2011_工程基础软件MATLAB_01Ch01_1
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4
教学要求
1． 请同学们关闭一切通讯工具。 2． 不无故缺席、迟到、早退。 3． 遵守课堂纪律，不做影响他人的 事，发言请举手。 4． 如有无故缺席三次以上者，取消参 加考试资格。
5
2 考核形式
平时 30% 上机考试 70%
6
7
教程和参考资料
(1)黄培根, 任清褒编著, Multisim10计算机虚拟仿 真实验室，电子工业出版社, 2008年. (2)参考书目
时 间（12+6学时）
星期二，16:00---18:00 (2学时) 星期二，16:00---18:00 (2学时) 星期二，16:00---18:00 (2学时) 星期二，16:00---18:00 (2学时)
第7周，10.11 星期二，16:00---18:00 (2学时) 第8周，10.25 星期二，16:00---18:00 (2学时) 第9周 第10周， 11.1 复习一周 星期二，16:00---22:00(6学时)上机 考试，分单双号进行。
22
4）应用工具箱 分为基本工具箱、通用工具箱、专业工具箱。 基本工具箱中有数百个内部函数，是最核心的部分。没有它 就没有MATLAB环境。 通用工具箱主要用来扩充其符号计算功能、可视化的系统动 态建模仿真功能及文字处理功能等。 专业工具箱专业性比较强，如控制系统工具箱、信号处理工 具箱、神经网络工具箱、最优化工具箱、金融工具箱等，用 户可以直接利用这些工具箱进行相关领域的科学研究。
23
1.1 概述
三、与MATLAB相似的其它软件
Maple 系统，强大的符号计算功能 MathCAD 系统 ，是集文本编辑、数学计算、程序编辑和仿 真于一体的软件 ，数学文字软件，直接写出报告 Mathematica 系统，它拥有强大的数值计算和符号计算能 力，在这一方面与Maple类似，但它的符号计算不是基于 Maple上的，而是自己开发的。主要用在理论界 SciLab免费的Matlab克隆版
70年代中期，Cleve Moler和他的同事在美国 国家科学基金的资助下研究开发了LINPACK 和EISPACK的Fortran子程序库 70年代末期，Cleve Moler在新墨西哥大学给学生开线性代 数，为学生编写了接口程序，这个程序取名为 MATLAB， 即MATrix和 LABoratory 1983年春天，工程师John Little与Moler、 Steve Bangert一起 开发了第二代专业版MATLAB 在Little推动下，与Moler、Steve Bangert合作，于1984年成 立了MathWorks公司，并把MATLAB正式推向市场。
[1]王冠华, 王伊娜编著. Multisim 8电路设计及应用, 国防工 业出版社, 2006.6. TN702/1116 [2]聂典主编. Multisim 9计算机仿真在电子电路设计中的应 用, 电子工业出版社, 2007.6. TN702/1149 [3]崔建明等编, 电工电子EDA仿真技术, 高等教育出版社, 2004
17
1.1 概述
二、MATLAB的特点
MATLAB语言的显著特点 1、具有强大的矩阵运算能力：Matrix Laboratory（矩阵实 验室），使得矩阵运算非常简单。 2、是一种演算式语言 MATLAB的基本数据单元是既不需要指定维数，也不需要 说明数据类型的矩阵（向量和标量为矩阵的特例），而且 数学表达式和运算规则与通常的习惯相同。 3、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 4、可扩充性： MATLAB的函数大多为ASCII文件，可以 直接编辑、修改 因此MATLAB语言编程简单，使用方便。
34
MatLab 三维云图
35
MatLab 绘图——透视效果
透视 效果
[X0,Y0,Z0]=sphere(30); X=2*X0;Y=2*Y0;Z=2*Z0; surf(X0,Y0,Z0); shading interp hold on, mesh(X,Y,Z), colormap(hot), hold off hidden off axis equal, axis off
8
教程和参考资料
(1)刘卫国主编, Matlab程序设计与应用（第二 版）， 高等教育出版社, 2006年. (2)参考书目
[1]李海涛等编, 《MATLAB程序设计教程》, 高等教育出 版社, 2002 [2]陈怀琛编著 ,《MATLAB及其在理工课程中的应用指南》 西安电子科技大学出版社, 2000年 [3] Getting Started with MATLAB，MathWorks, MATLAB 6.5 R13 , 2002
