Matlab北航教程 第一章
matlab教程ppt001
高等教育出版社
2024/2/23
Application of Matlab Language
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第一讲 Matlab概述
Matlab软件概述 Matlab的桌面环境及入门知识
2024/2/23
Application of Matlab Language
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1 Matlab概述
内容
Matlab发展历史 Matlab产品家族体系 Matlab 语言的特点。
由这些模块产品之间的关系可以图1.1表示。
2024/2/23
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MATLAB软件功能之强大、应用之广泛，已成为为21世纪最为重要的科学计算 语言。可见学习掌握这一工具的重要性。
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1.2 MATLAB产品体系结构
围绕着MATLAB这个计算核心，形成了诸多针对不同 习使M实用A际MMTA上LATATMLBLAA产ABTBS间 的呢品LimA或核？由uB围 称 专 Bl离心若本这ilnoM序 的 器 运用绕 为k散。c就干身M核 数是Ak文 编标 行模着 模s时AT有模就心 据e窗件 译准 效块块StLT间、块是必i与 可Am口L编生的率集集AB的S要组一u基视图i译成C。lB，（mCi动n了成个/础化是形oP生函k如BCm态o仿，解极，于M应（用的位而领l+方ow成数Cp系c+真A这不其ei是一工用开且域详To式kl标库r文eTmosS统核一同丰r集体e发具领新，见的Loy这m准或t件slA建s心软的富bt高的提箱域的可Mu）、种e的可Bo可nm模所件模的Ax性高产供大的工以i,专编cM执C）以TB、a开产块资/能效品的概算具首门tAL译l行，i被CooA分发T品完源数编家工有法箱先c+用n器文这B任Lk析+的的成库Bs值程族具A程还到在4于可e件些何语0lBt和o应体不，多计语的箱序在网线、连以c产，工一言k仿用系同那个算言计，包不上帮S续s将品以具种文ie真g程结的么t，与。算这，断查助时nM、提提箱件Ca序构功应另些被增找文A/lD供高的，CT包能该外工称加是档S。+许程L列而P，，从+A还具为。否。多序表生编B其哪有箱专如已M程的以成译中一A其的用 果 有及T有部他总工 你 相L每A：分公数具 有 关个B开司已箱 特 的本工始或有别 工身具着研1的 具所箱0手0究应 箱提的多、单用 ，供使个学，
第1章 MATLAB入门.pdf_MATLAB信号处理超级学习手册_[共9页]
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第1章 MATLAB入门MATLAB是一种用于数值计算、可视化及编程的高级语言和交互式环境。
使用MATLAB，用户可以分析数据、开发算法、创建模型和应用程序。
MATLAB借助编程、工具和内置数学函数，可以探求多种方法，比电子表格或其他传统编程语言更快地求取结果。
它是一种功能强大的科学计算软件。
在使用之前，读者应该对它有一个整体的了解。
本章主要介绍MA TLAB的基本知识，如主要特点、系统安装、基本操作等。
学习目标：1．理解MATLAB的特点。
2．熟悉MATLAB各种平台的窗口。
3．熟练掌握MATLAB的各种基本操作。
4．熟悉MATLAB中M文件的操作。
1.1 MATLAB概述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、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。
1.1.1 什么是MATLABMATLAB提供了一个高性能的数值计算和图形显示的科学和工程计算软件环境。
这种易于使用的MATLAB环境，是由数值分析、矩阵运算、信号处理和图形绘制等组成。
在这种环境下，问题和解答的表达形式（程序）几乎和它们的数学表达式完全一样，而不像传统的编程那样繁杂。
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，使其成为一个强大的数学软件。
