第1章MATLAB語言的基礎知識及入門

1、張化光張化光 孫秋野孫秋野 劉鑫蕊劉鑫蕊 編著編著 Mobile :mail: song_hong_n機電學院副教授機電學院副教授nIEEE MemberIEEE Membern山東省自動化學會機器人專業(yè)委員會理事山東省自動化學會機器人專業(yè)委員會理事研究方向：研究方向：n機器人與人工智能機器人與人工智能n智能交通智能交通n嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)n虛擬現(xiàn)實虛擬現(xiàn)實平時出勤平時出勤+作業(yè)（約作業(yè)（約10%）實驗（約實驗（約30%）期末閉卷考試（約期末閉卷考試（約60%）1.1 MATLAB1.1 MATLAB的發(fā)展歷程和影響的發(fā)展歷程和影響1.2 MATLAB1.2 MAT

2、LAB系統(tǒng)的構(gòu)成系統(tǒng)的構(gòu)成1.3 MATLAB1.3 MATLAB的工作環(huán)境的工作環(huán)境1.4 MATLAB1.4 MATLAB幫助系統(tǒng)幫助系統(tǒng)1.5 MATLAB1.5 MATLAB的保存和裝載的保存和裝載1.6 MATLAB7.51.6 MATLAB7.5語言的特點語言的特點1.7 SIMULINK1.7 SIMULINK簡介簡介1.8 MATLAB 7.51.8 MATLAB 7.5的工具箱的工具箱1.9 MATLAB1.9 MATLAB、MathematicaMathematica、MapleMaple、MathCADMathCAD的比較的比較1.10 1.10 小小 結(jié)結(jié) MATLAB

3、MATLAB是一個功能強大的數(shù)學工具軟件。是一個功能強大的數(shù)學工具軟件。 相對于相對于MATLABMATLAB之前的版本，之前的版本，MATLAB 7.5MATLAB 7.5給用戶提供了更加人性化的界面和更強大的功給用戶提供了更加人性化的界面和更強大的功能。能。 本章首先從本章首先從MATLAB 7.5MATLAB 7.5的安裝開始，幫的安裝開始，幫助讀者更快更好地進入助讀者更快更好地進入MATLAB 7.5MATLAB 7.5的學習中，的學習中，然后介紹然后介紹MATLAB 7.5MATLAB 7.5工作環(huán)境的常用窗口，工作環(huán)境的常用窗口，最后介紹學習最后介紹學習MATLABMATLAB的有

4、效工具的有效工具MATLABMATLAB自帶的幫助系統(tǒng)和自帶的幫助系統(tǒng)和MATLABMATLAB功能強大的工具箱。功能強大的工具箱。 MATLABMATLAB由由MATrixMATrix和和LABoratoryLABoratory兩詞的前兩詞的前3 3個字母組合而成，個字母組合而成，即矩陣實驗室的意思。即矩陣實驗室的意思。Cleve MolerCleve Moler編寫的使用編寫的使用Linpack Linpack 和和EispackEispack的接口程序的接口程序MATLABMATLABn19841984年，年，MathWorksMathWorks成立，成立，Matlab 1.0Matla

5、b 1.0n19921992年，年，Matlab 4.0Matlab 4.0，WindowsWindows版本，版本，SimulinkSimulink n20002000年，年，Matlab 6.0Matlab 6.0n2005.92005.9 MATLAB 7.1MATLAB 7.1版版隨后每年發(fā)布兩次以年份命名的版本，如隨后每年發(fā)布兩次以年份命名的版本，如R2006aR2006a（MATLAB MATLAB 7.27.2）、）、R2006bR2006b（MATLAB 7.3MATLAB 7.3）、）、R2007aR2007a（MATLAB 7.4MATLAB 7.4）、）、R2007bR2

6、007b（MATLAB 7.5MATLAB 7.5）、）、R2008aR2008a（MATLAB 7.6MATLAB 7.6）和）和R2008bR2008b（MATLAB 7.7MATLAB 7.7）。）。n20062006年，年，Matlab2006Matlab2006，支持，支持6464位，位，.Net.Net，SimulinkSimulink重大升級重大升級 n20082008年年3 3月，月，The MathWorksThe MathWorks推出了推出了R2008aR2008a版本的版本的MATLABMATLAB和和SIMULINKSIMULINK系列產(chǎn)品系列產(chǎn)品，增強的面向?qū)ο竽芰?/p>

7、。，增強的面向?qū)ο竽芰Α?n 在歐美大學里，諸如應用代數(shù)、線性代數(shù)、數(shù)理統(tǒng)計、自動控制、數(shù)字信號處理、模擬與數(shù)字通信、時間序列分析和動態(tài)系統(tǒng)仿真等課程的教科書都把MATLAB作為教學內(nèi)容。n MATLAB已成為攻讀學位的大學生、碩士生、博士生必須掌握的基本工具。n 學術論文研究的依據(jù)和仿真基礎學術論文研究的依據(jù)和仿真基礎n 科研設計單位與工業(yè)部門科研設計單位與工業(yè)部門-NI，TM，HP，Cadence1功能強大功能強大(1) 運算功能強大運算功能強大 MATLAB的數(shù)值運算要素不是單個數(shù)據(jù)，而是矩陣，每個的數(shù)值運算要素不是單個數(shù)據(jù)，而是矩陣，每個元素都可看作復數(shù)，運算包括加、減、乘、除、函數(shù)運

