MATLABR2010a环境.ppt

第1章MATLABR2010a环境 1 1MATLAB简介 1 2MATLABR2010a的环境设置 1 3通用操作界面窗口 1 4MATLABR2010a其他管理 1 51个实例 1 1MATLAB简介 1 1 1MATLAB工具箱MATLAB有以下主要的工具箱 1 控制系统工具箱 ControlSystemToolbox 主要应用于连续系统设计和离散系统设计 传递函数和状态空间模型建立 模型转换 方程求解 频域响应 时域响应 根轨迹分析 增益选择 极点分配等 2 信号处理工具箱 SignalProcessingToolbox 主要应用于数字和模拟滤波器设计 应用及仿真 参数化模型 谱分析和估计 FFT变换 DCT变换等 3 神经网络工具箱 NeuralNetworkToolbox 主要应用于BP网络 Hopfield Kohonen网络 径向基函数网络 竞争 线性 Sigmoidal等传递函数 前馈 递归等网络结构 性能分析及应用 自组织网络等 4 模糊逻辑控制工具箱 FuzzyLogicToolbox 主要应用于友好的交互设计界面 自适应神经 模糊学习 聚类及Sugeno推理 支持Simulink动态仿真 可生成C语言源代码等 1 1 1MATLAB工具箱 5 图像处理工具箱 ImageProcessingToolbox 主要应用于二维滤波器设计和滤波输入 图像恢复增强 色彩 集合及形态操作 二维变换 图像分析和统计等 7 优化工具箱 OptimizationToolbox 主要应用于线性规划和二次规划 求函数的最大值和最小值 多目标优化 约束条件下的优化 非线性方程求解等 8 统计工具箱 StatisticsToolbox 主要应用于概率分布和随机数生成 多变量分析 回归分析 主极分析 假设检验等 9 符号数学工具箱 SymbolicMathToolbox 主要实现符号运算 包括极限 微积分 符号方程等 1 1 2MATLAB功能和特点 1 功能强大 1 运算功能强大 2 功能丰富的工具箱 3 文字处理功能强大 2 人机界面友好 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 1 2MATLABR2010a的环境设置 MATLABR2010a版启动后的运行界面称为MATLAB操作窗口 默认的操作窗口如图1 1所示 1 2 1菜单栏 1 File菜单File菜单用于对文件进行操作 File菜单如图1 2所示 对应的常用功能如表1 1所示 1 2 1菜单栏 1 2 1菜单栏 2 Edit菜单Edit菜单如图1 3所示 Edit菜单的各菜单项与Windows的Edit菜单相似 其中 PastetoWorkspace 有点特殊 可以用来打开数据输入向导对话框 ImportWizard 将剪贴板的数据输入到MATLAB工作空间中 1 2 1菜单栏 3 Debug菜单Debug菜单的各菜单项用于调试程序 其菜单项的功能如表1 2所示 1 2 1菜单栏 4 Desktop菜单Desktop菜单用于对界面中各窗口进行打开和调整大小等操作 如图1 4所示 新增了对窗口进行调整尺寸大小的菜单 1 2 1菜单栏 对应的主要功能如表1 3所示 1 2 1菜单栏 5 Windows菜单Windows菜单提供了在已打开的各窗口之间切换的功能 6 Help菜单Help菜单提供了进入各类帮助系统的方法 如图1 5所示 通过菜单项打开帮助窗口 显示各部分的帮助内容 7 开始菜单在MATLAB操作界面的左下角有一个按钮 单击该按钮就会出现如图1 6所示的开始菜单 1 2 2工具栏 MATLABR2010a的默认工具栏如图1 7所示 当鼠标停留在工具栏按钮上时可显示出该按钮的功能 1 3通用操作界面窗口 1 3 1命令窗口 CommandWindow 命令窗口也可以单独显示 如果选择菜单 Desktop UndockCommandWindow 命令 或是单击命令窗口右上角的按钮 或是直接拖曳命令窗口离开操作界面都会出现如图1 8所示单独的命令窗口 1 3 1命令窗口 CommandWindow 1 命令行的显示方式 MATLAB版运行时 命令窗口中的每个命令行前会出现提示符 命令窗口内显示的字符和数值采用不同的颜色 在默认情况下 输入的命令 表达式及计算结果等采用黑色字体 字符串采用赭红色 if for 等关键词采用蓝色 例1 1 在命令窗口中输入不同的数值和语句 并查看其显示方式 a 12 5a 12 5000 