第一章___MATLAB基本知识.ppt

1、MATLAB应用技术,清华大学出版社,王忠礼 段慧达 高玉峰编著,1 MATLAB基本知识,1.1MATLAB简介 1.概述 历史：1984年推出MATLAB的正式版，1992年推出MATLB4.0版，1993年推出微机版，到2005年为止，先后推出了MATLAB 4.x，MATLAB5.x、MATLAB6.x以及MATLAB7.x等版本。,1 MATLAB基本知识,常见的MATLAB工具箱： (1)通信工具箱(Communications Toolbox)； (2)控制系统工具箱(Control Systems Toolbox)； (3)数据获得工具箱(Data Acquisition To

2、olbox)； (4)数据库工具箱(Database Toolbox)； (5)滤波器设计工具箱(Filter Design Toolbox)； (6)模糊逻辑工具箱(Fuzzy Logic Toolbox)； (7)图像处理工具箱(Image Processing Toolbox)； (8)神经网络工具箱(Neural Network Toolbox)； (9)模型预测控制工具箱(Model Predictive Control Toolbox)； (10)优化工具箱(Optimization Toolbox)； (11)鲁棒控制工具箱(Robust Control Toolbox)； (1

3、2)信号处理工具箱(Signal Processing Toolbox)； (13)统计学工具箱(Statistics Toolbox)； (14)系统辨识工具箱(System Identification Toolbox)； (15)小波分析工具箱(Wavelet Toolbox)； (16)偏微分方程工具箱(Partial Differential Equation Toolbox)； (17)高阶谱分析工具箱(High-order Spectral Analysis Toolbox)； (18)样条工具箱(Spline Toolbox)； (19)定点运算模块集(Fixed-Point

4、Blockset)。,2.MATLAB安装与运行,MATLAB的安装过程与一般的应用软件类似,需要定制选择工具箱。,图1-1 MATLAB安装界面,图1-2 MATLAB命令窗口,1.2 MATLAB的基本操作,MATLAB语句的一般格式为：变量名= 表达式；,MATLAB是一种类似BASIC语言的解释性语言，”标志为MATLAB的命令提示符，其后的内容才是用户输入的信息。每行命令输入完后，只有用回车键进行确定后，命令会被执行。,a=5; b=6; c=a*b 执行后显示： c= 30 d=c+2 执行后显示： d= 32,1.2.1 MATLAB语言结构,1.2.2 MATLAB 常用命令,

5、1空间管理命令,（1）who 命令 （2）whos命令 （3）clear命令 （4）save命令 （5）load命令 （6）clc命令 （7）exist命令,2数据格式命令,（1）format 命令 （2）sym命令 （3）vpa命令,1.2.2 MATLAB 常用命令,3. 在线帮助,（1）help命令 （2）lookfor命令 (3) 从菜单中获得帮助,图13 MATLAB帮助窗口,1.2.3 MATLAB的M文件,MATLAB的M文件有两种形式：文本文件和函数文件。M文件可以通过M文件编辑器建立完成，即通过MATLAB命令窗口的File菜单下的New命令的建立MFile功能完成。M文件编

6、辑器窗口如图14所示。,图14 M文件编辑器,1. 文本文件,例如，建立一个正弦函数 在M文件编辑器中输入以下程序： i=-pi:0.1:pi; y=sin(i) 保存为myfile.m文件,在MATLAB命令窗口中输入命令： myfile,2. 函数文件,函数文件允许有多个输入参数和多个输出参数值.其基本格式如下： functionf1，f2，f3，=fun(x，y，z，) 注释说明语句 函数体语句 其中，x，y，z是形式输入参数；f1，f2，f3，是返回的形式输出参数值; fun是函数名。,3M文件的管理,文件管理命令与功能,1.2.4 输入与输出函数,1 Input函数,函数的调用格式为

7、：变量名=input(提示信息，选项),2disp函数,disp()函数，其调用格式为：disp(变量名),3fopen函数,打开文件函数fopen()的语句格式为：文件名柄= fopen(文件名，文件类型),4其他相关函数,int2str()函数,num2str()函数,1.3 MATLAB的矩阵运算,1.3.1 矩阵的实现,（1）直接列出元素的形式； （2）通过语句和函数产生； （3）建立在文件中； （4）从外部的数据文件中装入。,1.简单矩阵的输入,2.矩阵的元素,3.特殊矩阵的实现,eye、eros、 ones、 rand、diag、compan、triu、tril,1.3.2 矩阵的

