MatLab与控制系统仿真(重点编程)

第4章MatLab的程序设计

MatLab是一个工具、开发平台，同时它也是一门编程语言。与在命令窗口用交互的方式工作相比，通过程序运行来解决实际问题，其效率更高，因此，凡是复杂的、大型的应用都是以程序的方式执行。相对其它高级语言，MatLab更简单、编程的效率更高、调试过程也更容易。

MatLab中的程序文件是以m为后缀，所以通常将MatLab的程序文件称为m文件。MatLab提供了两种形式的m文件，即：脚本（Script）式m文件（就简称m文件）、函数型m文件。在MatLab中已经嵌入了一个功能强大的集成开发环境——m文件编辑器，用它来进行程序的编辑、修改、调试、运行等，完成应用开发工作。

4.1 MatLab程序设计基础

通过前面内容的学习，大家对MatLab已经有了一个初步的认识和印象，到目前为止，我们都是在“命令”窗口中，以交互的方式运行，完成我们的工作。实际上简单的m文件，就是一个批处理程序，它是若干条命令的集合。

例：

4.1.1 M文件规则和属性

函数M文件必须遵循一些特定的规则。除此之外，它们有许多的重要属性，这其中包括：

1. 函数名和文件名必须相同。例如，函数fliplr存储在名为fliplr.m文件中。

2. MATLAB头一次执行一函数个M文件时，它打开相应的文本文件并将命令编辑成存储器的内部表示，以加速执行以后所有的调用。如果函数包含了对其它函数M文件的引用，它们也同样被编译到存储器。普通的脚本M文件不被编译，即使它们是从函数M文件内调用；打开脚本M文件，调用一次就逐行进行注释。

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3. 在函数M文件中，到第一个非注释行为止的注释行是帮助文本。当需要帮助时，返回该文本。例如，» help fliplr返回上述前八行注释。

4. 第一行帮助行，名为H1 行，是由lookfor命令搜索的行。

5. 函数可以有零个或更多个输入参量。函数可以有零个或更多个输出参量。

6. 函数可以按少于函数M文件中所规定的输入和输出变量进行调用，但不能用多于函数M文件中所规定的输入和输出变量数目。如果输入和输出变量数目多于函数M文件中function语句一开始所规定的数目，则调用时自动返回一个错误。

相对于函数m文件，脚本式m文件就简单多了，它没有严格的格式要求，只要将有关的命令或函数一一敲入即可，但是还是有几个问题需要注意：

1. m文件的名称不得与MatLab的内部函数同名、第一个字符不得为数字（这点与变量的命名规则相同）；

2. 最好在文件的头部加上注释，对该m文件的作用、功能作一个简要说明，而在一些重要命令行后也加上注释行，以方便使用者阅读、查找；

3. 要特别注意m文件的保存路径或位置，如果不是保存在MatLab默认的路径下，可以使用addpath函数来设置、添加路径，否则，m文件不能运行。

脚本式m文件与函数m文件还有一个重要区别：脚本式m文件中的变量均为全局变量，而函数m文件中的变量则是局部变量。这可以从这两种程序文件运行后在Workspace中留下痕迹看出。当然，在函数m文件中也可以专门将某些变量定义为全局变量（关键字是：global）。不过，在使用全局变量（函数m文件中）时应特别注意：

①.全局变量需要函数体的变量赋值语句之前定义或说明；

②.全局变量名最好是大写，而且要尽量长，能反映它本身的含义；

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③.实际编程时，全局变量也要尽可能少用，因为一旦它在一个地方被改变，那么其它包括该变量的函数中都得改变，有时可能会出现意想不到情况。

4.1.2 M文件的组成

函数M文件实例：

function f=fact（n）%函数定义行

%Compute a factorial value %H1行

%FACT （N）return the factorial of N，

%usually denoted by N %帮助文本

%Put simply，FACT （N）is PROD （1:N ）%注释

f=prod （1:N ）; %函数体

一个完整的函数M文件通常包括：

①. 函数定义行：定义函数名以及输入、输出变量的数目和顺序；

②. H1行：对该函数进行概括性的描述（可用help和Lookfor命令调出此行）；

③. 帮助文本：这是比H1行更详细的帮助信息，使用help命令时与H1行一起显示；

④. 函数体：这是函数M文件的主要部分，程序的功能都在此部分实现；

⑤. 注释：对程序行的意义进行解释（与H1行一样都是用%开头）。

有的函数M文件还包含return语句！

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4.1.3 M文件编辑器介绍

1. m文件编辑器的启动

★在命令窗口中敲入：edit

★点击工具栏中的新建图标

★从菜单file/new/M-file中启动

2. m文件编辑器的界面

★菜单栏

★工具栏

★编辑窗口

3. m文件的运行

★在m文件编辑器内

★在命令窗口中运行

在命令窗口直接输入m文件名，回车即可，但函数m文件通常还必须带参数才能运行，也可以利用feval函数来运行函数m文件，其格式如下：

feval('functionname', arg1, arg2, ...)

对于脚本式m文件，还可以用run函数在命令窗口中运行存在的m文件。格式：

run ‘m文件名’（不必带文件的后缀）

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4.1.4 对函数M文件的调用

凡是以函数m文件形式保存的程序文件，均可以被其它函数m文件或脚本m文件所调用。例：①先定义一个函数m文件：

%计算阶乘

function y=jiech(n)

y=1;

for i=1:n

y=y*i;

end

②编写m文件实现对上述函数m文件的调用：

function z=dy(n)

z=log(jiech(n));

4.1.5数据类型与结构

MatLab的数据类型前面已经介绍，下面是它们之间的关系图：

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