Matlab工程应用基础
Matlab工程应用基础_3_2

第3章 矩阵,数组和符号运算 章 矩阵,
2,符号表达式和矩阵的创建 , a.字符串直接输入创建 字符串直接输入 字符串直接输入创建 符号表达式和符号方程对空格很敏感.因此, 空格很敏感 符号表达式和符号方程对空格很敏感.因此,在创建 符号表达式或符号方程时,不要在字符间任意加空格符; 符号表达式或符号方程时,不要在字符间任意加空格符; 符号计算中出现的数字也是当作符号处理的; 符号计算中出现的数字也是当作符号处理的; 数字也是当作符号处理的
不管数值矩阵的元素是以分数或是浮点数表示 不管数值矩阵的元素是以分数或是浮点数表示,转换后 以分数或是浮点数表示, 的符号矩阵都将以最接近有理式的形式给出. 最接近有理式的形式给出 的符号矩阵都将以最接近有理式的形式给出. b. syms 函数 syms arg1 arg2 ...
>> syms a b c x y
第3章 矩阵,数组和符号运算 章 矩阵,
>> A=[2/5,4/0.78,sqrt(23)/3;0.33,0.3333,log(4)] %输入数值矩阵A A= 0.4000 5.1282 1.5986 0.3300 0.3333 1.3863 >> FA=sym(A) %将数值矩阵A转化为符号矩阵FA FA = [ 2/5, 200/39, sqrt(23/9)] [ 33/100, 3333/10000, 6243314768165359*2^(-52)]
第3章 矩阵,数组和符号运算 章 矩阵,
5,符号矩阵的运算 , a. 基本运算 四则运算 两个符号矩阵的大小相等方可进行加减运算, 两个符号矩阵的大小相等方可进行加减运算,符号 大小相等方可进行加减运算 矩阵和符号标量的加减运算按照数组运算规则进行; 符号标量的加减运算按照数组运算规则进行 矩阵和符号标量的加减运算按照数组运算规则进行; 两个符号矩阵只有内积相等时才可以进行乘法运算; 两个符号矩阵只有内积相等时才可以进行乘法运算; 内积相等时才可以进行乘法运算 符号表达式, 符号的乘方运算 S^p,若 S 为符号表达式,p 可以 , 为符号表达式或数值表达式 表达式或数值表达式; 符号矩阵, 为符号表达式或数值表达式;若 S 为符号矩阵,则 p 必须是整数. 必须是整数 整数.
matlab基础及其应用

matlab基础及其应用
Matlab是一种高级的数学软件,它可以帮助用户解决各种数学问题。
Matlab的基础知识包括语言的基本元素、数据类型、数组操作、变量、函数和程序结构等。
这些基础知识是Matlab应用的基础,也是Matlab编程能力的提高之路。
Matlab的应用领域也非常广泛,包括信号处理、图像处理、控制系统、机器学习、统计分析等。
在信号处理领域,Matlab可以实现数字信号处理、滤波器设计、音频处理等功能。
在图像处理领域,Matlab可以进行图像增强、图像分割、目标检测等处理。
在控制系统领域,Matlab可以进行控制器设计、系统仿真、系统优化等操作。
在机器学习领域,Matlab可以进行数据预处理、模型建立、训练和测试等操作。
在统计分析领域,Matlab可以进行数据可视化、统计推断、回归分析、聚类分析等操作。
Matlab的应用不仅限于科研领域,也可以应用于工业生产中。
例如,在物联网领域,Matlab可以进行数据采集、处理和分析;在汽车工业领域,Matlab可以进行车辆仿真、控制系统设计和测试;在航空航天领域,Matlab可以进行飞行控制、飞行动力学分析等操作。
总之,Matlab是一种功能强大、应用广泛的数学软件,掌握其基础知识和应用技能对于科研工作和工业生产都具有重要意义。
- 1 -。
matlab基础与应用课程设计

matlab基础与应用课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解MATLAB的基本概念,掌握MATLAB编程环境的使用方法;2. 学会使用MATLAB进行基本的数据处理、分析和可视化;3. 掌握MATLAB的基本编程语法和常用函数,能够编写简单的程序解决问题;4. 了解MATLAB在工程、科学计算及数据处理领域的应用。
