Matlab语言基本知识

************************ MATLAB语言基本知识************************物理电气信息学院自控系宋娟2012年8月Matlab语言基本知识(一)1.掌握MATLAB常用命令>> who %列出工作空间中变量Your variables are:a ansb c>> whos %列出工作空间中变量，同时包括变量详细信息Name Size Bytes Classa 1x1 8 double arrayans 1x1 8 double arrayb 1x1 8 double arrayc 1x3 24 double arrayGrand total is 6 elements using 48 bytes>>save test %将工作空间中变量存储到test.mat文件中>>load test %从test.mat文件中读取变量到工作空间中>>clc %清除命令窗口中内容>>clear %清除工作空间中变量>>format %命令窗口数据显示格式命令>>help %函数名（回车）%对所选函数的功能、调用格式及相关函数给出说明>>which %显示指定的外部函数（M文件）所在的目录如：which abc则系统会显示文件abc所在的目录>>what %列出指定目录下的M文件、MAT文件、MEX文件和Class >>lookfor %查找具有某种功能的函数但却不知道该函数的准确名称如：lookfor Lyapunov 可列出与Lyapunov有关的所有函数。

2.MATLAB变量与运算符变量命名规则如下：（1）变量名可以由英语字母、数字和下划线组成（2）变量名应以英文字母开头（3）长度不大于31个（4）区分大小写MATLAB中设置了一些特殊的变量与常量，列于下表。

MATLAB运算符，通过下面几个表来说明MATLAB的各种常用运算符3.MATLAB的一维、二维数组的访问4.MATLAB的基本运算5.MATLAB的常用函数6. 多项式运算poly——产生特征多项式系数向量roots——求多项式的根p=poly2str(c,‘x’)—（将特征多项式系数向量c转换为以习惯方式显示是多项式）conv, convs——多项式乘运算deconv——多项式除运算polyder(p)——求p的微分polyder(a, b)——求多项式a,b乘积的微分[p,q]=polyder(p1,p2)——求解多项式p1/p2微分的有理分式poly(p,A)——按数组运算规则求多项式p在自变量A的值polym(p,A)——按矩阵运算规则求多项式p在自变量A的值7. MATLAB的其他常用函数的使用练习(1) sin cos asin acos tan atan等exp log log10 log2 pow sqrt等abs angle real imagfix floor ceil rem sign roundsum min max(2) all any find isempty isinf各函数的用法不清楚时，请使用help命令。

Matlab语言基本知识(二)1.程序设计基本知识◆for循环结构语法：for i＝初值：增量：终值语句1……语句nend说明：1）i＝初值：终值，则增量为1。

2）初值、增量、终值可正可负，可以是整数，也可以是小数，只须符合数学逻辑。

◆while 循环结构语法：while 逻辑表达式循环体语句end说明：1）whiIe结构依据逻辑表达式的值判断是否执行循环体语勾。

若表达式的值为真，执行循环体语句一次、在反复执行时，每次都要进行判断。

若表达式的值为假，则程序执行end之后的语句。

2）为了避免因逻辑上的失误，而陷入死循环，建议在循环体语句的适当位置加break语句、以便程序能正常执行。

（执行循环体的次数不确定；每一次执行循环体后，一定会改变while后面所跟关系式的值。

）3）while循环也可以嵌套、其结构如下：while逻辑表达式1循环体语句1while逻辑表达式2循环体语句2end循环体语句3end◆if-else-end分支结构if 表达式1语句1else if 表达式2(可选)语句2else(可选)语句3endend说明：1）if结构是一个条件分支语句，若满足表达式的条件，则往下执行；若不满足，则跳出if结构。

2）else if表达式2与else为可选项，这两条语句可依据具体情况取舍。

3）注意：每一个if都对应一个end，即有几个if，记就应有几个end。

◆switch-case结构语法：switch表达式case常量表达式1语句组1case常量表达式2语句组2……otherwise语句组nend说明：1）switch后面的表达式可以是任何类型，如数字、字符串等。

2）当表达式的值与case后面常量表达式的值相等时，就执行这个case后面的语句组如果所有的常量表达式的值都与这个表达式的值不相等时，则执行otherwise后的执行语句。

程序流程控制指令break、return、pause2.函数文件的结构和编写方法函数只能在函数体内对变量进行操作，也就是只能访问函数本身工作空间中的变量。

M函数文件的结构：（1）函数定义行（function）（2）H1行（函数帮助文本的第一行）（3）函数帮助文本（4）函数体（5）注释函数文件编写后，保存时，其文件名必须与函数名相同。

