程序设计训练II——Matlab语言及其应用(1)
matlab程序设计与应用
matlab程序设计与应用Matlab是一款高效能的编程语言，具有高品质的计算和分析功能，近十多年来被广泛应用在工程计算、科学研究、商业分析、金融模拟和教育工作等多个领域。
它拥有一系列强大的算法编写功能，可以实现非线性矩阵求解、信号处理、图像处理、生物医学信号处理等功能。
本文将介绍Matlab程序设计与应用，以及它在工程计算、科学研究、商业分析等领域的应用和示例。
一、Matlab程序设计Matlab是一种操作方便的高级编程语言，立足于原始编码，它建立在C及FORTRAN之上，而且它的高级结构使得设计程序不必写成复杂的程序框架，而可以把主要精力放在要实现的功能上。
Matlab在程序设计方面支持面向对象编程（Object-oriented programming，OOP）方式，可以实现结构化的程序设计，把大量的程序按照模块和函数来管理，方便调用和重用，并可以利用Matlab的类和类的方法来实现程序的重用和拓展。
二、Matlab在工程计算领域的应用Matlab在工程计算领域的应用如下：（1）Matlab可以用于科学计算，如：数值分析、科学计算、多元函数拟合、图像处理以及信号处理等。
（2）Matlab可以用于设计和调试电子电路，如：数字电路、模拟电路、射频电路、功率电路以及控制电路等。
（3）Matlab可以用于控制系统分析，如：数模转换、频响函数以及过程控制等。
（4）Matlab可以用于机械结构设计，如：机械结构分析、运动学以及动力学等。
三、Matlab在科学研究和商业分析领域的应用Matlab在科学研究和商业分析领域的应用如下：（1）Matlab可以用于统计学研究，如：概率统计、偏差分析、多元分析以及非参数分析等。
（2）Matlab可以用于数据挖掘，如：决策树分类、聚类分析以及因子分析等。
（3）Matlab可以用于仿真研究，如：求解方程、模拟实验以及模型预测等。
（4）Matlab可以用于商业分析，如：市场调研、销售预测以及风险评估等。
第一章 Matlab语言及应用
授课教师:仲维锋
办公地点:土建楼413 联系方式:wfzhong@
课程内容与要求
本课程是通信工程、自动化（铁道信号）、电子科学 与技术专业基础必修课。 本课程目的在于使同学熟悉Matlab软件运行环境，掌 握Matlab语言程序设计方法及Simulink组件的使用，实现 科学计算、计算数据可视化，掌握系统分析和仿真过程。 要求学生具备从数学模型出发，运用Matlab 语言求解 问题的思维方法，训练综合运用Matlab语言对现实系统进 行分析和仿真的能力，为专业课学习和参加控制实践打下 必要的基础。
第一章 Matlab语言概述、运行环境 和编程工具介绍
2.2.3.4 当 前 目 录 浏 览 器 窗 口 （ Current Directory
Browser）
查看工作目录下文件的相关信息的常用命令如下：
what：列出当前目录下的M、MAT、MEX文件清单。 dir：显示当前目录或指定当前目录下的文件。 cd 路径：改变或显示当前工作目录；路径可省略，省 略时为显示当前工作目录；cd ..表示回到上一级目录。 type：显示文件内容。 delete：删除文件。 which 文件名：指出M文件、MEX文件、工作空间变 量、内置函数或Simulink模型所在的目录。
Matlab 语言
Matlab 数学函数库
Matlab 图形处理系统 Matlab 应用程序接口（API）
第一章 Matlab语言概述、运行环境 和编程工具介绍
1.4 MATLAB 功能演示
第一章 Matlab语言概述、运行环境 和编程工具介绍
1.4 MATLAB 功能演示
建立函数文件 vanderpol.m function dx= vanderpol(t,x,flag,Mu) dx= [ x(2); Mu*(1-x(1)^2)*x(2)-x(1) ];
MATLAB语言及应用教程
MATLAB语言及应用教程
1、MATLAB简介
MATLAB（即matrix laboratory）是美国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。
MATLAB 不仅只是一个计算器，它还是一个完
整的编程语言。
MATLAB是一种具有矩阵语法的高级语言，用于构建专用的算法，处
理和可视化数据，提供深入的分析，以及创建强大的应用程序和系统。
MATLAB包括大量的可用函数和程序，用于帮助您解决各种各样的计算机
问题。
MATLAB可以帮助您节省时间，减少编程中的错误，提高工作效率，从而为您创造机会。
2、MATLAB组成
（1）命令窗口：MATLAB命令窗口是主要用户接口。
它是一个交互式
终端，用于输入数学表达式，变量和命令，并查看结果。
（3）图形化编程工具箱：图形化编程工具箱是一种图形化编程环境，可让您创建自定义MATLAB程序和应用程序，而无需手动编写MATLAB代码。
（4）函数库：MATLAB函数库是MATLAB软件包括的主题特定函数库。
MATLAB程序设计及应用实例
注意：等号左边是方括号，右边输入参数用括号
第14页，共67页。
例1 编写函数文件求半径为r的圆的面积和周长
function [s,p]=fcircle(r)
%FCIRCLE calculate the area and perimeter of a circle of radii r
disp函数
调用格式为
disp(输出项) 其中输出项既可以为字符串，也可以为矩阵。 注意：用disp函数显示矩阵时将不显示矩阵的 名字，而且其格式更紧密，且不留任何没有意 义的空行。
第22页，共67页。
例 求一元二次方程ax2+bx+c=0的根。
程序如下： a=input('a=?'); b=input('b=?'); c=input('c=?'); d=b*b-4*a*c; x=[(-b+sqrt(d))/(2*a),(-b-sqrt(d))/(2*a)];
c=input('请输入一个字符','s'); if c>='A' & c<='Z'
disp(setstr(abs(c)+1)); elseif c>='a'& c<='z'
disp(setstr(abs(c)-1)); elseif c>='0'& c<='9'
