5-MATLAB基础
MATLAB入门指南
MATLAB入门指南MATLAB是一款功能强大的数值计算软件和编程环境，广泛应用于科学、工程和数据分析领域。
本文将为初学者提供一份MATLAB入门指南，以帮助他们快速掌握基本概念、使用技巧和常见功能。
第一部分：MATLAB基础1. MATLAB的介绍MATLAB是由MathWorks开发的高级编程语言和环境，其主要用于数值计算、数据可视化和算法开发。
它与其他编程语言相比，有着简单易学的语法和丰富的内置函数库。
2. MATLAB的安装与设置在使用MATLAB之前，您需要先下载和安装MATLAB软件。
安装过程通常是简单的，只需按照提示一步一步执行即可。
安装完成后，您可以根据需要进行一些个性化设置，如选择默认工作目录和字体大小。
3. MATLAB的基本命令和运算符MATLAB的基本命令和运算符与其他编程语言类似，包括数学运算符（加减乘除、幂运算等）、逻辑运算符（与或非等）和比较运算符（等于、大于、小于等）。
您可以使用MATLAB作为计算器来进行简单的数学计算，如计算平方根、三角函数等。
4. MATLAB的变量和数据类型在MATLAB中，您可以使用变量来存储和操作数据。
MATLAB支持多种数据类型，包括数值、字符、逻辑和结构等。
您可以使用赋值语句将数据存储在变量中，并使用变量进行计算和操作。
5. MATLAB的数组和矩阵操作MATLAB以矩阵为基础进行计算，因此对于初学者来说，了解如何创建、操作和计算矩阵是至关重要的。
您可以使用MATLAB提供的函数来创建矩阵，并使用索引和运算符对矩阵进行操作。
第二部分：MATLAB编程和算法1. MATLAB的脚本文件和函数MATLAB提供了编写脚本文件和函数的能力，以便在单个文件中组织代码。
您可以使用脚本文件来一次性执行一系列MATLAB命令，而函数则可以封装一段可重复使用的代码块。
2. MATLAB控制结构MATLAB提供了多种控制结构，如条件语句（if-else）、循环语句（for、while）和跳转语句（break、continue）。
Matlab基础知识点
MATLAB讲义第一章 MATLAB系统概述1.1 MATLAB系统概述MATLAB（MATrix LABoratory）矩阵实验室的缩写，全部用C语言编写。
特点：（1）以复数矩阵作为基本编程单元，矩阵运算如同其它高级语言中的语言变量操作一样方便，而且矩阵无需定义即可采用。
（2）语句书写简单。
（3）语句功能强大。
（4）有丰富的图形功能。
如plot,plot3语句等。
（5）提供了许多面向应用问题求解的工具箱函数。
目前，有20多个工具箱函数，如信号处理、图像处理、控制系统、系统识别、最优化、神经网络的模糊系统等。
（6）易扩充。
1.2 MATLAB系统组成（1）MATLAB语言MATLAB语言是高级的矩阵、矢量语言，具有控制流向语句、函数、数据结构、输入输出等功能。
同时MATLAB又具有面向对象编程特色。
MATLAB语言包括运算符和特殊字符、编程语言结构、字符串、文件输入/输出、时间和日期、数据类型和结构等部分。
（2）开发环境MATLAB开发环境有一系列的工具和功能体，其中大部分具有图形用户界面，包括MATLAB桌面、命令窗口、命令历史窗口、帮助游览器、工作空间、文件和搜索路径等。
（3）图形处理图形处理包括二维、三维数据可视化，图像处理、模拟、图形表示等图形命令。
还包括低级的图形命令，供用户自由制作、控制图形特性之用。
（4）数学函数库有求和、正弦、余弦等基本函数到矩阵求逆、求矩阵特征值和特征矢量等。
MATLAB数学函数库可分为基本矩阵和操作、基本数学函数、特殊化数学函数、线性矩阵函数、数学分析和付里叶变换、多项式和二重函数等。
（5）MATLAB应用程序接口（API）MATLAB程序可以和C/C++语言及FORTRAN程序结合起来，可将以前编写的C/C++、FORTRAN语言程序移植到MATLAB中。
1.3 MATLAB的应用范围包括：MATLAB的典型应用包括：●数学计算●算法开发●建模、仿真和演算●数据分析和可视化●科学与工程绘图●应用开发（包括建立图形用户界面）以矩阵为基本对象第二章 Matlab基础2.1 MATLAB快速入门（1）搜索路径搜索路径也被看作是MATLAB的路径，其包含的文件被认为在路径上。
matlab基础知识
第2章基础知识本章着重介绍MATLAB的一些基础知识，包括数据类型、基本矩阵操作、运算符和字符串处理函数。
本章是MATLAB编程的基础。
2.1 数据类型MATLAB中定义了很多种数据类型，包括字符、数值、单元、结构、java类、函数句柄等类型，用户还可以自己定义数据类型。
在MATLAB中有15种基本数据类型，每种基本数据类型均以数组/矩阵的形式出现，该矩阵可以是最小的0*0矩阵到任意大小的n维矩阵。
1．数值类型数值类型包含整数、浮点数和复数3种类型。
另外MATLAB还定义了Inf和NaN两个特殊数值。
（1）整数类型MATLAB支持1、2、4和8字节的有符号整数和无符号整数。
这8种数据类型的名称、表示范围、转换函数如表2-1所示，其中转换函数可以把其它数据类型的数值强制转换为对应的整数类型。
尽可能使用字节少的数据类型，这样可以节约存储空间和提高运算速度。
