数学建模案例分析MATLAB在电气工程中的应用课件.ppt
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1、 MATLAB在电气工程中的应用在电气工程中的应用2023/6/1电气工程MATLAB简介简介对一般的计算语言来说,必须采用两层循环才能得到结果对一般的计算语言来说,必须采用两层循环才能得到结果:vari,j:integer;/用用pascal语言语言x,y:array0.10ofarray0.20ofreal;constm=10;n=20;beginfori:=1tomdoforj:=1tondoyij:=exp(xij)*sin(xij);end;MATLAB只用一条指令只用一条指令:y=exp(-2*x).*sin(5*x)。例例:已知已知x是是(nm)维数组,计算维数组,计算:2023
2、/6/1电气工程MATLAB简介简介例:对于求解代数方程问题:例:对于求解代数方程问题:当当A的列数大于行数时,有无数解。的列数大于行数时,有无数解。MATLAB只用一条指令只用一条指令:x=Ab。当当A是标量时:是标量时:当当A是非奇异矩阵时:是非奇异矩阵时:当当A是是行行数数大大于于列列数数的的满满秩秩阵阵时时,称超定方程组或矛盾方程组:称超定方程组或矛盾方程组:2023/6/1电气工程MATLAB简介简介在在MATLAB中仅用以下指令:中仅用以下指令:ezsurf(y/(1+x2+y2)例:绘制二元函数例:绘制二元函数曲面:曲面:2023/6/1电气工程MATLAB简介简介lMATLAB
3、是是专专门门为为科科学学计计算算而而设设计计的的,具具有有强强大大数数据据图示功能的工具软件。图示功能的工具软件。l语语法法结结构构简简明明、数数值值计计算算高高效效、图图形形功功能能完完备备、易易学学易用。易用。l在在矩矩阵阵代代数数、数数值值计计算算、数数字字信信号号处处理理、震震动动理理论论、神神经经网网络络控控制制、动动态态仿仿真真、建建模模、系系统统识识别别、控控制制系系统统、非非线线性性系系统统、模模糊糊控控制制、优优化化技技术术、通通讯讯系系统统、财政金融等领域有着广泛应用。财政金融等领域有着广泛应用。2023/6/1电气工程教学内容教学内容n第一章第一章MATLAB基础基础n第
4、二章第二章MATLAB基本语法基本语法n第三章第三章数组及矩阵运算数组及矩阵运算n第四章第四章数值计算数值计算n第五章第五章符号运算符号运算n第六章第六章MATLAB计算结果可视化计算结果可视化n第七章第七章MATLAB在系统仿真中的应用在系统仿真中的应用n第八章第八章MATLAB在信号处理中的应用在信号处理中的应用2023/6/1电气工程通通过过本本课课程程学学习习,使使学学生生掌掌握握利利用用MATLAB进进行行数数值值计计算算的的基基本本方方法法,熟熟悉悉MATLAB编编程程环环境境、语语言言语语法法、程程序序结结构构、编编程程及及调调试试技技术术,掌掌握握MATLAB中中M文文件件、M
5、函函数数编编写写方方法法及及调调试试技技术术、MATLAB的的绘绘图图和和图图形形控控制制函函数数等等内内容容,上上机机练练习习MATLAB数数值值解解算算方方法法,具具备备上上机机操操作作的的技技能能,学学习习MATLAB在在电电气气工工程程学学科科中中的的建建模模与与分分析析方方法法,为为后后续续专专业业课课程程学学习习奠奠定基础。定基础。课程任务课程任务2023/6/1电气工程考试形式考试形式考试方式:考试方式:1、平时成绩、平时成绩(出勤率出勤率+课堂习题报告课堂习题报告)2、考试、考试2023/6/1电气工程MATLAB的发展历程的发展历程lMATLAB 是是Matrix Labor
6、atory的的缩缩写写。20世世纪纪70年年代代由由 CleveMoler博士用博士用FORTRAN语言开发了最初版本的矩阵分析软件。语言开发了最初版本的矩阵分析软件。l80年年代代初初期期,由由Moler、JohnLittle和和SteveBangert采采用用C语语言言改改写写了了MATLAB的的内内核核。并并于于1984年年成成立立了了Mathworks软软件件开开发发公公司,将司,将MATLAB正式推向市场。正式推向市场。l1988年推出了年推出了MATLAB3.1(DOS)版本。)版本。l1993年,推出了应用于年,推出了应用于Windows操作系统的操作系统的MATLAB4.0版本