disp(abs(c)-abs('0')); else
end 命令文件main5_2.m：
MATLAB语言及其应用教案
MATLAB语言及其应用教案第一章：MATLAB简介1.1 课程目标让学生了解MATLAB的发展历程及其在工程领域的应用让学生熟悉MATLAB的工作环境让学生掌握MATLAB的基本命令和操作1.2 教学内容MATLAB的发展历程MATLAB的工作环境MATLAB的基本命令和操作1.3 教学方法讲授结合实例演示学生上机操作练习1.4 课后作业熟悉MATLAB的工作环境掌握MATLAB的基本命令和操作第二章：MATLAB基本语法2.1 课程目标让学生了解MATLAB的基本语法规则让学生掌握MATLAB的数据类型和变量让学生熟悉MATLAB的数学运算2.2 教学内容MATLAB的基本语法规则MATLAB的数据类型和变量MATLAB的数学运算2.3 教学方法讲授结合实例演示学生上机操作练习2.4 课后作业熟悉MATLAB的基本语法规则掌握MATLAB的数据类型和变量熟练运用MATLAB的数学运算第三章：MATLAB编程技巧3.1 课程目标让学生了解MATLAB的编程技巧让学生掌握MATLAB的循环和条件语句让学生熟悉MATLAB的函数编程3.2 教学内容MATLAB的编程技巧MATLAB的循环和条件语句MATLAB的函数编程3.3 教学方法讲授结合实例演示学生上机操作练习3.4 课后作业熟悉MATLAB的编程技巧掌握MATLAB的循环和条件语句熟练运用MATLAB的函数编程第四章：MATLAB绘图功能4.1 课程目标让学生了解MATLAB的绘图功能让学生掌握MATLAB的基本绘图命令让学生熟悉MATLAB的绘图技巧4.2 教学内容MATLAB的绘图功能MATLAB的基本绘图命令MATLAB的绘图技巧4.3 教学方法讲授结合实例演示学生上机操作练习4.4 课后作业熟悉MATLAB的绘图功能掌握MATLAB的基本绘图命令熟练运用MATLAB的绘图技巧第五章：MATLAB在信号处理中的应用5.1 课程目标让学生了解MATLAB在信号处理领域的应用让学生掌握MATLAB信号处理的基本方法让学生熟悉MATLAB信号处理的实例5.2 教学内容MATLAB在信号处理领域的应用MATLAB信号处理的基本方法MATLAB信号处理的实例5.3 教学方法讲授结合实例演示学生上机操作练习5.4 课后作业熟悉MATLAB在信号处理领域的应用掌握MATLAB信号处理的基本方法熟练运用MATLAB信号处理的实例第六章：MATLAB在控制系统设计中的应用6.1 课程目标让学生了解MATLAB在控制系统设计领域的应用让学生掌握MATLAB控制系统设计的基本方法让学生熟悉MATLAB控制系统设计的实例6.2 教学内容MATLAB在控制系统设计领域的应用MATLAB控制系统设计的基本方法MATLAB控制系统设计的实例6.3 教学方法讲授结合实例演示学生上机操作练习6.4 课后作业熟悉MATLAB在控制系统设计领域的应用掌握MATLAB控制系统设计的基本方法熟练运用MATLAB控制系统设计的实例第七章：MATLAB在图像处理中的应用7.1 课程目标让学生了解MATLAB在图像处理领域的应用让学生掌握MATLAB图像处理的基本方法让学生熟悉MATLAB图像处理的实例7.2 教学内容MATLAB在图像处理领域的应用MATLAB图像处理的基本方法MATLAB图像处理的实例7.3 教学方法讲授结合实例演示学生上机操作练习7.4 课后作业熟悉MATLAB在图像处理领域的应用掌握MATLAB图像处理的基本方法熟练运用MATLAB图像处理的实例第八章：MATLAB在仿真建模中的应用8.1 课程目标让学生了解MATLAB在仿真建模领域的应用让学生掌握MATLAB仿真建模的基本方法让学生熟悉MATLAB仿真建模的实例8.2 教学内容MATLAB在仿真建模领域的应用MATLAB仿真建模的基本方法MATLAB仿真建模的实例8.3 教学方法讲授结合实例演示学生上机操作练习8.4 课后作业熟悉MATLAB在仿真建模领域的应用掌握MATLAB仿真建模的基本方法熟练运用MATLAB仿真建模的实例第九章：MATLAB在优化计算中的应用9.1 课程目标让学生了解MATLAB在优化计算领域的应用让学生掌握MATLAB优化计算的基本方法让学生熟悉MATLAB优化计算的实例9.2 教学内容MATLAB在优化计算领域的应用MATLAB优化计算的基本方法MATLAB优化计算的实例9.3 教学方法讲授结合实例演示学生上机操作练习9.4 课后作业熟悉MATLAB在优化计算领域的应用掌握MATLAB优化计算的基本方法熟练运用MATLAB优化计算的实例第十章：MATLAB在工程实践中的应用10.1 课程目标让学生了解MATLAB在工程实践领域的应用让学生掌握MATLAB工程实践的基本方法让学生熟悉MATLAB工程实践的实例10.2 教学内容MATLAB在工程实践领域的应用MATLAB工程实践的基本方法MATLAB工程实践的实例10.3 教学方法讲授结合实例演示学生上机操作练习10.4 课后作业熟悉MATLAB在工程实践领域的应用掌握MATLAB工程实践的基本方法熟练运用MATLAB工程实践的实例重点解析本文教案主要介绍了MATLAB语言及其在各个领域的应用。
MATLAB语言及应用
(1) 命令窗口查询帮助系统 (2) 联机帮助系统 (3) 联机演示系统
常见的帮助命令
帮助命令 helps which lookfor
运行演示程序
列出当前工作空间中的变量 列出当前工作空间中变量的更多信息 显示指定函数或文件的路径 按照指定的关键字查找相关M文件
5) A(:)表示以一列的方式显示A中所有元素 >> A=[1 2 3;4 5 6] A= 123 456 >> A(:) ans = 1 4 2 5 3 6
6） b=A(i , :)表示把矩阵A的第i行存入b >> b=A(1 , :) b= 123 7）b=A( : , j)表示把矩阵A的第j列存入b >> b=A(: , 1) b= 1 4
首先，在指令窗口创建新变量。然后，在工作空间浏览器中 双击该变量，在数组编辑器( Array Editor )中打开变量。在 Numeric format中选择适当的数据类型，在size中输入行列数 ，即可得到一个大规模数组。修改数组元素值，直到得到所 需数组。