MATLAB在新的版本中也加入了对C、FORTRAN、C++、Java的支持。
用户可以直接调用它们，也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用。
此外，许多的MATLAB爱好者还编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载使用。
Matlab第一教学与上机讲述免费全文阅读
3）文件名：无空格、无中文的文件夹作为程序的安 装文件夹。
第一章 MATLAB操作基础
二、 MATLAB 安装
具体安装：
第一章 MATLAB操作基础
三、MATLAB的开发环境
1、MATLAB系统的组成 ① MATLAB开发环境 ② MATLAB数学函数库 ③ MATLAB语言 ④ 图形功能 ⑤ 应用程序接口 五个部分。
（5）隐藏窗口
命令输入: edit---文本程序编辑窗口 figure---图像窗口 guide---guide窗口 也可在菜单栏中选择对应窗口
选择窗口的显示形式： Desktop—Desktop Layout
四、MATLAB的启动与退出
1、MATLAB系统的启动 （1）在桌面上双击MATLAB快捷方式图标。 （2）在开始菜单中单击MATLAB项。 （3）在MATLAB安装目录中双击MATLAB快捷方式
MATLAB的帮助系统（续）
④>>lookfor image %查找有关图像的函数和命令。 2、在线帮助浏览器
MATLAB设计了全新的在线帮助浏览器， 当在View菜单中选择了Help选项，或在Help菜 单中选择了MATLAB Help选项时，都可以打 开帮助浏览器。 3、演示帮助
选择Help菜单中的Demos选项，可以打开 演示窗口，观看要查询项的动画演示。
函数的主要用法。
实验一 MATLAB熟悉与操作 基础
三、实验内容（续） (1) 已知a=73，求a的平方根；
（2）已知x的值域区间为1π-4π，求其正
玄值，余玄值。
实验一 MATLAB熟悉与操作基础
四、完成上机实验报告；并在下节课之 前上交。
第一讲 MATLAB语言概述
1.1 MATLAB语言的发展
1984年，Little、Moler、Steve Bangert 合作，成立了MathWorks公司，并把 MATLAB正式推向市场。
内核采用C语言编写，而且除原有的数值 计算能力外，还新增了数据图视功能。
1.1 MATLAB语言的发展
MathWorks公司于1993年推出 MATLAB4.0版本，从此告别DOS版。
是一套高性能的数值计算和可视化数学 软件，“巨人肩上的工具 ” 优点：简洁、入门容易 难点：函数多。
1.2.1 起点高
每个变量代表一个数组（阵列） 每个元素都看作复数 所有运算都对复数数组有效 MATLAB自问世起，就以数值计算称雄 基本处理单位是复数数组 程序高度“向量化”，且易写易读
指令窗运行入门 指令窗操作要旨 历史指令窗口简介 当前目录和搜索路径 内存变量的查阅和删除 数据文件的存取 M脚本编写初步 MATLAB帮助方式概述
1.4.1 指令窗运行入门
学习MATLAB最基本的就是掌握指令窗的 操作
这一小节通过一些算例让大家对MATLAB 的使用方法有一个直观感受
1.4.1.1 指令窗简介
1.4.1.3 数值、变量和表达式
2.变量命名规则
变量名必须以字母开头，可以由字母、数字和 下划线组成，变量名中不能包含空格、运算符 和标点符号 变量名、函数名对字母大小写敏感
变量名的字符长度不应超过63个字符，第63个 字符之后的字符将被忽略
1.4.1.3 数值、变量和表达式
3.MATLAB默认的预定义变量
考核要求：不得缺勤，实验报告齐备
MATLAB - 第一章 - 绪论
用于解代数方程、微积分、复合导数、
积分、二重积分、有理函数、微分方程、
泰勒级数展开、寻优等等，可求得解析
符号解
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3.丰富的绘图功能与计算结果的 可视化
具有高层绘图功能——两维、三维
绘图
具有底层绘图功能——句柄绘图
使用plot函数可随时将计算结果可视
化
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4.图形化程序编制功能
动态系统进行建模、仿真和分析的软 件包 用结构图编程，而不用程序编程
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(2) 程序编辑/调试器