8、算等；元素都可看作復數(shù)，運算包括加、減、乘、除、函數(shù)運算等； 通過通過MATLAB的符號工具箱，可以解決在數(shù)學、應用科學的符號工具箱，可以解決在數(shù)學、應用科學和工程計算領域中常常遇到的符號計算問題。和工程計算領域中常常遇到的符號計算問題。(2) 功能豐富的工具箱功能豐富的工具箱 大量針對各專業(yè)應用的工具箱的提供，使大量針對各專業(yè)應用的工具箱的提供，使MATLAB適用于適用于不同領域。不同領域。(3) 文字處理功能強大文字處理功能強大 MATLAB的的Notebook為用戶提供了強大的文字處理功能，為用戶提供了強大的文字處理功能，允許用戶從允許用戶從Word訪問訪問MATLAB的數(shù)值計算和可視化

9、結(jié)果。的數(shù)值計算和可視化結(jié)果。2人機界面友好，編程效率高人機界面友好，編程效率高n語言規(guī)則與筆算式相似，命令表達方式與標準的數(shù)學表達語言規(guī)則與筆算式相似，命令表達方式與標準的數(shù)學表達式非常相近。式非常相近。n解釋方式工作的，鍵入算式無需編譯立即得出結(jié)果，若有解釋方式工作的，鍵入算式無需編譯立即得出結(jié)果，若有錯誤也立即做出反應，便于編程者立即改正。錯誤也立即做出反應，便于編程者立即改正。3強大而智能化的作圖功能強大而智能化的作圖功能n工程計算的結(jié)果可視化，使原始數(shù)據(jù)關系更加清晰明了；工程計算的結(jié)果可視化，使原始數(shù)據(jù)關系更加清晰明了；n多種坐標系；多種坐標系；n能繪制三維坐標中的曲線和曲面。能繪制

10、三維坐標中的曲線和曲面。4可擴展性強可擴展性強n 包括基本部分和工具箱兩大部分，具有良好的可擴展性，包括基本部分和工具箱兩大部分，具有良好的可擴展性，工具箱可以任意增減工具箱可以任意增減。5. Simulink動態(tài)仿真功能動態(tài)仿真功能n MATLAB的的Simulink提供了動態(tài)仿真的功能，用戶通過提供了動態(tài)仿真的功能，用戶通過繪制框圖來模擬一個線性、非線性、連續(xù)或離散的系統(tǒng)，通繪制框圖來模擬一個線性、非線性、連續(xù)或離散的系統(tǒng)，通過過Simulink能夠仿真并分析該系統(tǒng)。能夠仿真并分析該系統(tǒng)。1MATLAB開發(fā)環(huán)境開發(fā)環(huán)境2MATLAB數(shù)學函數(shù)庫數(shù)學函數(shù)庫3MATLAB語言語言4MATLAB圖

11、形處理系統(tǒng)圖形處理系統(tǒng)5MATLAB應用程序接口（應用程序接口（API） MATLABMATLAB開發(fā)環(huán)境是一套方便用戶使用開發(fā)環(huán)境是一套方便用戶使用MATLABMATLAB內(nèi)部函數(shù)和文件的工具集，其中許多內(nèi)部函數(shù)和文件的工具集，其中許多工具是圖形化用戶接口。工具是圖形化用戶接口。 它是一個集成化的工作空間，可以讓用戶它是一個集成化的工作空間，可以讓用戶輸入輸入/ /輸出數(shù)據(jù)，并提供了輸出數(shù)據(jù)，并提供了M M文件的集成編譯和文件的集成編譯和調(diào)試環(huán)境，包括調(diào)試環(huán)境，包括MATLABMATLAB桌面、命令窗口、桌面、命令窗口、M M文文件編譯調(diào)試器、件編譯調(diào)試器、MATLABMATLAB工作空間和

12、在線幫助工作空間和在線幫助文檔等部分。文檔等部分。1 1MATLABMATLAB開發(fā)環(huán)境開發(fā)環(huán)境 MATLABMATLAB數(shù)學函數(shù)庫包括了大量的計算算數(shù)學函數(shù)庫包括了大量的計算算法，從基本運算（如加法、正弦函數(shù)等）到復法，從基本運算（如加法、正弦函數(shù)等）到復雜算法（如矩陣求逆、快速傅立葉變換、貝塞雜算法（如矩陣求逆、快速傅立葉變換、貝塞爾函數(shù)等）。爾函數(shù)等）。2 2MATLABMATLAB數(shù)學函數(shù)庫數(shù)學函數(shù)庫 MATLABMATLAB語言是一種基于矩陣語言是一種基于矩陣/ /數(shù)組的高級數(shù)組的高級語言，具有程序流控制、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸語言，具有程序流控制、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入入/ /輸出和面向

