Matlab仿真软件(改)

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一、四个窗口 1、Command Window (命令窗口) ——输入各种Matlab指令、函数、表达式、变量等，并显
示除图形外的所有运算结果
2、Command History (历史命令窗口)
——记录命令窗口中已经运行过的指令、函数
3、Workspace (工作空间窗口) ——显示变量名字(Name)、维数(Size)、字节数(Bytes)和类型
复杂的仿真系统。
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计算机仿真的基本步骤：
1) 建立系统的数学模型。
2) 建立仿真模型。
3) 编写仿真程序。 4) 进行仿真实验
——设定合理的实验条件、参数，进行实验，并记录仿真结果。
5) 仿真结果分析。
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1.2 Matlab概述
Matrix Laboratory (矩阵实验室)； 由美国Math Works公司于20世纪80年代推出的高 性能数值计算软件； Matlab已经发展成为适合多学科 (线性代数、控制理论、 数理统计、数字信号处理、动态系统仿真)、功能强大的优 秀系统软件； Matlab已经成为工程技术人员必需掌握的基础知识 与基本技能。
功能说明
矩阵左除 向量左除 矩阵右除 向量右除 矩阵转置 向量转置
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2、关系运算符
操作符 == 功能说明 等于
~=
> <
不等于
大于 小于
>=
<=
大于等于
小于等于
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3、逻辑运算符
逻辑运算符 & |
逻辑运算 And Or
说 明 逻辑与 逻辑或
~
Not
逻辑非
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4、特殊运算符
操作符 功能说明 操作符 功能说明
关闭所有文档 选定命令窗口为当前活动窗口
选定历史命令窗口为当前活动窗口 选定当前工作目录为当前活动窗口 选定工作空间窗口为当前活动窗口
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Help——帮助菜单 Full Product Family Help 显示全部系列产品帮助 MATLAB Help 显示MATLAB系统帮助 Using the Desktop 显示桌面命令使用帮助 Using the Command Window 显示命令窗口使用帮助 Demos 显示MATLAB系统的演示帮助窗口 About MATLAB 显示MATLAB系统的标识界面
打开轮廓图窗口
打开编辑器 打开图形编辑器 打开Web浏览器 打开矩阵编辑器 文件比较 显示/隐藏工具栏 显示/隐藏快捷工具栏
显示/隐藏标题
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Window——窗口菜单
Close All Documents Commend Window Commend History Current Directory Workspace
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Edit——编辑菜单 Undo、Redo Cut、Copy、Paste Paste to WorkSpace As Select All Delect Find Find Files Clear Commend Window Clear Commend History Clear Workspace
撤销、重复执行上一步操作
剪切、复制、粘贴
粘贴变量到工作空间
全部选定
删除所选对象
查找所需对象 查找所需文件 清除命令窗口的内容
清除历史命令窗口的内容 清除作区的内容
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Debug——调试菜单
Open M-Files when Debugging 调试时打开M文件 Step 单步调试 Step In 单步调试进入子函数 Step Out 单步调试跳出子函数 Continue 连续执行到下一断点 Clear Breakpoints in All Files 清除所有文件中的断点 Stop if Errors/Warnings 出错或报警时停止运行 Exit Debug Mode 退出调试模式
变量名 realmax realmin inf或INF
功能说明 最大的正实数 最小的正实数 无穷大(如1/0)
注意：MATLAB提供的标准函数和命令名必须用小写字母。
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二、Matlab运算符 1、算术运算符
操作符
+ * .* ^ .^
功能说明
加 减 矩阵乘 向量乘 矩阵乘方 向量乘方
操作符
\ .\ / ./ ′ .′
