计算软件：MATLAB,Gauss,SciLab等；符号计算软件：Maple,Mathematica等。数值型运算以数值数组为计算对象，每一次运算都有一定的截断误差，重复多次运算易产生累积误差。符号运算以符号对象或符号表达式为运算对象，给出解析解。不会出现截断误差，可以得出完全的封闭解或任意精度的数值解。符号运算的时间较长，而数值型运算速度快。

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MATLAB名字由MATrix和LABoratory两词的前三个字母组合而成。20世纪70年代中期：美国新墨西哥大学计算机科学系主任CleveMoler教授在给学生开线性代数课程时，想教学生使用LINPACK和EISPACK。LINPACK是解线性方程的FORTRAN程序库，EISPACK则是解特征值问题的程序库。CleveMoler不希望学生在Fortran上花太多时间，就研究开发了调用LINPACK和EISPACK的““通俗易用”的接口——用FORTRAN编写的萌芽状态的MATLAB。

1983年由Little、Moler、SteveBangert合作，采用C语言编写MATLAB的内核。1984年成立了MathWorks公司，把MATLAB推向市场。

MATLAB以商品形式出现后，仅短短几年，就以其良好的开放性和运行的可靠性，使原先控制领域里的封闭式软件包纷纷淘汰，而改以MATLAB为平台加以重建。2025/1/56其他的数学软件Mathematica、Mathcad的数学计算能力也很专业，但就影响而言，至今仍然没有一个别的计算软件可与MATLAB匹敌。欧美大学里，诸如应用代数、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、动态系统仿真等课程的教科书都把MATLAB作为内容。MATLAB是攻读学位的大学生、硕士生、博士生必须掌握的基本工具。在国际学术界，MATLAB已经被确认为准确、可靠的科学计算标准软件。在许多国际一流学术刊物上，（尤其是信息科学刊物），都可以看到MATLAB的应用。在设计研究单位和工业部门，MATLAB被认作进行高效研究、开发的首选软件工具。如美国NationalInstruments公司信号测量、分析软件LabVIEW，Cadence公司信号和通信分析设计软件SPW等，或者直接建筑在MATLAB之上，或者以MATLAB为主要支撑。又如HP公司的VXI硬件，TM公司的DSP，Gage公司的各种硬卡、仪器等都接受MATLAB的支持。2025/1/57MATLAB的含义是矩阵实验室（MATRIXLABORATORY），主要用于方便矩阵的存取，其基本元素是无须定义维数的矩阵。MATLAB进行数值计算的基本单位是复数数组（或称阵列），这使的MATLAB高度“向量化”。经过十几年的完善和扩充，现已发展成为线性代数课程的标准工具。它不需定义数组的维数，并给出矩阵函数、特殊矩阵专门的库函数，使之在求解诸如信号处理、建模、系统识别、控制、优化等领域的问题时，显得大为简捷、高效、方便，这是其它高级语言所不能比拟的。2025/1/58MATLAB的发展简介1980年前后，MATLAB的雏形

(FORTRAN）1984年成立MathWorks公司，推出MATLAB第1版(DOS版)。1993年推出4.0版–加入SIMULINK、符号计算和notebook（1）推出了SIMULINK。这是一个交互式操作的动态系统建模、仿真、分析集成环境。它的出现使人们有可能考虑许多以前不得不做简化假设的非线性因素、随机因素，从而大大提高了人们对非线性、随机动态系统的认知能力。（2）开发了与外部进行直接数据交换的组件，打通了MATLAB进行实时数据分析、处理和硬件开发的道路。

