(完整版)matlab第一讲教案

西南科技大学本科生课程备课教案

计算机技术在安全工程中的应用

——Matlab入门及应用

授课教师：徐中慧

班级：

专业：安全技术及工程

绪论

课型：新授课

教具：多媒体教学设备，matlab教学软件

一、目标与要求

了解matlab的起源，发展，优势，应用范围等，熟悉matlab的操作界面，能够进行简单的数值运算。

二、教学重点与难点

本堂课教学的重点在于引导学生掌握matlab的安装，熟悉matlab操作界面，并进行简单的运算。三、教学方法

本课程主要通过讲授法、演示法、练习法等相结合的方法来引导学生掌控本堂课的学习内容。

四、教学内容

提问：安全工程的研究和工程实践过程哪些地方要运用到计算机技术？

建筑安全：设计图纸CAD图纸

化工安全：压力容器爆炸我们可以运用计算机技术进行数值计算和模拟判定爆炸影响范围，从而可以确定安全防护距离

职业卫生防护：尤其是在高粉尘的作业环境中

煤矿安全：瓦斯爆炸煤与瓦斯突出等等

（一）matlab是什么？

MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）（['meitriks]：矩阵，基质，模型；[lə'bɔrətəri]：实验室）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MA TLAB和Simulink两大部分。

（1）什么是Simulink？

Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MA TLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI) ，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。

simulink的启动

1)在MA TLAB命令窗口中输入simulink

结果是在桌面上出现一个称为Simulink Library Browser的窗口，在这个窗口中列出了按功能分类的各种模块的名称。当然用户也可以通过MA TLAB主窗口的快捷按钮来打开Simulink Library Browser窗口。

2)在MA TLAB命令窗口中输入simulink3

结果是在桌面上出现一个用图标形式显示的Library :simulink3的Simulink模块库窗口。两种模块库窗口界面只是不同的显示形式，用户可以根据各人喜好进行选用，一般说来第二种窗口直观、形象，易于初学者，但使用时会打开太多的子窗口。

（2）MATLAB和Simulink的关系？

Simulink是MATLAB软件的扩展，它是实现动态系统建模和仿真的一个软件包，它与MATLAB语言的主要区别在于，其与用户交互接口是基于Windows的模型化图形输入，其结果是使得用户可以把更多的精力投入到系统模型的构建，而非语言的编程上。

所谓模型化图形输入是指Simulink提供了一些按功能分类的基本的系统模块，用户只需要知道这些模块的输入输出及模块的功能，而不必考察模块内部是如何实现的，通过对这些基本模块的调用，再将它们连接起来就可以构成所需要的系统模型（以.mdl文件进行存取），进而进行仿真与分析。

matlab中的simulink主要是面向通信和控制的动态系统仿真。

Simulink是MATLAB的重要工具箱之一，是用来可视化实现系统及建模与动态仿真的有效工作平台。在目前计算机应用日益显露出来的模型化、模块化的趋势下，Simulink必将得到更多人的青睐。

（二）matlab的起源与发展

初始阶段：MATLAB名字由MATrix和LABoratory 两词的前三个字母组合而成。那是20世纪七十年代后期的事：时任美国新墨西哥大学计算机科学系主任的Cleve Moler教授出于减轻学生编程负担的动机，为学生设计了一组调用LINPACK和EISPACK库程序的“通俗易用”的接口，此即用FORTRAN编写的萌芽状态的MA TLAB。

发展阶段：（1）经几年的校际流传，在Little的推动下，由Little、Moler、Steve Bangert合作，于1984年成立了MathWorks公司，并把MA TLAB正式推向市场。从这时起，MATLAB的内核采用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。MA TLAB以商品形式出现后，仅短短几年，就以其良好的开放性和运行的可靠性，使原先控制领域里的封闭式软件包（如英国的UMIST，瑞典的LUND 和SIMNON，德国的KEDDC）纷纷淘汰，而改以MATLAB为平台加以重建。在时间进入20世纪九十年代的时候，MA TLAB已经成为国际控制界公认的标准计算软件。到九十年代初期，在国际上30几个数学类科技应用软件中，MATLAB在数值计算方面独占鳌头，而Mathematica和Maple则分居符号计算软件的前两名。Mathcad因其提供计算、图形、文字处理的统一环境而深受中学生欢迎。

（2）MathWorks公司于1993年推出MA TLAB4.0版本，从此告别DOS版。4.x版在继承和发展其原有的数值计算和图形可视能力的同时，出现了以下几个重要变化：

a) 推出了SIMULINK。这是一个交互式操作的动态系统建模、仿真、分析集成环境。它的出现使人们有可能考虑许多以前不得不做简化假设的非线性因素、随机因素，从而大大提高了人们对非线性、随机动态系统的认知能力。

b) 开发了与外部进行直接数据交换的组件，打通了MATLAB进行实时数据分析、处理和硬件开发的道路。

c)推出了符号计算工具包。1993年MathWorks公司从加拿大滑铁卢大学购得Maple的使用权，以Maple 为“引擎”开发了Symbolic Math Toolbox 1.0。MathWorks公司此举加快结束了国际上数值计算、符号计算孰优孰劣的长期争论，促成了两种计算的互补发展新时代。

d）构作了Notebook 。MathWorks公司瞄准应用范围最广的Word ，运用DDE和OLE，实现了MATLAB 与Word的无缝连接，从而为专业科技工作者创造了融科学计算、图形可视、文字处理于一体的高水准环境。

（3）1997年仲春，MA TLAB5.0版问世，紧接着是5.1、5.2，以及和1999年春的5.3版。与4.x相比，现今的MATLAB拥有更丰富的数据类型和结构、更友善的面向对象、更加快速精良的图形可视、更广博的数学和数据分析资源、更多的应用开发工具。

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MA TLAB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。

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