b Hello b Hello ifa 0c 5 endc 5 1 3 1命令窗口 CommandWindow 2 命令窗口中命令行的编辑 由于MATLAB把命令窗口中输入的所有命令都记录在内存中专门的 历史命令 CommandHistory 空间中 因此MATLAB命令窗口不仅可以对输入的命令进行编辑和运行 而且还可以对已输入的命令进行回调 编辑和重运行 命令窗口中行编辑的常用操作键如表1 4所示 1 3 1命令窗口 CommandWindow 3 命令窗口中的标点符号 MATLAB常用标点符号的功能如表1 5所示 1 3 1命令窗口 CommandWindow 例1 2 在命令窗口中使用不同的标点符号 a 12 5 b Hello 逗号表示分隔命令 单引号构成字符串 点号为小数点a 12 5000b Hello c 12 34 56 表示构成矩阵 分号用来分隔行 空格用来分隔元素c 123456 d a 表示续行cd 12 500025 000037 500050 000062 500075 0000 1 3 1命令窗口 CommandWindow 4 数值计算结果的显示格式及设置 在MATLAB的界面选择菜单 File Preferences 命令 则会出现参数设置对话框 如图1 9所示 在对话框的左栏选中 CommandWindow 项 在右边的 Numericformat 栏设置数据的显示格式 设置后立即生效 并且这种设置不因MATLAB关闭而改变 除非用户进行重新设置 1 3 1命令窗口 CommandWindow 还可以直接在命令窗口中通过输入 format 命令进行数值显示格式的设置 语法 format格式描述MATLAB的数值显示的format格式如表1 6所示 1 3 2历史命令窗口 CommandHistory 历史命令窗口如图1 10所示 历史命令窗口包括 每次开启MATLAB的时间和每次开启后在命令窗口中运行过的所有命令行 1 3 2历史命令窗口 CommandHistory 在历史命令窗口中选择命令行 单击鼠标右键 则弹出菜单 如上图所示 主要功能如表1 7所示 1 3 2历史命令窗口 CommandHistory 在历史命令窗口中 先用鼠标单击选择 ifa 0c 5 end 命令 单击鼠标右键选择 CreateShortcut 菜单 则出现 ShortcutEditor 窗口 如图1 11所示 1 3 3当前目录浏览器窗口 CurrentFolder 当前目录浏览器窗口如图1 12所示 选择 View 菜单中的 Size DateModified Description 和 Type 包括当前目录设置区和文件详细列表 1 3 3当前目录浏览器窗口 CurrentFolder 在当前目录设置区设置 在图1 12中或MATLAB界面 图1 1 工具栏的右侧都有当前目录设置区 可以在 设置栏 中直接填写待设置的目录名 或单击图1 1工具栏的按钮选择待设置目录 通过命令设置 使用 cd 命令设置当前目录 语法 cd 显示当前目录cd目录 指定当前目录cd 指定上一级目录为当前目录例如 要设置当前目录为 c MyDir cdc MyDir 1 3 3当前目录浏览器窗口 CurrentFolder 2 文件详细列表区的使用 文件详细列表区的主要应用功能和操作方法如表1 8所示 1 3 3当前目录浏览器窗口 CurrentFolder 例如 在 CurrentFolder 窗口中选择 例1 1 保存的文件名 Ex0101 和 例1 2 的文件 Ex0102 将 例1 2 中命令行的第一行修改为和 例1 1 相同 然后单击鼠标右键在快捷菜单中选择 CompareSelectedFiles 则打开 FilesandFoldersComparisons 窗口 如图1 13所示 显示出两个文件的匹配情况 1 3 4工作空间窗口 Workspace 例如 在命令窗口输入 a 12 5 b Hello c 12 34 56 如图1 14所示为工作空间窗口 1 3 4工作空间窗口 Workspace 1 当前目录工作空间窗口中变量的操作 对当前目录工作空间窗口中的变量可以进行多种操作 操作方法如表1 9所示 1 3 4工作空间窗口 Workspace 2 通过命令管理变量 把工作空间中的数据存放到MAT数据文件 语法 saveFileName变量1变量2 参数 将变量保存到文件中例如 saveFileName1 把全部内存变量保存为FileName1 mat文件 saveFileName2ab 