MATLAB教程--第1讲概述与基本操作

MATLAB的主要功能（四）
图形化建模功能
动态系统进行建模、仿真和分析的软件 包 用结构图编程，而不用程序编程 只需拖几个方块、连几条线，即可实现 建模功能
倒立摆仿真演示(penddemo)
MATLAB的主要功能（五）
MATLAB工具箱 MATLAB包含两部分内容：基本部分和 各种可选的工具箱。 MATLAB工具箱分为两大类：功能性工具 箱和学科性工具箱。
目的和意义：
Matlab语言是国际上流行的高级学习工具 大学→硕士→博士→博士后… 专业设计工具：电子，自动控制，汽车，机 械… 工程仿真平台，应用于工科院校，科研院 所，航空航天… 实时仿真环境：实验室，设计所…
教学目标：
掌握基本使用方法，学习工具箱的功能，重点掌握： 数值计算 数据和函数的可视化 M语言程序设计 图形化用户界面GUI的设计 Simulink环境的使用 MATLAB工具箱的应用 MATLAB在控制系统上的应用 实时仿真环境RTW的使用等
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Hale Waihona Puke Baidu
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MATLAB的主要功能（二）
2. 绘图功能 MATLAB提供了两个层次的绘图操作： 一种是对图形句柄进行的低层绘图操作， 另一种是建立在低层绘图操作之上的高层绘 图操作。
旋转的球体
用四种方法描述cos(x)*sin(y)图形
丰富的MATLAB工具箱
MATLAB主工具箱 符号数学工具箱 SIMULINK仿真工具箱 控制系统工具箱 信号处理工具箱 图象处理工具箱 通讯工具箱 系统辨识工具箱 神经元网络工具箱 金融工具箱
Water Level Control in a Tank
实时工作室（RTW）
机构建模仿真
虚拟现实工具箱
2．最常选的通用性工具包组件 Symbolic Math Toolbox Extended Symbolic Math Toolbox 3．其他通用性工具包组件 Simulink Optimization Toolbox Matlab Compiler Matlab builder for Excel 4．常用专业性工具包组件 Control System Toolbox
MATLAB简介（Cleve Moler)
MATLAB(Matrix LAB矩阵实验室) 20世纪70年代，美国新墨西哥大学计算机科学系主任Cleve Moler为 了减轻学生编程的负担，用FORTRAN编写了最早的MATLAB。1984年由 Little、Moler、Steve Bangert合作成立了的MathWorks公司正式把 MATLAB推向市场。到20世纪90年代，MATLAB已成为国际控制界的标准计算 软件。现在一般每年发布两个版本，上半年a版本，下半年b版本。
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变量命名规则
变量名、函数名是对字母大小写敏感的。如变量 myvar和MyVar表示两个不同的变量。sin是 MATLAB定义的正弦函数名，但SIN,Sin等都不 是。 变量名的第一个字符必须是英文字母，最多可包含 63个字符（英文、数字和下连符）。如 myvar201是合法的变量名。 变量名中不得包含空格、标点、运算符，但可以包 含下连符。如变量名my_var_201是合法的，且 读起来更方便。而my,var201由于逗号的分隔， 表示的就不是一个变量名。
教学目的和意义：
Matlab语言是目前工程技术领域应用最广、功 能最全的系统仿真工具。是很多专业（如自动化、 电子信息工程、电气工程、机械设计、发动机、飞 机设计、汽车）的学生在课程学习、实验课、课程 设计和毕业设计中经常使用的仿真工具。在欧美各 国的高等学府中，熟练掌握Matlab/Simulink的应 用已经成为大学生、研究生和教师的必备技能；国 内的部分高校也正在大力推广其应用。目前，已有 一些专家、学者建议在全国所有高校的高年级大学 生、研究生中开设有关Matlab仿真技术应用的课 程。作为航空航天特色大学的学生，系统计算和仿 真技术是必须具备的基本能力。
例 求 [12+ 2×(7 − 4)]÷32 的算术运算结果。 用键盘在MATLAB指令窗中输入以下内容 >> (12+2*(7-4))/3^2
数值、变量和表达式
MATLAB的数值采用习惯的十进制表示，可 以带小数点或负号。以下记述都合法。 3 -99 0.001 9.456 1.3e-3 4.5e33 在采用IEEE浮点算法的计算机上，数值通 常采用“占用64位内存的双精度”表示。其相 对精度是 eps （MATLAB的一个预定义变 量），大约保持有效数字 16位。数值范围 10 大致从 到10 。
Mov01030.mpg
图象处理工具
一节旋转摆仿真演示(orend)
二节旋转摆仿真演示(tworpend)
MatlabR2007a的安装
安装条件 (1) 操作系统 Windows2000,XP (2) 内存大于256M (3) 硬盘大于3G 当MATLAB光盘插入光驱后，自启动“安装向导”。假如自启动 没有实现，那么可以在<资源管理器>中双击setup.exe应用程 序 选择Typical或Custom。不熟悉、机器的硬盘空间远大于 3G、用到MATLAB的所有功能，那么你就点选“Typical”。否 则，点选“Custom”。 选“Custom”后，可以根据需要，在“Select products to install”
MATLAB组件选择界面
MATLAB各组件的功用
