第1章基础准备与入门精选文档.ppt
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1、第1章基础准备与入门本讲稿第一页,共三十七页第1章 基础准备与入门MATLAB是矩阵实验室(MatrixLaboratory)之意。除具备卓越的数值计算能力外,它还提供了专业水平的符号计算,文字处理,可视化建模仿真和实时控制等功能。本章主要介绍MATLAB的基本情况、安装过程、用户界面等。本讲稿第二页,共三十七页1.1 MATLAB概述n nMATLAB是一种科学计算软件,适用于工程应用各领域的分析设计与复杂计算,它使用方便,输入简捷,运算高效且内容丰富,很容易由用户自行扩展。因此,当前已成为美国和其他发达国家大学数学和科学研究中最常用且必不可少的工具。本讲稿第三页,共三十七页1.1.1 MA
2、TLAB产生的历史背景n n70年代中后期,cleve MoIg博士和其同事在美国国家科学基金的资助下开发了调用EISPACK和LINPACK的NRTRM子程序库。EISPACK是特征值求解的FORTRAN程序库,LINPACK是解线性方程的程序库。在当时,这两个程序库代表矩阵运算的最高水平。本讲稿第四页,共三十七页n n到到70年代后期,身为美国New MexicoNew Mexico大学计算机系大学计算机系系主任的系主任的Cleve MolerCleve Moler,在给学生讲授线性代数课程时,想教学生使用EISPACK和和LINPACK程序库,但他发现学生用FORTRANFORTRAN编
3、写接口程序很费时间,于是他开编写接口程序很费时间,于是他开始自己动手,利用业余时间为学生编写始自己动手,利用业余时间为学生编写EISPACK和LINPACKLINPACK的接口程序。的接口程序。Cleve MolerCleve Moler给这个接口程序取给这个接口程序取名为名为MATLABMATLAB,该名为矩阵,该名为矩阵(matrix)和实验室和实验室(1aboratry)(1aboratry)两个英文单词的前三个字母的组合。在以两个英文单词的前三个字母的组合。在以后的数年里,后的数年里,MATLABMATLAB在多所大学里作为教学辅助软件使用,并作为面向大众的免费软件广为流传。本讲稿第五
4、页,共三十七页n n目前,在大学里,目前,在大学里,MATLAB已成为线性代已成为线性代数、自动控制理论、数理统计、数字信号处数、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、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。硕士生、博士生必须掌握的基本技能。19841984年,年,C1eve MolerC1eve Moler和和John LittleJohn Little成立了成立了MathworksMathworks公司,正式把公司,正式把MATLABMATLAB
5、推向市场。推向市场。本讲稿第六页,共三十七页1.1.2 MATLAB的语言特点n n1.运算符丰富运算符丰富n n2.语言简单易学,容易使用,库函数极其语言简单易学,容易使用,库函数极其丰富丰富n n3.MATLAB既具有结构化的控制语句,又既具有结构化的控制语句,又有面向对象编程的特性。有面向对象编程的特性。n n4.程序限制不严格,程序设计自由度大程序限制不严格,程序设计自由度大本讲稿第七页,共三十七页n n5.程序的可移植性很好程序的可移植性很好n n6.MATLAB的图形功能强大的图形功能强大n n7.功能强大的工具箱功能强大的工具箱 n n8.源程序的开放性源程序的开放性 n n9、
6、MATLAB的缺点的缺点本讲稿第八页,共三十七页1.1.3 MATLAB的组成n n1.MATLAB1.MATLAB开发环境是一个集成的工作环境,包括开发环境是一个集成的工作环境,包括MATLABMATLAB命令窗口、文件编辑调试器、工作空间、数组编辑器和在线命令窗口、文件编辑调试器、工作空间、数组编辑器和在线帮助文档等。帮助文档等。n n2.MATLAB2.MATLAB语言具有程序流程控制、函数、数据结构、输入输出语言具有程序流程控制、函数、数据结构、输入输出和面向对象的编辑特点,是基于矩阵和面向对象的编辑特点,是基于矩阵/数组的语言。数组的语言。n n3.MATLAB3.MATLAB的数学
7、函数库包含了大量的计算算法,包括基本的数学函数库包含了大量的计算算法,包括基本函数、矩阵运算和复杂算法等。函数、矩阵运算和复杂算法等。n n4.MATLAB4.MATLAB的图形处理系统能够将二维和三维数组的数据用图的图形处理系统能够将二维和三维数组的数据用图形表示出来,并可以实现图像处理、动画显示和表达式作图等形表示出来,并可以实现图像处理、动画显示和表达式作图等功能。功能。n n5.MATLAB5.MATLAB应用程序接口使应用程序接口使MATLABMATLAB语言能与语言能与C C或或FORTRANFORTRAN等等其他编程语言进行交互。其他编程语言进行交互。本讲稿第九页,共三十七页1.
