第1章 MATLAB系統(tǒng)環(huán)境

MATLAB表示為MatrixLaboratory。目前國際上最流行、應(yīng)用最廣泛的科學與工程計算軟件。它廣泛應(yīng)用于自動控制、數(shù)學運算、信號分析、計算機技術(shù)、圖像信號處理、財務(wù)分析、航天工業(yè)、汽車工業(yè)、生物醫(yī)學工程、語音處理和雷達工程等各行各業(yè)中。本書主要介紹MATLAB7.0版。

第1章MATLAB系統(tǒng)環(huán)境

1.1MATLAB概述

1.2MATLAB的環(huán)境的準備

1.3MATLAB操作界面

1.4MATLAB幫助系統(tǒng)主要內(nèi)容1.1MATLAB概述1.1.1MATLAB的發(fā)展

matlab語言是由美國的CleverMoler博士于1980年開發(fā)的，設(shè)計者的初衷是為解決“線性代數(shù)”課程的矩陣運算問題，取名MATLAB即MatrixLaboratory矩陣實驗室的意思。早期的MATLAB是用FORTRAN語言編寫的，功能簡單。MATLAB已經(jīng)不僅僅是一個“矩陣實驗室”了，它集科學計算、圖象處理；聲音處理于一身，并提供了豐富的Windows圖形界面設(shè)計方法。MATLAB是一種科學計算軟件，適用于工程應(yīng)用各領(lǐng)域的分析設(shè)計與復雜計算，它使用方便，輸入簡捷，運算高效且內(nèi)容豐富，很容易由用戶自行擴展。MATLAB語言是功能強大的計算機高級語言,它以超群的風格與性能風靡全世界,成功地應(yīng)用于各工程學科的研究領(lǐng)域。因此，當前已成為美國和其他發(fā)達國家大學數(shù)學和科學研究中最常用且必不可少的工具。

1984年，MATLAB第1版(DOS版用C語言編寫)

1992年，MATLAB4.0版(微機WINDOWS版)

1994年，MATLAB4.2版(提高了圖形界面設(shè)計)

1997年，MATLAB5.0版(支持數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，為編程語言)

1999年，MATLAB5.3版(支持仿真功能，simulink3.0)

2000年，MATLAB6.0版(計算功能加強，

simulink4.0)

2001年，MATLAB6.1版(強大功能，simulink4.1)

2002年，MATLAB6.5版(計算，圖形，編程全面改進，

simulink5.0)

2004年，MATLAB7.0版(圖形功能，工具箱等改進)1.1.2MATLAB的主要功能

1．數(shù)值計算和符號計算功能

MATLAB以矩陣作為數(shù)據(jù)操作的基本單位，還提供了十分豐富的數(shù)值計算函數(shù)。

MATLAB和著名的符號計算語言Maple相結(jié)合，使得MATLAB具有符號計算功能。2．繪圖功能

MATALB可以繪制各種二維、三維圖形，以及對圖形的修飾，MATLAB提供了兩個層次的繪圖操作：一種是對圖形句柄進行的低層繪圖操作，另一種是建立在低層繪圖操作之上的高層繪圖操作。 例1-1繪制正弦曲線和余弦曲線(圖形方面功能)。

x=[0:0.5:360]*pi/180;

plot(x,sin(x),x,cos(x));

3．語言體系

MATLAB具有程序結(jié)構(gòu)控制、函數(shù)調(diào)用、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入輸出、面向?qū)ο蟮瘸绦蛘Z言特征。進行程序設(shè)計時簡單易學、編程效率高。適合數(shù)值計算、輔助設(shè)計和系統(tǒng)仿真

可以獨立MATLAB集成環(huán)境編程4．MATLAB工具箱

MATLAB包含兩部分內(nèi)容： 基本部分(構(gòu)成MATLAB的核心部分) 各種可選的工具箱。MATLAB工具箱分為兩大類：功能性工具箱(擴充其符號計算功能，可視建模仿真功能 及文字處理功能)學科性工具箱(控制系統(tǒng)工具箱，信號處理工具 箱，統(tǒng)計學工具箱等)。二、matlab能在各領(lǐng)域做什麼