13、對象編程等特色。輸出和面向?qū)ο缶幊痰忍厣?用戶既可以用它來快速編寫簡單的程序，用戶既可以用它來快速編寫簡單的程序，也可以用來編寫復雜的應用程序。也可以用來編寫復雜的應用程序。3 3MATLABMATLAB語言語言 MATLABMATLAB圖形處理系統(tǒng)使用戶可以方便地圖形處理系統(tǒng)使用戶可以方便地圖形化顯示向量和矩陣，而且能對圖形添加標圖形化顯示向量和矩陣，而且能對圖形添加標注和打印。注和打印。 它包括強大的二維、三維圖形函數(shù)，圖形它包括強大的二維、三維圖形函數(shù)，圖形處理和動畫顯示等高級函數(shù)，也包括一些低級處理和動畫顯示等高級函數(shù)，也包括一些低級函數(shù)，它讓用戶可以完全定制圖形的樣式，如函數(shù)，它讓

14、用戶可以完全定制圖形的樣式，如同用同用MATLABMATLAB構(gòu)建圖形用戶界面一樣。構(gòu)建圖形用戶界面一樣。4 4MATLABMATLAB圖形處理系統(tǒng)圖形處理系統(tǒng) MATLAB MATLAB應用程序接口是一個使應用程序接口是一個使MATLABMATLAB語語言能與言能與C C、FortranFortran等其他高級編程語言進行等其他高級編程語言進行交互的函數(shù)庫。交互的函數(shù)庫。 該函數(shù)庫的函數(shù)通過調(diào)用動態(tài)鏈接庫該函數(shù)庫的函數(shù)通過調(diào)用動態(tài)鏈接庫（DLLDLL/SO/SO）實現(xiàn)與）實現(xiàn)與MATLABMATLAB文件的數(shù)據(jù)交換，文件的數(shù)據(jù)交換，其主要功能包括在其主要功能包括在MATLABMATLAB中調(diào)

15、用中調(diào)用C C和和FortranFortran程序，以及在程序，以及在MATLABMATLAB與其他應用程序間建立與其他應用程序間建立客戶客戶/ /服務器服務器（C/SC/S）關系。關系。5 5MATLABMATLAB應用程序接口（應用程序接口（APIAPI）1.3.1 Linux下安裝下安裝MATLAB1.3.2 Windows下安裝下安裝MATLAB1.3.3 啟動和退出啟動和退出MATLAB1.3.4 命令窗口（命令窗口（Command Window）1.3.5 歷史窗口（歷史窗口（Command History）1.3.6 M文件窗口（文件窗口（Editor） MATLABMATLAB

16、提供了多種操作系統(tǒng)下的安裝軟提供了多種操作系統(tǒng)下的安裝軟件，如件，如WindowsWindows、LinuxLinux、MacOS MacOS 操作系統(tǒng)等。操作系統(tǒng)等。 這里分別介紹這里分別介紹LinuxLinux、WindowsWindows下安裝下安裝MATLABMATLAB的過程。的過程。 以下操作都在以下操作都在rootroot用戶、命令行方式下用戶、命令行方式下進行的，步驟如下。進行的，步驟如下。 （1 1）下載）下載MATLAB2007b UNIX (Linux, MATLAB2007b UNIX (Linux, Mac OS) Mac OS) 版版 ISOISO文件（使用文件（使

17、用MATLAB2007b MATLAB2007b UNIXUNIX的安裝光盤的操作類似），并放在的安裝光盤的操作類似），并放在 /root /root 目錄下。目錄下。 （2 2）將）將CD1CD1的的ISOISO文件文件 mount mount 到一個文到一個文件夾，比如說件夾，比如說 /mnt/cdrom/mnt/cdrom：mount -o loop /root/Matlab_R14_Mac.Linux.Unix_CD1.iso mount -o loop /root/Matlab_R14_Mac.Linux.Unix_CD1.iso /mnt/cdrom/mnt/cdrom （3 3）

18、在安裝點建立目錄：）在安裝點建立目錄：mkdir /usr/local/matlabmkdir /usr/local/matlab（4 4）進入光盤，拷貝）進入光盤，拷貝license.batlicense.bat：cd /mnt/cdromcd /mnt/cdromcd Matlab.7.R14.License-Mac.OS.X-Uinx-Linuxcd Matlab.7.R14.License-Mac.OS.X-Uinx-Linuxcd Matlab.7.R14.License-Mac.OS.X-Uinx-Linuxcd Matlab.7.R14.License-Mac.OS.X-Uinx

19、-Linuxcp license.bat /usr/local/matlabcp license.bat /usr/local/matlab（5 5）進入安裝目錄，安裝）進入安裝目錄，安裝MATLABMATLAB：cd /usr/loacal/matlabcd /usr/loacal/matlab/mnt/cdrom/install/mnt/cdrom/install 在圖形界面安裝時會提示安裝路徑，就是在圖形界面安裝時會提示安裝路徑，就是/usr/local/matlab /usr/local/matlab 目錄。目錄。 安裝的過程中會提示換盤，方法如下：安裝的過程中會提示換盤，方法如下：u

