第1章-matlab-r2010a環(huán)境

1、第 1章 MATLAB R2010a環(huán)境,,,,,1 . 1 MATLAB簡介,1 . 2 MATLAB R2010a的環(huán)境設置,1 . 3 通用操作界面窗口,1 . 4 MATLAB R2010a其他管理,,1 . 5 1個實例,1 . 1 MATLAB簡介,1.1.1 MATLAB工具箱MATLAB有以下主要的工具箱。（1）控制系統(tǒng)工具箱（Control System Toolbox）：主要應用于連續(xù)系統(tǒng)設計和離散

2、系統(tǒng)設計，傳遞函數(shù)和狀態(tài)空間模型建立，模型轉換，方程求解，頻域響應，時域響應，根軌跡分析，增益選擇，極點分配等。（2）信號處理工具箱（Signal Processing Toolbox）：主要應用于數(shù)字和模擬濾波器設計，應用及仿真，參數(shù)化模型，譜分析和估計，F(xiàn)FT變換，DCT變換等。（3）神經(jīng)網(wǎng)絡工具箱（Neural Network Toolbox）：主要應用于BP網(wǎng)絡，Hopfield、Kohonen網(wǎng)絡，徑向基函數(shù)網(wǎng)絡，競爭、線

3、性、Sigmoidal等傳遞函數(shù)，前饋、遞歸等網(wǎng)絡結構，性能分析及應用，自組織網(wǎng)絡等。（4）模糊邏輯控制工具箱（Fuzzy Logic Toolbox）：主要應用于友好的交互設計界面，自適應神經(jīng)—模糊學習、聚類及Sugeno推理，支持Simulink動態(tài)仿真，可生成C語言源代碼等。,1.1.1 MATLAB工具箱,（5）圖像處理工具箱（Image Processing Toolbox）：主要應用于二維濾波器設計和濾波輸入，圖像恢復增

4、強，色彩、集合及形態(tài)操作，二維變換，圖像分析和統(tǒng)計等。（7）優(yōu)化工具箱（Optimization Toolbox）：主要應用于線性規(guī)劃和二次規(guī)劃，求函數(shù)的最大值和最小值，多目標優(yōu)化，約束條件下的優(yōu)化，非線性方程求解等。（8）統(tǒng)計工具箱（Statistics Toolbox）：主要應用于概率分布和隨機數(shù)生成，多變量分析，回歸分析，主極分析，假設檢驗等。（9）符號數(shù)學工具箱（Symbolic Math Toolbox）：主要實現(xiàn)符號運

5、算，包括極限、微積分、符號方程等。,1.1.2 MATLAB功能和特點,1．功能強大（1）運算功能強大。（2）功能豐富的工具箱。（3）文字處理功能強大。2．人機界面友好，編程效率高3．強大而智能化的作圖功能4．可擴展性強5．Simulink動態(tài)仿真功能,1 . 2 MATLAB R2010a的環(huán)境設置,MATLAB R2010a版啟動后的運行界面稱為MATLAB操作窗口，默認的操作窗口如圖1.1所示。,1.2.1 菜

6、單欄,1．File菜單File菜單用于對文件進行操作，F(xiàn)ile菜單如圖1.2所示，對應的常用功能如表1.1所示。,1.2.1 菜單欄,1.2.1 菜單欄,2．Edit菜單 Edit菜單如圖1.3所示。Edit菜單的各菜單項與Windows的Edit菜單相似，其中“Paste to Workspace”有點特殊，可以用來打開數(shù)據(jù)輸入向導對話框“Import Wizard”，將剪貼板的數(shù)據(jù)輸入到MATLAB工作空間中。,1.2.1

7、 菜單欄,3．Debug菜單Debug菜單的各菜單項用于調試程序，其菜單項的功能如表1.2所示。,1.2.1 菜單欄,4．Desktop菜單Desktop菜單用于對界面中各窗口進行打開和調整大小等操作，如圖1.4所示，新增了對窗口進行調整尺寸大小的菜單。,1.2.1 菜單欄,對應的主要功能如表1.3所示。,1.2.1 菜單欄,5．Windows菜單Windows菜單提供了在已打開的各窗口之間切換的功能。6．Help菜單H