工業(yè)研究與開發(fā)數(shù)學教學，特別是線性代數(shù)數(shù)值分析和科學計算方面的教學與研究電子學、控制理論和物理學等工程和科學學科方面的教學與研究經(jīng)濟學、化學和生物學等計算問題的所有其他領(lǐng)域中的教學與研究1.1.3MATLAB功能演示1-1繪制正弦曲線和余弦曲線(圖形方面功能)。

x=[0:0.5:360]*pi/180;

plot(x,sin(x),x,cos(x));

例1-2求方程3x4+7x3+9x2-23=0的全部根(數(shù)值計算方面功能)。

p=[3,7,9,0,-23];%建立多項式系數(shù)向量

x=roots(p)%求根例1-3求積分

quad('x.*log(1+x)',0,1)

例1-4求解線性方程組。2x+3y

-z

=28x+2x+3z

=445x+3y+9z

=23

a=[2,3,-1;8,2,3;45,3,9];

b=[2;4;23];

x=inv(a)*b例1-5用一個簡單命令求解線性系統(tǒng)3x1+x2-x3=3.6x1+2x2+4x3=2.1-x1+4x2+5x3=-1.4 A=[31-1;124;-145]; b=[3.6;2.1;-1.4]; x=A\b x= 1.4818 -0.4606 0.3848例1-6、用簡短命令計算并繪制在0x6范圍內(nèi)的sin(2x)、sinx2、sin2x。 x=linspace(0,6) y1=sin(2*x),y2=sin(x.^2),y3=(sin(x)).^2;plot(x,y1,x,y2,x,y3)用四種方法描述cos(x)*sin(y)圖形圖形化仿真功能