20、mount /mnt/cdromumount /mnt/cdrom 再次運行第再次運行第2 2步命令，注意用步命令，注意用CD2CD2，CD3CD3。 （6 6）安裝完成后，再次換上第一張盤，）安裝完成后，再次換上第一張盤，拷貝拷貝license.liclicense.lic，換盤過程同上：，換盤過程同上：cd /mnt/cdromcd /mnt/cdromcd Matlab.7.R14.License-Mac.OS.X-Uinx-Linuxcd Matlab.7.R14.License-Mac.OS.X-Uinx-Linuxcd Matlab.7.R14.License-Mac.OS.X-U

21、inx-Linuxcd Matlab.7.R14.License-Mac.OS.X-Uinx-Linuxcp license.lic /usr/local/matlab/etccp license.lic /usr/local/matlab/etc （7 7）查看自己的主機名：）查看自己的主機名：hostnamehostname （8 8）修改剛才拷貝的文件，設置）修改剛才拷貝的文件，設置 ServerServer：cd /usr/local/matlab/etccd /usr/local/matlab/etcvi license.licvi license.lic 第一行第一行 “ “SER

22、VERSERVER”后面填寫自己的主機后面填寫自己的主機名。名。 保存退出。保存退出。 （9 9）運行）運行MATLABMATLAB：/usr/local/matlab/bin/matlab/usr/local/matlab/bin/matlab 不同的計算機系統(tǒng)，不同的計算機系統(tǒng)，MATLABMATLAB的啟動也不的啟動也不一樣。一樣。 在在WindowsWindows和和MacMac系統(tǒng)中，程序通常通過系統(tǒng)中，程序通常通過單擊一個圖標而啟動。單擊一個圖標而啟動。 在在UNIXUNIX系統(tǒng)中，程序是通過在命令行系系統(tǒng)中，程序是通過在命令行系統(tǒng)提示符后鍵入字符統(tǒng)提示符后鍵入字符matlabma

23、tlab啟動。啟動。 用戶要退出用戶要退出MATLABMATLAB時，鍵入時，鍵入quitquit或或exitexit。 命令窗口是命令窗口是MATLABMATLAB的主要操作界面，在的主要操作界面，在WindowsWindows操作系統(tǒng)中運行時，命令窗口會出現(xiàn)操作系統(tǒng)中運行時，命令窗口會出現(xiàn)命令行提示符命令行提示符“”。 如圖如圖1-41-4所示，用戶輸入所示，用戶輸入pipi按按“Enter”Enter”鍵后，軟件會即時顯示結(jié)果，鍵后，軟件會即時顯示結(jié)果，pipi表示圓周率，表示圓周率，ansans表示計算結(jié)果的默認名稱。表示計算結(jié)果的默認名稱。標點符號標點符號 定義定義 標點符號標點符號

24、 定義定義; 區(qū)分行區(qū)分行 . 小數(shù)點及域訪問等小數(shù)點及域訪問等, 變量數(shù)組元素間隔變量數(shù)組元素間隔 . 連接語句連接語句: 在數(shù)組中應用較多在數(shù)組中應用較多 字符串的標識符號字符串的標識符號() 指定運算優(yōu)先等級指定運算優(yōu)先等級 = 賦值符號賦值符號 矩陣定義的標志等矩陣定義的標志等 ! 調(diào)用操作系統(tǒng)運算調(diào)用操作系統(tǒng)運算% 注釋語句的標識注釋語句的標識n clc 擦去一頁命令窗口擦去一頁命令窗口,光標回屏幕左上角光標回屏幕左上角 n clear 從工作空間清除所有變量從工作空間清除所有變量 n clf 清除圖形窗口內(nèi)容清除圖形窗口內(nèi)容 n who 列出當前工作空間中的變量列出當前工作空間中的

25、變量 n whos 列出當前工作空間中的變量及信息列出當前工作空間中的變量及信息 n type 列出列出M文件文件n help 查詢所列命令的幫助信息查詢所列命令的幫助信息n exit/quit 結(jié)束結(jié)束Matlab會話會話ver 顯示當前顯示當前Matlab和工具箱版本號和工具箱版本號version 返回當前返回當前Matlab版本號版本號getenv 獲得環(huán)境參數(shù)獲得環(huán)境參數(shù)hostid 返回返回Matlab服務器主機識別號服務器主機識別號 在在MATLABMATLAB中，所有執(zhí)行命令或者函數(shù)的中，所有執(zhí)行命令或者函數(shù)的M M源文件都有較為詳細的注釋。源文件都有較為詳細的注釋。 這些注釋都