8、elp菜單提供了進入各類幫助系統(tǒng)的方法，如圖1.5所示，通過菜單項打開幫助窗口，顯示各部分的幫助內容。7．開始菜單在MATLAB操作界面的左下角有一個 按鈕，單擊該按鈕就會出現(xiàn)如圖1.6所示的開始菜單。,1.2.2 工具欄,MATLAB R2010a的默認工具欄如圖1.7所示，當鼠標停留在工具欄按鈕上時可顯示出該按鈕的功能。,1 . 3 通用操作界面窗口,1.3.1 命令窗口（Command Wind

9、ow）命令窗口也可以單獨顯示，如果選擇菜單“Desktop”→“Undock Command Window”命令，或是單擊命令窗口右上角的 按鈕，或是直接拖曳命令窗口離開操作界面都會出現(xiàn)如圖1.8所示單獨的命令窗口。,,1.3.1 命令窗口（Command Window）,（1）命令行的顯示方式。MATLAB 版運行時，命令窗口中的每個命令行前會出現(xiàn)提示符“>>”。命令窗口內顯示的字符和數(shù)值采用不同的顏色，在

10、默認情況下，輸入的命令、表達式及計算結果等采用黑色字體；字符串采用赭紅色；“if”、“for”等關鍵詞采用藍色?！纠?.1】 在命令窗口中輸入不同的數(shù)值和語句，并查看其顯示方式。>> a=12.5a = 12.5000>> b='Hello'b =Hello>> if a>0 c=5 ,endc = 5,1.3.1 命令窗口（Command W

11、indow）,（2）命令窗口中命令行的編輯。由于MATLAB把命令窗口中輸入的所有命令都記錄在內存中專門的“歷史命令（Command History）”空間中，因此MATLAB命令窗口不僅可以對輸入的命令進行編輯和運行，而且還可以對已輸入的命令進行回調、編輯和重運行。命令窗口中行編輯的常用操作鍵如表1.4所示。,1.3.1 命令窗口（Command Window）,（3）命令窗口中的標點符號。MATLAB常用標點符號的功能如表1.5所

12、示。,,1.3.1 命令窗口（Command Window）,【例1.2】 在命令窗口中使用不同的標點符號。>> a=12.5,b='Hello' %逗號表示分隔命令，單引號構成字符串，點號為小數(shù)點a = 12.5000b =Hello>>c=[1 2;3 4;5 6] % [ ]表示構成矩陣，分號用來分隔行，空格用來分隔元素c = 1 2

13、 3 4 5 6>> d=a*… %…表示續(xù)行cd = 12.5000 25.0000 37.5000 50.0000 62.5000 75.0000,1.3.1 命令窗口（Command Window）,（4）數(shù)值計算結果的顯示格式及設置。① 在MATLAB的界面選擇菜單“File”→“Preferences”命令，則會出現(xiàn)參數(shù)設置對話框，如圖1.9所

14、示；在對話框的左欄選中“Command Window”項，在右邊的“Numeric format”欄設置數(shù)據(jù)的顯示格式。設置后立即生效，并且這種設置不因MATLAB關閉而改變，除非用戶進行重新設置。,,1.3.1 命令窗口（Command Window）,② 還可以直接在命令窗口中通過輸入“format”命令進行數(shù)值顯示格式的設置。語法：format格式描述MATLAB的數(shù)值顯示的format格式如表1.6所示。,1.3.2

15、 歷史命令窗口（Command History）,歷史命令窗口如圖1.10所示。歷史命令窗口包括：每次開啟MATLAB的時間和每次開啟后在命令窗口中運行過的所有命令行。,1.3.2 歷史命令窗口（Command History）,在歷史命令窗口中選擇命令行，單擊鼠標右鍵，則彈出菜單，如上圖所示，主要功能如表1.7所示。,1.3.2 歷史命令窗口（Command History）,在歷史命令窗口中，先用鼠標單擊選擇“if a>0