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变量命名规则：
1) 变量名必须是不包含有空格的单个词； 2) 变量名必须以字母开头，之后可接任意字母、 数字或下划线； 3) 组成变量名的字符长度不大于31个； 4) 变量名区分大小写字母。
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表1-1 Matlab的特殊变量和常量
变量名 ans或 ANS i pi nan或 NaN
功能说明 默认赋值变量，以应答 最近一次操作运算结果 虚数单位 圆周率 不定值(如0/0)
桌面设计
保存桌面设计
组织桌面设计 显示/隐藏命令窗口
显示/隐藏历史命令窗口
显示/隐藏当前工作目录
显示/隐藏工作空间窗口
打开帮助窗口
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Desktop——桌面菜单 Profiler Editor Figures Web Brower Array Editor File Comparisons Toolbar Shortcuts Toolbar Titles
:
; , ( )
冒号，在MATLAB中非 常重要，功能很多
分号，用于分隔行 逗号，用于分隔列 圆括号，指出在算术表 达式中先后次序
[ ]
… % =
方括号，用于构成向量 和矩阵
续行符，用于语句行尾 端，表示该行未完 注释 等号，用于赋值
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① 方括号（[ ]）的使用
方括号可以输入矩阵； 方括号[ ]也可以代表空矩阵，用来删除矩阵的行和列。
物理仿真：研制某种实体模型，使之能够重现原系统的
各种状态。( 直观性强，形象化；所需费用高，周期长，技术复杂。)
数学仿真：用数学模型去描述一个系统，并编制程序在
计算机上对实际系统进行研究。( 速度快，较灵活，精确度高，重 复性好；复杂系统可能很难用数学模型表达。)
混合仿真：将数学模型、物理模型和实体结合起来组成
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光标回调到上一行
光标回调到下一行 光标回移一个字符 光标向右移动一个字符 光标向右移动一个单词
光标向左移动一个单词
三、功能菜单 File——文件操作菜单
New 新建M文件、图形、模型和图形用户界面 Open 打开.m，.fig，.mat，.mdl等文件 Close Commend Window 关闭命令窗口 Import Data 从其他文件导入数据 Save WorkSpace As 保存工作空间数据到相应的路径文件中 Set Path 设置工作路径 Preferences 设置命令窗口的属性 Page Setup 页面设置 Print 设置打印机属性 Print Selection 选择打印 Exit MATLAB 退出MATLAB操作界面
数值计算（Numeric Function） 符号计算(Symbolic Function) 工程与科学绘图(Graphic Function)
控制系统工具箱
——时域分析、根轨迹分析、频域分析、系统设计 仿真工具SIMULINK (Simulate、 link)
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Matlab课程学习方法：
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② 冒号（:）的使用 A. 使用冒号可以输入行向量，其格式为：x=a: inc: b； 其中，a是向量的第一个元素，inc是步长（即两个元 素的间隔），步长可正可负；若(b-a)为inc的整数倍时， 向量的最后一个元素等于b，否则小于b；当inc=1时步长 可以省略。 B. 使用冒号能够从向量和矩阵中选出指定的行和列元素。 C. 使用冒号能够从一个大矩阵中选取小矩阵。
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四、工具栏
打开 复制 撤销 打开Simulink窗口
查看目录树
新建
剪切
粘贴 重复
帮助
当前目录设置
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1.4 Matlab的数值运算
1.4.1 数值运算基础
一、变量的赋值和命名 Matlab中变量使用之前，不需要指定变量的数据类型， 也不必事先声明变量。
一个程序中的变量，以其名称在语句命令中的第一次 合法出现而定义；当用户在Matlab工作空间中输入一个新 的变量时，Matlab会自动给该变量分配适当的内存，若用 户输入的变量已经存在，则Matlab使用新输入的变量替换 原有的变量。
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变量名=表达式
[返回变量名列表]=函数名(输入变量列表)
注意：

无需事先定义，Matlab系列定义的数值元素就是 复数，这是Matlab语言区别于其它高级语言的最 大特点之一； 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。 Matlab数值运算的表达式中不允许有未定义的自 由变量。