技能目标:1. 能够运用MATLAB进行数据输入、输出和基本运算;2. 能够运用MATLAB进行线性代数、数值计算和符号计算;3. 能够运用MATLAB进行二维和三维图形绘制,实现数据可视化;4. 能够运用MATLAB编写简单的函数和脚本,实现特定功能的程序设计。
情感态度价值观目标:1. 培养学生严谨的科学态度,注重实践操作,提高问题解决能力;2. 激发学生对计算机编程和数据分析的兴趣,培养自主学习、合作交流的能力;3. 增强学生的创新意识,鼓励将MATLAB应用于实际生活和学术研究;4. 培养学生尊重知识产权,遵循学术道德,树立正确的价值观。
课程性质:本课程为选修课,旨在让学生了解并掌握MATLAB这一工具,提高其在数据处理、分析和编程方面的能力。
学生特点:学生具备一定的数学基础和计算机操作能力,对编程和数据分析有一定兴趣。
教学要求:结合课本内容,注重理论与实践相结合,强调实际操作和问题解决能力的培养。
通过课程学习,使学生能够独立完成简单的MATLAB程序设计,并能够将其应用于实际问题的求解。
二、教学内容1. MATLAB概述- MATLAB简介- MATLAB的优势与应用领域- MATLAB的安装与界面介绍2. MATLAB基础知识- 数据类型与变量- 运算符与表达式- 控制流(循环、条件语句)- 函数与脚本文件3. MATLAB数据处理与分析- 数据导入与导出- 矩阵运算- 数据可视化- 常用数据处理函数4. MATLAB数值计算- 线性方程组求解- 非线性方程求解- 微分与积分计算- 特殊函数计算5. MATLAB符号计算- 符号表达式的创建与运算- 符号方程求解- 符号积分与微分- 符号函数绘图6. MATLAB图形与可视化- 二维图形绘制- 三维图形绘制- 图形修饰与动画制作- GUI设计与应用7. MATLAB应用案例- 工程应用案例- 科学计算案例- 数据分析案例- 其他应用案例教学内容安排与进度:按照教材章节顺序,逐步讲解MATLAB基础知识、数据处理与分析、数值计算、符号计算、图形与可视化等内容。
Matlab工程应用基础

其中 , m 2 km 上述方程的解为: x ( t ) Ae t sin( d ) 其中 x ( v x ) ( x ) tg
k
n
n
2
2
A0ຫໍສະໝຸດ n00d
1
2 d
v x n 0 0
第5章 综合实例
如果改变初始条件令x0=0,v0=1,其运动曲线实际上就是 系统的脉冲过渡函数。
第5章 综合实例
二、气体分子运动的麦克斯韦分布曲线 通过本例说明如何用复杂的数学公式绘制曲线。 利用气体分子运动的麦克斯韦速度分布律,求氯分子运动 的速度分布曲线,并讨论温度T及分子量mu对速度分布曲 线的影响。 1. 建立计算模型 麦克斯韦速度分布律为:
function f=mxw(T,mu,v) % The subfunction mxw.m of ex2 利用麦克斯韦速度分布律求分子的速度分布曲线的 子程序 %mu、v、T分别是分子量、分子速度和气体的绝对温度 k=1.381*10^(-23); %波尔茨曼常数 NA=6.022*10^23; %阿伏加德罗数 m=mu/NA %分子质量 f=4*pi*((m/2*pi*k*T)).^(3/2) .*v.*v.*exp(-m*v.^2./(2*k*T));
m f 4 2 kT
3 2
其中,m---分子质量, m=mu/NA, mu---分子量, NA---阿伏加德罗数 k---波尔茨曼常数 T----气体的绝对温度 v----分子速度
mv 2 v exp 2 kT
2
第5章 综合实例
第5章 综合实例