注意：函数名不要与MATLAB自身的函数命令相同。

3.初步掌握程序的调式方法1）直接调试法利用echo命令：在程序的适当位置添加keyboard命令；设置或去掉断点等。

keyboard命令：在程序中加入keyboard命令，可暂停程序运行，将控制权交给键盘，此时可显示程序中变量的值或对其进行修改，完成后键入return命令返回。

2）调试器的使用Debug菜单说明：（有相应的快捷键）Step 单步运行Step in 单步运行，遇到函数时进入函数，仍单步运行Step out 如果是在函数中，跳出函数；如果不在函数中，直接运行到下一个断点处Save and Run 存储文件并开始运行，如文件是已存储过的，则该菜单变为Run，当程序暂停在断点处时，该菜单项变为ContinueGo Until Cursor 直接运行到光标所在位置Exit Debug Mode 退出调试方式Matlab语言基本知识(三)1.了解图形窗口与坐标系的概念MATLAB图形窗口如下：窗口的设置：>>axis([0,2,0,4])>>axis square2.二维图形的绘制（1）plot函数的多种调用方法：plot(y) y为向量plot(t,y) t为向量、y为矩阵plot(t,y) t、y为矩阵例：y=[0 0.6 2.3 5 8.3 11.7 15 17.7 19.4 20];plot(y)（2）多组变量绘图：plot(x1, y1, 选项1, x2, y2, 选项2, ……)上面的plot格式中，选项是指为了区分多条画出曲线的颜色、线型及标记点而设定的曲线的属性。

MATLAB在多组变量绘图时，可将曲线以不同的颜色、不同的线型及标记点表示出来。

这些选项如下表所示：选项意义选项意义‘r’红色‘m’粉红‘g’绿色‘c’青色‘b’兰色‘w’白色‘y’黄色‘k’黑色注意掌握各选项的作用与用法以及hold on与hold off的用法。

（3）对数坐标图形绘制semilogx() semilogy() loglog()（4）极坐标图形绘制polar(theta, rho,‘属性选项’)（5）子图绘制：掌握subplot( ) 的用法subplot(n,m,k)或subplot(nmk)其中：n，m分别表示将窗口分割的行数和列数3.图形修饰与标注（1）坐标轴的标题：title函数（2）坐标轴的说明：xlabel和ylabel函数（3）图形说明文字：text和gtext函数（4）给图形加网格：grid函数（5）在图形中添加图例框：legend函数（6）用鼠标点选屏幕上的点：ginput函数4.图形的修改（1）采用设句柄修改；set函数；get函数；gcf：获得当前图形窗口的句柄；gca：获得当前坐标轴对象的句柄；gco：获得当前对象的句柄。

如：A．要对图形窗口的底色进行修改，可用：set(gcf, ‘Color’, [1,1,1])------将图形窗口底色设为白色B．要把当前X轴的颜色改为绿色，可用：set(gca, ‘Xcolor’, [0,1,0])（2）在图形窗口上直接修改。

Matlab 语言基本知识(四)1.系统数学模型的几种表示方法 （1）传递函数模型)()())(()(5s 2s 3s 1s s 6s 6s 2s 4s G 23322+++++++= >>num=4*conv([1,2],conv([1, 6, 6],[1, 6, 6]));>>den=conv([1,0],conv([1,1],conv([1,1],conv([1,1],[1,3,2,5]))));表示下列传递函数模型5224)(3++-=s s s s G )2)(12(1)(++=s s s G（2）零极点模型G(s)=)())()(()())()((321321n m p s p s p s p s z s z s z s z s k ++++++++将零点、极点及K 值输入即可建立零极点模型。

z=[-z 1,-z 2 …,-z m ] p=[-p 1,-p 2 …,-p n ]k=k多项式求根的函数：roots ( ) 调用格式： z=roots(a)其中：z — 各个根所构成的向量 a — 多项式系数向量两种模型之间的转换函数： [z ,p ,k]=tf2zp(num , den); [num , den ]=zp2tf(z ,p ,k)（3）状态方程模型[]⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡••21212110102110x x y u x x x xA=[0 1;-1 –2];B=[0;1];C=[0 1];D=0; s=ss(A,B,C,D);系统状态方程转换为系统零极点模型及传递函数模型的函数。

[num , den]=ss2tf(A ,B ,C ,D , iu ) %iu —表示输入的序号（对多输入系统） [z, p ,k]=ss2zp(A ,B ,C ,D , iu ) %[z ,p ,k]：表示对第iu 个输入信号的传递函数的零极点。