Matlab(新,第1,2章).ppt

Matlab基础与应用 嘉应学院电子信息工程系 龚昌来 MATLAB(Matrix Laboratory 矩阵实验室)是当今国际上公认的在科技领域方面最为优秀的应用软件和开发环境。本课程介绍MATLAB的基本理论及其在科学计算、图形绘制、线性系统分析、系统仿真等方面的应用. 第1章 MATLAB基本概念 第2章 MATLAB的基本理论 第3章 图形与可视化 第4章 线性系统分析与设计 第5章 Simulink仿真基础 第6章 图像与动画 (对不同专业,其内容有所取舍) 课时:34学时 教材: 张平等编.MATLAB基础与应用简明教程.北京航空航天大学出版社,2001. 第1章 MATLAB基本概念 1.1 MATLAB语言特点 MATLAB是一种科学计算软件，主要适用于矩阵运算及控制和信息处理领域的分析设计。它使用方便，输入简便，运算高效、内容丰富、容易由用户自行扩展。已成为欧美和其它发展中国家的大学教学和科研中不可缺少的工具。 一、MATLAB的特点与功能 MATLAB自1984年由美国Mathworks公司推向市场以来，历经十几年的发展和竟争，现已逐步风靡世界。可靠的数值和符号运算能力、简单易学的程序语言、强大的图形和可视化功能以及为数众多的应用工具包(Toolbox)是MATLAB区别于其它科技应用软件的显著特点。下面分别予以简单的说明。 1.数值和符号计算功能 2. MATLAB语言 3.图形和可视化功能 4.应用工具包(工具箱) 1.数值和符号计算功能 MATLAB的数值计算功能包括： 矩阵的创建和保存;数值矩阵代数、乘方运算和分解;数组运算;矩阵操作;多项式和有理分式运算;数据统计分析、差分和数值导数;用于求积分、优化和微分方程的数值解的功能函数等。 MATLAB的基本数据单元是既不需要指定维数，也不需要说明数据类型的矩阵（向量和标量为矩阵的特例），而且数学表达式和运算规则与通常的习惯相同。 2. MATLAB语言 除了指令行操作的直接交互使用方式外，MATLAB作为高级应用软件有它自己的编程语言。MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的习惯形式十分相似，简单易学。 比如，解线性方程b=Ax，在MATLAB中被写成b=A*x。而若要通过A，b求x，那么只要写到x=A/b即可。完全不需要对矩阵的乘法和求逆进行烦琐的编程。 因此，用MATLAB求解问题比用C、FORTRAN等计算机高级语言简捷得多。MATLAB与其它高级语言的关系仿佛高级语言与汇编语言的关系一样，尽管它的执行效率比其它的高级语言低，但是其编程效率、程序的可读性，可移植性要远高于它们。 使用MATLAB可以很容易地实现C或FORTRAN语言的几乎全部功能，包括MS-Windows图形界面的设计功能。 MATLAB简单易用的特点还表现在它是一种解释性的语言，由于免去了编译过程，程序的编制、修改、运行和调试都是极为方便的。因此对于从事数值计算、计算机辅助设计和仿真的人员来说，用MATLAB编程的确是一个最好的选择。 当前，MATLAB已不仅仅是一个“矩阵实验室”了，而已经成为一种具有广泛应用前景的全新的计算机高级编程语言。Mathworks公司也有心让MATLAB成为新一代的通用软件开发平台，并为此提供了将MATLB源程序编译为独立于MATLAB集成环境运行的EXE文件，以及转化为C语言源程序的编译器(C CoPmiler) 3.图形和可视化功能 图形和可视化功能是现代应用软件发展的主要方向，也是MATLAB4.0前后版本间的最大差异之一。利用MATLAB可以轻而易举地绘制二维、三维曲线，三维曲面，并可进行图形和坐标的标识、坐标控制、图形的迭绘、视角和光照设计、色彩精细控制等等。另外还可以非常方便地完成动画的绘制工作。除此以外，MATLAB还提供了对图形对象(Graph Object)和图形句柄(Graph Handle)进行操作的“底层(Lower Level)”指令，使用户可以随心所欲地对图形进行各种操作，为用户在图形表现和可视化方面开拓了一个广阔的空间。 4.应用工具包(工具箱) 通过MATLAB语言，MATLAB具备了它最重要、最受人欢迎的特点—开放性。除内部函数外，所有MATLAB主包文件和各工具包文件都是可读可改的源文件，用户可通过对源文件的修改，或加人自己编写文件去构成新的专用工具包。正是具备了开放性，MA