对于简单的或一次性的问题，可以通过在指令窗口直接输入 一组指令行去求解。 当所需指令较多或需要重复使用一段指令时，就要用到M脚 本编程。 MATLAB下拉菜单项[File:New:M-File]可以新建一个M文件 ，而 [File:Open] 可以打开一个M文件。打开的M文件编辑器 如下图所示。菜单项 [Debug] 和 [Breakpoints] 可以完成调试 功能。
(4) 搜索路径与扩展
常用命令的功能
命令 cd 说明 显示或改变当前工作目录 命令 load 说明 加载指定文件的变量
dir
home clc clf clear type echo disp
MATLAB语言及应用.ppt
2.MATLAB编程基础
变量
变量命名规则 变量的定义 特殊变量
示例
变量名称 ans realmax i inf
功能 保存最后一次的 运算结果 最大的浮点数值 虚数单位 正无穷大
变量名称 pi realmin j NaN
功能 圆周率 最小的浮点数值 虚数单位 非数（0/0，Inf/Inf）
例4.7设某参数方程组为
x (t ) sin(t ) y (t ) cos(t ) z (t ) t
M文件来输入和保存数组。
例3.3(mydata.m)
二维数组的访问
二维数组的访问遵循以下约定： 用下标方式访问数组元素，下标要用一对圆形括号( )引 起来。 可以用双下标方式访问数组元素，格式为(r,c)，其中r为 二维数组的行下标，c为二维数组的列下标，下标之间用 逗号分隔。 可以用单下标方式访问二维数组，二维数组的单下标是 按照列优先规则排序的，即二维数组被看作是从第一列开 始从左到右依次将各列首位连接而成的一维数组，单下标 表示元素在这个一维数组中的位置。 单下标和双下标具有对应关系 可以访问二维数组的某个元素及其子数组，可以对元素 和子数组赋值。
返回
常用的数组运算函数
三角函数 sin，cos，asin，asinh，asec，sect，tan，atan 指数对数函数： exp 指数函数 log 自然对数函数 log10 以10为底的对数函数 log2 以2为底的对数函数 pow2 2的幂函数 sqrt 平方根函数 复数函数 abs 绝对值，模 angle 相角（弧度） imag 复数的虚部 real 复数的实部 conj 复数的共轭 取整函数 ceil 向+∞方向取整 fix 向0方向取整 floor 向-∞方向取整 round 向最近的整数取整
MATLAB-语言及其应用课程设计
《MATLAB 语言及其应用》课程设计摘要： MATLAB是进行科学研究和数值分析的首选软件，本次对于给定开环函数的研究正是借助MATLAB的强大功能，通过编写程序实现了信号的数字化处理，然后绘图直观进行仿真分析。
关键词：MATLAB；数字化；仿真引言MATLAB科学与工程计算的高级语言, 同时也是适用于科学和工程计算的数学软件系统。
作为数值软件的MATLAB , 对计算数学领域的特定问题类型, 如数值线性代数、微分方程数值解、数值逼近、最优化方法、数值积分等进行求解, 可以得到问题的离散解或近似的解析表达式。
针对每一类问题的求解, MATLAB 都能给出该类问题的各种高效算法。
MATLAB 具有一个阵容强大、范围广泛的基本运算体系。
MATLAB 极其简洁的语言结构支持结构化程序设计, 且具有超过任一高级语言系统的调试技术。
MATLAB 高度智能化的调试技术是用户开发MATLAB 程序的有力工具。
设计目的（1）利用MATLAB语言仿真工具，在计算机上对人工设计系统进行仿真调试，使其满足技术要求，并绘制打印出仿真框图、频率特性图及动态响应图。
（2）掌握自动控制原理的时域分析法，根轨迹法，频域分析法，以及各种补偿（校正）装置的作用及用法，能够利用不同的分析法对给定系统进行性能分析，能根据不同的系统性能指标要求进行合理的系统设计，并调试满足系统的指标。
（3）学会使用MATLAB 语言及应用进行系统仿真与调试（4）锻炼独立思考和动手解决控制系统实际问题的能力（5）培养理论联系实际的设计思想，训练综合运用经典控制理论和相关课程知识的能力设计题目（1）系统的开环传递函数为：)12.0)(11.0()(++=s s s K s G ，设计一个PID 校正环节，要求系统为：1）.系统响应斜坡信号r(t)=t 时，稳态误差小于等于0.01，2）.系统的相角裕度40γ≥︒系统的分析该系统为I 型系统由条件（1）得01.0K1Ess ≤=））（（）（取1s 2.01s 1.0s 100s G 100K 100K ++=∴=≥该系统是不稳定的则）（令）（‘。
matlab语言及应用
matlab语言及应用Matlab是一种高级的、交互式的数学和科学计算语言。
有别于其他编程语言，Matlab语言主要用于数值分析、统计分析和数据可视化等领域。
在科研、工程应用中有着广泛的使用。
一、Matlab的基本语法和函数Matlab的基本语法和其他编程语言非常相似，可以进行变量的定义、条件判断、循环等操作。
同时，Matlab提供了非常丰富的各种函数库，可以快速、简单地实现很多数值计算和科学计算任务。
例如，Matlab中可以运用线性代数的知识，使用矩阵来进行数值计算。
二、Matlab的应用场景1.信号处理Matlab支持音频信号处理、图像处理、视频处理等领域，可以进行数据前处理、数据去噪等相关处理操作。
在语音识别、图像识别和计算机视觉等领域都有着广泛的应用。
2.数据可视化Matlab拥有很多绘图函数和工具箱，可以绘制二维和三维的图像，制作图像、视频和动画，帮助用户更好地理解和分析数据。
3.机器学习Matlab提供了非常丰富的机器学习工具箱，例如：神经网络、决策树等，可以用于深度学习、聚类分析等领域。
三、Matlab的优势1.易于学习和入门Matlab提供了很多在线工具，包括文档、范例、演示程序等等。
特别是对于新手，可以通过在线课程、教程、交互计算工具等多种方式进行学习。
2.高效的处理能力和速度Matlab内部使用了许多优化算法，可以通过并行计算和高效的内存管理来实现快速的计算和分析。
3.丰富的工具箱和功能Matlab提供了丰富的工具箱和函数库，以满足不同领域用户的需求。
四、Matlab的未来随着计算机运算能力的不断提高，以及科学技术的迅速发展，Matlab 的应用范围也在不断扩大并且深入到各个领域。
Matlab的发展方向将更多地集中在人工智能、深度学习、大数据分析等方面，对于工业、金融、科研学术等领域都有着广泛的应用前景。
