MATLAB 矩阵实验室.doc

1、MATLAB百科名片MATLAB 软件界面图MATLAB 是矩阵实验室（ Matrix Laboratory）的简称，是美国 MathWorks 公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括 MATLAB 和 Simulink 两大部分。目录基本功能应用发展历程新版本新功能特点优势工具展开编 辑 本 段 基 本 功 能MATLAB 是 由 美 国 mathworks 公 司 发 布 的 主 要 面 对 科 学 计 算 、 可 视 化 以 及 交 互 式程 序 设 计 的 高 科 技 计 算 环 境 。 它 将 数 值 分 析 、

2、 矩 阵 计 算 、 科 学 数 据 可 视 化 以 及 非 线 性 动态 系 统 的 建 模 和 仿 真 等 诸 多 强 大 功 能 集 成 在 一 个 易 于 使 用 的 视 窗 环 境 中 ， 为 科 学 研 究 、工 程 设 计 以 及 必 须 进 行 有 效 数 值 计 算 的 众 多 科 学 领 域 提 供 了 一 种 全 面 的 解 决 方 案 ， 并 在很 大 程 度 上 摆 脱 了 传 统 非 交 互 式 程 序 设 计 语 言 （ 如 C、 Fortran） 的 编 辑 模 式 ， 代 表了 当 今 国 际 科 学 计 算 软 件 的 先 进 水 平 。 MATLAB 和

3、Mathematica、 Maple 并 称 为 三 大 数 学 软 件 。 它 在 数 学 类 科 技 应 用 软件 中 在 数 值 计 算 方 面 首 屈 一 指 。 MATLAB 可 以 进 行 矩 阵 运 算 、 绘 制 函 数 和 数 据 、 实 现算 法 、 创 建 用 户 界 面 、 连matlab 开 发 工 作 界 面接 其 他 编 程 语 言 的 程 序 等 ， 主 要 应 用 于 工 程 计 算 、 控 制 设 计 、 信 号 处 理 与 通 讯 、 图像 处 理 、 信 号 检 测 、 金 融 建 模 设 计 与 分 析 等 领 域 。MATLAB 的 基 本 数 据

4、单 位 是 矩 阵 ， 它 的 指 令 表 达 式 与 数 学 、 工 程 中 常 用 的 形 式 十分 相 似 ， 故 用 MATLAB 来 解 算 问 题 要 比 用 C， FORTRAN 等 语 言 完 成 相 同 的 事 情 简捷 得 多 ， 并 且 MATLAB 也 吸 收 了 像 Maple 等 软 件 的 优 点 ,使 MATLAB 成 为 一 个 强 大的 数 学 软 件 。 在 新 的 版 本 中 也 加 入 了 对 C， FORTRAN， C+ ， JAVA 的 支 持 。 可 以直 接 调 用 ,用 户 也 可 以 将 自 己 编 写 的 实 用 程 序 导 入 到 MA

5、TLAB 函 数 库 中 方 便 自 己 以 后调 用 ， 此 外 许 多 的 MATLAB 爱 好 者 都 编 写 了 一 些 经 典 的 程 序 ， 用 户 可 以 直 接 进 行 下 载就 可 以 用 。编 辑 本 段 应 用MATLAB 产 品 族 可 以 用 来 进 行 以 下 各 种 工 作 ： 数 值 分 析 数 值 和 符 号 计 算 工 程 与 科 学 绘 图 控 制 系 统 的 设 计 与 仿 真 数 字 图 像 处 理 技 术 数 字 信 号 处 理 技 术 通 讯 系 统 设 计 与 仿 真MATLAB 在 通 讯 系 统 设 计 与 仿 真 的 应 用 财 务 与 金

6、 融 工 程MATLAB 的 应 用 范 围 非 常 广 ， 包 括 信 号 和 图 像 处 理 、 通 讯 、 控 制 系 统 设 计 、 测 试和 测 量 、 财 务 建 模 和 分 析 以 及 计 算 生 物 学 等 众 多 应 用 领 域 。 附 加 的 工 具 箱 （ 单 独 提 供 的专 用 MATLAB 函 数 集 ） 扩 展 了 MATLAB 环 境 ， 以 解 决 这 些 应 用 领 域 内 特 定 类 型 的问 题 。编 辑 本 段 发 展 历 程20 世 纪 70 年 代 ， 美 国 新 墨 西 哥 大 学 计 算 机 科 学 系 主 任 Cleve Moler 为 了

7、减 轻 学生 编 程 的 负 担 ， 用 FORTRAN 编 写 了 最 早 的 MATLAB。 1984 年 由Little、 Moler、 Steve Bangert 合 作 成 立 了 的 MathWorks 公 司 正 式 把 MATLAB 推 向市 场 。 到 20 世 纪 90 年 代 ， MATLAB 已 成 为 国 际 控 制 界 的 标 准 计 算 软 件 。版 本 更 新 :版本 1 建造编号 发布时间MATLAB 1.0 1984MATALB 2 1986MATLAB 3 1987MATLAB 3.5 1990MATLAB 4 1992MATLAB 4.2cR7 1994