主要功能
建立、编辑、存储M文件
可以运行程序
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MATLAB语言的特点：
语言简洁紧凑，语法限制不严，程序设计 自由度大，可移植性好 运算符、库函数丰富 图形功能强大 界面友好、编程效率高 扩展性强
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Matlab 语言规则与功能
Matlab 区分大小写，它的命令和函数全是小写的 一行可以输入几个命令，用分号“;” 或逗号“,”隔开 续行符： “…”（三个点），如果语句很长，可用续行 符将一个语句写成多行。续行符的前最好留一个空格。 注释符： “%”，其后面的内容为注释，对 Matlab 的计 算不产生任何影响
模型之间可以进行连接，要求掌握常用的模型连 接命令：串联、并联、反馈及闭环。
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控制系统的分析是进行控制系统设计的基础，同时也是工程 实际当中解决问题的主要方法，因而对控制系统的分析在控 制系统仿真中具有举足轻重的作用。 通过求取系统的零极点增益模型直接获得系统的零极点，从 而可以直接对控制系统的稳定性及是否为最小相位系统作出 判断。 控制系统的经典分析方法(时域、复域、频域分析)是目前控 制系统界进行科学研究的主要方法，是进行控制系统设计的 基础。要求熟练掌握单位阶跃响应、波特图等常用命令的使 用。
MATLAB教程 第一章 基础准备及入门
第一章 基础准备及入门1.1 M ATLAB 的安装和内容选择 1.2 D esktop 操作桌面的启动1.2.1 MATLAB 的启动 1.2.2Desktop 操作桌面简介一 操作桌面的缺省外貌 二 通用操作界面1.3 C ommand Window 运行入门1.3.1 Command Window 指令窗简介 1.3.2最简单的计算器使用法【例1.3-1】求23)]47(212[÷-⨯+的算术运算结果。
>> (12+2*(7-4))/3^2ans = 2【例1.3-2】简单矩阵⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=987654321A 的输入步骤。
A = [1,2,3; 4,5,6; 7,8,9]A =1 2 3 4 5 6 7 8 9【例1.3-3】矩阵的分行输入。
A=[1,2,3 4,5,6 7,8,9] A =1 2 3 4 5 6 7 8 9【例1.3-4】指令的续行输入S=1–1/2+1/3–1/4+1/5–1/6+1/7 … -1/8 S =0.63451.3.3数值、变量和表达式一数值的记述二变量命名规则三MATLAB默认的预定义变量四运算符和表达式五复数和复数矩阵【例1.3-5】复数ieziziz63212,21,43π=+=+=表达，及计算321zzzz=。
（1）z1= 3 + 4iz1 =3.0000 +4.0000i（2）z2 = 1 + 2 * iz3=2*exp(i*pi/6)z=z1*z2/z3z2 =1.0000 +2.0000iz3 =1.7321 + 1.0000iz =0.3349 + 5.5801i【例1.3-6】复数矩阵的生成及运算A=[1,3;2,4]-[5,8;6,9]*iB=[1+5i,2+6i;3+8*i,4+9*i]C=A*BA =1.0000 - 5.0000i 3.0000 - 8.0000i2.0000 - 6.0000i 4.0000 - 9.0000iB =1.0000 + 5.0000i2.0000 + 6.0000i3.0000 + 8.0000i4.0000 + 9.0000iC =1.0e+002 *0.9900 1.1600 - 0.0900i1.1600 + 0.0900i 1.3700【例1.3-7】求上例复数矩阵C的实部、虚部、模和相角。
北航《精通matlab6.5》教材电子版_1
北航《精通matlab6.5》教材电子版_1第一章基础准备及入门本章有两个目的：一是讲述MATLAB正常运行所必须具备的基础条件；二是简明系统地介绍高度集成的Desktop操作桌面的功能和使用方法。
本章的前两节分别讲述：MATLAB的正确安装方法和MATLAB 环境的启动。