总之，Matlab是一种高度可扩展的语言，在数值计算、科学计算和工程应用中有着广泛的应用。
《Matlab语言及其应用》形考作业1-3答案
《Matlab语言及其应用》形考作业1-3答案形考作业1一、判断题（8小题，每小题2分，共16分）1.Matlab提供了两种创建符号变量和表达式的函数：sym和syms。
（A）判断题(2 分) 2分A.对B.错2.xy12_是合法的Matlab变量名。
（A）判断题(2 分) 2分A.对B.错3.Matlab中的变量必须遵循先定义后使用的原则。
（B）判断题(2 分) 2分A.对B.错4.Matlab的含义为矩阵实验室（Matrix Laboratory）。
（A）判断题(2 分) 2分A.对B.错5.Matlab中注释行的开头是#。
（B）判断题(2 分) 2分A.对B.错6.plot( )是Matlab最基本的绘图函数。
（A）判断题(2 分) 2分A.对B.错7.双纵坐标图形的绘制函数是plotyy（）。
（A）判断题(2 分) 2分B.错8.在Matlab中,二维饼图由函数pie( )来实现。
（A）判断题(2 分) 2分A.对B.错二、单选题（9小题，每小题3分，共27分）9.清空Matlab工作空间内所有变量的指令是（C）。
单选题(3 分) 3分A.clcB.clsC.clearD.clf10.在循环结构中跳出循环，执行循环后面代码的命令为（B）。
单选题(3 分) 3分A.returnB.breakC.continueD.keyboard11.图形窗口的分割函数subplot(2,2,[1 3])可以把一个窗口分割为（B）个子窗口。
单选题(3 分) 3分A.2B.3C.4D.无法确定12.一般情况下，绘图命令每执行一次就刷新当前图形窗口，图形窗口原有图形将不复存在。
若希望在已绘图形上叠加新的图形，可以使用（A）命令。
单选题(3 分) 3分A.hold onB.hold offD.plot13.Matlab中求极限的函数为（B）。
单选题(3 分) 3分A.diff( )B.limit( )C.int( )D.solve( )14.Matlab中求导数的函数为（A）。
MATLAB程序设计及应用第2版课件全全书教学教程完整版电子教案最全幻灯片
第1章 MATLAB入门与基本操作
1.3 MATLAB的安装启动 与操作桌面简介
1.3.1 MATLAB的安装和启动
MATLAB 可以在Windows环境下直接安装。在
MATLAB安装完成后，会在Windows桌面上自动生成
MATLAB的快捷方式图标
。
1.3.1 MATLAB的安装和启动
双击图标
1.3.2 MATLAB默认窗口简介
• 指令窗（Command Window） 该窗口是进行各种MATLAB操作的最主要窗口。它位于 MATLAB默认窗口的正中间。用户可以在该窗口中提示符 “fx>>”后直接键入指令，按“Enter”键后，即可运行并 显示除窗口外的所有运行结果。当指令窗口提示符为 “fx>>”时，表示系统已经准备好，用户可以输入指令、函 数、表达式，按“Enter”键后便可执行。
1.4 MATLAB指令窗操作入门
，就打开了如图1.1所示的MATLAB默认窗口
（Desktop）。
图1.1
1.3 MATLAB的安装启动 与默认窗口简介
1.3.2 MATLAB默认窗口简介
图1.1所示的MATLAB默认窗口分为5个区域：指令窗、 当前目录窗、历史指令窗、工作空间窗和Details窗。 另外，在MATLAB默认窗口的上方，还嵌入了菜单栏 和工具栏，如图1.1所示。它们的使用及选择方式与 Windows环境中的相同。
图1.2
第1章 MATLAB入门与基本操作
1.4 MATLAB指令窗操作入门
1.4.1 MATLAB指令窗简介
MATLAB指令窗位于MATLAB默认窗口的正中间，如图 1.1所示。如果用户希望得到脱离默认窗口的几何独立的指 令窗，只要单击图1.2中的图标 ，并在下拉菜单中选择
国家开放大学《Matlab语言及其应用》实验报告(第一章--熟悉Matlab 操作环境)
国家开放大学《Matlab语言及其应用》实验报告——熟悉Matlab 操作环境姓名：学号：1. Matlab桌面2.指令窗口历史指令窗记录着用户在命令指令窗中所输入过的所有指令行，且所有这些被记录的指令行都能被复制，并送到指令窗中再运行。
3.当前目录流量器（Current Directory Browser）当前目录窗口中显示了MATLAB当前工作目录下的所有文件夹与文件，以便用户对当前目录下的文件进行管理。
工作空间窗口以列表形式显示了MATLAB工作区中当前所有变量的名称及其属性，属性中包括了变量的类型、长度及其占用空间大小。
工作空间由运行MATLAB的程序或命令所生成的所有变量和MATLAB 本身提供的常量构成。
MATLAB 6.x后才提供。
早期版本是在命令窗口中键入who查看变量名，或者键入whos命令查看变量名、变量大小和数据类型等内容。
4.文件编辑/调试器（Editor/debugger）进入MATLAB文件编辑器的方法如下：①点击MATLAB桌面上的图标，打开空白的M文件编辑器。
②点击MATLAB桌面上的图标，填写所选文件名后，再点[打开]，即可展示相应 M文件编辑器。
③用鼠标左键双击当前目录窗中的所需M文件，可直接引出相应的M文件编辑器。
MATLAB通过自带的M文件编辑/调试器来创建和编辑M文件。
M文件(带.m扩展名的文件)类似于其它高级语言的源程序。
M文件编辑器可用来对M文件进行编辑和交互调试，也可阅读和编辑其它ASCⅡ码文件。
M文件编辑/调试器窗口由菜单栏、工具条和文本编辑区组成，是标准的windows 风格。
5.使用MATLAB帮助两个重要的帮助命令:1．help命令使用方法：help 帮助主题“帮助主题”可以是命令名（函数名）、目录名或者部分路径名。
回车后，命令窗口中就会出现与帮助主题的“help”有关的内容。
注意：命令窗口显示的MATLAB帮助信息中，是用大写字母来突出函数名的，但在使用这些函数时，应该用小写字母。
MATLAB 语言及其用 实验(答案)