8、MATLAB 5.0 R8 1996MATLAB 5.1 R9 1997MATLAB 5.1.1R9.1 1997MATLAB 5.2 R10 1998MATLAB 5.2.1R10.1 1998MATLAB 5.3 R11 1999MATLAB 5.3.1R11.1 1999MATLAB 6.0 R12 2000MATLAB 6.1 R12.1 2001MATLAB 6.5 R13 2002MATLAB 6.5.1R13SP1 2003MATLAB 6.5.2R13SP2 2003MATLAB 7 R14 2004MATLAB 7.0.1R14SP1 2004MATLAB 7.0.4R14S

9、P2 2005MATLAB 7.1 R14SP3 2005MATLAB 7.2 R2006a 2006MATLAB 7.3 R2006b 2006MATLAB 7.4 R2007a 2007MATLAB 7.5 R2007b 2007MATLAB 7.6 R2008a 2008MATLAB 7.7 R2008b 2008MATLAB 7.8 R2009a 2009.3.6MATLAB 7.9 R2009b 2009.9.4MATLAB 7.10R2010a 2010.3.5MATLAB 7.11R2010b 2010.9.3MATLAB 7.12R2011a 2011.4.8编 辑 本 段 新

10、 版 本 新 功 能Release 2010a 的 新 功 能Release 2010a 包 括 MATLAB 和 Simulink 的 若 干 新 功 能 丶 一 款 新 产 品 以 及 对其 它 85 款 产 品 的 更 新 和 缺 陷 修 复 。 已 经 购 买 MathWorks 软 件 维 护 服 务 的 用 户 可以 下 载 产 品 更 新 。MATLAB 产 品 系 列 的 新 功 能 包 括 ：增 加 更 多 多 线 程 数 学 函 数 ， 增 强 文 件 共 享 丶 路 径 管 理 功 能 以 及 改 进 MATLAB 桌 面 新 增 用 于 在 MATLAB 中 进 行 流

11、 处 理 的 系 统 对 象 ， 并 在 Video and Image Processing Blockset 和 Signal Processing Blockset 中 提 供 超 过 140 种 支 持 算 法 针 对 50 多 个 函 数 提 供 多 核 支 持 并 增 强 性 能 ， 并 对 图 像 处 理 工 具 箱 中 的 大 型 图像 提 供 更 多 支 持 在 全 局 优 化 工 具 箱 和 优 化 工 具 箱 中 提 供 新 的 非 线 性 求 解 器能 够 从 Symbolic Math Toolbox 中 生 成 Simscape 语 言 方 程 在 SimBiolo

12、gy 中 提 供 随 机 近 似 最 大 期 望 (SAEM) 算 法 和 药 动 学 给 药 方 案 支持Simulink 产 品 系 列 的 新 功 能 包 括 ： 在 Simulink 中 提 供 可 调 参 数 结 构 丶 触 发 模 型 块 以 及 用 于 大 型 建 模 的 函 数 调 用分 支 在 嵌 入 式 IDE 链 接 和 目 标 支 持 包 中 提 供 针 对 Eclipse 丶 嵌 入 式 Linux 及 ARM 处 理 器 的 代 码 生 成 支 持在 IEC 认 证 工 具 包 中 提 供 对 Real-Time Workshop Embedded Coder 和

13、PolySpace 产 品 的 ISO 26262 认 证 在 DO 鉴 定 工 具 包 中 提 供 扩 展 至 模 型 的 DO-178B 鉴 定 支 持Simulink PLC Coder， 用 于 生 成 PLC 和 PAC IEC 61131 结 构 化 文 本 的 新 产品编 辑 本 段 特 点1) 高 效 的 数 值 计 算 及 符 号 计 算 功 能 ,能 使 用 户 从 繁 杂 的 数 学 运 算 分 析 中 解 脱 出 来 ;2) 具 有 完 备 的 图 形 处 理 功 能 ,实 现 计 算 结 果 和 编 程 的 可 视 化 ;3) 友 好 的 用 户 界 面 及 接 近

14、数 学 表 达 式 的 自 然 化 语 言 ,使 学 者 易 于 学 习 和 掌 握 ;4) 功 能 丰 富 的 应 用 工 具 箱 (如 信 号 处 理 工 具 箱 、 通 信 工 具 箱 等 ) ,为 用 户 提 供 了 大量 方 便 实 用 的 处 理 工 具 .编 辑 本 段 优 势（ 1） 友 好 的 工 作 平 台 和 编 程 环 境MATLAB 由 一 系 列 工 具 组 成 。 这 些 工 具 方 便 用 户 使 用 MATLAB 的 函 数 和 文 件 ，其 中 许 多 工 具 采 用 的 是 图 形 用 户 界 面 。 包 括 MATLAB 桌 面 和 命 令 窗 口 、

