1、1,MATLAB基础与应用,北京化工大学 信息科学与技术学院 主讲教师： 郭青 ,课程内容,2,1. MATLAB的运行环境 2. MATLAB数值运算 3. 符号对象和符号运算。 4. 曲线绘制的步骤和方法。 5. MATLAB程序设计。 6. 控制工具箱与仿真建模,参考教材： 1、李国朝 主编。MATLAB基础及应用，北京大学出版社，2010年9月 2、赵广元 编著。MATLAB与控制系统仿真实践，北京航空航天大学出版社,课程要求,3, 上机地点：第5,7机房, 平时上机+上机考核+考勤, 共32学时，其中教学18学时，上机14学时,第1章 MATLAB简介,4,本章学习目标,了解MATL
2、AB的发展历史、特点和应用领域 了解MATLAB工具箱的概念和类型 掌握MATLAB操作桌面各窗口的用途和操作方法,5,主要内容,1.1 MATLAB的特点和应用领域及MATLAB工具箱 1.2 MATLAB的安装、内容选择和启动 1.3 MATLAB 2009的操作桌面 1.4 MATLAB管理指令 1.5 MATLAB帮助系统,6,1. MATLAB简介 MATLAB: MATrix LABoratry 矩阵实验室 Matlab是一种广泛应用于工程计算及数值分析领域的新型高级语言，功能强大，简单易学，编程效率高，深受广大科技工作者的欢迎。自 1984 年推向市场以来，历经二十多年的发展与竞
3、争，现已成为国际公认的最优秀的工程应用开发环境。 在欧美各高等院校，Matlab 已经成为线性代数、数值分析、数理统计、自动控制理论、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真、图像处理等课程的基本教学工具，已成为大学生必须掌握的基本技能之一。,1.1 MATLAB的特点和应用领域及 MATLAB工具箱,Matlab 的版本,1984年，Matlab 1.0 （DOS版，182K，20多个函数） 1992年，Matlab 4.0 （93年推出Windows版，加入 simulink） 1994年，Matlab 4.2（得到广泛重视和应用） 1999年，Matlab 5.3（真正实现32位运算）
4、2002年，Matlab 6.5（采用JIT加速器） 2004年，Matlab 7.0 2005年，Matlab 7.1 2006年，Matlab R2006a，R2006b 2007年，Matlab R2007a，R2007b 2008年，Matlab R2008a，R2008b 2009年，Matlab R2009a，R2009b,特点：语言简洁、编程效率高 人机界面友善、交互性好 绘图功能强大、便于数据可视化 学科众多、领域广泛的MATLAB工具箱 源程序的开放性,9,2. MATLAB的特点和应用领域,应用领域：MATLAB应用领域十分广泛，典型的应用举例如下：自动控制；汽车；电子；仪
5、器仪表；生物医学；信号处理；通信等。,10,例：用简短命令计算并绘制在0x6范围内的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),MATLAB包含两部分内容：基本部分和各种可选的工具箱。 MATLAB工具箱分为两大类：功能性工具箱和学科性工具箱。 许多学科，在MATLAB中都有专用工具箱，现已有30多个工具箱，但MATLAB语言的扩展开发还远远没有结束，各学科的相互促进，将使得MATLAB更加强大。,3MATLAB工具箱,MATLAB主工具箱
6、符号数学工具箱SIMULINK仿真工具箱控制系统工具箱信号处理工具箱图象处理工具箱通讯工具箱系统辨识工具箱神经元网络工具箱金融工具箱,3MATLAB工具箱,1.2 MATLAB的安装、内容选择和启动,1. MATLAB的安装、内容选择双击MATLAB安装包中的setup.exe应用程序，使“安装向导”启动。安装过程中出现的所有界面都是标准的，用户只需要按照屏幕的提示操作，如输入用户名、单位名、个人许可证密码(Personal License Password，PLP)等。,14,2. MATLAB 7.1的启动 方法一：MATLAB安装成功后，一般会在桌面放置一个快捷方式图标，在开始菜单放置一
7、个快捷方式。双击桌面上的快捷方式图标或开始菜单里的快捷方式，都可以打开MATLAB操作桌面(Desktop)。,15,方法二：MATLAB安装文件夹下也有一个快捷方式图标，双击这个图标可以启动MATLAB。 方法三：双击MATLAB71binwin32文件夹中的MATLAB.exe，就可以启动MATLAB。 方法四：双击与MATLAB相关联的文件可以启动MATLAB。如果双击由MATLAB自带的文本编辑调试器建立的扩展名为.m的文件，也可以启动MATLAB，但是这种方法有时行不通，如果M文件没有与MATLAB关联，则只能打开MATLAB自带的文本编辑调试器。,16,3MATLAB系统的退出,退