《MATLAB 语言及其用》实验指导书目录实验一Matlab 使用方法和程序设计........................实验二控制系统的模型及其转换.............................实验三控制系统的时域、频域和根轨迹分析...........实验四动态仿真集成环境-Simulink.........................实验一Matlab使用方法和程序设计一、实验目的1、掌握Matlab软件使用的基本方法；2、熟悉Matlab的数据表示、基本运算和程序控制语句3、熟悉Matlab绘图命令及基本绘图控制4、熟悉Matlab程序设计的基本方法二、实验内容：1、帮助命令使用help命令，查找 sqrt（开方）函数的使用方法；在 CommandWindowL里输入help，接在在search里输入sqr即可。
sqrtSquare rootSyntaxB = sqrt(X)DescriptionB = sqrt(X) returns the square root of each element of the array X. For the elements of X that are negative or complex, sqrt(X) produces complex results.TipsSee sqrtm for the matrix square root. Examplessqrt((-2:2)')ans =0 + 1.4142i0 + 1.0000i1.00001.4142See Alsonthroot | realsqrt | sqrtm2、矩阵运算（1）矩阵的乘法已知A=[1 2;3 4]; B=[5 5;7 8];求A^2*BA=[1 2;3 4];B=[5 5;7 8];C=A^2*B>> format compactC =105 115229 251（2）矩阵除法已知 A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9];B=[1 0 0;0 2 0;0 0 3];A\B,A/BA=[1 2 3;4 5 6;7 8 9];B=[1 0 0;0 2 0;0 0 3];C=A\B,D=A/BC =1.0e+016 *0.3152 -1.2609 0.9457-0.6304 2.5218 -1.89130.3152 -1.2609 0.9457D =1.0000 1.0000 1.00004.0000 2.5000 2.00007.0000 4.0000 3.0000（3）矩阵的转置及共轭转置已知A=[5+i,2-i,1;6*i,4,9-i];求A.', A'A=[5+i,2-i,1;6*i,4,9-i];B=A.', C=A'B =5.0000 + 1.0000i 0 +6.0000i2.0000 - 1.0000i 4.00001.0000 9.0000 - 1.0000iC =5.0000 - 1.0000i 0 -6.0000i2.0000 + 1.0000i 4.00001.0000 9.0000 + 1.0000i（4）使用冒号表达式选出指定元素已知： A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9];求A中第3列前2个元素；A中所有列第2，3行的元素；A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9];B1=A([1,2],[3])B2=A([2,3],:)B1 =36B2 =4 5 67 8 9方括号[]用magic函数生成一个4阶魔术矩阵，删除该矩阵的第四列A=magic(4)B=A(:,[1,2,3])或A=magic(4)A(:,4)=[]A =16 2 3 135 11 10 89 7 6 124 14 15 1B =16 2 35 11 109 7 64 14 153、多项式（1）求多项式4xxp的根=x)2(3--Y=[1 0 -2 -4];S=roots(Y)S =2.0000-1.0000 + 1.0000i-1.0000 - 1.0000i（2）已知A=[1.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4] ，求矩阵A的特征多项式;把矩阵A作为未知数代入到多项式中；A=[1.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4]P=poly(A)polyval(P,A)A =1.2000 3.0000 5.0000 0.90005.0000 1.7000 5.00006.00003.0000 9.0000 0 1.00001.00002.00003.00004.0000P =1.0000 -6.9000 -77.2600 -86.1300 604.5500ans =1.0e+003 *0.3801 -0.4545 -1.9951 0.4601-1.9951 0.2093 -1.9951 -2.8880-0.4545 -4.8978 0.6046 0.43530.4353 0.0840 -0.4545 -1.16174、基本绘图命令（1）绘制余弦曲线 y=cos(t)，t∈[0，2π]（2）在同一坐标系中绘制余弦曲线y=cos(t-0.25)和正弦曲线y=sin(t-0.5)，t∈[0，2π]（1）t=[0:0.05:2*pi];y=cos(t);plot(t,y)-1-0.8-0.6-0.4-0.20.20.40.60.81（2）t=[0:0.05:2*pi];y1=cos(t-0.25);y2=sin(t-0.5);plot(t,y1)hold onplot(t,y2)5、基本绘图控制绘制[0，4π]区间上的x1=10sint曲线，并要求：（1）线形为点划线、颜色为红色、数据点标记为加号；（2）坐标轴控制：显示范围、刻度线、比例、网络线（3）标注控制：坐标轴名称、标题、相应文本；t=[0:0.1:4*pi];x1=10*sin(t);plot(t,x1,'r-.+'); %画图，显示红色、点划线、标记加号；axis([0,15,-10,10]); %定义显示范围，横轴为[0,15]，纵轴为[-10,10]；title('曲线x1=10sint'); %显示标题；xlabel('T轴');ylabel('X1轴'); %显示坐标轴名称；set(gca,'xminortick','on');set(gca,'yminortick','on'); %显示刻度线；grid on %显示网络线T 轴X 1轴6、基本程序设计（1）编写命令文件：计算1+2+…+n<2000 时的最大n 值； （2）编写函数文件：分别用for 和while 循环结构编写程序，求2的0到n 次幂的和。