表2-1 整数类型名称范围转换函数名称范围转换函数有符号1字节整数int8() 无符号1字节整数uint8()有符号2字节整数int16() 无符号2字节整数uint16() 有符号4字节整数int32() 无符号4字节整数uint32() 有符号8字节整数int64() 无符号8字节整数uint64()（2）浮点数类型MATLAB有单精度和双精度两种浮点数，其中双精度浮点数为MATLAB默认的数据类型。
这2种数据类型的名称、存储空间、表示范围和转换函数如表2-2所示。
表2-2 浮点数类型名称存储空间表示范围转换函数单精度浮点数4字节single()双精度浮点数8字节double() （3）复数类型复数包含实部和虚部。
在MATLAB中可以用i或j来表示虚部。
例如：在命令窗口中用赋值语句产生复数5+10i，代码如下：A=5+10i例如：在命令窗口用函数complex()产生复数5+10i，具体代码如下：X=5;Y=10;z=complex(x,y)（4）Inf和NaN在MATLAB中用Inf和-Inf分别表示正无穷大和负无穷大。
《MATLAB基础》课件
Matlab的用途
算法开发
Matlab提供了丰富的数学函数库，方便 用户进行算法开发。
数据可视化
Matlab具有强大的绘图和可视化功能， 可以方便地绘制各种图表。
数据分析
Matlab提供了统计分析工具箱，可以进 行数据分析和处理。
微分方程求解
使用Matlab的符号计算功能和数 值求解方法，如`dsolve`和 `ode45`等，可以求解常微分方程 和偏微分方程。
数据分析
数据导入与预处理
使用Matlab的数据导入工具箱，如`readtable`、`readmatrix`等 ，可以方便地导入各种数据格式，并进行数据清洗和预处理。
并进行预测。
聚类算法
Matlab提供了K均值聚类 、层次聚类等聚类算法， 可用于数据聚类和分组。
特征选择与降维
使用Matlab的特征选择和 降维函数，如`fitcdiscr`、 `pca`等，可以提取关键特
征和降低数据维度。
谢谢您的聆听
THANKS
的计算顺序。
流程控制
总结词
掌握Matlab中的流程控制语句及其用法 。
VS
详细描述
Matlab提供了多种流程控制语句，如ifelse语句、switch-case语句和循环语句 （for和while）。这些语句用于控制程序 的执行流程，实现条件判断和重复执行等 功能。
03
Matlab矩阵运算
矩阵的创建
总结词
介绍矩阵的特征值和特征向量运算
详细描述
在Matlab中，可以使用eig函数来计算矩阵的特征值和特 征向量。例如，计算一个3x3的矩阵的特征值和特征向量 可以使用[V,D] = eig(A)的形式，其中V是特征向量矩阵， D是对角线元素为特征值的矩阵。
ch05-MATLAB基础教程(第四版)-薛山-清华大学出版社
清华大学出版社
单元数组和结构体 （3/3）
结构体 结构体的生成 结构体的操作 (1) 添加成员变量 (2) 删除成员变量 (3) 调用成员变量
2021年3月11日
第11页
清华大学出版社
2021年3月11日
第2页
MATLAB R2018b 基础教程
教学重点
字符串 单元数组 结构体
清华大学出版社
2021年3月11日
第3页
MATLAB R2018b 基础教程
教学内容
字符串 单元数组和结构体
清华大学出版社
2021年3月11日
第4页
MATLAB R2018b 基础教程
将字符串转化为相应的无符号整数 将字符型转化为数字型
uint8('ab')→ 97 98 str2num('123.56') →123.5600
str2double hex2num
与上一函数的功能相同，结果更精确一 些，同时支持单元字符串数组
将十六进制数转化为双精度数
double('123.56') →49 50 51 46 53 54。
2021年3月11日
第6页
MATLAB R2018b 基础教程
清华大学出版社
字符串（3/4）
字符串比较、查找和替换
字符串的比较
字符串的比较主要为比较两个字符串是否 相同，字符串中的子串是否相同和字符串中的 个别字符是否相同。用于比较字符串的函数主 要是strcmp和strncmp。
字符串的查找和替换
清华大学出版社
字符串（1/4）
字符串的生成
MATLAB 中的字符串为 ASCII 值的数值数 组，作为字符串表达式进行表示。在 MATLAB 中，生成字符串的方法为 stringname=’the content of the string’。
2024版MATLAB基础教程(第五版)全套教学课件
强化学习算法如Q-learning、SARSA 等也可以在MATLAB中进行实现和仿 真。
监督学习
无监督学习
深度学习
强化学习
MATLAB支持各种监督学习算法的实 现，如线性回归、逻辑回归、支持向 量机等。
MATLAB还提供了深度学习工具箱， 支持各种深度学习模型的构建和训练。
其他应用领域探讨
控制系统设计 数字图像处理 生物信息学
详细讲解如何创建符号对象，包括符号变量、符号表达式、符号函数等，
以及如何进行符号对象的操作，如符号表达式的化简、求值等。
03
符号微积分
介绍符号微积分的基本概念和运算规则，包括符号函数的极限、导数、
积分等运算。
方程求解与函数极值问题
线性方程组求解 介绍线性方程组的基本概念和解法，包括直接法和迭代法， 以及如何使用MATLAB求解线性方程组。
MATLAB面向对象编程
定义类、创建对象、访问属性和方法、实现继承和多态