36
MatLab绘图——镂空效果
镂空 效果
t=linspace(0,2*pi,100); r=1-exp(-t/2).*cos(4*t); [X,Y,Z]=cylinder(r,60); ii=find(X<0&Y<0); Z(ii)=NaN; surf(X,Y,Z); colormap(spring), shading interp light('position',[-3,-1,3],'style','local') material([0.5,0.4,0.3,10,0.3])
工程基础软件与应用
主讲教师: 沈理达 机电学院机械制造及其自动化系 电话: 84892195 办公室：机电学院15#A306 Email: ldshen@nuaa.edu.cn
1
1 课程内容简介(32学时)
电子CAD基础 (12学时,6次课) Multisim 数学CAD基础 (16学时,8次课) Matlab 上机实验(18学时,其中考试6学时) 中秋9月12日星期一(有课) 、国庆10月3 日星期一(有课)
30
一般用途工具
31
信号和图像处理
32
控制系统设计和分析
33
MatLab 三维云图
MATLAB 图形举例
考虑一个二元函数
z = f ( x,y ) = 3(1 − x ) e
2 − x 2 2 − ( y +1)2
1 −( x +1)2 − y 2 ⎛x 3 5 ⎞ − x2 − y2 − e − 10⎜ − x − y ⎟e 3 ⎝5 ⎠
13
MATLAB系统简介和语言基础
Matlab是一种交互式的以矩阵为基础的系统计算平 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。
概述 MATLAB的运行环境基本使用 MATLAB的矩阵运算和多项式处理 流程控制
14
1.1 概述
一、MATLAB发展史与影响
24
1.1 概述
三、与MATLAB相似的其它软件
选用何种数学软件? 如果仅仅是要求一般的计算或者是普通用户日常使用，首选 的是MathCAD，它在高等数学方面所具有的能力，足够一 般客户的要求，而且它的输入界面也特别友好。 如果要求计算精度、符号计算和编程方面的话，最好同时使 用Maple和Mathematica，它们在符号处理方面各具特色，有 些Maple不能处理的，Mathematica却能处理，诸如某些积分、 求极限等方面，这些都是比较特殊的。 如果要求进行矩阵方面或图形方面的处理，则选择 MATLAB，它的矩阵计算和图形处理方面则是它的强项， 同时利用MATLAB的NoteBook功能，结合Word6.0/7.0的编 辑功能，可以很方便地处理科技文章。
11
Matlab的学习方法
动手练习，熟悉其中的函数 和自己的学习相联系，多体会 多看帮助文件，这是一本很好的参考书 寻求大家的帮助，每个同学都会有独到的方 法，综合就来就是最大的财富 记住：Matlab可以做很多事情
12
南京航空航天大学本科生教学课程
工程基础软件与应用
Matlab 程序设计 Multisim 电路仿真
18
19
产 品 家 族
Matlab扩展支持 在matlab中系统 的实施和开发。 工具箱：专用的 函数库，解决特 定领域的问题。 Simulink非线性 系统仿真 Blockset是专门 为simulink建立 的模块。
Matlab
20
21
特点：
1）数值计算和符号计算功能 MATLAB的数值计算功能包括：矩阵运算、多项式和有 理分式运算、数据统计分析、数值积分、优化处理等。符号 计算将得到问题的解析解。 2）MATLAB语言 MATLAB除了命令行的交互式操作以外，还可以程序方 式工作。使用MATLAB可以很容易地实现C或FORTRAN语言 的几乎全部功能，包括Windows图形用户界面的设计。 3）图形功能 MATLAB提供了两个层次的图形命令：一种是对图形句 柄进行的低级图形命令，另一种是建立在低级图形命令之上 的高级图形命令。利用MATLAB的高级图形命令可以轻而易 举地绘制二维、三维乃至四维图形，并可进行图形和坐标的 标识、视角和光照设计、色彩精细控制等等。
9
网络资料
www.baidu.com www.google.com 关键词: MultiSim教程 Matlab教程
10
参考书目
[1] 教材 [2]《MATLAB及其在理工课程中的应用指南》 陈怀琛编著 西安电子科技大学出版社 2000年 [3] Getting Started with MATLAB ， MathWorks, MATLAB 6.5 R13 , 2002
25
Matlab能做什么?