%求相位角 phi=atan2(wd(j)*x0,v0+eta(j)*wn*x0); %设定自变量数组 t t=0:tf/1000:tf; %求过渡过程 x(j,:)=a*exp(-eta(j)*wn*t).*sin(wd(j)*t+phi); end %在同一个图形窗口中绘制不同的ξ 值所对应的振型 plot(t,x(1,:),t,x(2,:),t,x(3,:),t,x(4,:),... t,x(5,:),t,x(6,:),t,x(7,:),t,x(8,:),... t,x(9,:),t,x(10,:)) grid on %新建一个图形窗口,绘制三维网格图 figure mesh(x)
Matlab工程应用基础

1.6667 2.0000
2.0000
3.0000
2.0000 3.0000
第3章 矩阵、数组和符号运算
b.利用内部函数产生矩阵
%compan生成x向量旳伴随矩阵
>> x=[2,4,6,8,10] x=
2 4 6 8 10 >> compan(x) ans =
-2 -3 -4 -5 -6 10000 01000 00100 00010
% eye 生成单位阵
>> S=eye(6) S=
100000 010000 001000 000100 000010 000001
% ones 生成全部元素为 1 旳矩阵
>> ones(3,4) ans = 1111 1111 1111
>> F=5*ones(3) F=
555 555 555
% zeros 生成全部元素为0旳矩阵
b. 矩阵乘法
>> C=A*B C=
30 70 110 150 70 174 278 382 110 278 446 614 150 382 614 846 >> D=A*3 D= 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48
c. 矩阵除法
左除 A\B=inv(A)*B
向量旳构造措施: 直接输入向量 利用冒号生成向量 利用 linspace/logspace 生成向量
>> a=[1,2,3,4]; >> x=0:0.5:2;
% x=logspace(a,b,n) 生成有 n 个元素旳行向量 x,其元素起点 x(1)=10a, 终点 x(n)=10b。
Matlab工程应用基础_2_2Matlab语言程序设计

1、 Matlab数据类型 变量和常量 数字变量的格式 字符串 单元型变量 结构型变量 矩阵、向量 多项式
a) 变量和常量 变量(包括函数)的命名规则:由英文字母、数字和下划线 混合组成,不得包含空格和标点 ;第一个字符必须是英 文字母,最多包括31个字符; 对字母的大小写敏感。 局部变量和全局变量 永久变量(常量) 只能在某一函数体内使用,而不能从其他函数和 Matlab 工作空间访问的变量,就是局部变量。 在几个函数及M atlab函数中都能使用的变量就是全局变 量。 (全局变量名应尽可能大写,并由globe声明)
第2章 Matlab语言程序设计
关系操作符
逻辑操作符
第2章 Matlab语言程序设计
MATLAB 的关系操作符运算法则: 当两个变量是标量 a 和 b 时 ◆若 a、b 之间关系成立,则关系运算结果为 1; ◆若 a、b 之间关系不成立,则关系运算结果为 0; 当两个维数相同的矩阵 A 和 B 比较时,矩阵 A、B 比 较的是相同位置的元素,按标量的运算规则逐个进行。 关系运算的结果是一个和 A维数相同的矩阵,它的元 素由 0 和 1 组成。 当一个矩阵A 和一个标量 b 比较时,把标量 b 和矩阵 A 的每一个元素按标量关系运算规则逐个比较。关系 运算的结果是一个和数组 A维数相同的矩阵,它是由 0 和 1 组成。 优先级 由高到低为算术运算、关系运算和逻辑运算。
ans = -0.9918 >> y=sin(5*t+6) y= -0.9918
第2章 Matlab语言程序设计
表达式由变量名、运算符、数字和函数名组成。 表达式将按常规的优先纽从左至右执行运算; 优先级的规定是指数运算级别最高,乘除运算次之; 括号可以改变运算顺序; 书写表达式时,赋值符“=”和运算符两侧允许有 空格,以增加可读性。但在复数或符号表达式中要 尽量避免空格,以防出错; 表达式的末尾加 “;” 时,Matlab系统只把数值赋 给变量, 不显示计算结果;不加“;”时, Matlab 系统将会在该条语句的下面直接显示运算结果。