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【例1-7】 二维曲线绘制
>>x=0:0.1:2*pi;
y1=sin(x);y2=cos(x);
plot(x,y1,x,y2) %绘制正弦、余弦曲线
plot(sin(x),cos(x))
axis equal
%绘制圆
ezplot(‘1/y-log(x)+log(-1+y)+x-sin(x)’)
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第6章 数据插值与函数拟合 第7章 代数方程与微分方程 第8章 工程优化 第9章 工程统计 第10章 其它工具箱的应用
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互联网资源
The MathWorks公司官方网站 – 产品与全套工具箱手册下载 – 第三方工具箱下载
超星下载
原思聪. MATLAB语言及机械工程应用.北京：
机械工业出版社. 2008.6
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第二章3.设矩阵A为A=[24 23 9 21 6;65 74 24 11 21;34 5 98 75 21;8 42 42 53 121;43 21 45 64 21];（1）B=A(2:5,1:2:5)B =65 24 2134 98 218 42 12143 45 21（2）A(7)=[]A =24 65 34 8 43 23 5 42 21 9 24 98 42 45 21 11 75 53 64 6 21 21 121 21（3）A+30（4）size(A);ndims(A)（5）题目有误（6）reshape(x,3,4)（7）abs(x)（8）char(x)4. L1 =0 0 0 0 1 0 0 0 0L2 =1 1 1 1 1 0 0 0 0L3 =0 0 0 1 1 1 0 0 0L4 =4 5 65.(1)B=A(1:3,:)C=A(:,1:2)D=A(2:4,3:4)E=B*CB =23.0000 10.0000 -0.7780 041.0000 -45.0000 65.0000 5.000032.0000 5.0000 0 32.0000C =23.0000 10.000041.0000 -45.000032.0000 5.00006.0000 -9.5400D =65.0000 5.00000 32.000054.0000 3.1400E =1.0e+003 *0.9141 -0.22391.20802.71231.1330 -0.2103(2)E<Dans =0 10 00 1E&Dans =1 10 11 1E|Dans =1 11 11 1~D|~Eans =0 01 00 0find(A>=10&A<25)ans =156.all(A)ans =any(A)ans =1isnan(A)ans =0 1 0 0 0 0 0isinf(A)ans =0 0 1 1 0 0 0isfinite(A)ans =1 0 0 0 1 1 17.A(1).x1=’学号’;A(1).x2=’姓名’;A(1).x3=’专业’;A(1).x4.x41=’成绩1’;………. A(2).x1=’学号’;A(2).x2=’姓名’;A(2).x3=’专业’;A(2).x4.x41=’成绩1’;………. A(3).x1=’学号’;A(3).x2=’姓名’;A(3).x3=’专业’;A(3).x4.x41=’成绩1’;………. A(4).x1=’学号’;A(4).x2=’姓名’;A(4).x3=’专业’;A(4).x4.x41=’成绩1’;………. A(5).x1=’学号’;A(5).x2=’姓名’;A(5).x3=’专业’;A(5).x4.x41=’成绩1’;……….8.(1)size(B)ans =2 2ndims(B)ans =2(2)B(2)ans =[3x3 doubleB(4)ans ={3x3 cell}(3)B(3)=[]B =[1] [3x3 double] {3x3 cell}B{3}=[]B =[1] [3x3 double] []第三章1.(1)A=eye(3)(2) A=100+100*rand(5,6)(3)A=1+sqrt(0.2)*randn(10,50)(4)B=ones(size(A))(5)A+30*eye(size(A))(6)B=diag(diag(A))2.B=rot90(A)C=rot90(A,-1)3.B=inv(A) ;A的逆矩阵C=det(A) ;A的行列式的值D=A*BE=B*AD=E 因此A与A-1是互逆的。
MATLAB语言基础与应用(第二版)第1章 习题答案
第1章习题与答案1.1 MA TLAB桌面主要有哪些窗口构成？这些窗口主要功能是什么？请参考1.3节1.2计算下列表达式(1) 3+6 (2) sin(1+i)(3) (1+2i)×(2-i) (4) 2×4+3解答：(1) >> 3+6ans = 9(2) >> sin(1+i)ans = 1.2985 + 0.6350i(3) >> (1+2*i)*(2-i)ans = 4.0000 + 3.0000i(4) >> 2*4+3ans = 111.3借助“help”函数了解“meshgrid”函数的意义。