基本的数据处理 数据来源：Excel、数据库、A/D等等 优化和解方程 动态过程仿真：实时的和非实时的 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
26
27
Matlab是所有系统工具的基础
28
Matlab是所有系统工具的基础
29
设计自动化工具
16
1.1 概述
一、MATLAB发展史与影响
在欧美大学里，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。这几乎成了九十年 代教科书与旧版书籍的区别性标志。在那里，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National Instruments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。
2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
上机时间安排
(1)课表安排 (2)上机课时18学时(考试6学时，其余12小时 自由上机学习，如果有电脑，可以自己安装软 件学习，但是在考试前一定要去模拟环境！)
地点：9号楼计算机中心一楼
3
上机时间安排
周 次 第2周，9.06 第3周，9.13 第4周，9.20 第5周，9.27
地点：9号楼计算中心一楼
15
1.1 概述
一、MATLAB发展史与影响
MathWorks公司于1993年推出MATLAB4.0版本，从此告别 DOS版。 1997年仲春，MATLAB5.0版问世，紧接着是5.1、5.2，以 及和1999年春的5.3版。与 4.x相比，现今的MATLAB拥有 更丰富的数据类型和结构、更友善的面向对象、更加快速 精良的图形可视、更广博的数学和数据分析资源、更多的 应用开发工具。 2002年， MATLAB6.0版，6.5版… Release 12, 13 , 14 Matlab 7.0, Matlab 2008a … 参见网站 http://www.mathworks.com
如何用三维图形的方式表现出这个曲面？
>> [x,y] = meshgrid(-3:1/8:3); z = 3*(1-x).^2.*exp(-1/2* (x.^2) - (y+1).^2)- 10*(x/5 - x.^3 - y.^5) … .*exp(-x.^2-y.^2)- 1/3*exp(-(x+1).^2 - y.^2); surf(x,y,z), shading interp; colorbar
教学要求
1． 请同学们关闭一切通讯工具。 2． 不无故缺席、迟到、早退。 3． 遵守课堂纪律，不做影响他人的 事，发言请举手。 4． 如有无故缺席三次以上者，取消参 加考试资格。
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2 考核形式
平时 30% 上机考试 70%
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教程和参考资料
(1)黄培根, 任清褒编著, Multisim10计算机虚拟仿 真实验室，电子工业出版社, 2008年. (2)参考书目
时 间（12+6学时）
星期二，16:00---18:00 (2学时) 星期二，16:00---18:00 (2学时) 星期二，16:00---18:00 (2学时) 星期二，16:00---18:00 (2学时)
第7周，10.11 星期二，16:00---18:00 (2学时) 第8周，10.25 星期二，16:00---18:00 (2学时) 第9周 第10周， 11.1 复习一周 星期二，16:00---22:00(6学时)上机 考试，分单双号进行。
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4）应用工具箱 分为基本工具箱、通用工具箱、专业工具箱。 基本工具箱中有数百个内部函数，是最核心的部分。没有它 就没有MATLAB环境。 通用工具箱主要用来扩充其符号计算功能、可视化的系统动 态建模仿真功能及文字处理功能等。 专业工具箱专业性比较强，如控制系统工具箱、信号处理工 具箱、神经网络工具箱、最优化工具箱、金融工具箱等，用 户可以直接利用这些工具箱进行相关领域的科学研究。
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1.1 概述
三、与MATLAB相似的其它软件
Maple 系统，强大的符号计算功能 MathCAD 系统 ，是集文本编辑、数学计算、程序编辑和仿 真于一体的软件 ，数学文字软件，直接写出报告 Mathematica 系统，它拥有强大的数值计算和符号计算能 力，在这一方面与Maple类似，但它的符号计算不是基于 Maple上的，而是自己开发的。主要用在理论界 SciLab免费的Matlab克隆版
70年代中期，Cleve Moler和他的同事在美国 国家科学基金的资助下研究开发了LINPACK 和EISPACK的Fortran子程序库 70年代末期，Cleve Moler在新墨西哥大学给学生开线性代 数，为学生编写了接口程序，这个程序取名为 MATLAB， 即MATrix和 LABoratory 1983年春天，工程师John Little与Moler、 Steve Bangert一起 开发了第二代专业版MATLAB 在Little推动下，与Moler、Steve Bangert合作，于1984年成 立了MathWorks公司，并把MATLAB正式推向市场。