Matlab基础及应用第一章上机作业

1、新建一个文件夹(自己的名字命名)
答:
2、启动MATLAB,将该文件夹添加到MATLAB路径管理器中。
保存,关闭对话框。
使用path命令查看MATLAB搜索路径。
3、学习使用help命令,例如在命令窗口输入help eye,然后根据帮助说明,学习使用指令eye。
4、使用clc、clear,观察command window、command history和workspace等窗口的变化结果。
5、编写一段简短的脚本文件,保存并显示运行结果。
6、创建两个double型变量a=32、b=5,并计算a+b、a-b、a*b、a/b、a\b;
创建两个int8型变量a、b,取同样数值,并计算a+b、a-b、a*b、a/b、a\b,对于计算结果与前次计算结果不同的情形请给出解释。
7、查看int16数据类型的取值范围(intmin,intmax);查看单精度数据类型的取值范围和精度(realmin,realmax,eps)。
8、求下列表达式的值,然后显示MATLAB工作空间的使用情况并保存全部变量:
(1)sin(60o) (2) e3 (3) cos(3/4π)
9、用两种定义复数的方法计算(直接定义,complex(a,b))
(1)(3-5i)(4+2i) (2) sin(2-8i)。
Matlab工程应用基础_4_1

在同一图形窗口中用命令 绘出正弦余弦函数的图形. 在同一图形窗口中用命令 plot(x,y)绘出正弦余弦函数的图形. 绘出正弦余弦函数的图形
x=0:0.01:2*pi; y=[sin(x);cos(x)]; plot(x,y)
用命令plot(Y)绘制矩阵 Y=[5 4 3 8 9 10;3 4 4 5 8 2 ;8 12 13 21 18 25 ; 用命令 绘制矩阵 ; 9 8 8 9 6 7]的图形. 的图形. 的图形
x=0:0.1:6; y=sqrt(x); plotyy(x,y,x,y,'semilogy','plot')
plotyy 函数不能加入设置曲线线型,颜色及标出数据点的参数. 函数不能加入设置曲线线型,颜色及标出数据点的参数.
第4章 Matlab的图形功能 章 的图形功能
2.线型和颜色 线型和颜色 plot 函数可以设置曲线的线段类型,定点标记和线段颜色. 函数可以设置曲线的线段类型 定点标记和线段颜色. 线段类型, 常用的线段,颜色与定点标记参数 常用的线段,
Y=[5 4 3 8 9 10;3 4 4 5 8 2 ;8 12 13 21 18 25 ;9 8 8 9 6 7]; plot(Y)
第4章 Matlab的图形功能 章 的图形功能
混合式的命令格式 的命令格式plot(X,Y)中,对X和Y而言,可分下 而言, 在混合式的命令格式 中 和 而言 列几种情况: 列几种情况: 都是向量,则长度必须相等; ◆如果 X 和 Y 都是向量,则长度必须相等; 是向量, 是一个矩阵, ◆如果 X 是向量,而 Y 是一个矩阵,X 的长度与矩阵 Y 的行数或列数相等, 的行数或列数相等,则它的作用是将向量 X 与矩阵 Y 的 每列或每行的向量相对应作折( 方阵时 每列或每行的向量相对应作折( 曲)线,当 Y 是方阵时, 列向量对应作图 对应作图; 则将向量 X 与矩阵 Y 的列向量对应作图; 是矩阵, 是向量, ◆如果 X 是矩阵,Y 是向量,Y 的长度等于矩阵 X 的行 数或列数, 相对应作图. 数或列数,则将 X 的每列或每行的向量与 Y 相对应作图. 方阵时 的各列与 对应作图; 当 X 是方阵时,则将 X 的各列与 Y 对应作图; 都是矩阵,且维数相同,则按列与列 列与列的对 ◆如果 X 和 Y 都是矩阵,且维数相同,则按列与列的对 应方式来作图. 应方式来作图.