2025/1/59（3）推出了符号计算工具包。1993年MathWorks公司从加拿大滑铁卢大学购得Maple的使用权，以Maple为“引擎”开发了SymbolicMathToolbox1.0。MathWorks公司此举加快结束了国际上数值计算、符号计算孰优孰劣的长期争论，促成了两种计算的互补发展新时代。（4）构作了Notebook。MathWorks公司瞄准应用范围最广的Word，运用DDE和OLE，实现了MATLAB与Word的无缝连接，从而为专业科技工作者创造了融科学计算、图形可视、文字处理于一体的高水准环境。1997年推出5.0版，2001年推出6.1版2002年推出6.5版－引入JIT加速器，提高计算速度2004年推出7.0版－引入分布式计算引擎2006年9月推出R2006b2007年9月推出R2007b2025/1/510MATLAB在电气工程中的应用典型应用与其他电力软件的关系和对比2025/1/511典型应用典型电路与磁路的建模与仿真典型模拟信号处理方面的应用典型测控系统的分析与建模方面电力系统的模型分析与创建电气传动方面的应用2025/1/512从现象中总结和归纳出规律仿真测试检验理论和算法的性能验证分析2025/1/513电力系统计算与仿真静态计算和仿真潮流计算小信号扰动分析暂态仿真电磁暂态机电暂态直接法时域仿真2025/1/514电磁暂态程序：EMTP、PSCAD机电暂态程序：PSS/E、PSASP模型准确丰富计算精度高专业认同度高功能较单一具有大量的电力系统特有模型，但缺少其他领域的知识支撑不容易入手，代码不透明其他电力仿真软件2025/1/515MATLAB广泛应用于多个领域，具有丰富的控制、信号处理、数学、计算机等与电力相关的知识支撑。仿真计算软件中的“Windows”开源软件包：Matpower,PST,PSAT,MatDyn程序透明直观，便于深刻学习和理解2025/1/516MATLAB产品的主要构成(1)MATLAB:

所有MathWorks公司产品的数值分析和图形基础环境。集计算、可视化及编程于一身。在MATLAB中，无论是问题的提出还是结果的表达都采用习惯的数学描述方法，而不需要用传统的编程语言进行前后处理。这一特点使MATLAB成为了数学分析、算法开发及应用程序开发的良好环境。MATLAB是MathWorks产品家族中所有产品的基础。

2025/1/517MATLAB产品的主要构成(2)Simulink：

SIMULINK是用来建模、分析和仿真各种动态系统的交互环境，包括连续系统，离散系统和混杂系统。Simulink提供了采用鼠标拖放的方法建立系统框图模型的图形交互界面。通过Simulink提供的丰富的功能块，你可以迅速地创建系统的模型，不需要书写一行代码。2025/1/518MATLAB产品的主要构成(3)MATLAB

外部程序接口（C++，Java，Fortran）MATLAB的Office接口（Excel，Word和PowerPoint的无缝集成）MATLAB特殊领域的专用工具箱2025/1/519嵌入式目标系统2025/1/5202025/1/5212025/1/522MATLAB产品族的应用数据的分析和可视化数值和符号计算工程与科学绘图控制系统设计数字图像信号处理财务工程建模、仿真、原型开发编程、应用开发、图形用户界面设计2025/1/523MATLAB集成工作环境简介（1）

运行环境与安装（matlab6.5）

硬件要求：(Windows)

基于Intel公司的Pentium,PentiumPro,PentiumII,PentiumIII,PentiumIV,IntelXeon,和AMD公司的

AthlonorAthlonXPpersonalcomputer。内存最小

128M，推荐为256M。要有CD-ROM。

软件要求：MicrosoftWindows98(originalandSecondEdition),WindowsMillenniumEdition(ME),WindowsNT4.0(withServicePack5forY2KcompliancyorServicePack6a),Windows2000,orWindowsXP.

MATLAB的安装过程MATLAB系统的启动与退出

启动：双击安装程序建立的快捷方式或通过单击“

Windows的开始－>程序－>matlab6.5－>matlab6.5”来启动。

退出：直接关闭matlab窗口或在命令窗中输入"exit"命令等2025/1/524MATLAB集成工作环境简介（2）2025/1/525MATLAB集成工作环境简介（3）

-MATLAB帮助系统

“纯文本”方式：

利用在CommandWindow中输入help命令来获取相关信息。一般用于对于一些单一明确的函数或主题进行查询。利用“HelpNavigator/HelpBrowser”（帮助导航/浏览器）交互界面获取帮助：可以通过单击matlab工具栏中的按钮或通过help菜单来打开帮助导航/浏览器交互界面。这个帮助系统完善而且详尽。PDF帮助文档

为了让用户获得高质量的打印帮助文件，matlab6.x把“帮助浏览器”中的部分内容制作成为PDF格式的文件。阅读这种文件需要AdobeAcrobatReader软件支持。其他方式

2025/1/526MATLAB集成环境简介（4）

M文件编辑器M文件编辑调试器（Editor/Debugger）简介

M文件也只是一个普通的文本文件，因此可以利用任何的文本编辑器来建立、编辑和修改，只要使文件的后缀为“.m”即可。除了可以利用自己所喜爱的文本编辑器以外，MATLAB还提供了一个内置的编辑器。这是一个集编辑与调试两种功能于一体的工具环境，利用它不仅可以完成基本的文本编辑操作，还可以对M文件进行调试。2025/1/527