15、历 史 命 令 窗口 、 编 辑 器 和 调 试 器 、 路 径 搜 索 和 用 于 用 户 浏 览 帮 助 、 工 作 空 间 、 文 件 的 浏 览 器 。 随 着MATLAB 的 商 业 化 以 及 软 件 本 身 的 不 断 升 级 ， MATLAB 的 用 户 界 面 也 越 来 越 精 致 ，更 加 接 近 Windows 的 标 准 界 面 ， 人 机 交 互 性 更 强 ， 操 作 更 简 单 。 而 且 新 版 本 的MATLAB 提 供 了 完 整 的 联 机 查 询 、 帮 助 系 统 ， 极 大 的 方 便 了 用 户 的 使 用 。 简 单 的 编 程环 境 提 供

16、了 比 较 完 备 的 调 试 系 统 ， 程 序 不 必 经 过 编 译 就 可 以 直 接 运 行 ， 而 且 能 够 及 时 地报 告 出 现 的 错 误 及 进 行 出 错 原 因 分 析 。（ 2） 简 单 易 用 的 程 序 语 言Matlab 一 个 高 级 的 矩 阵 /阵 列 语 言 ， 它 包 含 控 制 语 句 、 函 数 、 数 据 结 构 、 输 入 和 输出 和 面 向 对 象 编 程 特 点 。 用 户 可 以 在 命 令 窗 口 中 将 输 入 语 句 与 执 行 命 令 同 步 ， 也 可 以 先编 写 好 一 个 较 大 的 复 杂 的 应 用 程 序 （

17、M 文 件 ） 后 再 一 起 运 行 。 新 版 本 的 MATLAB 语言 是 基 于 最 为 流 行 的 C 语 言 基 础 上 的 ， 因 此 语 法 特 征 与 C 语 言 极 为 相 似 ， 而且 更 加 简 单 ， 更 加 符 合 科 技 人 员 对 数 学 表 达 式 的 书 写 格 式 。 使 之 更 利 于 非 计 算 机 专 业 的科 技 人 员 使 用 。 而 且 这 种 语 言 可 移 植 性 好 、 可 拓 展 性 极 强 ， 这 也 是 MATLAB 能 够 深入 到 科 学 研 究 及 工 程 计 算 各 个 领 域 的 重 要 原 因 。（ 3） 强 大 的

18、科 学 计 算 机 数 据 处 理 能 力MATLAB 是 一 个 包 含 大 量 计 算 算 法 的 集 合 。 其 拥 有 600 多 个 工 程 中 要 用 到 的 数学 运 算 函 数 ， 可 以 方 便 的 实 现 用 户 所 需 的 各 种 计 算 功 能 。 函 数 中 所 使 用 的 算 法 都 是 科 研和 工 程 计 算 中 的 最 新 研 究 成 果 ， 而 前 经 过 了 各 种 优 化 和 容 错 处 理 。 在 通 常 情 况 下 ， 可 以用 它 来 代 替 底 层 编 程 语 言 ， 如 C 和 C+ 。 在 计 算 要 求 相 同 的 情 况 下 ， 使 用M

19、ATLAB 的 编 程 工 作 量 会 大 大 减 少 。 MATLAB 的 这 些 函 数 集 包 括 从 最 简 单 最 基 本 的函 数 到 诸 如 矩 阵 ， 特 征 向 量 、 快 速 傅 立 叶 变 换 的 复 杂 函 数 。 函 数 所 能 解 决 的 问 题 其 大 致包 括 矩 阵 运 算 和 线 性 方 程 组 的 求 解 、 微 分 方 程 及 偏 微 分 方 程 的 组 的 求 解 、 符 号 运 算 、 傅立 叶 变 换 和 数 据 的 统 计 分 析 、 工 程 中 的 优 化 问 题 、 稀 疏 矩 阵 运 算 、 复 数 的 各 种 运 算 、三 角 函 数 和

20、 其 他 初 等 数 学 运 算 、 多 维 数 组 操 作 以 及 建 模 动 态 仿 真 等 。（ 4） 出 色 的 图 形 处 理 功 能图 形 处 理 功 能MATLAB 自 产 生 之 日 起 就 具 有 方 便 的 数 据 可 视 化 功 能 ， 以 将 向 量 和 矩 阵 用 图 形 表 现 出来 ， 并 且 可 以 对 图 形 进 行 标 注 和 打 印 。 高 层 次 的 作 图 包 括 二 维 和 三 维 的 可 视 化 、 图 象 处理 、 动 画 和 表 达 式 作 图 。 可 用 于 科 学 计 算 和 工 程 绘 图 。 新 版 本 的 MATLAB 对 整 个 图