组 件 名 称 功 用 1．必须选择的本原性组件 MATLAB 这是最核心的部分。没有它就没有 MATLAB 环境。 有了 它 ，就 可以对 各类数 据（除符 号类数 据以 外 ） 进行操作、运算和可视化。 符号类数据的操作和计算。 更丰富的符号计算函数和指令 不用 编 写程 序，利 用方块 图实现建 模和仿 真；主 要 用于研究微分和差分方程描写的非线性动态系统。 包含求函数零点、极值、规划等优化程序。 把 MATLAB 的 M 文件编译成独立应用程序。 与 MATLAB Compiler 配合使用，生成 Excel 插件。 MATLAB 涉及控制的工具包有 10 多个，而本栏工 具包 是 最基 本的， 是解决 控制问题 所必选 的。至 于 其他控制工具包则是用户根据需要选择的。 是 MATLAB 信号处理中的基本工具包。 内含样条和插值函数。 包含进行复杂统计分析所需的程序。 与 Simulink 配合使用，主要用于较大型、复杂的（离 散事件）动态系统的建模、分析、仿真。 动态系统辨识。
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MATLAB的主要功能（三）
编程语言 MATLAB具有程序结构控制、函数调用、 数据结构、输入输出、面向对象等程序语言 特征，而且简单易学、编程效率高。
1975年, Linpack (fortran） 1984年，MATLAB第1版 (DOS) 1993年，MATLAB3.5i版（Windows3.x） 1999年，MATLAB 5.3 Simulink 3.0版 2000年，MATLAB 6.0 Simulink 4.0版 2001年，MATLAB 6.1 Simulink 4.1版 2002年，MATLAB 6.5 Simulink 5.0版 2004年，MATLAB 7.0 Simulink 6.0版 2007年3月、9月，R2007a R2007b 2008年3月、9月，R2008a R2008b 2009年3月、9月，R2009a R2009b
教学内容及基本要求
了解MATLAB的工程应用，掌握其软件环境的使用方 法。 掌握MATLAB进行数值计算和数据和函数可视化的方 法。 掌握M语言程序设计和图形化用户界面的设计方法。 掌握Simulink环境的使用方法和模型的创建方法。 了解MATLAB工具箱，特别是在控制领域方面的应用。 了解MATLAB与第三方软件的接口和实时仿真环境 RTW的使用
Desktop操作桌面
指令窗（Command Window） 当前目录（Current Directory）浏览器 历史指令窗（Command History） 内存工作空间（Workspace）浏览器。 捷径键（Start）
指令窗（Command Window）
是进行各种MATLAB操作的最主要窗口。 可键入各种送给MATLAB运作的指令、函 数、表达式； 显示除图形外的所有运算结果； 运行错误时，给出相关的出错提示。
Matlab基础与应用
MATLAB Basic and Application
自动控制与测试教学实验中心 2010.3
第一讲内容
Matlab基础与应用课程介绍 Matlab软件介绍 程序安装 使用入门
MATLAB课程介绍
定位：公共基础选修课 目标：学会MATLAB的基本操作，能够熟练掌握 数学（矩阵）运算，简单编程，简单的数据处 理及基本图形绘制，了解MATLAB工具箱的功能. 完全不必具备其它语言的基础，各年级各专业 的同学都可选修。 总学时28学时，1.5个学分
Signal Processing Toolbox Spline Toolbox Statistics Toolbox 5．其他专业性工具包组件（举例） Stateflow System Identification Toolbox ......
MATLAB的启动
桌面上自动生成MATLAB程序图标。直接点 击图标即可启动MATLAB（推荐） 点击matlab\ 文件夹下的快捷方式图标。 点击matlab\bin\win32文件夹中的 matlab.exe。唯一的区别是：采用这种方 式创建的MATLAB工作环境以MATLAB所在 的根目录为当前目录。 点击.m文件 M-Book文件,. MDL文件 自动 进入
教学安排及考核方式
总学时28学时，1.5个学分，其中课堂讲授16学 时、上机实验12学时（地点：2#119）。 考核方式 考核成绩为合格/不合格 上课和实验出勤情况：30% （不得缺勤） 上机实验和作业：50% （最少选作12 题） 课程总结报告：20% （课程收获和本专业大作业）
课程按排
概述 （2学时） 数值与计算 (4学时) M语言程序设计与GUI（4学时 ） Simulink基础与应用（2学时 ） MATLAB工具箱与控制系统（2学时） MATLAB接口与RTW应用(2学时)
例1 绘制正弦曲线和余弦曲线。 x=[0:0.5:360]*pi/180; plot(x,sin(x),x,cos(x)); 例2 求方程 3x4+7x3 +9x2-23=0的全部根。 p=[3,7,9,0,-23]; %建立多项式系数向量 r=roots(p) %求根
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r= -1.8857 -0.7604 + 1.7916i -0.7604 - 1.7916i 1.0732
MATLAB的特点
语言简洁紧凑，库函数极其丰富 程序限制不严格，使用方便灵活 MATLAB具有结构化的控制语句，有面向对 象编程的特性。 程序的可移植性好 图形显示和图形建模功能强大 通用和专用工具箱特色鲜明 源程序的开放性，程序设计自由度大
MATLAB的主要功能（一）
1. 数值计算和符号计算功能 MATLAB以矩阵作为数据操作的基本单 位，还提供了十分丰富的数值计算函数。 MATLAB和著名的符号计算语言Maple（加 拿大滑铁卢大学）相结合，使得MATLAB 具有符号计算功能。
参考文献：
教材：MATLAB程序设计与应用 肖伟 刘忠等 清华大学出版社2005.8 参考书：《matlab教程》 张志涌等著 北京航空航天大学出版社 2006 参考书： 《基于MATLAB/Simulink的系统仿真与应用》 薛定宇 陈阳泉著 清华大学出版社 2002 参考书： MATLAB基础与应用简明教程 张平等著 北京航空航天大学出版社 2001 网站：http://matlab.mathworks.com 网站：http://mathtools.top253.net 课件交流信箱 matlabbuaa@gmail.com密码:2008buaa 提交报告信箱 matlabreport@gmail.com