文件操作与数据处理方法
文件操作
打开和关闭文件、读写文件内容、处理二进制文件
数据处理
数据导入和导出、数据清洗和转换、数据可视化和分析
实践案例分析：科学计算问题求解
案例一
求解线性方程组
案例二
数值积分与微分
案例三
常微分方程求解
案例四
avi、gif等格式转换
可视化工具箱介绍
MATLAB图形界面设计工具
GUIDE
数据可视化工具箱
Data Visualization Toolbox
地图可视化工具箱
Mapping Toolbox
信号处理可视化工具箱
Signal Processing Toolbox
MATLAB基础习题第五章习题答案
（1）如果当前时间为 7-8 点则提醒用户，该吃早饭了； （2）如果当前时间为 9-11 点则提醒用户，该学习了； （3）如果当前时间为 12-14 点则提醒用户，该午休了； （4）如果当前时间为 14-17 点则提醒用户，该锻炼了； 答： %%程序为：remind.fig、remind.m
6.求解六元线性方程组： （1）方程组的系数矩阵由用户通过键盘输入； （2）得到系数矩阵后给出方程的解； （3）程序要具有友好性 答：
%% %该模块实现的功能是：求解六元线性方程组，方程组的系数矩阵由用户通过键盘输入；得到系数矩阵后给 出方程的解； clc; clear all; close all; %% %方程输入模块 x=inputdlg({'第一个方程系数','第二个','第三个','第四个','第五个','第六个'}); A=cell2mat(x); %% y=inputdlg({'第一个方程等号右边数','第二个','第三个','第四个','第五个','第六个'});
you=input('请做出你的选择，石头（1） ，剪刀（2） ，布（3） ： '); end disp('您的选择是： '); disp(b(2*you-1:2*you)); compute=ceil(3*rand(1,1)); disp('电脑的选择是：'); disp(b(2*compute-1:2*compute)); %% %%输赢判断模块 %如果电脑与选手出的一样，则显示平手，否则根据石头剪刀布的规则来判断输赢 if you==compute disp('平手'); end switch(you-compute) case{1,-2} disp('您输了'); case{-1,2} disp('您赢了'); end %% %是否继续判别模块 n=input('是否继续玩该游戏？否（0） ，是（1）'); while n~=0&n~=1 disp('您输入的不是正确数字，请正确输入'); n=input('是否继续玩该游戏？否（0） ，是（1）'); end end >> 请选择，石头（1） ，剪刀（2） ，布（3） ： 1 您的选择是： 石头 电脑的选择是： 、剪 您赢了 是否继续玩该游戏？否（0） ，是（1）1 请选择，石头（1） ，剪刀（2） ，布（3） ： 2 您的选择是： 、剪 电脑的选择是： 石头 您输了 是否继续玩该游戏？否（0） ，是（1）0 >> 5.编写一个日程提醒程序实现如下功能：
matlab基础知识ppt(全)精心整理
2016/11/25
Application of Matlab Language
19
拟合曲线图
由图可见，三次拟合结果较好。
2016/11/25 Application of Matlab Language 20
2.3 数值表示、变量及表达式
数值的记述
Matlab的数只采用习惯的十进制表示，可以带小数点 和负号;其缺省的数据类型为双精度浮点型（double）。 例如：3 -10 0.001 1.3e10 1.256e-6
Matalb中指数函数exp(x)， 常见的表达方式。
Application of Matlab Language
8
2.2 命令窗口 （续）
“clc”清除窗口显示内容的命令。
〘例2.2-4〙计算
y 2sin 0.3 1 5
的值。
>>y=2*sin(0.3*pi)/(1+sqrt(5)) y= 0.5000 〘例2.2-5〙计算 y 的值。 命令行编辑 “↑”键调回已 >>y=2*cos(0.3*pi)/(1+sqrt(5)) 输入过命令。 y= 修改。 0.3633
MATLAB 语言及其应用
Application of Matlab Language
第一讲 Matlab概述
前言 Matlab软件概述
Matlab的桌面环境及入门知识
2016/11/25
Application of Matlab Language
2 功Biblioteka 强大 数值运算优势 符号运算优势(Maple) 强大的2D、3D数据可视化功能 许多具有算法自适应能力的功能函数
1 5
实验五 matlab基础知识(简单)