16、 c=5 ,end”命令，單擊鼠標右鍵選擇“Create Shortcut”菜單，則出現(xiàn)“Shortcut Editor”窗口，如圖1.11所示。,1.3.3 當前目錄瀏覽器窗口（Current Folder）,當前目錄瀏覽器窗口如圖1.12所示，選擇“View”菜單中的“Size”、“Date Modified”、“Description”和“Type”，包括當前目錄設置區(qū)和文件詳細列表。,,,1.3.3 當前目錄瀏覽器窗口（Cu

17、rrent Folder）,① 在當前目錄設置區(qū)設置。在圖1.12中或MATLAB界面（圖1.1）工具欄的右側都有當前目錄設置區(qū)，可以在“設置欄”中直接填寫待設置的目錄名，或單擊圖1.1工具欄的 按鈕選擇待設置目錄。② 通過命令設置。使用“cd”命令設置當前目錄。語法：cd %顯示當前目錄cd 目錄 %指定當前目錄cd…%指定上一級目錄為當前目錄例如，要設置當前目錄為“c:\MyDir”：&

18、gt;>cd c:\MyDir,1.3.3 當前目錄瀏覽器窗口（Current Folder）,（2）文件詳細列表區(qū)的使用。文件詳細列表區(qū)的主要應用功能和操作方法如表1.8所示。,1.3.3 當前目錄瀏覽器窗口（Current Folder）,例如，在“Current Folder”窗口中選擇【例1.1】保存的文件名“Ex0101”和【例1.2】的文件“Ex0102”，將【例1.2】中命令行的第一行修改為和【例1.1】相同，然

19、后單擊鼠標右鍵在快捷菜單中選擇“Compare Selected Files”，則打開“Files and Folders Comparisons”窗口，如圖1.13所示，顯示出兩個文件的匹配情況。,,1.3.4 工作空間窗口（Workspace）,例如，在命令窗口輸入：>> a=12.5>> b='Hello'>> c=[1 2;3 4;5 6]如圖1.14所示為工作空間窗

20、口。,1.3.4 工作空間窗口（Workspace）,（1）當前目錄工作空間窗口中變量的操作。對當前目錄工作空間窗口中的變量可以進行多種操作，操作方法如表1.9所示。,,,,,1.3.4 工作空間窗口（Workspace）,（2）通過命令管理變量。① 把工作空間中的數(shù)據(jù)存放到MAT數(shù)據(jù)文件。語法：save FileName 變量1 變量2 …參數(shù) %將變量保存到文件中例如：>> save FileName1

21、 %把全部內存變量保存為FileName1.mat文件>> save FileName2 a b %把變量a、b保存為FileName2.mat文件>> save FileName3 a b -append %把變量a、b添加到FileName3.mat文件中② 從數(shù)據(jù)文件中取出變量存放到工作空間。語法：load FileName 變量1 變量2…例如：>> loa

22、d Filename1 %把FileName1.mat文件中的全部變量裝入內存>> load FileName2 a b %把FileName2.mat文件中的a、b變量裝入內存,,,,,1.3.4 工作空間窗口（Workspace）,③ 查閱MATLAB內存變量名。語法：who 例如，查閱工作空間中的a、b、c這3個變量：>> whoYour variables are:a

23、b c ④ 查閱MATLAB內存變量變量名、大小、類型和字節(jié)數(shù)。語法：whos例如：>> whos Name Size Byte Class a 1x1 8 double array b 1x5 10 char array c 3x2

24、 48 double arrayGrand total is 12 elements using 66 bytes,,,1.3.4 工作空間窗口（Workspace）,⑤ 刪除工作空間中的變量。語法：clear %刪除內存中的所有變量clear 變量名1變量名2 …%刪除內存中的多個變量例如，在工作空間中刪除變量a：>> clear a>> whoYour

25、variables are:b c,,1.3.4 工作空間窗口（Workspace）,⑥查詢工作空間中是否存在某個變量。語法：i=exist('X') %查詢工作空間中是否有'X'變量說明：? i=1 ：表示存在1個變量名為'X'的變量；? i=2 ：表示存在1個名為'X.m'的文件；? i=3 ：表示存在1個名為'X.mex'的文