把变量a b保存为FileName2 mat文件 saveFileName3ab append 把变量a b添加到FileName3 mat文件中 从数据文件中取出变量存放到工作空间 语法 loadFileName变量1变量2 例如 loadFilename1 把FileName1 mat文件中的全部变量装入内存 loadFileName2ab 把FileName2 mat文件中的a b变量装入内存 1 3 4工作空间窗口 Workspace 查阅MATLAB内存变量名 语法 who例如 查阅工作空间中的a b c这3个变量 whoYourvariablesare abc 查阅MATLAB内存变量变量名 大小 类型和字节数 语法 whos例如 whosNameSizeByteClassa1x18doublearrayb1x510chararrayc3x248doublearrayGrandtotalis12elementsusing66bytes 1 3 4工作空间窗口 Workspace 删除工作空间中的变量 语法 clear 删除内存中的所有变量clear变量名1变量名2 删除内存中的多个变量例如 在工作空间中删除变量a cleara whoYourvariablesare bc 1 3 4工作空间窗口 Workspace 查询工作空间中是否存在某个变量 语法 i exist X 查询工作空间中是否有 X 变量说明 i 1 表示存在1个变量名为 X 的变量 i 2 表示存在1个名为 X m 的文件 i 3 表示存在1个名为 X mex 的文件 i 4 表示存在1个名为 X mdl 文件 i 5 表示存在1个名为 X 的内部函数 i 0 表示不存在以上变量和文件 1 3 5变量编辑器窗口 VariableEditor 如图1 15所示为变量 c 12 34 56 出现在 VariableEditor 变量编辑器窗口 1 3 5变量编辑器窗口 VariableEditor 在图1 15中选择所有的元素 单击工具栏的按钮 则会出现如图1 16所示的波形图 1 3 6M文件编辑 调试器窗口 Editor Debugger M文件编辑 调试器窗口不随MATLAB界面的出现而启动 只有需要编写M文件 扩展名为 m 时 才启动该窗口 如图1 17所示为M文件编辑 调试器窗口 1 3 6M文件编辑 调试器窗口 Editor Debugger M文件编辑 调试器窗口的启动方法有以下几种 1 单击MATLAB界面上的图标 或者选择菜单 File New Script Function 命令 可打开空白的M文件编辑器 2 单击MATLAB界面上的图标 或者选择菜单 File Open 命令 在打开的 Open 对话框中填写所选文件名 单击 打开 按钮 就可出现相应的M文件编辑器 3 用鼠标双击当前目录窗口中的M文件 扩展名为 m 可直接打开相应文件的M文件编辑器 1 3 7程序性能剖析窗口 Profiler 在CurrentFolder窗口中选择M文件后 选择菜单 Desktop Profiler 命令 或在命令窗口输入 profileviewer 或者选择菜单 Start MATLAB Profiler 命令 就可以独立出现程序性能剖析窗口 如图1 18所示 1 3 8MATLABR2010a帮助 1 帮助窗口打开帮助窗口 如图1 19所示的帮助窗口界面由左侧的HelpNavigator 帮助导航器 和右侧的HelpBrowser 帮助浏览器 两部分组成 帮助导航器的功能是向用户提供各种不同的帮助手段 分为 Contents 和 SearchResults 2个选项窗口 1 3 8MATLABR2010a帮助 2 通过命令实现帮助 1 help 显示MATLAB命令和M文件的帮助信息 语法 help 列出所有主要的帮助主题 每个帮助主题与MATLAB搜索路径的一个目录名相对应helptopic 给出指定主题的帮助 主题可以是函数 目录或局部路径例如 在命令窗口输入 helpabs 绝对值函数 命令 显示该M文件的注释行 得出具体函数的用法说明 helpabsABSAbsolutevalueABS X istheabsolutevalueoftheelementsofX WhenXiscomplex ABS X isthecomplexmodulus magnitude oftheelementsofX SeealsoSIGN ANGLE UNWRAPOverloadedmethodshelpsym