解答：>> help meshgridmeshgrid Cartesian grid in 2-D/3-D space[X,Y] = meshgrid(xgv,ygv) replicates the grid vectors xgv and ygv toproduce the coordinates of a rectangular grid (X, Y). The grid vectorxgv is replicated numel(ygv) times to form the columns of X. The gridvector ygv is replicated numel(xgv) times to form the rows of Y.[X,Y,Z] = meshgrid(xgv,ygv,zgv) replicates the grid vectors xgv, ygv, zgvto produce the coordinates of a 3D rectangular grid (X, Y, Z). The gridvectors xgv,ygv,zgv form the columns of X, rows of Y, and pages of Zrespectively. (X,Y,Z) are of size numel(ygv)-by-numel(xgv)-by(numel(zgv).[X,Y] = meshgrid(gv) is equivalent to [X,Y] = meshgrid(gv,gv).[X,Y,Z] = meshgrid(gv) is equivalent to [X,Y,Z] = meshgrid(gv,gv,gv).The coordinate arrays are typically used for the evaluation of functionsof two or three variables and for surface and volumetric plots.meshgrid and NDGRID are similar, though meshgrid is restricted to 2-Dand 3-D while NDGRID supports 1-D to N-D. In 2-D and 3-D the coordinates output by each function are the same, the difference is the shape of theoutput arrays. For grid vectors xgv, ygv and zgv of length M, N and Prespectively, NDGRID(xgv, ygv) will output arrays of size M-by-N whilemeshgrid(xgv, ygv) outputs arrays of size N-by-M. Similarly,NDGRID(xgv, ygv, zgv) will output arrays of size M-by-N-by-P whilemeshgrid(xgv, ygv, zgv) outputs arrays of size N-by-M-by-P.Example: Evaluate the function x*exp(-x^2-y^2)over the range -2 < x < 2, -4 < y < 4,[X,Y] = meshgrid(-2:.2:2, -4:.4:4);Z = X .* exp(-X.^2 - Y.^2);surf(X,Y,Z)Class support for inputs xgv,ygv,zgv:float: double, singleinteger: uint8, int8, uint16, int16, uint32, int32, uint64, int64 See also surf, slice, ndgrid.Overloaded methods:codistributed/meshgridgpuArray/meshgridReference page in Help browserdoc meshgrid1.4通过帮助浏览器窗口了解函数sin和cos。
MATLAB语言与应用ppt课件
k(s 2) Go (s) (s 2 4s 3)2
四 频率响应分析
频域分析的一般方法
频率响应是指系统对正弦输入信号的稳态响应，从频率响应中可以得出带 宽、增益、转折频率、闭环稳定性等系统特征。
3．模型的转换与连接(1-5)
模型的转换
2-2
ss2tf： 状态空间模型转换为传递函数模型 ss2zp： 状态空间模型转换为零极点增益模型 tf2ss： 传递函数模型转换为状态空间模型 tf2zp： 传递函数模型转换为零极点增益模型 zp2ss： 零极点增益模型转换为状态空间模型 zp2tf： 零极点增益模型转换为传递函数模型
MATLAB提供了ode23、ode45等微分方程的数值解法函数，不 仅适用于线性定常系统，也适用于非线性及时变系统。
2.传递函数的描述(1-3)
连续系统的传递函数模型
G(s)
C(s) R(s)
b0 s m a0 s n
b1sm1 a1sn1
bm1s an1s
bm an
(n m)
num=[b0,b1,…,bm]
den=[a0,a1,…,an,]
注意：它们都是按s的降幂进行排列的。
零极点增益模型
G(s)
k
(s (s
z1)(s p1)(s
z2 )(s p2 )(s
zm ) pn )
k:传递函数的传递系数
zi:传递函数的零点 pj:传递函数的极点
2.传递函数的描述(2-3)
极点留数型/部分分式展开
(s 1)(s 3)
串联。
例：求闭环系统的传递函数：
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MATLAB的HELP系统
HELP菜单
功能：提供MATLAB开发 环境和MATLAB语言的全 方位HELP服务。 激活方式
HELP菜单 F1快捷键
命令窗口键入help，在命 令窗口提供命令参考
MATLAB的HELP窗口
MATLAB命令窗口中的命令参考
当前目录文件列表
直译式高级语 言，比其它程 序设计语言容 易，接近传统 的数学语言
MATLAB 能做些什么？
① ② ③ ④ ⑤ ⑥
数学计算； 新算法研究开发； 建模、仿真及样机开发； 数据分析、探索及可视化； 科技与工程的图形功能； 友好图形界面的应用程序开发。
MATLAB 简史