本次实验注意：《实验五MALTAB基础知识（简单）》《实验五基于Matlab的信号频谱分析（复杂）》选作一个即可实验五MALTAB基础知识（一）实验目的 (2)（二）实验设备 (2)（三）实验要求 (2)（四）实验内容 (2)1.1 MATLAB基础知识 (2)1.1.1 MATLAB程序设计语言简介 (2)1.1.2 MA TLAB界面及帮助 (2)1.2 MA TLAB基本运算 (4)1.2.1 MA TLAB内部特殊变量和常数 (4)1.2.2 变量类型 (4)1.2.3 内存变量管理 (5)1.2.4 MA TLAB常用数学函数 (5)1.2.5 MA TLAB矩阵生成 (5)1.2.6 MA TLAB矩阵运算 (8)1.2.7 MA TLAB中的矩阵分析 (10)1.3 MA TLAB程序设计 (10)1.3.1 M文件 (10)1.3.2 程序控制结构 (12)实验五MALTAB基础知识（一）实验目的●了解MA TLAB 程序设计语言的基本特点，熟悉MA TLAB软件运行环境●掌握创建、保存、打开m文件及函数的方法●掌握变量等有关概念，具备初步的将一般数学问题转化为对应的计算机模型并进行处理的能力（二）实验设备计算机，Matlab软件（三）实验要求本实验属于验证实验，请根据（四）实验内容的步骤，运行相应的指令或例子，并将仿真结果截图至文档（请自己新建一个word文档，注意，并不一定所有指令或例子的实验结果都要截图，截图数目大于等于5个即可，自己选择性截图，答案不唯一，自由发挥）请在页眉处填写班级、学号、姓名，并将实验报告命名为“实验五_学号_姓名”，并通过FTP上传至指定文件夹。
（四）实验内容1.1 MATLAB基础知识1.1.1 MATLAB程序设计语言简介MA TLAB，Matrix Laboratory的缩写，是由MathWorks公司开发的一套用于科学工程计算的可视化高性能语言，具有强大的矩阵运算能力。
matlab基础及其应用教程教学大纲
MATLAB基础及其应用教程教学大纲本教程旨在为初学者提供MATLAB基础及应用的全面教程，包括MATLAB的基本操作、数据类型、矩阵运算、常用函数以及其应用场景等。
一、MATLAB基本操作1.MATLAB环境介绍–MATLAB主窗口介绍–工具箱介绍–MATLAB文件、MATLAB函数、脚本文件介绍2.MATLAB数据类型–数值型•整型•浮点型–字符串型–逻辑型3.MATLAB变量–变量命名规则、变量定义–MATLAB常量、变量类型转换4.MATLAB操作符–算术运算符–比较运算符–逻辑运算符–位运算符5.MATLAB控制语句–条件语句–循环语句–跳转语句二、MATLAB矩阵运算1.定义矩阵–矩阵的创建、赋值–矩阵的大小、维度、元素访问2.MATLAB矩阵运算–矩阵加法、减法、乘法–矩阵的转置、共轭、伴随–矩阵的求逆、行列式–特殊矩阵的创建和应用3.MATLAB线性方程组求解–一元线性方程组求解–多元线性方程组求解4.MATLAB矩阵分解–LU分解–QR分解–Cholesky分解三、MATLAB常用函数1.绘图函数–线性图–离散图–柱状图–散点图2.数学函数–常用数学函数–统计函数3.文件操作函数–文件读写–目录操作–数据导入导出四、MATLAB应用场景1.数字信号处理–信号的采集、滤波、变换–图像处理2.控制工程–系统建模、仿真–控制策略设计、优化3.机器学习–数据预处理、特征提取–分类算法、聚类算法五、教学方法和评估1.教学方法–讲解+练习–互动式教学2.基础篇考核–知识填空题、选择题–简单的编程题3.应用篇考核–合成题–项目实训4.总评估–基础篇50%–应用篇50%。
MATLAB程序设计基础教程
MATLAB程序设计基础教程MATLAB程序设计是一门广泛应用于科学和工程领域的高级编程语言。
它具有强大的数值计算和数据可视化功能，被广泛用于数据分析、模拟建模、信号处理等领域。
本文将介绍MATLAB程序设计的基础知识和常用技巧，帮助读者快速上手并掌握该编程语言。
一、MATLAB环境搭建在开始MATLAB编程之前，首先需要正确搭建MATLAB运行环境。
你可以从MathWorks官网下载和安装最新版本的MATLAB软件，根据安装向导进行配置。
安装完成后，你就可以打开MATLAB并开始编写代码了。
二、MATLAB基本语法1. 变量和数据类型在MATLAB中，可以使用变量来存储数据。
变量的命名需要满足一定规则，比如变量名只能包含字母、数字和下划线，不能以数字开头等。
MATLAB支持不同的数据类型，包括数字、字符串、逻辑值等。
2. 数组和矩阵MATLAB中的核心数据结构是数组和矩阵。
你可以使用一维或多维数组来存储和处理数据。
MATLAB提供了丰富的数组操作函数和运算符，可以进行元素访问、切片、矩阵运算等。
3. 控制流程MATLAB支持常用的控制流程语句，如条件语句（if-else）、循环语句（for、while）等。
这些语句可以帮助你根据不同的条件执行不同的代码块，或者重复执行一段代码。
三、MATLAB函数和脚本1. 函数MATLAB中可以编写自定义函数，以方便地实现特定功能。
函数是由输入参数和输出参数组成的可重复使用的代码块。
你可以在函数中进行各种操作，如计算、输出、图形绘制等。
2. 脚本除了函数，你还可以编写脚本文件来执行一系列MATLAB命令。
脚本文件通常用于较短的代码片段，不需要提供输入和输出参数。
你可以通过运行脚本文件一次性执行其中的命令。
四、MATLAB图形界面MATLAB提供了强大的图形界面（GUI）工具，用于可视化数据和交互式操作。
你可以通过GUI工具箱创建和定制各种图形，如散点图、曲线图、柱状图等。
MATLAB基础入门教程
MATLAB基础入门教程MATLAB（Matrix Laboratory）是一种用于算法开发、数据可视化和数值计算的强大编程语言和环境。
它广泛应用于工程、科学和经济等领域，提供了许多功能和工具，帮助用户解决各种数学问题。