21、形 处 理 功 能 作 了 很 大 的 改 进 和 完 善 ， 使 它 不 仅 在 一 般 数 据 可 视 化 软 件 都 具 有 的 功 能 （ 例如 二 维 曲 线 和 三 维 曲 面 的 绘 制 和 处 理 等 ） 方 面 更 加 完 善 ， 而 且 对 于 一 些 其 他 软 件 所 没 有的 功 能 （ 例 如 图 形 的 光 照 处 理 、 色 度 处 理 以 及 四 维 数 据 的 表 现 等 ） ， MATLAB 同 样表 现 了 出 色 的 处 理 能 力 。 同 时 对 一 些 特 殊 的 可 视 化 要 求 ， 例 如 图 形 对 话 等 ，MATLAB 也 有 相 应

22、的 功 能 函 数 ， 保 证 了 用 户 不 同 层 次 的 要 求 。 另 外 新 版 本 的MATLAB 还 着 重 在 图 形 用 户 界 面 （ GUI） 的 制 作 上 作 了 很 大 的 改 善 ， 对 这 方 面 有 特 殊要 求 的 用 户 也 可 以 得 到 满 足 。（ 5） 应 用 广 泛 的 模 块 集 合 工 具 箱MATLAB 对 许 多 专 门 的 领 域 都 开 发 了 功 能 强 大 的 模 块 集 和 工 具 箱 。 一 般 来 说 ， 它们 都 是 由 特 定 领 域 的 专 家 开 发 的 ， 用 户 可 以 直 接 使 用 工 具 箱 学 习 、 应

23、 用 和 评 估 不 同 的 方法 而 不 需 要 自 己 编 写 代 码 。 目 前 ， MATLAB 已 经 把 工 具 箱 延 伸 到 了 科 学 研 究 和 工 程 应用 的 诸 多 领 域 ， 诸 如 数 据 采 集 、 数 据 库 接 口 、 概 率 统 计 、 样 条 拟 合 、 优 化 算 法 、 偏 微 分方 程 求 解 、 神 经 网 络 、 小 波 分 析 、 信 号 处 理 、 图 像 处 理 、 系 统 辨 识 、 控 制 系 统 设 计 、LMI 控 制 、 鲁 棒 控 制 、 模 型 预 测 、 模 糊 逻 辑 、 金 融 分 析 、 地 图 工 具 、 非 线

24、性 控 制 设 计 、实 时 快 速 原 型 及 半 物 理 仿 真 、 嵌 入 式 系 统 开 发 、 定 点 仿 真 、 DSP 与 通 讯 、 电 力 系 统仿 真 等 ， 都 在 工 具 箱 （ Toolbox） 家 族 中 有 了 自 己 的 一 席 之 地 。（ 6） 实 用 的 程 序 接 口 和 发 布 平 台新 版 本 的 MATLAB 可 以 利 用 MATLAB 编 译 器 和 C/C+数 学 库 和 图 形 库 ， 将 自 己的 MATLAB 程 序 自 动 转 换 为 独 立 于 MATLAB 运 行 的 C 和 C+代 码 。 允 许 用 户 编 写可 以 和 MA

25、TLAB 进 行 交 互 的 C 或 C+语 言 程 序 。 另 外 ， MATLAB 网 页 服 务 程 序 还 容许 在 Web 应 用 中 使 用 自 己 的 MATLAB 数 学 和 图 形 程 序 。 MATLAB 的 一 个 重 要 特 色就 是 具 有 一 套 程 序 扩 展 系 统 和 一 组 称 之 为 工 具 箱 的 特 殊 应 用 子 程 序 。 工 具 箱 是MATLAB 函 数 的 子 程 序 库 ， 每 一 个 工 具 箱 都 是 为 某 一 类 学 科 专 业 和 应 用 而 定 制 的 ， 主要 包 括 信 号 处 理 、 控 制 系 统 、 神 经 网 络 、 模 糊 逻 辑 、 小 波 分 析 和 系 统 仿 真 等 方 面 的 应 用 。（ 7） 应 用 软 件 开 发 （ 包 括 用 户 界 面 ）在 开 发 环 境 中 ， 使 用 户 更 方 便 地 控 制 多 个 文 件 和 图 形 窗 口 ； 在 编 程 方 面 支 持 了 函 数嵌 套 ， 有 条 件 中 断 等 ； 在 图 形 化 方 面 ， 有 了 更 强 大 的 图 形 标 注 和 处 理 功 能 ， 包 括 对 性 对起 连 接 注 释 等 ； 在 输 入 输 出 方 面 ， 可 以 直 接 向 Excel 和 HDF5 进 行 连 接 。