8、2 MATLAB的安装与内容选择n nMATLAB只有在适当的外部环境中才能正常运行。因此,恰当地配置外部系统是保证MATLAB运行良好的先决条件。n n对于在PC机上使用MATLAB的用户来说,需要自己安装MATLAB。n n下面介绍从光盘上安装MATLAB的方法。随着MATLAB版本的更新,安装也越来越简便,对于MATLAB7.1,用户只要按照安装界面的提示逐步进行即可。本讲稿第十页,共三十七页n nStep1:安装前的准备n nStep2:开始安装n nStep3:输入用户信息n nStep4:浏览如图1.3所示的软件许可协议(License Agreement)n nStep5:选择安
9、装类型本讲稿第十一页,共三十七页组组件名称件名称功能功能1 1、必、必须选择须选择的本原性的本原性组组件件MATLABMATLAB这这是最核心的部分。没有它就没有是最核心的部分。没有它就没有MATLABMATLAB环环境。有了它,就可以境。有了它,就可以对对各各类类数据(除符号数据(除符号类类数数据外)据外)进进行操作、运算和可行操作、运算和可视视化化2.2.最常用的通用性工具包最常用的通用性工具包组组件件Symbolic MathSymbolic Math符号符号类类数据的操作和数据的操作和计计算算3.3.其他通用性工具包其他通用性工具包组组件件SimulinkSimulink不用不用编编写
10、程序,利用方写程序,利用方块图实现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建模和仿真;主要用于研究微分和差分方程描写的非线线性性动态动态系系统统OptimizationOptimization包含求函数零点、极包含求函数零点、极值值、规规划等划等优优化程序化程序Matlab ComplierMatlab Complier把把MATLABMATLAB的的MM文件文件编译编译成成DLLDLL文件,或文件,或EXEEXE独立独立应应用程序用程序Matlab C/C+Math LibiaryMatlab C/C+Math Libiary与与MATLAB ComplierMATLAB Co
11、mplier配合使用配合使用Matlab C/C+Graphic LibiaryMatlab C/C+Graphic Libiary与与MATLAB ComplierMATLAB Complier配合使用配合使用4.4.常用常用专业专业性工具包性工具包组组件件Control SystemControl SystemMatlabMatlab涉及控制的工具包有涉及控制的工具包有1010多个,而本多个,而本栏栏工具包是最基本的,是解决控制工具包是最基本的,是解决控制问题问题所必所必选选的。至的。至于其他控制工具包于其他控制工具包则则是用是用户户根据需要根据需要选择选择的的Signal Process
12、ingSignal Processing是是MATLABMATLAB信号信号处处理中的基本工具包理中的基本工具包SplineSpline内含内含样样条和差条和差值值函数函数StatisticsStatistics包含包含进进行复行复杂统计杂统计分析所需的程序分析所需的程序5.5.其他其他专业专业性工具包性工具包组组件(件(举举例)例)StateflowStateflow与与SimulinkSimulink配合使用,主要用于配合使用,主要用于较较大型、复大型、复杂杂的(离散事件)的(离散事件)动态动态系系统统的建模、分析、仿真的建模、分析、仿真System IdentificationSyste
13、m Identification据据时时域信号域信号进进行行动态动态系系统统的辨的辨识识.本讲稿第十二页,共三十七页n nStep6:定义安装的目录和所要求安装的产品,图1.5是自定义安装类型的设置界面。n nStep7:确认前面设置的安装目录,如图1.6n n单击“Intall”安装按钮就可以进行安装,并显示一个用以表示当前安装进度的对话框图1.7。如果用户安装的产品不在当前的光盘上,则会弹出一个对话框。用户只要按照安装提示插入另一张光盘即可继续安装。本讲稿第十三页,共三十七页n nStep8:阅读产品配置报告,如图1.8所示。n nStep9:完成安装,当安装完毕时,会自动弹出setup