本文将介绍MATLAB的基础知识和使用方法，帮助读者入门并快速上手。
1.MATLAB的安装和启动首先，我们需要下载并安装MATLAB软件。
MATLAB提供了不同版本供用户选择，根据个人需求选择适当的版本进行安装。
安装完成后，可以从开始菜单或桌面快捷方式启动MATLAB。
2.MATLAB的界面和基本操作MATLAB的界面由命令窗口、编辑器窗口、工具栏和菜单栏等组成。
命令窗口是用户与MATLAB交互的主要界面，可以输入并执行MATLAB命令。
编辑器窗口用于编写和编辑MATLAB代码。
工具栏和菜单栏提供了常用功能的快速访问。
在MATLAB中，常用的基本操作包括创建变量、进行数学运算、调用函数和绘制图形等。
下面将介绍一些常用命令和语法。
3.变量和数据类型在MATLAB中，可以使用赋值语句（=）创建变量并给其赋值。
MATLAB支持多种数据类型，如数值（整数、浮点数等）、字符串、逻辑值（true和false）和复数等。
例如，可以使用以下语句创建并赋值一个变量：```x=10;y='Hello MATLAB';z=true;```MATLAB还提供了一些特殊的变量和常量，如pi（圆周率）和inf （无穷大）。
通过使用这些工具，可以更方便地进行数学计算和建模等操作。
4.数组和矩阵运算MATLAB以数组为基本数据结构，支持各种数组和矩阵运算。
可以使用方括号（[]）创建一维或多维数组，并使用索引访问数组的元素。
例如：```a=[1,2,3,4,5];b=[1,2;3,4;5,6];c=a(3);%访问数组a的第三个元素d=b(2,1);%访问矩阵b的第二行的一列元素```MATLAB提供了丰富的函数库和运算符，用于对数组和矩阵进行各种操作，如求和、平均值、乘法、转置等。
matlab基础教程课后答案
matlab基础教程课后答案MATLAB是一种用于数值计算和数据可视化的高级编程语言和环境。
它广泛应用于科学、工程和金融等领域。
下面是MATLAB基础教程的课后答案，希望能帮助你更好地理解和掌握MATLAB的基本概念和操作。
1.MATLAB基础知识 (1) MATLAB是什么？它的特点和优势是什么？答：MATLAB是一种高级的编程语言和环境，用于数值计算和数据可视化。
它的特点和优势包括：•简单易学：MATLAB语法与数学表达式类似，易于理解和使用。
•功能强大：MATLAB提供了丰富的数值计算和数据处理函数，可以方便地进行各种科学计算和数据分析。
•可视化能力强：MATLAB内置了丰富的绘图函数，可以直观地展示数据和结果。
•扩展性好：MATLAB支持用户自定义函数和工具包，可以根据需要扩展功能。
•跨平台：MATLAB可以在Windows、Mac和Linux等操作系统上运行。
(2) 如何定义变量并赋值？答：在MATLAB中，可以使用等号（=）将一个值赋给一个变量。
例如，要将数值3赋给变量x，可以输入x=3。
(3) 如何进行算术运算？答：MATLAB支持常见的算术运算，包括加法、减法、乘法和除法。
可以使用+、-、*和/符号进行运算。
例如，要计算2加上3的结果，可以输入2+3。
(4) 如何进行矩阵运算？答：在MATLAB中，可以使用方括号（[]）来定义矩阵。
例如，要定义一个2×2的矩阵A，可以输入A=[1 2; 3 4]。
可以使用符号进行矩阵乘法运算。
例如，要计算矩阵A乘以矩阵B的结果，可以输入A B。
2.MATLAB的基本函数和操作 (1) 如何使用help命令查看函数的帮助文档？答：在MATLAB命令窗口中，可以使用help命令查看函数的帮助文档。
例如，要查看sin函数的帮助文档，可以输入help sin。
(2) 如何生成随机数？答：MATLAB提供了rand函数用于生成服从均匀分布的随机数。
MATLAB基础教程 第5章 符号运算
第五章 符号运算
5.1 符号运算基础
2. 符号表达式的转换
(2)expand：该函数用于符号表达式的展开。其操作对象可以是多种类型，如多项 式、三角函数、指数函数等。
例5-6 符号表达式的展开。 >>syms x y; >>f=(x+y)^3; >>expand(f) ans= x^3+3*x^2*y+3*x*y^2+y^3 >>expand(sin(x+y)) ans= sin(x)*cos(y)+cos(x)*sin(y) >>expand(exp(x+y)) ans= exp(x)*exp(y)
第五章 符号运算
5.1 符号运算基础
例5-2 符号运算和数值运算之间的差别 >>sym(2)/sym(5) ans= 2/5 >>2/5+1/3 ans=0.7333 >>sym(2)/sym(5)+sym(1)/sym(3) ans= 11/15 >>double(sym(2)/sym(5)+sym(1)/sym(3)) ans= 0.7333 由上例可以看出，当进行数值运算时，得到的结果为double型数据；采用符号进 行运算时，输出的结果为分数形式。
第五章 符号运算
5.1 符号运算基础
2. 符号表达式的转换
(4)simplify：该函数实现表达式的化简。 例5-8 simplify函数的应用。 >>simplify(sin(x)^2+cos(x)^2) ans= 1 >>syms a b c; >>simplify(exp(c*log(sqrt(a+b)))) ans= (a+b)^(1/2*c) >>S=[(x^2+5*x+6)/(x+2),sqrt(16)]; >>R=simplify(S) R= [3+x, 4]