因为指令窗是MATLAB最重要的操作界面，所以本章用第1.3、1.4 两节以最简单通俗的叙述、算例讲述指令窗的基本操作方法和规则。
这部分内容几乎对MATLAB各种版本都适用。
MATLAB6.x 不同于其前版本的最突出之处是：向用户提供前所未有的、成系列的交互式工作界面。
了解、熟悉和掌握这些交互界面的基本功能和操作方法，将使新老用户能事半功倍地利用MATLAB去完成各种学习和研究。
为此，本章特设几节用于专门介绍最常用的交互界面：历史指令窗、当前目录浏览器、工作空间浏览器、内存数组编辑器、交互界面分类目录窗、M文件编辑/调试器、及帮助导航/浏览器。
本章是根据MATLAB6.5版编写的，但大部分内容也适用于其他6.x版。
1.1M ATLAB的安装和内容选择图 1.1-11.2D esktop操作桌面的启动1.2.1MATLAB的启动1.2.2Desktop操作桌面简介一操作桌面的缺省外貌图1.2-1二通用操作界面1.3 C ommand Window 运行入门1.3.1Command Window 指令窗简介图 1.3-11.3.2 最简单的计算器使用法【例1.3.2-1】求23)]47(212[÷-?+的算术运算结果。
（1）用键盘在MATLAB 指令窗中输入以下内容 >> (12+2*(7-4))/3^2（2）在上述表达式输入完成后，按【Enter 】键，该就指令被执行。
（3）在指令执行后，MATLAB 指令窗中将显示以下结果。
ans = 2【例1.3.2-2】简单矩阵=987654321A 的输入步骤。
（1）在键盘上输入下列内容A = [1,2,3; 4,5,6; 7,8,9] A =1 2 34 5 67 8 9（2）按【Enter】键，指令被执行。
Matlab第一章PPT课件
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➢ MATLAB还提供一些函数用于创建特殊 稀疏矩阵，这些函数如下表所示。
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2．查看稀疏矩阵
MATLAB提供一些函数用于查看稀疏 矩阵的信息，如下表所示。
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➢ A(i,k1:k2) 返回矩阵A第i行的自k1到k2 列的所有元素。
➢ A(:,j) 返回矩阵A第j列的所有元素。 ➢ A(k1:k2,j) 返回矩阵A第j列的自k1到k2
行的 所有元素。 若A是多维矩阵，也可以通过类似的方
法实现对其访问。 例2.31~2.32
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45
问. • 在matlab命令窗口输入 • A=[1,2,3;4,5,6]; • 运行A(4)结果是 ？ • 运行A(2,3)结果是？
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写出执行以下代码后C，D，E的值
A=[1,2,3;4:6;7:9]; C=[A;[10,11,12]], D=C(1:3,[2 3]) E=C(2,[1 2])
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2．逻辑类型
在MATLAB中逻辑类型包含true和 false，分别由1和0表示。在MATLAB中用 函数logical()将任何非零的数值转换为 true（即1），将数值0转换为false（即 0）。
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3．字符和字符串类型
在MATLAB中，数据类型（char）表 示一个字符。一个char类型的1n数组称 为字符串string。
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二、操作函数 mxm028_2 mxm028_3 C = cat(dim,A,B)：沿dim方向将A,B接起来 reshape(A, m, n)：将A改成mxn的数组 A=kron(B,C)：Kronecker积
C=repmat(A,m,n)：沿行维铺设m个A，沿列 维铺设n个A
n
[ A] [ A]
置为当前目录是一良好
习惯。cd或目录设置栏 6.搜索路径： 7.搜索路径修改和扩展：file:set path