8、出Matlab系统的常用方法： (1) 在Matlab主窗口File菜单中选择Exit Matlab命令。 (2) 在Matlab命令窗口输入Exit或Quit命 令。 (3) 单击Matlab主窗口的“关闭”按钮。,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，还主要包括菜单栏和工具栏。 1.3.1 菜单栏 在Matlab主窗口的菜单栏，共包含File、Edit、Debug、Desktop、Window和Help 6个菜单项。,1.3 MATLAB的操作桌面,菜单栏,(1) File菜单项：File菜单项实现有关文件的操作。 (2) Edit菜单项：Edit菜单
9、项用于命令窗口的编辑操作。 (3) Debug菜单项：Debug菜单项用于调试Matlab的程序。,菜单栏,(4) Desktop菜单项： Desktop菜单项用于设置 Matlab的窗口布局。 (5) Window菜单项：主窗口菜单栏上的Window菜单，包含一个子菜单Close all，用于关闭所有打开的编辑器窗口，包括M-file、Figure、Model 和GUI窗口。 (6) Help菜单项：Help菜单项用于提供帮助信息。,1.3.2 工具栏 Matlab主窗口的工具栏共提供了11个命令按钮。这些命令按钮均有对应的菜单命令，但比菜单命令使用起来更快捷、方便。,1.3.3 MATLA
10、B 的子窗口,1. 命令窗口 命令窗口(Command Window) 用于输入命令并显示除图形以外的所有执行结果，是MATLAB的主要交互窗口。命令窗口可以从MATLAB操作桌面中分离出来，以方便单独显示和操作，也可以重新返回操作桌面中，其他窗口也有相同的操作。,22,1. 命令窗口,分离命令窗口可选择菜单命令DesktopUndock Command Window，也可单击窗口右上角 按纽，还可以使用鼠标将命令窗口拖离操作桌面 如将命令窗口返回操作桌面，可选择命令窗口的菜单命令DesktopDock Command Window，或单击窗口右上角的按纽 。 两个常用命令： clc ：清除指
11、令窗中显示内容（clear console） exit 或 quit 退出matlab,23,命令提示符“” ， 表示MATLAB正在处于准备状态。 在命令提示符后输入命令并按回车键后，MATLAB就会解释执行所输入的命令，并在命令后面给出计算结果。 如果希望结果不被显示，则只要在语句之后加上一个分号（；）即可。此时尽管结果没有显示，但它依然被赋值并在Matlab工作空间中分配了内存。,24,1. 命令窗口,命令提示符“” ， 一个命令行一般输入一条命令，以按回车键结束。 但一个命令行也可以输入若干条命令，各命令之间以逗号分隔； 若前一命令后带有分号，则逗号可以省略。 如一个命令行很长，一个物
12、理行之内写不下，可以在第一个物理行之后加上3个小黑点()并按回车键，然后接着下 一个物理行继续写命令的其他部分。 “”称为续行符，即把下面的物理行看作该行的逻辑继续 在Matlab里，有很多的控制键和方向键可用于命令行的编辑。,25,1. 命令窗口,在使用MATLAB时，有时候需要输入字符串，例程如下。 S1=hello world S1 =hello world可以看到，hello world是以赭红色字体显示。另外，在编程中使用一些关键词的时候，也会以不同的颜色来显示，如输入for、end、while等，是以蓝色字体显示。在命令窗口中可输入的对象除MATLAB命令外，还包括函数、表达式、语
13、句以及M文件名或MEX文件名等。 这些可输入的对象通称为语句。,26,matlab与dos兼容命令,1.dir 可列出指定目录下的文件和子目录清单 例如:dir 可显示当前目录下的所有文件dir c:matlabdir c:matlab*.m,2.cd可改变当前工作目录cd c:matlabtoolbox 3.type 可显示指定文件的全部内容type myfile.m,4.delete 删除指定文件,del abc 删除当前目录下的abc文件del c:matlabaaa.m注意：只可删除用户文件，其它文件不要轻易删除，否则系统会瘫痪,2. 工作空间窗口和数组编辑器,工作空间(Workspa
14、ce) 是MATLAB用于存储各种变量和结果的内存空间 在该窗口中显示工作空间中所有变量的名称、大小、字节数和变量类型说明，可对变量进行观察、编辑、保存和删除 在6.5版本中，它与当前目录(Current Directory)窗口是可切换的前、后台工作方式，可以单击位于下部的Workspace或Current Directory进行切换。,30,3. 历史命令记录窗口,在默认设置下，历史命令记录(Command History)窗口会在计算机的硬盘上自动保留自安装起用过的所有命令的历史记录，并且还标明了使用时间，从而方便用户查询并利用这些既有的资源，节省编程时间。从历史命令记录窗口可以看到曾经
15、运行过的一些命令及运行时间，而且双击命令可进行历史命令的再运行。这些命令也可以被复制和执行。,31,4. M文件编辑调试器,M文件的编辑(Editor)和调试(Debugger)是在MATLAB的M文件编辑调试器中进行的，若需要对M文件进行调试，还需要MATLAB运行环境的支持。可以采用以下方法启动M文件编辑调试器。 方法一：创建一个新的M文件时，可以在操作桌面快捷工具栏中单击“建立新文件”按钮或选择菜单命令FileNewM-File，启动M文件编辑调试器。 方法二：在操作桌面快捷工具栏中单击“打开文件”按纽或选择菜单命令FileOpen打开一个已经存在的M文件，从而启动M文件编辑调试器。 方