[1]王冠华, 王伊娜编著. Multisim 8电路设计及应用, 国防工 业出版社, 2006.6. TN702/1116 [2]聂典主编. Multisim 9计算机仿真在电子电路设计中的应 用, 电子工业出版社, 2007.6. TN702/1149 [3]崔建明等编, 电工电子EDA仿真技术, 高等教育出版社, 2004
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1.1 概述
二、MATLAB的特点
MATLAB语言的显著特点 1、具有强大的矩阵运算能力：Matrix Laboratory（矩阵实 验室），使得矩阵运算非常简单。 2、是一种演算式语言 MATLAB的基本数据单元是既不需要指定维数，也不需要 说明数据类型的矩阵（向量和标量为矩阵的特例），而且 数学表达式和运算规则与通常的习惯相同。 3、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 4、可扩充性： MATLAB的函数大多为ASCII文件，可以 直接编辑、修改 因此MATLAB语言编程简单，使用方便。
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MatLab 三维云图
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MatLab 绘图——透视效果
透视 效果
[X0,Y0,Z0]=sphere(30); X=2*X0;Y=2*Y0;Z=2*Z0; surf(X0,Y0,Z0); shading interp hold on, mesh(X,Y,Z), colormap(hot), hold off hidden off axis equal, axis off
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教程和参考资料
(1)刘卫国主编, Matlab程序设计与应用（第二 版）， 高等教育出版社, 2006年. (2)参考书目
[1]李海涛等编, 《MATLAB程序设计教程》, 高等教育出 版社, 2002 [2]陈怀琛编著 ,《MATLAB及其在理工课程中的应用指南》 西安电子科技大学出版社, 2000年 [3] Getting Started with MATLAB，MathWorks, MATLAB 6.5 R13 , 2002
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MatLab绘图——镂空效果
镂空 效果
t=linspace(0,2*pi,100); r=1-exp(-t/2).*cos(4*t); [X,Y,Z]=cylinder(r,60); ii=find(X<0&Y<0); Z(ii)=NaN; surf(X,Y,Z); colormap(spring), shading interp light('position',[-3,-1,3],'style','local') material([0.5,0.4,0.3,10,0.3])
工程基础软件与应用
主讲教师: 沈理达 机电学院机械制造及其自动化系 电话: 84892195 办公室：机电学院15#A306 Email: ldshen@nuaa.edu.cn
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1 课程内容简介(32学时)
电子CAD基础 (12学时,6次课) Multisim 数学CAD基础 (16学时,8次课) Matlab 上机实验(18学时,其中考试6学时) 中秋9月12日星期一(有课) 、国庆10月3 日星期一(有课)
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一般用途工具
31
信号和图像处理
32
控制系统设计和分析
33
MatLab 三维云图
MATLAB 图形举例
考虑一个二元函数
z = f ( x,y ) = 3(1 − x ) e
2 − x 2 2 − ( y +1)2
1 −( x +1)2 − y 2 ⎛x 3 5 ⎞ − x2 − y2 − e − 10⎜ − x − y ⎟e 3 ⎝5 ⎠
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MATLAB系统简介和语言基础
Matlab是一种交互式的以矩阵为基础的系统计算平 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。
概述 MATLAB的运行环境基本使用 MATLAB的矩阵运算和多项式处理 流程控制
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1.1 概述
一、MATLAB发展史与影响
24
1.1 概述
三、与MATLAB相似的其它软件
选用何种数学软件? 如果仅仅是要求一般的计算或者是普通用户日常使用，首选 的是MathCAD，它在高等数学方面所具有的能力，足够一 般客户的要求，而且它的输入界面也特别友好。 如果要求计算精度、符号计算和编程方面的话，最好同时使 用Maple和Mathematica，它们在符号处理方面各具特色，有 些Maple不能处理的，Mathematica却能处理，诸如某些积分、 求极限等方面，这些都是比较特殊的。 如果要求进行矩阵方面或图形方面的处理，则选择 MATLAB，它的矩阵计算和图形处理方面则是它的强项， 同时利用MATLAB的NoteBook功能，结合Word6.0/7.0的编 辑功能，可以很方便地处理科技文章。