学习matlab(Matlab基础知识)
第二讲Matlab基础知识1.标识符把标志变量、常量或文件名的特定字符称为标识符，Matlab规定必须是英文字母、阿拉伯数字和下划线等符号组成的字符串，第一个符号必须是英文字母。
2.Matlab中的数据及变量类型有三种类型的基本数据：（1）数值型数据，简称数值（Double Array）：一般输入的数字均为数值数据，包含实数、复数。
（2）字符串型数据，简称字符量（Char Array）：用英文格式单引号加以界定的数字、字符、各种符号、表达式、方程式和汉字等。
（3）符号型数据，简称符号量（Sym Object）：用sym和syms可以把字符、表达式、方程、矩阵等定义成数学符号，称为符号型数据，运算结果为数学表达式。
在命令窗口中键入class（a），回车可知已有变量a是哪一种类型的数据。
3.变量名及赋值（略）2.1 数值矩阵2.1.1 永久性数值变量名除了i、j、pi、eps（浮点运算相对精度10-52）、Inf、NaN外还有，realmin(最小正浮点数2-1022)、realmax(最大正浮点数21023)。
2.1.2 数值矩阵的创建1.直接输入法>>a=[1 6 1;4 6 2;9 3 8];>> b=[2-3i,3+5i,2i;3,9i,6;5-i,7i,4];3．变换矩阵结构的命令flipud(a)——输出矩阵a上下翻转后的矩阵；fliplr(a)——输出矩阵a左右翻转后的矩阵；rot90(a,k)——输出矩阵a沿逆时针旋转k个90度后的矩阵，k为正负整数；rot90(a)——输出矩阵a逆时针旋转90度后的矩阵；reshape(A,m,n)——输出一个m×n=k阶矩阵，它是由矩阵a的k个元素重新排列构成的矩阵，重排前后元素在矩阵中的符号不变。
4.一批特殊向量（行矩阵）的创建（1）等差数列型向量的创建增量输入法：t=a:h:b或t=[a:h:b]，>> t=(a:h:b)，a、b为起始值，h为公差，可正，可负，省略时为1.例如>> t=0:0.1:2*pi线性等分命令t=linspace(a,b,n)，a、b为起始值，n为（b-a）的等分点个数。
Matlab基础知识
Matlab基础知识⼀、matlab简介MATLAB是matrix&laboratory两个词的组合，意为矩阵⼯⼚（矩阵实验室），由美国MathWorks公司出品的商业数学软件，⽤于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的⾼级技术计算语⾔和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两⼤部分。
⼆、数据类型1、函数句柄：是⼀个可调⽤的matlab函数的关联，有了函数句柄这种关联，⽤户在任何情况下都可以通过函数句柄调⽤matlab函数，即使是超出正常的函数调⽤范围仍然可以。
函数句柄四个⽤途：（1）可以将⼀个函数传递给另⼀个函数；（2）可以捕获⼀个函数的数值供下⼀次使⽤；（3）可以在正常范围外调⽤函数；（4）可以在函数句柄以.mat⽂件类型保存，供下⼀次matlab运⾏时使⽤。
2、结构类型结构类型是包含⼀组彼此相关、数据结构相同但类型不同的数据类型。
3、细胞数组类型细胞数组是matlab特有的⼀种数据类型，组成它的元素是细胞，细胞是⽤来存储不同类型数据的单元。
相同数组的第⼆个细胞的类型与⼤⼩可以和第⼀个细胞完全不⼀样。
三、matlab运算符1、算式运算符2、关系运算符关系运算符两侧的矩阵维数必须相同。
关系运算为真返回逻辑1，反之返回值为逻辑0。
3、逻辑运算符参与矩阵元素逻辑运算符的逻辑矩阵必须是位数相同的矩阵。
4、运算优先级四、matlab的矩阵1、矩阵合并纵向合并矩阵(要求矩阵A、B的列数相同)：C = [A;B]横向合并矩阵(要求矩阵A、B的维数相同)：C = [A B]2、矩阵拆分3、矩阵运算相关函数求矩阵⾏列式的值：det()求转置矩阵：transpose()或者⽤运算符"'"eg:B=transpose(A)等价于B=A'求逆矩阵：inv()求⼴义逆矩阵：pinv()(即矩阵不是⽅阵或者是⼀个⾮满秩的⽅阵时，矩阵没有逆矩阵，但可以求得伪逆矩阵也成为⼴义逆矩阵)求矩阵的秩：rank()五、控制语句1、每个if、for、while语句必须以end语句结束，否则是错误的；2、for i=1:4等价于for i=[1 2 3 4]。
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2、步长控制
1）容许误差越大，仿真的精度越低。一般容 许误差应当在0.1到1e-6之间。 2）最大步长足够小，则仿真的精确度比较好 ，最大步长比较大，可能出现不稳定。 3）仿真的最小步长，是仿真开始的步长。设 置的过小，如系统不连续，在不连续处容 易产生过多的点，会超出可用内存和资源； 如果最小步长过大，导致结果不精确。
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其它方面
1、自主模块：可使用s-func, c/fortran 2、与其他toolbox联合使用 3、报警的处理:warning 4、simulink动画