16、法三：在命令窗口中输入edit命令时也可以启动M文件编辑调试器,32,5. 搜索路径和当前目录窗口,当前目录(Current Directory)是指MATLAB运行文件时的工作目录，只有在当前目录或搜索路径下的文件、函数可以被运行或调用。 在当前目录窗口中可以显示或改变当前目录，还可以显示当前目录下的文件并提供搜索功能。,将用户目录设置成当前目录也可使用cd命令。例如，将用户目录c:mydir设置为当前目录，可在命令窗口输入命令： cd c:mydir cd path：由当前目录进入path目录 cd ：返回上一级目录 cd：显示当前目录,MATLAB的搜索路径,当用户在MATLAB命令窗口
17、输入一条命令后，MATLAB按照一定次序寻找相关的文件。基本的搜索过程是： (1) 检查该命令是不是一个变量。 (2) 检查该命令是不是一个内部函数。 (3) 检查该命令是否当前目录下的M文件。 (4) 检查该命令是否MATLAB搜索路径中其 他目录下的M文件。,MATLAB的搜索路径,用户可以将自己的工作目录列入Matlab搜索路径，从而将用户目录纳入Matlab系统统一管理。设置搜索路径的方法有：(1) 用path命令设置搜索路径。 Path 显示matlab启动时设定的搜索路径,MATLAB的搜索路径,例如，将用户目录c:mydir加到搜索路径下，可在命令窗口输入命令： path(pat
18、h,c:mydir) 可将你需要的目录永久纳入matlab搜索路径 打开c:matlabtoolboxlocalmatlabrc.m 在所有搜索路径后加上c:mydir;,(2) 用对话框设置搜索路径,在Matlab的File菜单中选Set Path命令或在命令窗口执行pathtool命令，将出现搜索路径设置对话框。 通过Add Folder或Add with Subfolder命令按钮将指定路径添加到搜索路径列表中。 在修改完搜索路径后，则需要保存搜索路径。,1.4 MATLAB管理指令,1. 命令窗中语句行的编辑命令窗口不仅能编辑和运行当前输入的语句，有时候还需要对曾经输入的语句重复调用、
19、编辑和运行，这时可使用如书中表1-1所列的语句行编辑键。 2. 命令窗口的常用控制指令可以通过帮助功能查询这些指令的详细说明。MATLAB提供的常用控制指令见表1-2。 3. 工作空间管理指令MATLAB还提供了用于查阅、删除MATLAB内存中变量的一些指令，见表1-3,39,1.5 MATLAB帮助系统,1 . 帮助命令 MATLAB的所有执行指令、函数的M文件都有一 个注释区。在该区中，用纯文本形式简要地叙述该 函数的调用格式和输入输出宗量的含义。MATLAB 可以根据MATLAB帮助命令的形式去注释区寻找匹 配的内容来显示帮助内容。MATLAB帮助命令包括 help、lookfor以及模
20、糊查询。,40,help命令在MATLAB命令窗口中直接输入help命令将会显示 当前帮助系统中所包含的所有项目，即搜索路径中 所有的目录名称。例如在命令窗口中输入 help 可以通过help加函数名来显示该函数的 帮助说明。例如在命令窗口输入 help sin,41,lookfor命令 lookfor命令对搜索范围内的M文件进行关键字搜索， 条件比较宽松。lookfor命令只对M文件的第一行进行 关键字搜索。若在lookfor命令加上-all选项，则可对 M文件进行全文搜索。,42,模糊查询MATLAB 6.0以上的版本提供了一种类似模糊 查询的命令查询方法，用户只需要输入命令的前 几个字母
21、，然后按Tab键，系统就会列出所有以 这几个字母开头的命令。,43,2. 帮助窗口,MATLAB自6.x版以后提供了一个“交互界面” 的帮助窗口，该窗口对MATLAB功能叙述最系统 、丰富，界面也十分友善、方便，这是用户今后 寻求帮助的最主要资源。进入帮助窗口可以通过以下3种方法。在命令窗口输入helpwin、helpdesk或doc。单击MATLAB主窗口工具栏中的Help按钮。选择菜单命令HelpMATLAB Help。,44,3 . 演示系统MATLAB主包和各工具包都有设计好的演示系 统程序。在帮助窗口中选择演示系统(Demos)选 项卡，然后在其中选择相应的演示模块，或者在 命令窗口输入Demos，或者选择主窗口菜单命 令HelpDemos，都可以打开演示系统。,45,4. 远程帮助系统除以上3种方法可以获得帮助以外，还可以通过 网络获得远程帮助，例如在MathWorks公司的主页 (http:/)上可以找到很多有用 的信息。国内的一些网站也有丰富的信息资源，例如MATLAB中国：http:/ MATLAB在各领域应用方面的内容，也可以到这 些论坛上交流学习。例如http:/ 要求：启动MATLAB软件，熟悉软件的界面和菜单。会使用帮助文件。,47,