指令窗,path(path,’c:\mydir’) 四、工作空间和数组编辑器
1.变量字符显示:右键,open,open selection 2.变量图形显示:右键,open,graph selection 3.全部内存变量保存:右键,save workspace 4.部分内存变量保存:右键,save selection as 5.指令窗中的相应指令:whos,who,clear 6.数组编辑器:选择,双击
行间分隔符 冒号(:)：生成一维数组，单下标援引
全部元素排成长列，双下标 援引所在维的全部
百分号(%)：注释行 单引号(‘’)：字符串 圆括号(( ))：数组援引 方括号([])：输入数组时用，多个函数
输出宗量
花括号({})：元胞数组 续行号(…)：表示下面的一行为续行 At符号(@)：构成函数句柄。 标点符号的输入应在英文状态下
统计、系统辨识
五、主要应用
1.数据分析 2.数值和符号计算 3.工程与科学绘图 4.控制系统设计 5.数字、图象信号处理 6.财务工程 7.建模、仿真、原型开发 8.应用开发 9.图形用户界面(GUI)设计
CH.2 Matlab软件 一、软件安装
产品、帮助文档（英、日） 组件选择
二、操作界面的组成部分 1.指令窗 2.历史指令窗 3.当前目录 4.工作空间浏览器 5.内存数组编辑器 6. M文件文本编辑器
编程结构。循环、分支 字符串操作 输入、输出 数据结构和类型
2.工作环境：编程和调试环境 管理工作空间中的变量
3.图形处理：二、三维图形 图形句柄—底层的图形 处理为应用程序制作GUI
4.数学函数库：初等数学函数库。+－ 三角函数等
高等数学函数库。
矩阵逆、特征值 5.应用程序接口（API）：与C/C++、
三、子数组的赋值
注意长度要相同。 mxm022_2 CH.3 二维数组的创建
1.直接输入 用于小规模数组，放在[]中，行隔用‘;’或 ‘回车’,元素间用空格或‘,’
2.利用M文件保存 用于规模大、反复用的数组。mxm023_3
3.数组编辑器
CH.4 二维数组的标识 1.全下标标识 A(3,5) 2.单下标标识 m*n数组 l=(c-1)*m+r 3.“逻辑1”标识 mxm024_1
3.基本数据单位是矩阵。指令表达式与
数学的书写习惯相似
b=Ax
b=A*x
4.在欧美高校已广泛用于线代、自控、
信号处理等课程的教学工具
5.函盖广泛的专业领域——工具箱 6.具有良好的开放性 二、历史 Cleve Moler（新墨西哥大学计算机系主 任）为讲线性代数编写的程序，后创建Math works公司 三、组成部分 1.编程语言：操作符。＋，－
CH.12 关系操作和逻辑操作 一、matlab约定 1.所有非零都被认作逻辑真 2.输出为0或1。0：假 3.可以作为数值类参加运算，但又不完 全是数值类
二、关系运算符
>, >=, <, <= ==：是否相等
~= 注意标量参与关系运算的情况
mxm0212_1 mxm0212_2 三、逻辑操作
&：与 |：或 ~：非 注意标量参与逻辑运算的情况
sph2cart
pol2cart
CH.7数组运算与矩阵运算
数组
矩阵
A.’
A’
A＋s（s为标量）
A.^p
A^p
A./B
A/B
exp(A) log(A) sqrt(A)
f(A) A#B 关系运算 A@B 逻辑运算
expm(A) logm(A) sqrtm(A) funm(A,’fn’)
CH.8 数组生成函数和操作函数
v1,v2调入 v1,v2泛指变量，数量可以任意多，变量间 用空格分隔
五、M文件的文本编辑器和调试环境 matlab的程序和脚本文件被保存为后缀为m的
文件。 M文件的文本编辑器提供集成的编辑与 调试环境。 脚本文件
由一系列可在命令窗口执行的指令按顺序 汇集而成的文本文件
1.文件中的指令形式和前后顺序与在指令 窗口中逐条执行时完全一样
Fortran互相调用
四、软件的组成部分 1.必须的本原性组件：核心 2.最常用的通用工具组件：Symbolic 3.其它通用工具组件：simulink
optimization
matlab compiler
c/c++ math lib
c/c++ graphic lib 4.专业工具包：自控、信号处理、通讯
diary 文件名；diary off
三、当前目录
1.运行M文件：选择文件，右键，run 2.编辑M文件：选择文件，右键，open 3.装载全部mat数据：选择mat文件，右