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第4章 Matlab的图形功能
2020/9/28
第4章 Matlab的图形功能
2.用户菜单对象(unimenu) 由GUI 窗口上【 Tools】->【 Menu Editer】命令,或者工 具栏上的按钮,即可打开菜单编辑器。
最上面的主要功能按钮为: ➢New Menu:新建一个菜单; ➢New Menu Item:新建一个子菜单项; ➢New Contextmenu:新建一个上下文
2020/9/28
第4章 Matlab的图形功能
2.图形对象和句柄图形的结构层次 ➢ 图形对象包括图形窗口或者图形,还有坐标系、线条、
曲面、文本等。这些对象按父对象和子对象组成 MATLAB 图形体系的层次结构。 ➢ 每个图形对象都由若干可以被独立操作的对象构成,它 不必包含全部对象,但是必须具备根屏幕( Root)和图 形窗( Figure)。 ➢ 每个父对象可以包含一个或多个子对象。除了控件对象 ( Uicontrol)和菜单对象( Uimenu)外,所有的对象 都是坐标轴的子对象,并且在这些坐标轴上显示。所有 创建对象的函数当父对象不存在时,都会创建它们。
第4章 Matlab的图形功能
七、图形对象的有关概念 图形用户界面( Graphic User Interface)是指包含图形对 象的用户界面,是MATLAB句柄图形系统的子系统。它 包含两类图形对象:一是用户界面控件对象( Uicontrol); 一是用户界面菜单对象( Uimenu)。 1.句柄图形 ➢句 柄 图 形 ( Handle Graphics) 是 一 种 面 向 对 象 ( Object-Oriented)的绘图系统概念,它提供了创建计算 机图形所必须的各种软件,所支持的指令可以直接创建线、 文字、面以及图形用户界面。 ➢句柄图形基于这样的概念:一幅图的每一个组成部分都 是 一 个 对 象 ( Object), 每 一 个 对 象 有 一 系 列 句 柄 ( Handle)和它相关。
▪ 阅读或者打印以下 PDF 文件:
help\pdf_doc\matlab\graphg.pdf; help\pdf_doc\matlab\ref\refbook2.pdf
▪ 用命令 help 查看有关对象的资料
在命令窗口中键入 help figure,直接获得有关图形对象的属性描述;
▪ 在帮助窗口中,键入关键字( 如 Graphic Property)搜索、查询关 于对象属性的文件;
创建一个图形对象,并寻求图形对象的句柄值。
mesh(peaks(30)); %创建山峰的网格图 text(30,20,2,'\leftarrowpeak') %给图形对象加上文本,图形对象中包括坐标轴、线条和 文本标注
h=findobj(gcf) %求当前图形窗口的句柄
h=
%返回句柄值赋予变量
1.0000
第4章 Matlab的图形功能
创建一个图形对象,练习和体会 set 和 get 函数的用法。
x=0:0.1:2*pi;
y1=sin(x);
%创建一个正弦函数
H1_sin=plot(x,y1,'*')
%画图并返回图像的句柄值
set(H1_sin,'color',[1,0.5,0],'Linewidth',1) %调用函数 set 设置正弦曲线的颜色和线宽
101.0011
100.0038
h=
101.0011
2020/9h/2a8= 200.0004
第4章 Matlab的图形功能
5.图形对象属性的获取及其设置 ➢所有的对象都有属性( Property),对象的属性可包括
诸如对象的位置、颜色、类型、父对象、子对象及其他 内容。可通过设定这些属性来定义和修改对象的特征。 ➢对象属性包括属性名(字符串,识别属性时不分大小写) 和相应的属性值。 ➢涉及到各对象属性的文件和查阅方法
1.图形属性编辑器 ➢属性检查器( Property Inspector)可以对所有图形对象 的所有属性进行交互式编辑。 ➢属性检查器显示了当前对象的所有属性值,各种对象按 层次排列。最上面的按钮表示所显示属性所属的对象名称, 编辑器下面为属性内容,其中,左侧为对象的所有属性名 称,右侧为当前该属性的取值,用户可在此栏对属性的值 进行修改和添加。
调用方式如下: ➢ h=findobj(’propertyname’,propertyvalue,…):在所有的对象层中查
找符合指定属性值的对象,返回句柄值h; ➢ h=findobj(ObjectHandle ,'propertyname',propertyvalue,…):查找
