《MATLAB教程及实训(第2版)》曹弋ppt1

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,*,第,1,章,MATLAB R2010a,概述,1.1 MATLAB R2010a,简介,1.2 MATLAB R2010a,的开发环境,1.3 MATLAB R2010a,的其他管理,1.4,一个简单的实例,1.5 MATLAB,的文字处理工具,Notebook,1.6 MATLAB R2010a,的帮助系统,MATLAB,是目前世界上最流行的、应用最广泛的工程计算和仿真软件 。,MATLAB,是,Matrix Laboratory,的缩写，它的产生是与数学计算紧密联系在一起的。,MATLAB,是一个交互式开发系统，其基本数据要素是矩阵。,本书以,MATLAB R2010a,和,simulink 7.5,版为平台进行全面地介绍。,相关网站：,MATLAB,软件的创始人，美国工程院院士，著名数学家,Cleve Moler,教授在,2012,年,10,月,9,日到,10,月,18,日间来华进行高校访问。,1.1 MATLAB R2010a,简介,1.1.1 MATLAB,的系统结构,MATLAB,系统由,MATLAB,开发环境、,MATLAB,语言、,MATLAB,数学函数库、,MATLAB,图形处理系统和,MATLAB,应用程序接口（,API,）五大部分组成。,（,1,）,MATLAB,开发环境是一个集成的工作环境。,（,2,）,MATLAB,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程特点，是基于矩阵,/,数组的语言。,（,3,）,MATLAB,的数学函数库包含了大量的计算算法。,（,4,）,MATLAB,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。,（,5,）,MATLAB,应用程序接口使,MATLAB,语言能与,C,或,FORTRAN,等其他编程语言进行交互。,用四种方法描述,cos(x)*sin(y),图形,图像处理：离散余弦压缩,1.1.2 MATLAB,的特点,1.,运算功能强大,2.,编程效率高,3.,强大而智能化的作图功能,4.,可扩展性强,5. Simulink,动态仿真功能,Simulink,仿真：双闭环调速系统,1.1.3 MATLAB,工具箱,MATLAB,的工具箱（,Toolbox,）是一个专业家族产品，工具箱实际上是,MATLAB,的,M,文件和高级,MATLAB,语言的集合，用于解决某一方面的专门问题或实现某一类的新算法。,包括应用数学类、控制类、信号处理类等工具箱。,1.2 MATLAB R2010a,的开发环境,1.2.1 MATLAB R2010a,的环境设置,历史命令窗口,工作空间窗口,/,当前目录浏览器窗口,开始按钮,命令窗口,MATLAB,菜单,MATLAB,工具栏,1.2.2,菜单和工具栏,1.,菜单,MATLAB R2010a,还会根据不同的窗口，增加一些浮动菜单。,（,1,）,File,菜单,（,2,）,Edit,菜单,（,3,）,Debug,菜单,（,4,）,Desktop,菜单,（,5,）,Windows,菜单,（,6,）,Help,菜单,（,7,）开始菜单,在,MATLAB,操作界面的左下角有一个按钮，是,MATLAB,的快捷菜单。,开始菜单中显示的为现场菜单，包括交互界面窗口的列表，快捷方式和常用的子菜单项。,2.,工具栏,工具栏是在编程环境下提供的对常用命令的快速访问，当鼠标停留在工具栏的按钮上时，就会显示出该按钮的功能。,1.2.3,通用窗口,MATLAB R2010a,工作界面中的常用窗口包括命令窗口、历史命令窗口、当前工作目录窗口、工作空间浏览器窗口、变量编辑窗口、,M,文件编辑调试窗口、帮助窗口和程序性能剖析窗口等。,所有窗口都可以单独显示， 使用,Undock,和,Dock,可使窗口单独出来和返回到,MATLAB,工作界面中。,1.,命令窗口（,Command Window,）,在命令窗口中输入,MATLAB,的命令和数据后按回车键，立即执行运算并显示结果。,MATLAB,在命令窗口中的语句形式为：,变量表达式,;,说明：命令窗口中的每个命令行前会出现提示符“,”,，没有“,”,符号的行则是显示的结果。,例,1-1,在命令窗口中输入不同的命令和数值，并查看其显示方式。, a=0.5,a =,0.5000, b=sin,b =,sin, if a1 c=true,%,如果,a a=1 2;.,3 4, a=hello%,字符串,练习表,1-7,，表,1-8,数值计算结果的显示格式 ：,一种方法是在参数设置对话框 的“,Numeric Format”,栏设置数据的显示格式。,另一种方法是直接在命令窗口中使用“,format”,命令来进行数值显示格式的设置：,format,格式描述,例,1-3,使用,format,函数在命令窗口中显示运算结果。