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安装一个网络上来的工具箱
1、寻找工具箱 2、下载 3、安装：解包、复制、增加路径 4、测试 5、做一些修改 例子：ansim
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• 3）可使用x,u来设定系统的状态和输入工作 点，缺省值全为零。 • 4）MATLAB还提供了一个linmod2函数，它 比linmod要精确一些，但运行时间更长。 • 一旦得到了系统状态空间形式描述的模型， 就可以进一步的进行系统分析，如画Bode图 ，做阶跃响应，判断稳定性，还可以进行控 制系统设计。
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2、平衡点确定
• 使用trim函数可以确定平衡点。它的调用格 式为： • [x,u,y,dx]=trim(‘sfun’,x0,u0,y0) • 其中sfun为模型文件名，x0为初始猜测假设 ，u0、y0为输入和输出值。 • MATLAB通过寻优的方式寻找最佳平衡点 ，多次使用不同的初值寻找平衡点是有必 要的。
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3.基本操作
• • • • 1）选择(多个)/复制模型 2）连线/移动 3）修改模型参数 4）模型名字修改 5）旋转模型 6）保存文件 7）打印
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三、模型介绍
只介绍一些经典模块 • 1、数据源部分： • A常数模块 B阶跃模块 • B信号发生器 • 只接受输入的数字，不接受变量 • D时钟 • 输出仿真中的当前时间，以秒为单位。在 记录数据序列中需要这个模块。
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E 从文件读数
• 至少有两行，单调递增的时间，其 它行为对应数据。文本文件或mat文件。 对数据文件没有描述的时间，采用线性 插值的方法得到中间数据。使用这个模 块可以设定任意的输入曲线，对测试试 验数据十分有用。需要注意输入输入不 能过于稀少，免得导致仿真的精度降低 。
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3、命令行仿真
[T,X,Y1,...,Yn] = sim('model',TIMESPAN,OPTIONS,UT) 其中： TimeSpan: [TStart OutputTimes TFinal]
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注意问题
1、内存、cpu 2、递阶结构：子结构 少用汉字 3、代数环：仿真速度减慢. 条件:前馈中有： a Gain b 大部分非线性 c 传函的分子分母同阶 d 状态空间，d=0 解决：a插入memory b 加入高频传递
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7、扩展的模块
1）NCD模块：非线性控制系统设计。例子 2）模糊 3）神经元网络 4）电力系统 5）其它：系统辨识、通讯
例子：计算峰峰值 y=sqrt(x).*sin(x).^2
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8.子系统的建立
• 1）为什么建立子系统 • a 减少模块数 b 有利于调试 • c 对大系统/复杂系统有利 • 2）建立方法 • a Subsystem b Group命令 • 3）输入输出 • a in / out b 更名
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A Runge-Kutta (包含rk23、rk45)适合于高 度非线性或不连续系统，不适合刚性系统 ； B Adams方法:非线性小、时间常数变化小 C stiff方法是专门用于刚性系统仿真 D Euler方法比较差，尽量避免使用 E Linsim方法适合于接近线性的系统，对 线性刚性系统有很大的优越性。
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3、显示部分
• • • • • • 1） 示波器 示波器中可以同时显示多个曲线 2）输出到文件 3）输出到工作空间 4）数字显示 5）XY图
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6）、高级显示
• A）Extras中的增强显示 • 谱分析/相关分析 • B）DSP模块 • 作FFT显示
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4、线性系统
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6、离散系统