1.2MATLAB的環(huán)境的準備1.2.1MATLAB的安裝一、MATLAB的運行環(huán)境 硬件環(huán)境：

(1)CPU

(2)內(nèi)存

(3)硬盤

(4)CD-ROM驅(qū)動器和鼠標。

軟件環(huán)境：

(1)Windows98/NT/2000或WindowsXP

(2)其他軟件根據(jù)需要選用二、MATLAB的安裝過程安裝MATLAB7.0系統(tǒng)，需運行系統(tǒng)自帶的安裝程序setup.exe，可以按照安裝提示依次操作。安裝MATLAB系統(tǒng)步驟：Step1：安裝前的準備Step2：開始安裝Step3：輸入用戶信息Step4：瀏覽如圖1.3所示的軟件許可協(xié)議（LicenseAgreement）Step5：選擇安裝類型組件名稱功能1、必須選擇的本原性組件MATLAB這是最核心的部分。沒有它就沒有MATLAB環(huán)境。有了它，就可以對各類數(shù)據(jù)（除符號類數(shù)據(jù)外）進行操作、運算和可視化2.最常用的通用性工具包組件SymbolicMath符號類數(shù)據(jù)的操作和計算3.其他通用性工具包組件Simulink不用編寫程序，利用方塊圖實現(xiàn)建模和仿真；主要用于研究微分和差分方程描寫的非線性動態(tài)系統(tǒng)Optimization包含求函數(shù)零點、極值、規(guī)劃等優(yōu)化程序MatlabComplier把MATLAB的M文件編譯成DLL文件，或EXE獨立應(yīng)用程序MatlabC/C++MathLibiary與MATLABComplier配合使用MatlabC/C++GraphicLibiary與MATLABComplier配合使用4.常用專業(yè)性工具包組件ControlSystemMatlab涉及控制的工具包有10多個，而本欄工具包是最基本的，是解決控制問題所必選的。至于其他控制工具包則是用戶根據(jù)需要選擇的SignalProcessing是MATLAB信號處理中的基本工具包Spline內(nèi)含樣條和差值函數(shù)Statistics包含進行復雜統(tǒng)計分析所需的程序5.其他專業(yè)性工具包組件（舉例）Stateflow與Simulink配合使用，主要用于較大型、復雜的（離散事件）動態(tài)系統(tǒng)的建模、分析、仿真SystemIdentification據(jù)時域信號進行動態(tài)系統(tǒng)的辨識………..MATLAB的安裝可選用組件Step6：定義安裝的目錄和所要求安裝的產(chǎn)品，圖1.5是自定義安裝類型的設(shè)置界面。Step7：確認前面設(shè)置的安裝目錄，如圖1.6單擊“Intall”安裝按鈕就可以進行安裝，并顯示一個用以表示當前安裝進度的對話框圖1.7。如果用戶安裝的產(chǎn)品不在當前的光盤上，則會彈出一個對話框。用戶只要按照安裝提示插入另一張光盤即可繼續(xù)安裝。Step8：閱讀產(chǎn)品配置報告，如圖1.8所示。Step9：完成安裝，當安裝完畢時，會自動彈出setupcomplete對話框。在該對話框中，用戶可以選擇在退出安裝后自動啟動MATLAB7.0，如果用戶不希望退出安裝后自動啟動它，可以取消選擇框。單擊“Finish”按鈕結(jié)束安裝。如果把MATLAB安裝在C盤，重裝系統(tǒng)時所有資料容易丟失，所以，一般情況下，建議不要將MATLAB的Work文件夾放在C盤。在“\Matlab\bin”路徑的目錄下存放著MATLAB的許多重要文件，如果用戶操作不慎，比如誤刪了一些重要的系統(tǒng)文件，MATLAB的允許就可能出現(xiàn)意想不到的問題，所以對MATLAB初學者來說，這一點更應(yīng)該引起注意。1.2.2啟動與退出1．MATLAB系統(tǒng)的啟動

(1)使用Windows“開始”菜單。(2)運行MATLAB系統(tǒng)啟動程序matlab.exe。(3)利用快捷方式。MATLAB用戶界面

當MATLAB安裝完畢并首次啟動時，展現(xiàn)在屏幕上的界面為MATLAB的默認界面，如右圖所示。2．MATLAB系統(tǒng)的退出退出MATLAB系統(tǒng)：

(1)在MATLAB主窗口File菜單中選擇ExitMATLAB命令。

(2)在MATLAB命令窗口輸入Exit或Quit命令。

(3)單擊MATLAB主窗口的“關(guān)閉”按鈕。

啟動MATLAB后，將進入MATLAB7.0集成環(huán)境。MATLAB主窗口命令窗口(CommandWindow)工作空間窗口(Workspace)命令歷史窗口(CommandHistory)當前目錄窗口(CurrentDirectory)啟動平臺窗口(LaunchPad)。1.3MATLAB操作界面1.3.1主窗口MATLAB主窗口是MATLAB的主要工作界面。主窗口除了嵌入一些子窗口外，還主要包括菜單欄和工具欄。1．菜單欄

在MATLAB7.0主窗口的菜單欄，共包含F(xiàn)ile、Edit、View、Web、Window和Help6個菜單項。(1)File菜單項：File菜單項實現(xiàn)有關(guān)文件的操作。

File菜單所包含的各選項的含義分述如下：【New及其子菜單】：允許用戶建立一個新的文件（M文件）、新的圖形窗（Fjgure）、仿真模型文件（.mdl）和圖形用戶界面文件（GUI）?！綩pen….】：從指定的相應(yīng)路徑和文件名打開一個已經(jīng)存在的文件?！綜loseCommandWindow】：關(guān)閉命令窗口。【ImportData】：從其他文件導入數(shù)據(jù)，并在彈出的對話框選擇文件名和路徑?！維aveWorkspaceAs….】：將工作空間中的所有變量數(shù)據(jù)保存在指定路徑下相應(yīng)的文件中?！維etpath】：設(shè)置MATLAB的搜索路徑?！綪erferences…】：允許用戶對