26、是用純文本的形式來表示的，這些注釋都是用純文本的形式來表示的，一般都包括函數(shù)的調(diào)用格式或者輸入?yún)?shù)、輸一般都包括函數(shù)的調(diào)用格式或者輸入?yún)?shù)、輸出結(jié)果的解釋。出結(jié)果的解釋。 當當MATLABMATLAB不同版本中函數(shù)發(fā)生變化時，不同版本中函數(shù)發(fā)生變化時，這些文本幫助也會同步更新。這些文本幫助也會同步更新。 【例例1-11-1】helphelp命令使用示例。命令使用示例。 命令命令help sizehelp size得到信息如圖得到信息如圖1-71-7所示。所示?！纠?-21-2】lookforlookfor命令使用示例。命令使用示例。 查找有關正弦函數(shù)信息，可鍵入查找有關正弦函數(shù)信息，可鍵入l

27、ookfor lookfor sinesine，得到如圖，得到如圖1-81-8所示的結(jié)果。所示的結(jié)果。 搜索結(jié)果的個數(shù) 為了保存各種變量和它們的內(nèi)容以便能在為了保存各種變量和它們的內(nèi)容以便能在下階段使用，用戶可以使用命令下階段使用，用戶可以使用命令savesave和和loadload。表表1-61-6所示為保存和裝載命令集，表中的文件所示為保存和裝載命令集，表中的文件名名filenamefilename是是MATLABMATLAB保存變量信息的文件名。保存變量信息的文件名。 所有以所有以.mat.mat結(jié)尾的文件都是二進制文件；結(jié)尾的文件都是二進制文件；以其他形式結(jié)尾的文件，包括以其他形式結(jié)尾

28、的文件，包括filenamefilename，都，都是是ASCIIASCII文件。文件。nsave name 保存工作空間變量到文件保存工作空間變量到文件name.mat nsave name x y 保存工作空間變量保存工作空間變量 x y到文件到文件 name.mat n load name 加加載載name文件中的所有變量到工作空間文件中的所有變量到工作空間 n load name x y 加加載載name文件中的變量文件中的變量x y到工作空間到工作空間 （1 1）語言簡潔緊湊，使用方便靈活，庫）語言簡潔緊湊，使用方便靈活，庫函數(shù)極其豐富。函數(shù)極其豐富。 （2 2）運算符豐富。）運算符

29、豐富。 （3 3）高效性。）高效性。 （4 4）易學易用性。）易學易用性。 （5 5）程序的可移植性很好，基本上不做）程序的可移植性很好，基本上不做修改就可以在各種型號的計算機和操作系統(tǒng)上修改就可以在各種型號的計算機和操作系統(tǒng)上運行。運行。 （6 6）圖形功能強大。）圖形功能強大。 （7 7）可擴展性。）可擴展性。 （8 8）源程序的開放性。）源程序的開放性。 （9 9）MATLABMATLAB的缺點是，它和其他高級程的缺點是，它和其他高級程序相比，程序的執(zhí)行速度較慢。序相比，程序的執(zhí)行速度較慢。 SIMULINK SIMULINK是是MATLABMATLAB中的一種可視化仿真中的一種可視化仿

30、真工具，是一種基于工具，是一種基于MATLABMATLAB的框圖設計環(huán)境，的框圖設計環(huán)境，是實現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個軟件是實現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個軟件包，被廣泛應用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)包，被廣泛應用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號處理的建模和仿真中。字控制及數(shù)字信號處理的建模和仿真中。 n1990年年MathWorks公司為公司為MATLAB增加了用于增加了用于建立系統(tǒng)框圖和仿真的環(huán)境建立系統(tǒng)框圖和仿真的環(huán)境n1992年公司將該軟件改名為年公司將該軟件改名為SIMULINK SIMULINK是是MATLAB軟件的擴展，它是實現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建軟件的擴展，它是實現(xiàn)動

31、態(tài)系統(tǒng)建模和仿真的一個軟件包，它與模和仿真的一個軟件包，它與MATLAB語言的主要區(qū)別在語言的主要區(qū)別在于，其與用戶交互接口是基于于，其與用戶交互接口是基于Windows的模型化圖形輸入，的模型化圖形輸入，其結(jié)果是使得用戶可以把更多的精力投入到系統(tǒng)模型的構(gòu)建，其結(jié)果是使得用戶可以把更多的精力投入到系統(tǒng)模型的構(gòu)建，而非語言的編程上。而非語言的編程上。所謂模型化圖形輸入是指所謂模型化圖形輸入是指SIMULINK提供了一些按功能分類提供了一些按功能分類的基本的系統(tǒng)模塊，用戶只需要知道這些模塊的輸入輸出及的基本的系統(tǒng)模塊，用戶只需要知道這些模塊的輸入輸出及模塊的功能，而不必考察模塊內(nèi)部是如何實現(xiàn)的，通