1）零阶保持器。模拟A/D转换器。 2）一阶保持器。 3）离散积分器，实现离散的欧拉积分。 4）离散传递函数和离散状态空间模型（初值） 5）延迟：输入信号做单位延时并保持一个采 样周期。没有延迟采保，使用零阶保持器， 大于一个单位的延迟功能，采用Discrete Transfer FCN模块。
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5、非线性系统
• 1）常见非线性
死区 、限幅 、滞环 、滞后
。
• 2）MATLAB函数或表达式。它由一个表量 或者向量输入，下面的表达式是有效的： sin、u(1)/u(2)。
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• 3) Fcn:函数 • 对输入进行符合c语言规范的数学表达式 处理。模块输入为u。它使用的函数比较 少。它可以进行如sin(u[1])之类的计算。 • 4)保存一步memory
二、基本使用
• 1、Simulink的启动 • 1). 命令窗口中键入simulink • 2). file菜单中选择new命令的model • 3). 工具栏中，按按钮 • 4).模型窗口file菜单选择new命令的model
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2. 仿真一个简单的模型
• • • • • • • 仿真一个温度计放入水中，显示的变化。 1）仿真建立模型：惯性环节 1/(Ts+1) T=10s 2）搭建这个模型：使用simulink 3）开始仿真：a.开始/结束时间 b.仿真方法 4）看看显示/修改模型参数
• • • • 1）增益 输出为输入与增益的乘积。 2）加法 对输入作求和（差）操作，输入可以使两 个或者多个。操作使用+-+-系统给出。 • 3)传递函数 • 分子分母多项式形式。分母的阶次必须大 于分子的阶次，初始值条件为0。
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• • • • • •
4）积分 可以设定初始条件。 5）状态空间 a、b、c、d形式，可以给出初值。 6）扩展 a、PID b、可设定初值的传函
F 从工作空间读数
• 这个模块从工作空间中读取数据，数据 源至少有两列，第一列为单调递增的时 间，其它列为对应的数据。这个模块的 其它特性和from file一样。它常用于在 MATLAB工作空间处理完数据后，读入 SIMULINK中。
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2、连接
•a)聚合 •一般用在显示、保存或者状态空间系统的 输入中。 •b)分离 •一般用在处理从文件、工作空间读入数据 或者状态控制系统的输出分解。 •c)子系统
Matlab及其应用
讲座之五
动态系统仿真——Simulink
主讲人：鲍文
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目录
发展历史
基本使用 模型介绍 数值仿真
高级分析
例题
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一、发展历史
• 1、动态系统仿真 CSCAD(E) 80年代前：自己编程序，C/FORTRAN 90年代后：集成仿真环境 VisSim SimuLink 2、SimuLink发展 1990年出现，叫SimuLab 1992年改名为SimuLink1.0 +3.5 1999年SimuLink 3.0 +5.3 OO 2013-8-4
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实时仿真
一、前言 实时仿真的意义：控制硬件、半实物仿真 实时仿真必然能够超实时仿真。 实时工具箱的要求： 1）C编译器 2）Simulink 功能： 1）实时程序(DOS)、C程序 2）windows下的加速仿真
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二 编 译 过 程
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9、注意
• • • • • 1）大部分模块可连接向量、可改方向 2）连续系统和离散系统可以共同使用 3）少用matlab FCN 4）模块可以使用mask产生：iconedit 5）初始化数据:
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四、数值仿真
1、仿真方法 1）定步长仿真：1，2，3，4，5 仿真步长的选择： a 稳定性：最小时间常数的一半 b 精度：更小一些 随机特性/非线性 2）变步长仿真：缺省
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五、高级分析
1、模型线性化 • 函数linmod、dlinmod进行模型的线性化。 [a,b,c,d]=linmod(‘sfun’,x,u) 注意： • 1）SIMULINK模型的输入输出必须使用 Connectios库中的Inport和Output模块来定义 ，Signal Generator 和Scope不可以作为系统 的输入输出。 • 2）函数的sfun参数必不可少，它是 SIMULINK模型的名字；