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Matlab的学习方法
动手练习，熟悉其中的函数 和自己的学习相联系，多体会 多看帮助文件，这是一本很好的参考书 寻求大家的帮助，每个同学都会有独到的方 法，综合就来就是最大的财富 记住：Matlab可以做很多事情
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南京航空航天大学本科生教学课程
工程基础软件与应用
Matlab 程序设计 Multisim 电路仿真
18
19
产 品 家 族
Matlab扩展支持 在matlab中系统 的实施和开发。 工具箱：专用的 函数库，解决特 定领域的问题。 Simulink非线性 系统仿真 Blockset是专门 为simulink建立 的模块。
Matlab
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特点：
1）数值计算和符号计算功能 MATLAB的数值计算功能包括：矩阵运算、多项式和有 理分式运算、数据统计分析、数值积分、优化处理等。符号 计算将得到问题的解析解。 2）MATLAB语言 MATLAB除了命令行的交互式操作以外，还可以程序方 式工作。使用MATLAB可以很容易地实现C或FORTRAN语言 的几乎全部功能，包括Windows图形用户界面的设计。 3）图形功能 MATLAB提供了两个层次的图形命令：一种是对图形句 柄进行的低级图形命令，另一种是建立在低级图形命令之上 的高级图形命令。利用MATLAB的高级图形命令可以轻而易 举地绘制二维、三维乃至四维图形，并可进行图形和坐标的 标识、视角和光照设计、色彩精细控制等等。
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网络资料
www.baidu.com www.google.com 关键词: MultiSim教程 Matlab教程
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参考书目
[1] 教材 [2]《MATLAB及其在理工课程中的应用指南》 陈怀琛编著 西安电子科技大学出版社 2000年 [3] Getting Started with MATLAB ， MathWorks, MATLAB 6.5 R13 , 2002
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Matlab能做什么?
基本的数据处理 数据来源：Excel、数据库、A/D等等 优化和解方程 动态过程仿真：实时的和非实时的 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
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Matlab是所有系统工具的基础
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Matlab是所有系统工具的基础
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设计自动化工具
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1.1 概述
一、MATLAB发展史与影响
在欧美大学里，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。这几乎成了九十年 代教科书与旧版书籍的区别性标志。在那里，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National Instruments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。
2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
上机时间安排
(1)课表安排 (2)上机课时18学时(考试6学时，其余12小时 自由上机学习，如果有电脑，可以自己安装软 件学习，但是在考试前一定要去模拟环境！)
地点：9号楼计算机中心一楼
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上机时间安排
周 次 第2周，9.06 第3周，9.13 第4周，9.20 第5周，9.27
地点：9号楼计算中心一楼
15
1.1 概述
一、MATLAB发展史与影响
MathWorks公司于1993年推出MATLAB4.0版本，从此告别 DOS版。 1997年仲春，MATLAB5.0版问世，紧接着是5.1、5.2，以 及和1999年春的5.3版。与 4.x相比，现今的MATLAB拥有 更丰富的数据类型和结构、更友善的面向对象、更加快速 精良的图形可视、更广博的数学和数据分析资源、更多的 应用开发工具。 2002年， MATLAB6.0版，6.5版… Release 12, 13 , 14 Matlab 7.0, Matlab 2008a … 参见网站 http://www.mathworks.com
如何用三维图形的方式表现出这个曲面？
>> [x,y] = meshgrid(-3:1/8:3); z = 3*(1-x).^2.*exp(-1/2* (x.^2) - (y+1).^2)- 10*(x/5 - x.^3 - y.^5) … .*exp(-x.^2-y.^2)- 1/3*exp(-(x+1).^2 - y.^2); surf(x,y,z), shading interp; colorbar