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自动控制原理Matlab实现的优势：
1) 运算功能强大；
2) 强大方便的绘图功能； 3) 专业的控制系统工具箱(Control Systems Toolbox)； 4) 语法限制不严格，程序设计自由度大； 5) 库函数丰富，函数命令简单高效； 6) 界面友好，使用方便。
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Matlab的主要功能：
Matlab是一种函数型语言，了解函数的功能，熟练掌
握其使用方法，是使用Matlab进行程序设计的前提； Matlab牵扯面极广，几乎涉及现代科学的所有领域， 因此，学习Matlab必须与个人所从事的学科相结合； 结合课堂理论学习内容，多进行上机操作。
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1.3 Matlab界面与基本操作
第一章
仿真软件Matlab
1.1 仿真技术简介 1.2 Matlab概述 1.3 Matlab界面与基本操作 1.4 Matlab的数值运算 1.5 Matlab的符号运算 1.6 Matlab编程基础 1.7 Matlab的绘图功能
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1.1 仿真技术简介
仿真 (Simulation)
——利用模型来分析与研究实际系统(相似性原理)。
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1.4.2 矩阵运算
Matlab的数值运算主要是指矩阵和向量运算； 矩阵和向量都指含有M行与N列数字的矩形结构，但两
者在Matlab中的运算性质不同；
一行多列的矩阵是行向量，一列多行的矩阵是列向量； 只有一个元素的矩阵就是标量。
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一、创建矩阵 方法：1) 直接输入法；
2) 利用函数建立矩阵； 3) 利用M文件建立矩阵。 1. 直接输入法：将矩阵的元素用方括号括起来，按矩阵行的 顺序输入各元素，同一行的各元素之间用空格或逗号分隔， 不同行的元素之间用分号分隔 (也可以用回车键代替分号) 。
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注： 单独一个冒号可以代表所有行或所有列的元素。
方括号[ ]也可以代表空矩阵，用来删除矩阵的行 和列。
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③ 分号（;）的使用 A. 分号在矩阵中用来分隔行； B. 分号在命令窗口内用来输入多行语句 ——在Matlab命令窗口内输入命令，若不加分号，则 每一条命令都将输出相应的结果；若加上分号， Matlab将 不输出相应的结果，等待用户输入下一条命令，直到碰到 一条不带分号的命令时， Matlab输出最后一条命令的结果。
(Class) 4、Current Directory——当前目录窗口
二、Start按钮 可以运行所有MATLAB软件的工具以及访问相关文档。9
MATLAB命令窗口的按键及其作用
按键 ↑ ↓ ← → Ctrl → Ctrl ← 快捷键 Ctrl +P Ctrl +N Ctrl +B Ctrl +F Ctrl +R Ctrl +L 功 能 按键 Backspace Delete End Esc Home 快捷键 Ctrl +H Ctrl +D Ctrl +E Ctrl +U Ctrl +A Ctrl +K 功 能 删除光标前字符 删除光标后字符 光标移到行尾 删除一行 光标移到行首 从光标处一直删除 到行尾
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Desktop——桌面菜单
Unlock Commend Window Desktop Layout Save Layout Organize Layout Commend Window Commend History Current Directory Workspace Help
命令窗口设为当前全屏活动窗口
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注意：
1) 不必声明矩阵的维数和类型，Matlab会根据用户所输 入的内容自动进行配置；
2) 矩阵元素可以是Matlab表达式 ，可以是实数 ，也可 以是复数。
例:
a=[1 2 3; 4,5,6] x=[2 pi/2; sqrt(3) 3+5i]
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2. 利用函数建立矩阵 1) zeros函数——创建元素全为0的矩阵。 zeros ( size (A) )用来输出一个与矩阵A行、列数相同的全0矩阵。 2) ones函数——创建元素全为1的矩阵。 3) eye函数——创建单位矩阵。 4) magic函数——创建一种特殊的N阶方阵， 其每行、每列和对角线上的元素之和都 相等，为(1+…+n2)/n。