32、過對這模塊的功能，而不必考察模塊內(nèi)部是如何實現(xiàn)的，通過對這些基本模塊的調(diào)用，再將它們連接起來就可以構(gòu)成所需要的些基本模塊的調(diào)用，再將它們連接起來就可以構(gòu)成所需要的系統(tǒng)模型（以系統(tǒng)模型（以.mdl文件進行存?。?，進而進行仿真與分析。文件進行存?。?，進而進行仿真與分析。SIMULINK的最新版本是的最新版本是SIMULINK4.0（包含在（包含在MATLAB6.0里），里），MATLAB5.3里的版本為里的版本為3.0版，它們的版，它們的變化不大變化不大SIMULINKSIMULINK可以搭建下列系統(tǒng)：可以搭建下列系統(tǒng)：（1 1）通信系統(tǒng)物理層和數(shù)據(jù)鏈路層；）通信系統(tǒng)物理層和數(shù)據(jù)鏈路層；（2 2）

33、動力學系統(tǒng)；）動力學系統(tǒng)；（3 3）控制系統(tǒng)；）控制系統(tǒng)；（4 4）數(shù)字信號處理系統(tǒng)；）數(shù)字信號處理系統(tǒng)；（5 5）電力系統(tǒng)；）電力系統(tǒng)；（6 6）生物系統(tǒng)；）生物系統(tǒng)；（7 7）金融系統(tǒng)等。）金融系統(tǒng)等。1. Simulink的啟動 (1)在MATLAB的命令窗口直接鍵入simulink。 (2) 工具欄上的Simulink模塊庫瀏覽器命令按鈕 (3) File菜單中選擇New菜單項下的Model命令2. Simulink的退出關閉所有模型窗口和Simulink模塊庫窗口即可Matlab工具箱已經(jīng)成為一個系列產(chǎn)品，工具箱已經(jīng)成為一個系列產(chǎn)品，Matlab主工具箱和各種工具箱主工具箱和各種工具

34、箱(toolbox )功能型工具箱功能型工具箱 通用型通用型 功能型工具箱主要用來擴充功能型工具箱主要用來擴充Matlab的數(shù)的數(shù)值計算、符號運算功能、圖形建模仿真值計算、符號運算功能、圖形建模仿真功能、文字處理功能以及與硬件實時交功能、文字處理功能以及與硬件實時交互功能，互功能，能夠用于多種學科。能夠用于多種學科。領域型工具箱領域型工具箱 專用型專用型 領域型工具箱是學科專用工具箱，其領域型工具箱是學科專用工具箱，其專業(yè)性很強，比如控制系統(tǒng)工具箱（專業(yè)性很強，比如控制系統(tǒng)工具箱（ Control System Toolbox）；信號處理工具箱（）；信號處理工具箱（Signal Process

35、ing Toolbox）；財政金融工具箱（）；財政金融工具箱（ Financial Toolbox）等等。）等等。只適用于本專業(yè)。只適用于本專業(yè)。用戶可以修改工具箱中的函數(shù)，更為重用戶可以修改工具箱中的函數(shù)，更為重要的是用戶要的是用戶可以通過編制可以通過編制 m文件來任意文件來任意地添加工具箱中原來沒有的工具函數(shù)地添加工具箱中原來沒有的工具函數(shù)。此功能充分體現(xiàn)了此功能充分體現(xiàn)了matlab語言的開發(fā)性語言的開發(fā)性n Matlab Main Toolboxmatlab主工具箱主工具箱n Control System Toolbox控制系統(tǒng)工具箱控制系統(tǒng)工具箱n Communication Too

36、lbox通訊工具箱通訊工具箱n Financial Toolbox財政金融工具箱財政金融工具箱n System Identification Toolbox系統(tǒng)辨識工系統(tǒng)辨識工具箱具箱n Fuzzy Logic Toolbox模糊邏輯工具箱模糊邏輯工具箱n Bioinformatics Toolbox生物分析工具箱生物分析工具箱nImage Processing Toolbox圖象處理工具箱圖象處理工具箱nDatabase Toolbox數(shù)據(jù)庫工具箱數(shù)據(jù)庫工具箱nModel predictive Control Toolbox模型預測控模型預測控制工具箱制工具箱nNeural Network

37、Toolbox神經(jīng)網(wǎng)絡工具箱神經(jīng)網(wǎng)絡工具箱nOptimization Toolbox優(yōu)化工具箱優(yōu)化工具箱nPartial Differential Toolbox偏微分方程工具箱偏微分方程工具箱nRobust Control Toolbox魯棒控制工具箱魯棒控制工具箱nSignal Processing Toolbox信號處理工具箱信號處理工具箱nSpline Toolbox樣條工具箱樣條工具箱nStatistics Toolbox統(tǒng)計工具箱統(tǒng)計工具箱nSymbolic Math Toolbox符號數(shù)學工具箱符號數(shù)學工具箱nSimulink Toolbox動態(tài)仿真工具箱動態(tài)仿真工具箱nVirt