, a=sin(60*pi/180),a =,0.8660, format long, a,a =,0.86602540378444, format short e, a,a =,8.6603e-001,程序分析：,long,格式为,15,位数字显示，,short e,为,5,位科学计数显示。,练习,2.,历史命令窗口（,Command History,）,历史命令窗口默认地出现在,MATLAB,界面的左下侧，用来记录并显示已经运行过的命令、函数和表达式。,在默认设置下，该窗口会显示自安装以来所有使用过命令的历史记录，并标明每次开启,MATLAB,的时间。,例,1-4,选择历史命令窗口的命令行执行并创建快捷方式。,单击鼠标右键在快捷菜单中选择“,Create Shortcut”,，则会出现“,Shortcut Editor”,对话框,3.,当前目录浏览器窗口（,Current Directory Browser,）,用来设置当前目录，并显示当前目录下的,M,文件、,MAT,文件、,MDL,文件等文件信息，窗口中包括文件类型（,File Type,）、文件大小（,Size,）、最后修改（,Last Modified,）时间和文件的说明信息（,Description,）等。,查看工作目录下文件的相关信息的常用命令如下：,what,：列出当前目录下的,M,、,MAT,、,MEX,文件清单。,dir,：显示当前目录或指定当前目录下的文件。,cd,路径：改变或显示当前工作目录；路径可省略，省略时为显示当前工作目录；,cd .,表示回到上一级目录。,type,：显示文件内容。,delete,：删除文件。,which,文件名：指出,M,文件、,MEX,文件、工作空间变量、内置函数或,Simulink,模型所在的目录。,4.,工作空间浏览器窗口（,Workspace,）,工作空间浏览器窗口用于显示内存中所有的变量名、数据结构、类型、大小和字节数，不同的变量类型使用不同的图标。,在,MATLAB R2010a,的命令窗口中也可以通过命令来查看工作空间的变量，以下是常用的命令：,Who,：查阅,MATLAB,内存变量名。,Whos,：查阅,MATLAB,内存变量名、大小、类型和字节数。,clear,变量名,1,变量名,2 ,：删除内存中的变量，变量名,1,变量名,2,可省略，省略时表示删除所有变量。,5.,数组编辑器窗口（,Array Editor,）,启动数组编辑器窗口的方法有：,在工作空间窗口中双击该变量；,在工作空间窗口中选择变量，按鼠标右键在快捷菜单中选择“,Open”,菜单；,单击工具栏中的打开变量（,Open Selection,）按钮。,6. M,文件编辑调试器窗口（,Editor,Debugger,）,打开,M,文件编辑调试器窗口的方法有：,单击,MATLAB,工作界面工具栏上的图标；,单击菜单“,File”“New”“M-file”,创建新,M,文件；,单击,MATLAB,工作界面上的图标，打开相应文件；,单击菜单“,File”“Open”,，在出现的“,Open”,对话框中选择文件名后单击“打开”按钮，打开相应文件；,用鼠标双击当前目录窗口中的,M,文件，可直接打开相应的文件。,7.,程序性能剖析窗口（,Profiler,）,程序性能剖析窗口用来对,M,文件各命令的耗时进行分析，打开程序性能剖析窗口的方法有：,单击,MATLAB,工作界面工具栏上的图标；,选择菜单“,Desktop”“Profiler”,；,在命令窗口中输入“,profile viewer”,命令。,1.3 MATLAB R2010a,的其他管理,1.3.1 MATLAB,文件格式,MATLAB R2010a,的常用文件有,.m,、,.mat,、,.fig,、,.mdl,、,.mex,、,.p,等类型 。,1.,程序文件,程序文件即,M,文件（,M-File,），其文件的扩展名为,.m,。,2.,图形文件,图形文件（,Figure,）的扩展名为,.fig,。,3.,模型文件,模型文件（,Model,）扩展名为,.mdl,，可以在“,File”,菜单中创建,Model,时生成,.mdl,文件。,4.,数据文件,数据文件即,MAT,文件，其文件的扩展名为,.mat,。,（,1,）把工作空间中的数据存入,MAT,文件,save,文件名 变量,1,变量,2 ,参数,（,2,）从数据文件中装载变量到工作空间,load,文件名 变量,1,变量,2 ,还可以通过打开,Import Data,窗口来从,MAT,文件中将变量装载到,Workspace,。,5.,可执行文件,可执行文件即,MEX,文件，其文件的扩展名为,.mex,。,6.,项目文件,项目文件的扩展名为,.prj,。,7. P,码文件,P,码文件即伪代码文件，是,M,文件被调用后在内存中生成的内部伪代码。