26、件；? i=4 ：表示存在1個名為'X.mdl'文件；? i=5 ：表示存在1個名為'X'的內部函數(shù)；? i=0 ：表示不存在以上變量和文件。,1.3.5 變量編輯器窗口（Variable Editor）,如圖1.15所示為變量“c=[1 2;3 4;5 6]”出現(xiàn)在“Variable Editor”變量編輯器窗口。,1.3.5 變量編輯器窗口（Variable Editor）,在圖1.15中選

27、擇所有的元素，單擊工具欄的 按鈕，則會出現(xiàn)如圖1.16所示的波形圖。,1.3.6 M文件編輯/調試器窗口（Editor/Debugger）,M文件編輯/調試器窗口不隨MATLAB界面的出現(xiàn)而啟動。只有需要編寫M文件（擴展名為.m）時，才啟動該窗口。如圖1.17所示為M文件編輯/調試器窗口。,1.3.6 M文件編輯/調試器窗口（Editor/Debugger）,M文件編輯/調試器窗口的啟動方法有以下幾種。（1）單擊MA

28、TLAB界面上的 圖標，或者選擇菜單“File”→“New”→“Script”\“Function”命令，可打開空白的M文件編輯器。 （2）單擊MATLAB界面上的 圖標，或者選擇菜單“File”→“Open”命令，在打開的“Open”對話框中填寫所選文件名，單擊“打開”按鈕，就可出現(xiàn)相應的M文件編輯器。（3）用鼠標雙擊當前目錄窗口中的M文件（擴展名為.m），可直接打開相應文件的M文件編輯器。,1.3

29、.7 程序性能剖析窗口（Profiler）,在Current Folder窗口中選擇M文件后，選擇菜單“Desktop”→“Profiler”命令；或在命令窗口輸入“profile viewer”；或者選擇菜單“Start”→“MATLAB”→“Profiler”命令，就可以獨立出現(xiàn)程序性能剖析窗口，如圖1.18所示。,1.3.8 MATLAB R2010a幫助,1．幫助窗口打開幫助窗口，如圖1.19所示的幫助窗口界面由左側的He

30、lp Navigator（幫助導航器）和右側的Help Browser（幫助瀏覽器）兩部分組成。幫助導航器的功能是向用戶提供各種不同的幫助手段，分為“Contents”和“Search Results”2個選項窗口。,,,1.3.8 MATLAB R2010a幫助,2．通過命令實現(xiàn)幫助（1）help：顯示MATLAB命令和M文件的幫助信息。 語法：help %列出所有主要的幫助主題，每個幫助主題與MATLAB搜索路徑的一

31、個目錄名相對應help topic %給出指定主題的幫助，主題可以是函數(shù)、目錄或局部路徑例如，在命令窗口輸入“help abs”（絕對值函數(shù)）命令，顯示該M文件的注釋行，得出具體函數(shù)的用法說明：>> help abs ABS Absolute value ABS(X) is the absolute value of the elements of X. When X is complex,

32、ABS(X) is the complex modulus (magnitude) of the elements of X. See also SIGN, ANGLE, UNWRAP Overloaded methods help sym/abs.m,,,1.3.8 MATLAB R2010a幫助,（2）lookfor：在所有的幫助條目中搜索關鍵字，常用來查找具有某種功能而不知道準確名字的命令。語法：

33、lookfor topic %把在搜索中發(fā)現(xiàn)與關鍵字相匹配的所有M文件的H1行（第1行注釋）都顯示出來lookfor topic-all%在所有M文件中搜索關鍵字例如，在命令窗口輸入“l(fā)ookfor simulink”，查看幫助信息。（3）doc：打開并顯示幫助窗口，如圖1.19所示。語法：docdoc topic %打開幫助導航/瀏覽器窗口顯示指定的主題信息,1.3.8 MATLAB R2010a幫助,3．通過W