38、ual Reality Toolbox虛擬現(xiàn)實工具箱虛擬現(xiàn)實工具箱nWavelet Toolbox小波工具箱小波工具箱 等等等等. 而且每個新出的版本都在增加、更新完善而且每個新出的版本都在增加、更新完善連續(xù)系統(tǒng)設計和離散系統(tǒng)設計連續(xù)系統(tǒng)設計和離散系統(tǒng)設計狀態(tài)空間和傳遞函數(shù)以及模型轉(zhuǎn)換狀態(tài)空間和傳遞函數(shù)以及模型轉(zhuǎn)換時域響應（脈沖響應、階躍響應、斜坡響時域響應（脈沖響應、階躍響應、斜坡響應）應）頻域響應（頻域響應（Bode圖、圖、Nyquist圖）圖）根軌跡、極點配置根軌跡、極點配置n系統(tǒng)辨識系統(tǒng)辨識n模糊邏輯模糊邏輯nLMIn模型預測控制模型預測控制n飛行器飛行器n神經(jīng)網(wǎng)絡神經(jīng)網(wǎng)絡n遺傳算法遺

39、傳算法n線型規(guī)劃和二次規(guī)劃線型規(guī)劃和二次規(guī)劃n求函數(shù)的最大值和最小值求函數(shù)的最大值和最小值n多目標優(yōu)化多目標優(yōu)化n約束條件下的優(yōu)化約束條件下的優(yōu)化n非線型方程求解非線型方程求解n數(shù)字和模擬濾波器設計、應用及仿真數(shù)字和模擬濾波器設計、應用及仿真n譜分析和估計譜分析和估計nFFT、DFT等變換等變換n參數(shù)化模型參數(shù)化模型前面介紹的數(shù)值計算、符號運算、繪圖前面介紹的數(shù)值計算、符號運算、繪圖等等都都是是matlab主工具箱的內(nèi)容，是主工具箱的內(nèi)容，是matlab的基本的基本部分，也是我們課程的重點。部分，也是我們課程的重點。Matlab主工具箱位于：主工具箱位于： toolboxmatlab matl

40、ab主工具箱是任何版本的主工具箱是任何版本的matlab都不可都不可缺少的。缺少的。datafun 數(shù)據(jù)分析函數(shù)庫數(shù)據(jù)分析函數(shù)庫sonnds 聲音處理函數(shù)庫聲音處理函數(shù)庫dde 動態(tài)數(shù)據(jù)交換函數(shù)庫動態(tài)數(shù)據(jù)交換函數(shù)庫elfun 初等數(shù)學函數(shù)庫初等數(shù)學函數(shù)庫specmat 特殊矩陣函數(shù)庫特殊矩陣函數(shù)庫elmat 初等矩陣和時間函數(shù)庫初等矩陣和時間函數(shù)庫funfun 函數(shù)功能和數(shù)學分析函數(shù)庫函數(shù)功能和數(shù)學分析函數(shù)庫general 通用命令函數(shù)庫通用命令函數(shù)庫graphics 通用圖形函數(shù)庫通用圖形函數(shù)庫iofun 底層輸入輸出函數(shù)庫底層輸入輸出函數(shù)庫lang 語言結(jié)構(gòu)函數(shù)庫語言結(jié)構(gòu)函數(shù)庫matfun

41、 矩陣線性代數(shù)函數(shù)庫矩陣線性代數(shù)函數(shù)庫ops 運算符和邏輯函數(shù)庫運算符和邏輯函數(shù)庫plotxy 二維繪圖函數(shù)庫二維繪圖函數(shù)庫plotxyz 三維繪圖函數(shù)庫三維繪圖函數(shù)庫color 顏色和光照函數(shù)庫顏色和光照函數(shù)庫polyfun 多項式函數(shù)庫多項式函數(shù)庫sparfun 稀疏矩陣函數(shù)庫稀疏矩陣函數(shù)庫strfun 字符串函數(shù)庫字符串函數(shù)庫demos matlab演示函數(shù)庫演示函數(shù)庫uitools 圖形界面函數(shù)庫圖形界面函數(shù)庫datatypes 數(shù)據(jù)類型函數(shù)庫數(shù)據(jù)類型函數(shù)庫graphics 句柄繪圖函數(shù)庫句柄繪圖函數(shù)庫graph3d 三維繪圖三維繪圖函數(shù)可用函數(shù)可用help 函數(shù)庫名函數(shù)庫名查詢，或查

42、詢，或type 函數(shù)名函數(shù)名方法查詢方法查詢例：例：help plot主要功能以符號為對象的數(shù)學主要功能以符號為對象的數(shù)學工具工具。在大學教學中，符號數(shù)學是各專業(yè)都能用到。在大學教學中，符號數(shù)學是各專業(yè)都能用到。符號運算無須事先對獨立變量賦值符號運算無須事先對獨立變量賦值，運算結(jié)運算結(jié)果以標準的符號形式表達。果以標準的符號形式表達。特點：特點： 運算對象可以是沒賦值的符號變量運算對象可以是沒賦值的符號變量 可以獲得任意精度的解可以獲得任意精度的解n符號表達式、符號矩陣的創(chuàng)建符號表達式、符號矩陣的創(chuàng)建n符號可變精度求解符號可變精度求解n符號線性代數(shù)符號線性代數(shù)n因式分解、展開和簡化因式分解、展開