14、complete对话框。在该对话框中,用户可以选择在退出安装后自动启动MATLAB7.1,如果用户不希望退出安装后自动启动它,可以取消选择框。单击“Finish”按钮结束安装。本讲稿第十四页,共三十七页n n如果把MATLAB安装在C盘,重装系统时所有资料容易丢失,所以,一般情况下,建议不要将MATLAB的Work文件夹放在C盘。在“Matlabbin”路径的目录下存放着MATLAB的许多重要文件,如果用户操作不慎,比如误删了一些重要的系统文件,MATLAB的允许就可能出现意想不到的问题,所以对MATLAB初学者来说,这一点更应该引起注意。本讲稿第十五页,共三十七页1.3 MATLAB用户界面
15、概述n n双击桌面上的MATLAB应用程序图标(或单击开始/程序/MATLAB中的MATLAB图标)。MATLAB启动后,将显示如图1.9所示的工作界面,它表示MATLAB系统已建立,用户可与MATLAB系统进行交互操作。本讲稿第十六页,共三十七页要想退出MATLAB环境,可以使用以下任何一种方式:n n1.在MATLAB的命令窗口输入“exit”命令。n n2.在MATLAB的命令窗口输入“quit”命令。n n3.直接单击MATLAB的命令窗口的按钮。本讲稿第十七页,共三十七页1.3.2 MATLAB的工作界面n nMATLAB的工作界面主要由菜单、工具栏、当前工作目录窗口(Current
16、 Directory)、工作空间管理窗口(Workspace)、历史命令窗口(Command History)和命令窗口(Command Window)组成 本讲稿第十八页,共三十七页n n1.菜单及其功能菜单及其功能n nMATLAB的菜单和工具栏界面与Windows程序的界面类似,用户只要稍加实践就可以掌握其功能和使用方法。本讲稿第十九页,共三十七页n nFileFile菜单菜单n nFileFile菜单所包含的各选项的含义分述如下:菜单所包含的各选项的含义分述如下:n n【NewNew及其子菜单及其子菜单】:允许用户建立一个新的文件(:允许用户建立一个新的文件(MM文件)、新的图形文件)
17、、新的图形窗(窗(FjgureFjgure)、仿真模型文件()、仿真模型文件(.mdl.mdl)和图形用户界面文件()和图形用户界面文件(GUIGUI)。)。n n【OpenOpen.】:从指定的相应路径和文件名打开一个已经存在的文件。:从指定的相应路径和文件名打开一个已经存在的文件。n n【Close Command WindowClose Command Window】:关闭命令窗口。:关闭命令窗口。n n【Import DataImport Data】:从其他文件导入数据,并在弹出的对话框选择文件名:从其他文件导入数据,并在弹出的对话框选择文件名和路径。和路径。n n【Save Work
18、space AsSave Workspace As.】:将工作空间中的所有变量数据保存在指定:将工作空间中的所有变量数据保存在指定路径下相应的文件中。路径下相应的文件中。n n【Set pathSet path】:设置:设置MATLABMATLAB的搜索路径。的搜索路径。n n【PerferencesPerferences】:允许用户对系统的一些性能参数进行设置,如数据:允许用户对系统的一些性能参数进行设置,如数据格式、字体大小与颜色等。格式、字体大小与颜色等。本讲稿第二十页,共三十七页n nEdit菜单:用于复制、粘贴等操作,与一般的windows程序类似,在此不作详细介绍。n nDebug
19、菜单:用于设置程序的调试。n nDesktop菜单:用于设置主窗口中需要打开的窗口。n nWindows菜单:提供了在已打开的各窗口之间切换的功能。n nHelp菜单:用于进入不同的帮助系统。本讲稿第二十一页,共三十七页n n当用户单击“Current directoryCurrent directory”窗口时,使得该窗口成为当前窗口,那么会增加一个如图1.111.11所示的所示的ViewView菜单,用于设置如何显示当前目录下的文件。菜单,用于设置如何显示当前目录下的文件。n n图图图图1.111.11单击当前窗口时增加单击当前窗口时增加ViewView菜单菜单n n当用户单击当用户单击“
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