,1.3.2,设置搜索路径,1. MATLAB,的基本搜索过程,按照以下的顺序进行搜索：,首先在,MATLAB,内存中进行检查，检查“,sin”,和“,x”,是否为工作空间的变量或特殊变量；,然后检查“,sin”,和“,x”,是否为,MATLAB,的内部函数（,Built-in Function,）；,然后在当前目录上，检查是否有相应的“,.m”,或“,.mex”,文件存在；,最后在,MATLAB,搜索路径的所有其他目录中，依次检查是否有相应的“,.m”,或 “,.mex”,的文件存在；,如果都不是，则,MATLAB,发出错误信息。,练习,2.,设置搜索路径窗口（,Set Path,）,打开设置搜索路径窗口的方法有两种：,在,MATLAB,界面选择菜单“,File”“Set Path”,；,在命令窗口中运行“,pathtool”,或“,editpath”,命令。,1.4,一个简单的实例,例,1-10,在,MATLAB R2010a,的工作界面中做一个练习。,通过一个简单的实例来综合了解,MATLAB R2010a,各窗口的功能和命令的使用。,1.5 MATLAB,的文字处理工具,Notebook1.5.1 Notebook,的安装和启动,Notebook,的安装,notebook -setup,2. Notebook,的启动,启动,Notebook,有两种方法，一种是在,Word,中启动，另一种是在,MATLAB,中启动。,（,1,）从,Word,中启动,Notebook,选择“,m-book.dot”,图标后按“确定”按钮。,（,2,）从,MATLAB,中启动,Notebook, notebook%,创建新的,word,文件,1.5.2 Notebook,的使用,1.,定义单元,（,1,）输入单元（,Input cells,）,（,2,）单元组（,Cell group,）,（,3,）输出单元（,Output cells,）,（,4,）计算区（,Calc Zone,）,2.,运行,在菜单“,Notebook”,中,:,选择“,Evaluate Cell”,运行输入单元,选择“,Evaluate M-book Calc Zone”,运行计算区,选择“,Evaluate M-book”,运行整个,M-book,文件，运行后显示输出单元。,3.,删除输出单元,选择菜单“,Notebook”“Purge Selected output Cells”,，删除选中的所有输出单元。,1.6 MATLAB R2010a,的帮助系统,1.6.1,使用帮助浏览器,帮助主题（,Contents,）和搜索（,Search Results,）两个面板来查找帮助信息,：,Contents,面板为可展开的树形结构，向用户提供全方位系统帮助的向导图，当用鼠标点击目录条则在左边的帮助浏览器中就会显示出相应的,HTML,帮助文件。,Search Results,面板是通过关键词来查找全文中与之匹配的章节条目。,1.6.2,使用帮助命令,1. help,命令,help,命令可以获得,MATLAB,命令和,M,文件的帮助信息，如果知道准确的命令名称或主题词，使用,help,命令来查找最快捷。,help,命令名称,2. lookfor,命令,lookfor,命令是在所有的帮助条目中搜索关键字，常用来查找具有某种功能而不知道准确名字的命令。,lookfor topic -all,3.,打开帮助窗口命令,练习,Demos,演示界面操作非常方便，为用户提供了图文并茂的演示实例。通过演示程序学习是一个很好的学习方法。打开“,MATLAB Demo Window,”有几种方法：,在,MATLAB,界面单击菜单“,Help,”,“,Demos,”；,在,MATLAB,命令窗口中，运行“,demo,”命令，例如，运行“,demo matlab graphics,”；,在帮助导航浏览器窗口中，选择“,MATLAB,”,“,Demos,”面板。,本章小结,1. MATLAB,的开发环境各通用窗口,2. MATLAB,的文件格式,3.,搜索路径,4.,帮助的方法,相关网页：, a=1 2 3 4, b=5 6 7 8, c=a+b*i, plot(c),练习：,在,MATLAB,中,_,用于括住字符串。,A. , B. ;,C. D. “,答案：,C,练习：,在,MATLAB,的命令窗口中执行,_,命令，使数值,5.3,显示为,5.300000000000000e+000,。,A. format long B. format long e,C. format short D. format short e,答案：,B,练习：,在,MATLAB,的命令窗口中执行“,x”,，关于,MATLAB,的搜索顺序，下面说法正确的是,_,A.,搜索路径窗口中所有路径的先后顺序是随意的；,B,首先到搜索路径窗口中的路径中去搜索“,x”,；,C,首先在工作空间搜索“,x”,；,D,首先在工作空间搜索“,x.m”,文件,答案：,C,练习：,使用,help,和,lookfor,命令查看“,demo”,的帮助信息,;,在命令窗口中执行“,demo”,、“,demos”,命令查看“,Getting started with MATLAB”,。,