43、和簡化n符號代數(shù)方程求解符號代數(shù)方程求解n符號微積分符號微積分n符號微分方程符號微分方程z =a*t2+b*t+c;r =solve(z,t) 對缺省變量求解對缺省變量求解r =1/2/a*(-b+(b2-4*a*c)(1/2)1/2/a*(-b-(b2-4*a*c)(1/2)對任意變量求解對任意變量求解r =solve(z,b)r =-(a*t2+c)/tr =solve(z,c)r =-a*t2-b*tr =solve(z,a)r =-(b*t+c)/t21 1Maple V Maple V 系統(tǒng)系統(tǒng)2 2MathCAD MathCAD 系統(tǒng)系統(tǒng)3 3Mathematica Mathema

44、tica 系統(tǒng)系統(tǒng)4 4四種軟件的比較四種軟件的比較 Maple V是由是由Waterloo大學開發(fā)的數(shù)學系統(tǒng)軟件，它不大學開發(fā)的數(shù)學系統(tǒng)軟件，它不但具有精確的數(shù)值處理功能，而且具有無以倫比的符號計算但具有精確的數(shù)值處理功能，而且具有無以倫比的符號計算功能。功能。Maple V的符號計算能力還是的符號計算能力還是MathCAD和和MATLAB等軟件的符號處理的核心。等軟件的符號處理的核心。Maple提供了提供了2000余種數(shù)學函數(shù)，余種數(shù)學函數(shù)，涉及范圍包括：普通數(shù)學、高等數(shù)學、線性代數(shù)、數(shù)論、離涉及范圍包括：普通數(shù)學、高等數(shù)學、線性代數(shù)、數(shù)論、離散數(shù)學、圖形學。它還提供了一套內(nèi)置的編程語言，

45、用戶可散數(shù)學、圖形學。它還提供了一套內(nèi)置的編程語言，用戶可以開發(fā)自己的應用程序，而且以開發(fā)自己的應用程序，而且Maple自身的自身的2000多種函數(shù)，多種函數(shù)，基本上是用此語言開發(fā)的?；旧鲜怯么苏Z言開發(fā)的。Maple采用字符行輸入方式，輸入時需要按照規(guī)定的格采用字符行輸入方式，輸入時需要按照規(guī)定的格式輸入，雖然與一般常見的數(shù)學格式不同，但靈活方便，也式輸入，雖然與一般常見的數(shù)學格式不同，但靈活方便，也很容易理解。輸出則可以選擇字符方式和圖形方式，產(chǎn)生的很容易理解。輸出則可以選擇字符方式和圖形方式，產(chǎn)生的圖形結(jié)果可以很方便地剪貼到圖形結(jié)果可以很方便地剪貼到Windows應用程序內(nèi)。應用程序內(nèi)。

46、 MathCAD是美國是美國Mathsoft公司推出的一個交互式的數(shù)學系統(tǒng)軟件。從早公司推出的一個交互式的數(shù)學系統(tǒng)軟件。從早期的期的DOS下的下的1.0和和Windows下的下的4.0版本，到今日的版本，到今日的8.0版本，功能也從版本，功能也從簡單的數(shù)值計算，直至引用簡單的數(shù)值計算，直至引用Maple強大的符號計算能力，使得它發(fā)生了強大的符號計算能力，使得它發(fā)生了一個質(zhì)的飛躍。一個質(zhì)的飛躍。MathCAD是集文本編輯、數(shù)學計算、程序編輯和仿真于一體的軟件。是集文本編輯、數(shù)學計算、程序編輯和仿真于一體的軟件。MathCAD7.0 Professional（專業(yè)版）運行在（專業(yè)版）運行在Win9

47、X/NT下，它的主要特下，它的主要特點是輸入格式與人們習慣的數(shù)學書寫格式很近似，采用點是輸入格式與人們習慣的數(shù)學書寫格式很近似，采用WYSWYG（所（所見所得）界面，特別適合一般無須進行復雜編程或要求比較特殊的計算。見所得）界面，特別適合一般無須進行復雜編程或要求比較特殊的計算。MathCAD 7.0 Professional 還帶有一個程序編輯器，對于一般比較短小，還帶有一個程序編輯器，對于一般比較短小，或者要求計算速度比較低時，采用它也是可以的。這個程序編輯器的優(yōu)或者要求計算速度比較低時，采用它也是可以的。這個程序編輯器的優(yōu)點是語法特別簡單。點是語法特別簡單。MathCAD可以看作是一個功能強大的計算器，沒有很復雜的規(guī)則；可以看作是一個功能強大的計算器，沒有很復雜的規(guī)則；同時它也可以和同時它也可以和Word、Lotus、WPS2000等字處理軟件很好地配合使用，等字處理軟件很好地配合使用，可以把它當作一個出色的全屏幕數(shù)學公式編輯器。可以把它當作一個出色的全屏幕數(shù)學公式編輯器。 M