abs m 1 3 8MATLABR2010a帮助 2 lookfor 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 语法 lookfortopic 把在搜索中发现与关键字相匹配的所有M文件的H1行 第1行注释 都显示出来lookfortopic all 在所有M文件中搜索关键字例如 在命令窗口输入 lookforsimulink 查看帮助信息 3 doc 打开并显示帮助窗口 如图1 19所示 语法 docdoctopic 打开帮助导航 浏览器窗口显示指定的主题信息 1 3 8MATLABR2010a帮助 3 通过Web查找帮助信息MathWorks公司提供了技术支持网站 通过该网站用户可以找到相关的MATLAB书籍介绍 MATLAB使用建议 常见问题解答和其他MATLAB用户提供的应用程序等 1 4MATLABR2010a其他管理 1 4 1MATLAB用户文件格式1 程序文件2 数据文件3 可执行文件4 图形文件5 模型文件 1 4 2设置搜索路径 1 MATLAB的基本搜索过程当用户在命令窗口的提示符 后输入1个名字如 X 时 则MATLAB按照以下步骤进行搜索 1 在MATLAB内存中进行检查 检查X是否为工作空间的变量或特殊变量 2 检查X是否为MATLAB的内部函数 Built inFunction 3 在当前目录上 检查是否有名为 X m 或 X mex 的文件存在 4 在MATLAB搜索路径的所有其他目录中 检查是否有名为 X m 或 X mex 的文件存在 5 如果都不是 则MATLAB发出错误信息 1 4 2设置搜索路径 2 显示当前目录是否在搜索路径中在 CurrentFolder 窗口中可以查看当前路径中的文件夹是否在搜索路径中 选择菜单 File Preferences 命令 在出现的 Preferences 窗口左侧栏选择 CurrentFolder 在右侧栏的 Pathindication 选项中选择 Indicateinaccessiblefiles 和 Showtooltipexplainingwhyfilesareinaccessible 并将 Textandicontransparency 调整到最前面 如图1 21所示 单击 OK 按钮保存设置 1 4 2设置搜索路径 在 CurrentFolder 窗口中将鼠标放在目录上 则可以显示出是否在搜索路径中的说明 如图1 22所示 1 4 2设置搜索路径 3 MATLAB搜索路径的扩展和修改 1 利用设置路径对话框修改搜索路径 通过打开路径对话框修改搜索路径有2种方法 在MATLAB界面选择菜单 File SetPath 命令 在命令窗口运行 pathtool 命令 就会出现如图1 23所示的 设置路径 对话框 1 4 2设置搜索路径 2 利用path命令设置搜索路径 利用path命令可以显示和添加搜索路径 用path命令扩展的搜索路径仅在当前MATLAB环境下有效 语法 path 列出MATLAB的搜索路径path path 新增目录 在MATLAB的搜索路径的末尾添加新目录例如 在MATLAB的搜索路径的末尾添加已有目录 c MyDir path path c MyDir 1 4 2设置搜索路径 3 在 CurrentFolder 窗口中设置搜索路径 在 CurrentFolder 窗口中选择文件夹 单击鼠标右键出现快捷菜单 如图1 24所示 1 4 3文件管理命令 MATLAB本身也有文件管理的命令 常用的命令有以下6种 1 列出当前目录下的M MAT MEX文件清单 语法 what例如 当前目录为 D MATLAB6p1 toolbox matlab elfun whatM filesinthecurrentdirectoryD MATLAB6p1 toolbox matlab elfunContentsasechcoshisrealsecabsasincotlogsechacosasinhcothlog10signacoshatancplxpairlog2sinacotatan2cscmodsinhacothatanhcschnextpow2sqrtacscceilexppow2tanacschcomplexfixrealtanhangleconjfloorremunwrapaseccosimagroundMEX filesinthecurrentdirectoryD MATLAB6p1 toolbox matlab