MATLAB1 特点及应用

MATLAB1 特点
2 应用领域
3 在测控领域的应用
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1MA TLAB 概况
MA TLAB 为准确、可靠的科学计算标准软件。

MA TLAB 是矩阵实验室(M at r ix L abo rato ry) 之意,MA TLAB 名字由M at r ix 和L abo rato ry 两词的前三个字母组合而成。

1984 年美国的M ath wo rk s公司推出M at lab, 迄今为止, 它已发展成为国际上最优秀的科技应用软件之一。

MA TLAB 是高层次的矩阵ö数组语言. 具有条件控制、函数调用、数据结构、输入输出、面向对象等程序语言特性。

利用它既可以进行小规模端程, 完成算法设计和算法实验的基本任务, 也可以进行大规模编程, 开发复杂的应用程序, 从而使得M at lab 在许多学科领域中成为计算机辅助设计与分析、算法研究和应用开发的基本工具和首选平台。

MA TLAB 的基本数据单位是矩阵。

开放性使MA TLAB 广受用户欢迎, 除内部函数外, 所有
MA TLAB 主工具包文件和各种工具包都是可读可修改的文件, 用户通过对源程序的修改或加入自己编写程序构造新的专用工具包。

MA TLAB 大家庭有许多成员, 包括应用程序开发工具、工具箱、数据存取工具、学生产品、状态流成图、模块集、代码生成工具等。

2MA TLAB 的特点[1 ]
2. 1 编程效率高
用M at lab 编写程序犹如在演算纸上排列出公式与求解问题,M at lab 语
言也可通俗地称为演算纸式科学算法语言。

由于它编写简单, 所以编程效率高, 易学易懂。

2. 2 用户使用方便
M at lab 语言把编辑、编译、连接和执行融为一体, 其调试程序手段丰富, 调试速度快, 需要学习时间少。

它能在同一画面上进行灵活操作快速排除输入程序中的书写错误、语法错误以至语意错误, 从而加快了用户编写、修改和调试程序的速度, 可以说在编程和调试过程中它是一种比VB 还要简单语言。

2. 3 扩充能力强
高版本的M at lab 语言有丰富的库函数, 在进行复杂的数学运算时可以直接调用, 而且M at lab的库函数同用户文件在形成上一样, 所以用户文件也可作为M at lab 的库函数来调用。

因而, 用户可以根据自己的需要方便地建立和扩充新的库函数, 以便提高M at lab 使用效率和扩充它的功能。

2. 4 语句简单, 内涵丰富
M at1ab 语言中最基本最重要的成分是函数, 其一般形式为(a, 6, c⋯) = fun (d, e, f, ⋯) , 即一个函数由函数名, 输入变量d, e, f, ⋯和输出变量a, b, c⋯. 组成, 同一函数名F, 不同数目的输入变量(包括无输入量) 及不同数目的输出变量, 代表着不同的含义(有点像面向对象中的多态性。

这不仅使M atlab 的库函数功能更丰富, 而大大减少了需要的磁盘空间,使得M at lab 编写的M 件简单、短小而效。

2. 5 高效方便的矩阵和数组运算
M at lab 语言像Basic、Fo r t ran 和C 语言一样规定了矩阵的一系列运
算符, 它不需定义数组的维数,并给出矩阵函数、特殊矩阵专门的库函数, 使之在求解诸如信号处理、建模、系统识别、控制、优化等领域的问题时, 显得大为简捷、高效、方便, 这是其它高级语言所不能比拟的。

2. 6 方便的绘图功能
M at lab 的绘图是十分方便的, 它有一系列绘图函数(命令) , 使用时只需调用不同的绘图函数(命令) , 在图上标出图题、XY 轴标注, 格(栅) 绘制也只需调用相应的命令, 简单易行。

另外, 在调用绘图函数时调整自变量可绘出不变颜色的点、线、复线或多重线。

3MA TLAB 的应用
经过M ath Wo rk s 公司的不断完善,MA TLAB已经发展成为适合多学科, 多种工作平台的功能强大的大型软件。

在欧美等高校,MA TLAB 已经成为
线性代数、自动控制理论、数理统计、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真等高级课程的基本教学工具; 成为攻读学位的大学生、硕士生、博士生必须掌握的基本技能。

在国内,MA TLAB 正逐渐受到工程技术人员的欢迎。

在不远的将来, 无论从事工程方面的哪个学科, 都能在MA TLAB 里找到合适的功能__
干涉和衍射是光学教学中的重要内容,在传统教学中,教师在黑板
上推导出光强度公式,然后,根据光强度公式在黑板上画出光强分布
曲线,经验表明这种教学效果不好. 随着计算机及模拟仿真技术的发展,在课堂上利用计算机软件对光学过程进行仿真已经成为一种可
能.MATLAB软件是当今最优秀的科技应用软件和开发环境之一[ 1 ] ,
它以强大的科学计算与可视化功能,简单易用、可开放式、可扩展环境等特点在许多科学领域中成为计算机辅助设计和分析、算法研究和应用开发的基本工具和首选平台. 在
众多的使用matlab软件模拟光学现象的文章中,
部分作者只是对单一波长进行模拟[ 2 - 4 ] ,无法体现
可见光波段波长连续变化时的光学现象. 部分作
者虽然能用白光模拟光学现象[ 5 - 6 ] ,但是处理方法
粗糙,无法体现色彩的连续变化,此外没有使用
Matlab 图形用户界面( Graphical User Interfaces,
GU I) ,导致交互性能不好.
本文利用光谱图,采用Matlab GU I对光学中的
三个重要例子杨氏双缝干涉、牛顿环干涉、圆孔的夫
琅和费衍射进行可见光波段的仿真,仿真结果与实
验结果一致. GU I中采用交互式滚动条动态的展现
各物理量之间的关系,更有利于加深学生对物理规
律的理解和认识.
1 杨氏双缝干涉的光强公式
杨氏双缝干涉是一种通过分波面获取相干光的
干涉现象[ 7 ] . 如图1所示,单色光入射到两个狭缝并
通过两个狭缝在右边的屏幕上相遇,形成光的叠加.
由于入射光自两狭缝到达屏幕各点的光程不同,引起
相位差,有的点加强,有的点消弱,造成干涉现象.
图1双缝干涉示意图
设两狭缝光强均为I0 ,则屏幕上p点的光强I =
4 I0 cos2 Δφ
2
,Δφ= 2πΔr
λ,λ为入射光波长,Δr = r2
- r1 , r1 和r2 分别为自S1 和S2 到达p点的光程, r1 = y -
d
2
2
+ z2 , r2 = y +
d
2
2
+ z2 , y表示p点
的坐标, d为两缝之间的距离, z为缝与屏幕之间的
水平距离.
2 牛顿环干涉的光强公式
牛顿环干涉是一种通过分振幅获取相干光的的
等厚干涉现象[ 1 ] . 如图2 所示,两相干反射光在某
点P处叠加,合成光强I = 4 I0 cos2 Δφ
2
, I0表示两反
射光的强度,Δφ= 2πΔr
λ,Δr表示自空气间隙上下表
面反射光的光程差,Δr = 2 t + 2d +
λ
2
, t是透镜底部
与平板之间空气层的厚度, d = R - R2 - r2 , R 是透镜的半径, r是干涉条纹的半径.
1、MA TLAB 的特点及其应用………. 郑桂莲
2、。