34、eb查找?guī)椭畔athWorks公司提供了技術支持網(wǎng)站，通過該網(wǎng)站用戶可以找到相關的MATLAB書籍介紹，MATLAB使用建議，常見問題解答和其他MATLAB用戶提供的應用程序等。,1 . 4 MATLAB R2010a其他管理,1.4.1 MATLAB用戶文件格式1．程序文件2．數(shù)據(jù)文件3．可執(zhí)行文件4．圖形文件5．模型文件,1.4.2 設置搜索路徑,1．MATLAB的基本搜索過程當用戶在命令窗口的提示符“>

35、;>”后輸入1個名字如“X”時，則MATLAB按照以下步驟進行搜索。（1）在MATLAB內存中進行檢查，檢查X是否為工作空間的變量或特殊變量。（2）檢查X是否為MATLAB的內部函數(shù)（Built-in Function）。（3）在當前目錄上，檢查是否有名為“X.m”或“X.mex”的文件存在。（4）在MATLAB搜索路徑的所有其他目錄中，檢查是否有名為“X.m”或 “X.mex”的文件存在。（5）如果都不是，則MATLA

36、B發(fā)出錯誤信息。,1.4.2 設置搜索路徑,2．顯示當前目錄是否在搜索路徑中在“Current Folder”窗口中可以查看當前路徑中的文件夾是否在搜索路徑中，選擇菜單“File”→“Preferences…”命令，在出現(xiàn)的“Preferences”窗口左側欄選擇“Current Folder”，在右側欄的“Path indication”選項中選擇“Indicate inaccessible files”和“Show toolti

37、p explaining why files are inaccessible”，并將“Text and icon transparency”調整到最前面，如圖1.21所示，單擊“OK”按鈕保存設置。,1.4.2 設置搜索路徑,在“Current Folder”窗口中將鼠標放在目錄上，則可以顯示出是否在搜索路徑中的說明，如圖1.22所示。,1.4.2 設置搜索路徑,3．MATLAB搜索路徑的擴展和修改（1）利用設置路徑對話框修改搜

38、索路徑。通過打開路徑對話框修改搜索路徑有2種方法。① 在MATLAB界面選擇菜單“File” →“Set Path”命令。② 在命令窗口運行“pathtool”命令，就會出現(xiàn)如圖1.23所示的“設置路徑”對話框。,,,1.4.2 設置搜索路徑,（2）利用path命令設置搜索路徑。利用path命令可以顯示和添加搜索路徑，用path命令擴展的搜索路徑僅在當前MATLAB環(huán)境下有效。語法：path %列出MATLAB的搜索路徑

39、path （path, '新增目錄'） %在MATLAB的搜索路徑的末尾添加新目錄例如，在MATLAB的搜索路徑的末尾添加已有目錄“c:\MyDir”：>> path(path,'c: \MyDir '),1.4.2 設置搜索路徑,（3）在“Current Folder”窗口中設置搜索路徑。在“Current Folder”窗口中選擇文件夾，單擊鼠標右鍵出現(xiàn)快捷菜單，如圖1.24

40、所示。,,1.4.3 文件管理命令,MATLAB本身也有文件管理的命令，常用的命令有以下6種。（1）列出當前目錄下的M、MAT、MEX文件清單。語法：what 例如，當前目錄為“D: \MATLAB6p1\toolbox\matlab\elfun”：>> whatM-files in the current directory D:\MATLAB6p1\toolbox\matlab\elfunContents

41、 asech cosh isreal sec abs asin cot log sech acos asinh coth log10 sign acosh atan cpl

42、xpair log2 sin acot atan2 csc mod sinh acoth atanh csch nextpow2 sqrt acsc ceil exp pow2

43、tan acsch complex fix real tanh angle conj floor rem unwrap asec cos imag round MEX-files in the curre

44、nt directory D:\MATLAB6p1\toolbox\matlab\elfuncomplex,,1.4.3 文件管理命令,（2）列出指定目錄下的文件和子目錄清單。語法：dir %列出當前目錄下的文件和子目錄清單dir 目錄名 %列出指定目錄下的文件和子目錄清單（3）顯示指定M文件的內容。語法：type 文件名 %顯示指定M文件的內容例如，顯示“abs.m”文件的注釋內容：>>