elfuncomplex 1 4 3文件管理命令 2 列出指定目录下的文件和子目录清单 语法 dir 列出当前目录下的文件和子目录清单dir目录名 列出指定目录下的文件和子目录清单 3 显示指定M文件的内容 语法 type文件名 显示指定M文件的内容例如 显示 abs m 文件的注释内容 typeabs m ABSAbsolutevalue ABS X istheabsolutevalueoftheelementsofX When Xiscomplex ABS X isthecomplexmodulus magnitude of theelementsofX SeealsoSIGN ANGLE UNWRAP Copyright1984 2001TheMathWorks Inc Revision 5 8 Date 2001 04 1512 02 51 Built infunction 1 4 3文件管理命令 4 指出M文件 MEX文件 MAT文件 工作空间变量 内置函数或Simulink模型所在的目录 语法 which文件名 指出文件所在的目录例如 显示 abs m 所在的目录 whichabs mD MATLAB6p1 toolbox matlab elfun abs m 5 返回安装MATLAB的根目录 语法 matlabroot例如 matlabrootans C ProgramFiles MATLAB R2010a 1 4 4退出MATLAB 若要退出MATLAB环境 则可以使用以下任何1种方式 1 在MATLAB的命令窗口输入 exit 命令 2 在MATLAB的命令窗口输入 quit 命令 3 直接单击MATLAB命令窗口中的按钮 1 51个实例 例1 3 MATLAB通用操作界面的综合运用 按照以下步骤进行 1 启动MATLAB 2 在命令窗口 CommandWindow 中输入以下几行命令 创建4个变量 a 123 456 789 b 111 222 333 c MATLAB d a b i 1 51个实例 3 打开工作空间浏览器窗口 Workspace 查看变量 共有4个变量 如图1 25所示为MATLAB界面的左上侧的工作空间窗口 1 51个实例 4 双击其中的变量 d 出现变量编辑器窗口 VariableEditor 如图1 26所示为该变量的详细信息 1 51个实例 5 打开历史命令窗口 CommandHistory 如图1 27所示 选择上面的4行命令 单击鼠标右键 在快捷菜单中选择 CreateM File 命令生成M文件 1 51个实例 6 出现M文件编辑 调试器窗口 Editor Debugger 如图1 28所示 1 51个实例 在上图中选择工具栏的按钮可以运行该程序 在运行之前会弹出一个对话框如图1 29所示 询问是否修改当前路径 可以选择 ChangeFolder 或者 AddtoPath 按钮修改当前路径 或将该路径添加到搜索路径中 1 51个实例 7 如果当前路径不是用户路径 则可以打开当前目录浏览器窗口 CurrentDirectoryBrowser 将当前目录设置为 c MyDir 可以看到刚保存的 ex0103 m 文件 在命令窗口输入 ex0103 运行该文件 8 在命令窗口输入 saveEx0103 命令 则在当前目录工作空间窗口可以看到当前目录下生成了1个 Ex0103 mat 数据文件 如图1 30所示 1 51个实例 9 在命令窗口输入 exit 命令退出MATLAB 10 重新启动MATLAB后 在命令窗口输入 Ex0103 则不能运行该文件 该文件不在MATLAB的搜索路径中 单击MATLAB界面的菜单 File SetPath 打开设置路径对话框 将 C MyDir 目录添加到搜索路径中 如图1 31所示 单击 Save 按钮关闭该对话框 重新输入 ex0103 则可以运行该文件 1 51个实例 11 退出MATLAB后重新启动 打开工作空间窗口看到没有内存变量 如果要导入 Ex0103 mat 数据文件的变量 则可选择菜单 File ImportData 命令 然后选择 C MyDir Ex0103 mat 文件 如图1 32所示为 ImportWizard 窗口 1 51个实例 12 如在MATLAB命令窗口输入 ex0103 则可以运行该文件 如果输入 typeEx0103 命令 则可以看到该文件的内容显示如下 typeex0103a 123 456 789 b 111 222 333 c 计算 d a b I