7、。版本。l1996年年12月,推出月,推出MATLAB5.0版本版本(Release8)。l1997年年5月,推出月,推出MATLAB5.1版本版本(Release9)。l1998年年3月,推出月,推出MATLAB5.2版本版本(Release10)。l1999年年11月,推出月,推出MATLAB5.3版本版本(Release11)。l2000年年11月,推出月,推出MATLAB6.0版本版本(Release12)。l2001年年6月,推出月,推出MATLAB6.1版本版本(Release12.1)。l2002年年7月,推出月,推出MATLAB6.5版本版本(Release13)。2023/6
8、/1电气工程MATLAB的发展历程的发展历程l2004年年6月,推出月,推出MATLAB7.0版本版本(Release14)。l2004年年11月,推出月,推出MATLAB7.0.1版本版本(Release14SP1)。l2005年年3月,推出月,推出MATLAB7.0.4版本版本(Release14SP2)。l2005年年9月,推出月,推出MATLAB7.1版本版本(Release14SP3)。l2006年年3月,推出月,推出MATLAB7.2版本版本(Release2006a)。l2006年年9月,推出月,推出MATLAB7.3版本版本(Release2006b)。l2007年年3月,推出
9、月,推出MATLAB7.4版本版本(Release2007a)。l2007年年9月,推出月,推出MATLAB7.5版本版本(Release2007b)。l2008年年3月,推出月,推出MATLAB7.6版本版本(Release2008a)。l2008年年10月,推出月,推出MATLAB7.7版本版本(Release2008b)。l2009年年3月,推出月,推出MATLAB7.8版本版本(Release2009a)。l2009年年9月,推出月,推出MATLAB7.9版本版本(Release2009b)。l2010年年3月,推出月,推出MATLAB7.10版本版本(Release2010a)。20
10、23/6/1电气工程MATLAB的主要特点的主要特点 MATLAB 的基本单位为矩阵。的基本单位为矩阵。MATLAB 语言以解释方式工作。语言以解释方式工作。具有非常友好的人机界面。具有非常友好的人机界面。具有强大的作图和数据可视化功能具有强大的作图和数据可视化功能.智能化程度高。智能化程度高。具有极强的可扩展性。具有极强的可扩展性。2023/6/1电气工程第一章第一章 MATLAB 基础基础2023/6/1电气工程1.1MATLAB的基本组成的基本组成MATLAB软件主要由主包、软件主要由主包、Simulink 动态系统仿动态系统仿真和工具箱(真和工具箱(Toolbox)三大部分组成。)三大
11、部分组成。*主主包包包包括括了了 MATLAB 语语言言、数数学学函函数数库库、工工作环境、图形处理系统和应用程序接口五部分。作环境、图形处理系统和应用程序接口五部分。*Simulink是是用用于于系系统统仿仿真真的的交交互互式式图图形形系系统统,是是MATLAB非常重要的共生产品。非常重要的共生产品。2023/6/1电气工程 *Toolbox实际是用实际是用MATLAB的基本语句编成的的基本语句编成的开放式各种子程序集,用于解决各专业领域的特定开放式各种子程序集,用于解决各专业领域的特定问题,例如:控制系统、信号处理、图像处理、模问题,例如:控制系统、信号处理、图像处理、模糊集合、神经网络、
12、小波分析等。糊集合、神经网络、小波分析等。*MATLAB编译器,可以将编译器,可以将M文件转化为文件转化为C或或C+语言代码,增强了语言代码,增强了MATLAB灵活性。灵活性。2023/6/1电气工程1.2MATLAB系统界面系统界面lMATLAB的启动的启动桌面快捷方式启动桌面快捷方式启动开始菜单方式启动开始菜单方式启动lMATLAB的退出的退出Matlab菜单命令菜单命令/关闭按钮关闭按钮在在Matlab命令窗口输入命令窗口输入exit或或quit2023/6/1电气工程MATLAB的用户界面窗口的用户界面窗口lCommandwindowlWorkspacelHistorycommandw
13、indowlCurrentdirectorylLaunchpadlM-FilelFigurelModellGUI2023/6/1电气工程历史命令历史命令发射台发射台命令命令窗口窗口标题栏标题栏菜单栏菜单栏常用工具栏常用工具栏工作区间工作区间当前目录当前目录2023/6/1电气工程2023/6/1电气工程 MATLAB命令窗口命令窗口lMATLAB语句形式语句形式变量表达式;变量表达式;当当键键入入回回车车键键时时,该该语语句句被被执执行行。语语句句执执行行之之后后,窗窗口口自自动动显显示示出出语语句句执执行行的的结结果果。如如果果希希望望结结果果不不被被显显示示,则则需需在在语语句句之之后后加
