MATLAB实验指导书(2013)要点

MATLAB语言及应用实验指导书

机械与电气工程学院

黄高飞余群编写

目录

实验一基础准备及入门（2学时，验证性） (1)

实验二符号计算（2学时，验证性） (5)

实验三数值数组及其运算（4学时，验证性） (6)

实验四数据和函数的可视化（2学时，验证性） (9)

实验五MATLAB语言的程序设计（4学时，综合性） (11)

实验六SIMULINK交互式仿真集成环境（2学时，验证性） (14)

实验一基础准备及入门

一、实验目的

1、了解MATLAB操作桌面的基本结构和组成；

2、理解Command Window指令窗的作用，掌握指令窗的操作方式和指令的基本语法；

3、了解Command History历史指令窗的作用、历史指令的再运行方法；

4、理解Current Directory当前路径、搜索路径的作用，掌握当前路径、搜索路径的设置

方法；

5、理解Workspace Browser工作空间浏览器的作用，掌握内存变量的查阅、删除、保存和

载入的基本方法；

6、了解Launch Pad的作用；

7、掌握M脚本文件的编写、运行方法；

8、掌握利用帮助系统查询函数等基本信息的方法。

二、实验原理

1、MATLAB操作桌面的基本结构和组成

了解MATLAB的基本组件是正确使用MATLAB的基本前提。MATLAB由以下基本组件组成：（1）指令窗Command Window：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

（2）历史指令窗Command History：记录已经运作过的指令、函数、表达式；

（3）当前目录浏览器：进行当前目录的设置；展示相应目录上的M、MDL等文件；（4）工作空间浏览器Workspace Browser：列出MATLAB工作空间中所有的变量名、大小、字节数；

（5）内存数组编辑器Array Editor：在工作空间浏览器中对变量进行操作时启动（6）开始按钮

（7）交互界面分类目录窗Launch Pad：以可展开的树状结构列着MATLAB提供的所有交互界面

（8）M文件编辑/调试器

（9）帮助导航/浏览器

2、MATLAB指令窗的基本操作

MATLAB指令窗给用户提供了最直接的交互界面，可用于输入和执行指令、显示指令运行结果、调试MATLAB程序等常用的MATLAB仿真计算功能。本实验掌握以下在指令窗执行的基本操作，达到熟悉使用指令窗的目的：

（1）最简单的计算器使用方法：在MATLAB指令窗中，可按计算器的方式进行一般的数学计算，MATLAB的运算符的含义大致与常见的运算规则一致；

（2）在指令窗中输入和生成矩阵：与一般的计算器不同，在MATLAB中可直接输入和生成矩阵。实际上，矩阵是MATLAB工作的基本元素。

（3）数值表述方法：在MATLAB中的大部分数值的表述方式与平常是相同的，需要注意的是在表示比较大的数时，MATLAB默认采用科学计数法显示；

（4）变量命名规则：对于MATLAB变量命名规则，需要注意以下几点：

a、变量名、函数名对字母大小写敏感

b、变量名的第一个字母必须是英文字母，后续可以是字母、数字、下划线

c、变量的有效时限：在变量定义赋值之后，会作为内存变量保存并显示在Workspace

Browser中。因此，凡是显示在Workspace Browser中的变量都是“有效”的，其后可以被调用，否则不能被调用。

d、对于像 等常用的数学常量，MATLAB定义了预定义变量与其对应，在使用时需多加留意。

e、复数和复数矩阵的表示方法。

（5）其他操作的操作要旨和操作技巧的运用。

3、计算结果的图形表示

计算结果可视化是MATLAB的主要组成部分，借助图形表现数据是十分常用的“数据表达手段”，尤其当数据量相当庞大时，因为图形可以表现数据内在联系和宏观特征。关于MATLAB绘图的基本方法在后续章节中详细讲述，本实验主要通过示例了解MATLAB绘图的基本功能。

4、Current Directory、路径设置器和文件管理

理解当前目录Current Directory和搜索路径的作用是正确使用MATLAB的关键环节。当前目录指的是当前MATLAB工作的目录，MATLAB运行指令需要打开或者保存的文件，都首先在目录中查找或保存。搜索路径则是MATLAB工作时，需查找相应的文件、函数或变量所在的相关文件夹所在的路径。

在理解当前目录Current Directory和搜索路径的作用的基础上，也要掌握当前目录Current Directory和搜索路径的设置方法，这是正确使用MATLAB的必要步骤。

为了理解MATLAB当前目录Current Directory和搜索路径的作用，可以大致了解一下当用户从指令窗送入一个名为cow的指令后，MA TLAB的“运作次序”：

（1）MATLAB在内存中检查，看cow是不是变量；如果不是，进行下一步；

（2）检查cow是不是内建函数；如果不是进行下一步；

（3）在当前目录下，检查是否有名为cow的M文件存在；如果不是，进行下一步；（4）在MA TLAB搜索路径的其他目录下，检查是否有名为cow的M文件存在。

5、Workspace Browser和Array Editor

工作空间浏览器Workspace Browser可以用于内存变量的查阅、保存和编辑，在使用MATLAB过程中，可以使用Workspace Browser跟踪相应内存变量，对调试程序有很大的帮助。MATLAB也提供了相应的数据文件存取功能，可以在Workspace Browser中导入已保存的变量数据或者保存Workspace Browser中现有的变量数据。

6、Editor/Debugger和脚本编写初步

通过指令窗直接输入指令一般用于解决比较简单的“一次性”问题，在以下情形是使用M 文件特别有用：

a、待解决问题所需的指令较多且所用指令结构较复杂

b、一组指令通过改变少量参数就可以被反复使用去解决不同的问题

M脚本文件中的指令形式和前后位置，与解决同一个问题时在指令窗中输入的那组指令没有任何区别，MA TLAB在运行这个脚本时，只是简单地从文件中读取那一条条指令，送到MA TLAB中去执行。与在指令窗中直接运行指令一样，脚本文件运行产生的变量都驻留在MA TLAB基本工作空间中。M文件的扩展名是“.m”。

7、MATLAB帮助系统