8、运算,矩阵的转置 矩阵的加和减 矩阵的乘法 矩阵的除法 矩阵的乘方 矩阵的翻转 矩阵的超越函数 关系运算 关系和逻辑运算函数,1.4MATLAB的向量运算,1.向量的加减 2.向量的乘法 3.向量的除法 4.向量的乘方,1.5MATLAB的控制语句,MATLAB是一个功能极强的高度集成化程序设计语言,具备一般程序设计语言的基本语句结构 ，也提供了条件转移语句，循环语句等一些常用的控制语句 。,1.5.1 循环语句,MATLAB中可以使用两种循环语句：for语句和while语句. 1.for语句的基本格式为： for 循环变量=表达式1: 表达式2: 表达式3 循环语句组 end,例： mysu

9、m=0; for i=1:1:100 mysum=i+mysum; end mysum,2.while语句,while(条件式) 循环体条件组 end,mysum=0;i=1; while(i=100) mysum=mysum +i; i=i+1; end mysum,1.5.2 条件转移语句,if条件语句 其格式为： if(条件式) 条件块语句组 end,mysum=0; for i=1:120 if (mysum=5050) i mysum break; end mysum=mysum+i; end 执行结果： i = 101 mysum = 5050,注意break命令 的使用,MATL

10、AB还提供了其他两种条件结构 if-else格式和if-else if 格式，调用方法分别为： if(条件式) 条件块语句组1 else 条件块语句组2 end 或者， if(条件式1) 条件块语句组1 else if 条件式2 条件块语句组2 end,6MATLAB的绘图功能,MATLAB为控制界广泛接受的另一个主要原因是它提供了十分方便的一系列绘图命令，例如，线性坐标，对数坐标，半对数坐标及极坐标等命令它还允许用户同时打开若干个图形窗口对图形进行标注文字说明等，它使得图形绘制和处理的复杂工作变得简单得令人难以置信,1.6.1 二维图形,1.基本形式,最基本的绘图函数为plot( ),y=0

11、 0.48 0.84 1 0.91 0.6 0.14 ; plot(y) 则显示如图1-5所示的曲线。,图1-5 plot输出曲线,2.多条线型,绘制多条线型，基本命令格式为plot(x1，y1，x2，y2，xn，yn),x=0:0.12*pi; plot(x ，sin(x)，x，cos(x),3. 图形修饰及文本标注,带有物质基础的曲线绘制命令的调用格式为： Plot(x1,y1,选项1,x2,y2,选项2,xn,yn,选项n) 其中，x1，x2，xn为x轴变量，y1，y2，yn为y轴变量,4.图形控制,将一个图形窗口分割成n*m部分，对每一部分可以用不同的坐标系单独绘制图形，窗口分割命令的

12、调用格式为： subplot(n，m，k),5.特殊坐标图形,极坐标曲线绘制函数： polar(theta，rho，选项) 对数和半对数曲线绘制函数的调用格式分别为： semilogx(x，y，选项) %绘制x轴为对数标度的图形； semilogy(x，y，选项) %绘制y轴为对数标度的图形； loglog(x，y，选项) %绘制两个轴均为对数标度的图形；,6.利用鼠标绘制图形,MATLAB允许利用鼠标来点选屏幕点，命令格式为： x，y，button=ginput(n),例：用鼠标左键绘制折线，利用鼠标 中键或右键中止绘制。 clg %清除图形窗口; axis(0,10,0,5); %定义坐标

13、轴范围; hold on %保护窗口图形不被删除; x= ;y= ; for I=1:100 x1,y1button=ginput(1) text(x1,y1,.) x=x,x1;y=y,y1; line(x,y) if(button=1); break; end end,7三维图形,plot3( )函数三维空间内绘制出三维的曲线 调用格式为： plot3(x，y，z，选项）,t=0:pi/50:10*pi; plot3(sin(t)，cos(t)，t),MATLAB提供了绘制三维表面网格图的函数， 调用格式为： mesh(x，y，z，c),关于三维图形的绘制，常用的其他命令有： surf(x，y，z) %绘制三维表面图形; surfc(x，y，z) %