14、加上上分分号号。此此时时尽尽管管结结果果没没有有显显示示,但但它它依依然然被被赋赋值值并并在在MATLAB工工作作空空间间中中分分配配了内存。了内存。l 方向键可以编辑修改已输入的命令方向键可以编辑修改已输入的命令 :调出上一行语句;:调出上一行语句;:调出下一行语句;:调出下一行语句;2023/6/1电气工程l 多行命令(多行命令()如果命令语句超过一行或者太长希望分行输入,则如果命令语句超过一行或者太长希望分行输入,则可以使用多行命令继续输入。可以使用多行命令继续输入。例如:例如:S=1-12+13+4+9-4-18;等价于:等价于:S=1-12+13+4+9-4-18;l命令窗口的分页输
15、出命令窗口的分页输出 more off:不允许分页:不允许分页 more on:允许分页:允许分页 more(n):指定每页输出的行数:指定每页输出的行数 回车键显示下一行,空格键显示下一页,回车键显示下一行,空格键显示下一页,q结束当前显结束当前显示。示。2023/6/1电气工程l页面显示的疏密控制页面显示的疏密控制formatloose(默认默认):稀疏显示格式;稀疏显示格式;formatcompact:密集显示格式;密集显示格式;l清命令窗口清命令窗口 clc2023/6/1电气工程l显示所有目前内存中的显示所有目前内存中的MATLAB变量、数学结构、变量、数学结构、类型以及所占的空间并
16、可进行变量的编辑等。类型以及所占的空间并可进行变量的编辑等。lMATLAB的的workspace中的变量管理中的变量管理who:显示当前工作空间中所有变量的一个简单列:显示当前工作空间中所有变量的一个简单列表;表;whos:显示出变量的大小、数据格式等详细信息;:显示出变量的大小、数据格式等详细信息;clear:清除工作空间中所有的变量;:清除工作空间中所有的变量;clear变量名变量名:清除指定的变量;:清除指定的变量;MATLAB工作空间工作空间 2023/6/1电气工程lMATLAB的的workspace中的变量保存和载入中的变量保存和载入save:将将工工作作空空间间的的所所有有变变量
17、量存存到到matlab.mat的的二二进进制文件中。制文件中。savefilename:将所有变量保存到磁盘文件将所有变量保存到磁盘文件filename中。中。savefilenamevariables:将将variables所所表表示示的的变变量量列列表表保保存存到到磁磁盘盘文文件件filename中中。各各个个不不同同的的变变量量之之间间只能用空格来分隔。只能用空格来分隔。load(filename)(variables):将将数数据据文文件件载载入入MATLAB工作空间。工作空间。2023/6/1电气工程 MATLAB历史命令窗历史命令窗 MATLAB当前目录当前目录l各种历史命令输入的
18、记载,便于随时查看和调用,各种历史命令输入的记载,便于随时查看和调用,通过通过M文件运行的命令不显示。文件运行的命令不显示。l显示和改变当前目录,显示目录下的文件并提供搜显示和改变当前目录,显示目录下的文件并提供搜索功能。索功能。2023/6/1电气工程lhelpwin指令指令在命令窗口中键入在命令窗口中键入helpwin,进入帮助窗口;,进入帮助窗口;lhelpdesk指令指令在命令窗口中键入在命令窗口中键入helpdesk(或(或doc,或点击工具,或点击工具条中的条中的?按钮),进入帮助窗口,显示按钮),进入帮助窗口,显示HTML格格式的帮助内容。式的帮助内容。1.3 MATLAB帮助系
19、统帮助系统2023/6/1电气工程lhelp命令命令help:列列出出所所有有的的帮帮助助主主题题,每每个个帮帮助助主主题题对对应应于于MATLAB搜索路径中的一个目录;搜索路径中的一个目录;help库名库名:得到库中全部函数名;:得到库中全部函数名;help函数名或命令函数名或命令;得到函数或命令的帮助信息;得到函数或命令的帮助信息;llookfor命令命令如如在在命命令令窗窗口口中中键键入入:lookforsu,则则只只要要有有与与su匹配的单词就显示出来。其收索条件比匹配的单词就显示出来。其收索条件比help命令宽。命令宽。ldemo命令命令demo:可可得得到到MATLAB及及其其所所