70年代后期，由美国新墨西哥大学Cleve Moler开发 用于矩阵计算 1983年, Cleve Moler与斯坦福大学的John Little开发 了第二代专业版MATLAB 1984年, Mathworks公司成立,将MATLAB推向市场 1993年，推出了支持Windows的版本MATLAB 4.0， 扩充了Simulink，Signal Processing等工具箱 2001年初，推出了MATLAB 6.X，特别是在6.5版本 中提供了JIT程序执行加速器，计算速度明显提高 2004年后陆续推出了MATLAB 7.X系列版本，升级并 增加了部分工具箱
MATLAB 基本命令（二）
path：显示MATLAB包含的路径 addpath：将一个新目录名添加到MATLAB包含 的路径下 rmpath：从当前MATLAB包含的路径下清除某 个字符串表示的目录
echo on（off）：打开（关闭）命令显示状态 clf、clc、cla：图形窗口清屏、命令窗口清屏、 清楚当前坐标下的所有内容 close：关闭所有图形窗口
MATLAB 系统构成
开发环境：MATLAB与用户交互的平台，包括MATLAB 桌面、命令窗口、M文件编辑调试器、工作空间、在 线帮助系统 数学函数库：包括解线性代数方程组、矩阵求逆、 快速傅里叶变换等算法 语言：支持程序流控制（条件、循环）、函数、数 据结构、输入输出和面向对象编程 图形处理系统：支持二、三维图形函数、图像处理 和动画显示 应用程序接口API：与其他高级编程语言（C、 Fortran和Basic等）的接口
的三维曲面图。
MATLAB Help 菜单
MATLAB Help 菜单功能
MATLAB 基本命令（一）
向上箭头↑：回查上一条输入命令 向下箭头↓：后查下一条输入命令 who：显示工作空间的所有变量的变量名 whos A B：显示A和B变量的全部信息 whos：显示工作空间的所有变量的全部信息 clear A B：在工作空间中删除A和B变量 clear：在工作空间中删除所有变量 which xxx：给出xxx.m文件所在目录 workspace：打开工作空间浏览器窗口
仿照例1-1，试用MATLAB验证其各行、各列 以及主、反对角线上的三个元素相加之和相 等，并且求此矩阵的秩和特征值。
课后练习一（续） 4. 仿照例1-2，用MATLAB语言绘制函数 t在 [0,2π]内的曲线图。 5. 仿照例 1-3，选择合适的坐标范围，试用 MATLAB 语言绘制二元函数
MATLAB 基本命令（三）
format：数据显示格式
MATLAB 基本命令（四）
help xxx：显示名字为xxx的命令（函数）的帮助信 息
lookfor xxx：检索关键字为xxx的命令（函数）
what xxx：显示xxx目录下的内容 系统命令：cd、dir、delete（同DOS）；mkdir（创 建目录）；copyfile（复制文件）；pwd（显示目录 内容） quit、exit：关闭MATLAB
菜单栏
MATLAB File 菜单
MATLAB File 菜单功能
MATLAB Edit 菜单
MATLAB Edit 菜单功能
MATLAB Debug菜单
MATLAB Debug 菜单功能
MATLAB Desktop 菜单
MATLAB Desktop 菜单功能
MATLAB Window 菜单及其功能
以“；”作为语句结束不显示计算结果 y=sin(t.^2); plot(t,y)
1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1
0
1
2
3
4
5
6
7
MATLAB 基本功能演示（三.一）
三维画图
z f ( x, y ) 3(1 x) e
x2 ( y 1)2 2 2
1 ( x 1)2 y 2 x 3 5 x2 y 2 10 x y e e 3 5
[x,y]=meshgrid(-3:0.1:3);
z=3*(1-x).^2.*exp(-x.^2/2-(y+1).^2)-10*(x/5x.^3-y.^5).*exp(-x.^2-y.^2)-1/3*exp(-(x+1).^2y.^2); surf(x,y,z), colorbar
方便的矩阵计算
help rank，help eig，help det rank(A), det(A), eig(A)
MATLAB 基本功能演示（二）
二维画图
y sin(t 2 ), t (0,2 )
t=[0:0.05:2*pi];
以0为起点，0.05为增量，2*pi为终点构造行向量。
注意：“.^”、“.*”等运算对矩阵元素对位运算
MATLAB 基本功能演示（三.二）
8
6 10 4 5 2 0 0 -5 -2 -10 4 2 0 -2 -4 -4 -2 2 0 -6 4 -4
课后练习一（Page 7） 1. 运行demo演示程序，了解MATLAB的强大功 能，体会其编程风格。 2. 有一3阶魔方矩阵：
第一章
MATLAB 简介
MATLAB = MATrix + LABoratory
MATLAB 是基于矩阵运算的语言——矩阵实验室 MATLAB的特点
语言简单
MATLAB是一种
功能强大
集科学计算、 图象处理；声 音处理于一身， 并提供了丰富 的Windows图形 界面设计方法
扩充能力强
与Fortran、C和 Basic等编程语 言以及Maple等 数学软件有可 以很方便使用 的接口
程序设计训练II
Matlab语言及其应用
杨 帆
西南交通大学力学与工程学院
教学参考书
朱衡君主编，肖燕彩、邱成、齐红元 编著. MATLAB语言及实践教程（第二 版). 清华大学出版社、北京交通大学 出版社，北京，2009.08（APABI） 王正林，刘林编著. 精通 MATLAB 7. 电子工业出版社，北京，2006.07（超 星）
MATLAB的启动
点击桌面快捷方式
点击“开始菜单—所有程序”，选 择“MATLAB 6.0”或“MATLAB 7.0”等等
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>> 命令提示符
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工具栏
MATLAB 基本功能演示（一）
魔方矩阵
行之和、列之和、对角线之和相等的方阵 魔方矩阵函数 magic(n)
help magic A=magic(4) help sum，help trace，help rot90 [sum(A),sum(A’),trace(A),trace(rot90(A)]