键， open（v.mat） 4.装载部分mat数据：选择mat文件，右
键，import，选数据 5.设置当前目录：建立个人目录并将其设
squeeze：撤销孤维
CH.11 非数和空数组 一、非数
NaN, nan(not a number) mxm0211_1 1.性质
传递性 无大小 2.作用 记录0/0等情况 避免上述情况使运行中断 剪裁图形 nan：判别是否为非数 mxm0211_2
二、空数组 用[]表示 改变数组大小 mxm0211_3
7.帮助浏览器 CH.3 应用入门 一、指令窗
1.简单计算 1)计算器 2) 创建矩阵。
2.数值、变量和表达式 1）数值记法 2）变量命名规则： 首字符为字母
最多31个字符
不含空格、标点，可含下连符
大小写敏感
3) 保留字：ans, eps, inf, Inf, i, j, pi, NaN, nan,
Matlab建模与仿真
教师：郭军 单位：宇航学院航天飞行器系 电话：82339891 手机：13621077433 邮箱：guojunbh@
学习Matlab的意义：
工欲善其事，必先利其器（孔子）
假舆马者，非利足也，而致千里；假 舟楫者，非能水也，而绝江河；君子 生非异也，善假于物也。（荀况）
Matlab是一种面向科学与工程的“高高 级”语言
使用简单，功能强大。有“第四代计算 机语言”、“演算纸式计算机语言”的 美誉
掌握Matlab，可为今后解决我们专业领 域内的具体问题提供强有力的计算工具
第一章 概论
CH1.1简介
一、特点
1.Matrix Laboratory，处理矩阵运算
2.拥有通用计算、图形交互、程序设计
一、生成函数 mxm028_1
B = zeros(m,n) 生成mxn的全0数组
B = ones(m,n) 生成mxn的全1数组
B = rand(m,n)
均匀分布
B = randn(m,n) 正态分布
B=eye(n)
生成nxn单位阵
B＝diag(v) 以向量v的元素为对角线元素的
对角阵
v=diag(X) 提取矩阵X的对角线元素给v
doc，help，lookfor
第二章 数值数组及运算
CH1 概述 数值数组和数组运算是matlab的核心内容 数值数组：内建的数据类型 数组运算：定义在数值数组上的算法 数值数组：一组由实、复数排成的长方阵 可以一维、二维或多维 数组运算：对数组的运算都平等地作用到 每一数组元素上 (mxm021_1) 目的：1.编程简单、易读，指令更接近于 书写格式 2.提高向量化程度，计算效率
nargin, nargout, realmax, realmin
4）运算符和表达式 ＋－*/\
5）复数与复数矩阵
4.计算结果的可视化
plot, surf 5.指令窗显示格式
format (short, long, short e,long e…) 6.MATLAB常用标点符号：
空格：分隔符 分号（;）：不显示计算结果，数组
创建新数组,赋空阵,双击,修改 7.数据文件的存取:
save fn: 存全部变量
save fn v1 v2:存v1,v2。二进制,mat文件 save fn v1 v2 -append:存v1,v2。附加到
fn.mat文件中 save fn v1 v2 -ascii:存v1,v2.ascii文件8位 save fn v1 v2 –ascii -double:存v1,v2.16位 load fn:把fn.mat中的全部变量调入 load fn v1 v2:把fn.mat中的v1,v2调入 load fn v1 v2 -ascii:把fn(ascii文件)中的
2.脚本文件运行时,将上述指令逐条取出执行
3.每条指令产生的中间结果都保留在工作 空间中
4.文件的扩展名一定是.M 脚本文件实质就是一个批处理文件
六、命令窗口的设置 file/preference, 文本设置（数据格式，命 令窗口数字显示，tab制表位字符数）；显 示设置，字体大小、颜色。 七、利用在线文档帮助
C
m
[ A] [ A]
B=rot90(A) flipud(A) fliplr(A)
CH.9 算例 mxm029_1, mxm029_2, mxm029_3
CH.10 高维数组 一、创建 1.直接通过全下标赋值 2.由若干同维数组组合 3.ones,zeros,rand,randn生成 4.用cat,repmat,reshape 二、标识 ndims：确定维数 size：各维的大小 length：max（size）