20、以以工工具具箱箱中中的的全全部部演演示程序。是学习示程序。是学习MATLAB的一种很好的途径。的一种很好的途径。2023/6/1电气工程1.5MATLAB两种工作方式两种工作方式指令行操作方式指令行操作方式键入命令行。键入命令行。执行执行M文件方式文件方式键入程序名。键入程序名。1.4 MATLAB常用命令常用命令2023/6/1电气工程第二章第二章 MATLAB 基本语法基本语法第二章第二章 数组及矩阵运算数组及矩阵运算2023/6/1电气工程l任任何何MATLAB的的语语句句的的执执行行结结果果都都可可以以在在屏屏幕幕上上显显示示,同同时时赋赋值值给给指指定定的的变变量量,没没有有指指定定
21、变变量量时时,赋赋值值给给一一个个特特殊殊的的变变量量ans,数数据的显示格式由据的显示格式由format命令控制。命令控制。lformat只只是是影影响响结结果果的的显显示示,不不影影响响其其计计算算与与存存储储;MATLAB总总是是以以双双字字长长浮浮点点数数(双双精度)来执行所有的运算。精度)来执行所有的运算。数的显示格式数的显示格式 2.1 数值、变量及其赋值数值、变量及其赋值2023/6/1电气工程format命令控制数的显示格式:命令控制数的显示格式:format(short)(默认默认):如:如pi=3.1416;formatlong:如:如pi=3.14159265358979
22、;formatrat:如:如pi=355/113;formatshorte:如:如pi=3.1416e+000;formatlonge:如:如pi=3.141592653589793e+000;formatbank:2位十进制,如位十进制,如pi=3.14;formathex:如:如pi=400921fb54442d18;format+:正数、零、负数分别用:正数、零、负数分别用“+”、空格、空格、“-”表示表示2023/6/1电气工程常量常量MATLAB的保留常量和变量的保留常量和变量保保留留常常量量不不能能重重复复定定义义!2023/6/1电气工程MATLAB语言的标识符命名规则语言的标识
23、符命名规则标识符:标志常量名、变量名、函数名和文件标识符:标志常量名、变量名、函数名和文件名的字符串的总称。名的字符串的总称。l标识符的合法字符是标识符的合法字符是52个英文字母(区分大小写)个英文字母(区分大小写)、10个数字和下划线;个数字和下划线;l第一个字符必须是英文字母(不能超过第一个字符必须是英文字母(不能超过63个字符)个字符);l标识符必须是不含空格的单个词;标识符必须是不含空格的单个词;2023/6/1电气工程矩阵和变量的赋值矩阵和变量的赋值l直接赋值语句直接赋值语句赋值变量表达式(或常量)赋值变量表达式(或常量)表表达达式式由由运运算算符符、函函数数、变变量量名名和和数数字
24、字组组成成,运运算符有算符有+、-、*、/、等。等。(ex201)l函数调用语句函数调用语句返回变量列表函数名(输入变量列表)返回变量列表函数名(输入变量列表)例:例:a,b,c=my_fun(d,e,f,c)l冒号表达式冒号表达式v=s1:s2:s3其其中中s1是是起起始始值值,s2是是步步长长(若若省省略略步步长长为为1),s3是最大值。是最大值。(ex202)2023/6/1电气工程复数复数li,j为为MATLAB中中的的虚虚数数符符号号,可可以以不不用用乘乘号号,直直接连写在数字后面。接连写在数字后面。l如如果果在在程程序序中中另另外外给给i,j赋赋值值,它它们们的的虚虚数数意意义义就
25、就失效。失效。lconj(z)命令表示对复数矩阵命令表示对复数矩阵z进行共轭变换。进行共轭变换。lZ命令表示对复数矩阵命令表示对复数矩阵z进行共轭转置变换。进行共轭转置变换。l(ex203)2023/6/1电气工程 特殊矩阵的赋值函数特殊矩阵的赋值函数linespace(a,b,N)均分向量,初均分向量,初值为值为a,终值为终值为b,元素个数,元素个数为为Nlogspace(a,b,N)向量初向量初值为值为10a,终值为终值为10b,元素个数,元素个数为为Nones(n,m)产产生生n*m阶阶全全1矩矩阵阵rand(n,m)产产生生n*m阶阶随机数矩随机数矩阵阵randn(n,m)产产生生n*
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- 数学 建模 案例 分析 MATLAB 电气工程 中的 应用 课件
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