45、 type abs.m%ABS Absolute value% ABS(X) is the absolute value of the elements of X. When% X is complex, ABS(X) is the complex modulus (magnitude) of% the elements of X%% See also SIGN, ANGLE, UNWRAP% C

46、opyright 1984-2001 The MathWorks, Inc % $Revision: 5.8 $ $Date: 2001/04/15 12:02:51 $% Built-in function,,,1.4.3 文件管理命令,（4）指出M文件、MEX文件、MAT文件、工作空間變量、內置函數(shù)或Simulink模型所在的目錄。語法：which 文件名 %指出文件所在的目錄例如，顯示“abs.m”所在

47、的目錄：>> which abs.mD:\MATLAB6p1\toolbox\matlab\elfun\abs.m（5）返回安裝MATLAB的根目錄。語法：matlabroot 例如：>> matlabrootans =C:\Program Files\MATLAB\R2010a,1.4.4 退出MATLAB,若要退出MATLAB環(huán)境，則可以使用以下任何1種方式。（1）在MATLAB的命令

48、窗口輸入“exit”命令。（2）在MATLAB的命令窗口輸入“quit”命令。（3）直接單擊MATLAB命令窗口中的 按鈕。,,1 . 5 1個實例,【例1.3】 MATLAB通用操作界面的綜合運用。按照以下步驟進行。（1）啟動MATLAB。（2）在命令窗口（Command Window）中輸入以下幾行命令，創(chuàng)建4個變量：>>a=[1 2 3; 4 5 6;7 8 9];>>b=[1

49、 1 1;2 2 2;3 3 3 ];>>c='MATLAB'>>d=a+b*i,1 . 5 1個實例,（3）打開工作空間瀏覽器窗口（Workspace）查看變量，共有4個變量，如圖1.25所示為MATLAB界面的左上側的工作空間窗口。,1 . 5 1個實例,（4）雙擊其中的變量“d”，出現(xiàn)變量編輯器窗口（Variable Editor），如圖1.26所示為該變量的詳細信息。,1 . 5

50、 1個實例,（5）打開歷史命令窗口（Command History），如圖1.27所示，選擇上面的4行命令，單擊鼠標右鍵，在快捷菜單中選擇“Create M-File”命令生成M文件。,1 . 5 1個實例,（6）出現(xiàn)M文件編輯/調試器窗口（Editor/Debugger），如圖1.28所示。,1 . 5 1個實例,在上圖中選擇工具欄的 按鈕可以運行該程序，在運行之前會彈出一個對話框如圖1.29所示，詢問是否修改當前路徑，可以選擇“

51、Change Folder”或者“Add to Path”按鈕修改當前路徑，或將該路徑添加到搜索路徑中。,1 . 5 1個實例,（7）如果當前路徑不是用戶路徑，則可以打開當前目錄瀏覽器窗口（Current Directory Browser），將當前目錄設置為“c:\MyDir”，可以看到剛保存的“ex0103.m”文件，在命令窗口輸入“ex0103”運行該文件。（8）在命令窗口輸入“save Ex0103”命令，則在當前目錄工作空

52、間窗口可以看到當前目錄下生成了1個“Ex0103.mat”數(shù)據(jù)文件，如圖1.30所示。,1 . 5 1個實例,（9）在命令窗口輸入“exit”命令退出MATLAB。（10）重新啟動MATLAB后，在命令窗口輸入“Ex0103”則不能運行該文件，該文件不在MATLAB的搜索路徑中。單擊MATLAB界面的菜單“File”→“Set Path”，打開設置路徑對話框，將“C:\MyDir”目錄添加到搜索路徑中，如圖1.31所示，單擊“Sav

53、e”按鈕關閉該對話框，重新輸入“ex0103”則可以運行該文件。,1 . 5 1個實例,（11）退出MATLAB后重新啟動，打開工作空間窗口看到?jīng)]有內存變量。如果要導入“Ex0103.mat”數(shù)據(jù)文件的變量，則可選擇菜單“File”→“Import Data”命令，然后選擇“C:\MyDir\ Ex0103.mat”文件，如圖1.32所示為“Import Wizard”窗口。,,1 . 5 1個實例,（12）如在MATLAB命令窗口