范围限制在句柄“ ObjectHandle”指定的对象及其子对象中; ➢ h=findobj(ObjectHandles,'flat', 'propertyname',propertyvalue,…):
◆ v = get(h, ’default<ObjectType><PropertyName>’) :返回缺省的属 性值。句柄h必须是标量,尖括号内的内容表示可选,如果这两个内 容都不选,那么该函数返回句柄为 h 的对象所有属性的缺省值。
2020/9/28
第4章 Matlab的图形功能
set 函数用来设置对象属性值。 调用方法: ◆ set(H,’PropertyName’,PropertyValue):把句柄为H的对
2020/9/28
第4章 Matlab的图形功能
2020/9/28
句柄图形体系的对象层次结构图
第4章 Matlab的图形功能
3.对象句柄 ➢ 句柄( Handle)是分配给每一个对象的数字标识(
Identifier),每创建一个对象时,就为它建立一个惟一 的句柄。句柄是存取图形对象的惟一规范识别符,不同 对象的句柄不可能重复和混淆。 ➢ 每台计算机的根对象是根屏幕(Root),其句柄总是数 字0;而图形窗口( Figure )的句柄总是正整数,用它 来标识图形窗的序号。除根对象和图对象外,其余对象 的句柄则是双精度浮点数。 ➢ 除了根对象外,所有的对象都由与之相对应的内置函数 ( Build-in Function)创建,每个函数在创建对象的同 时,还可以返回该对象的句柄 h。
2020▪/9/2利8 用 get、set 命令在 命令窗口中直接查询对象的属性。
第4章 Matlab的图形功能
get 函数用于获取指定对象的属性。 调用方法:
◆ v = get(H,’PropertyName’) : 返 回 句 柄 为 H 的 对 象 中 名 为 “ PropertyName”属性的值。H 是向量,将同时返回向量 H 中每个 句柄对应图形对象的指定属性值, H 是标量,返回句柄为 H的对象 的所有属性名及其当前取值;
2020/9/28
第4章 Matlab的图形功能
函数 copyobj 的用法。
mesh(peaks(30));
text(30,20,2,'\leftarrowpeak');
hh=findobj(gcf)
在上述程序之后加入如下内容:
h=findobj('string','\leftarrowpeak') %将文字对象的句柄值返回给变量 h
99.0010
101.0006
100.0016
句柄中的元素排列顺序决定于各个对 象在整个对象层次结构中的位置。
h(1)=1 为图形对象( Figure)的句柄; h(2)=99.001 为图的下一级子对象坐标轴的句柄; h(3)=101.0006 为坐标轴的下一级子对象线条的句柄; h(4)=100.0016 为坐标轴的下一级子对象文本的句柄。
delete(h) 该命令可以删除句柄 h 所指的对象及其所有的子对象。 例如 delete(gca)将删除当前轴和它所有的子对象。 由于该命令不提供确认、直接执行,用户在使用时应谨慎 进行。
2020/9/28ຫໍສະໝຸດ 第4章 Matlab的图形功能
b. 函数 findobj 快速地遍历对象层,并获取指定属性的对象句柄。
把查找的范围限制在句柄 “ ObjectHandle”指定的对象中,但不包 括其子对象; ➢ h=findobj:返回根对象和所有子对象的句柄值; ➢ h=findobj(ObjectHandles):返回“ ObjectHandle”指定的对象和其 所有子对象的句柄值。
2020/9/28
第4章 Matlab的图形功能
象 中 名 为 PropertyName 的 属 性 值 设 置 为 “ PropertyValue”。H为向量时,函数为所有对象设置属性值; ◆ set(h,a) : a 是结构,其域名就是对象的属性名,属性 值包括在域中。把属性值赋给和域名相同的属性。句柄 h 为标量; ◆ set(H,PN,PV):PN和PV都是n×1维的数组,PN中的元 素为需要设置的属性名,PV中的元素是设置的属性值; ◆ set(H,’PropertyName1’,PropertyValue1,’PropertyName2 ’,PropertyValue2,...): 2020/9/28用一条语句同时设置多个属性值。
y2=cos(x);
hold on
H1_cos=plot(x,y2)
set(H1_cos,'color',[0.25 0 1]) title('正弦和余弦函数曲线','fontsize',16,'color','blue') H_sin_color=get(H1_sin,'color') %调用 get 函数返回具有句柄 H1_sin 的对象的颜色