第1章 MATLAB简介 中南大学 信息科学与工程学院 任胜兵.

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1 第1章 MATLAB简介 中南大学 信息科学与工程学院 任胜兵

2 应用概况 MATLAB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。在欧美各高等院校，MATLAB已经成为应用线性代数、自动控制理论、数据统计、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真、图形处理等高级课程的基本数学工具，是攻读学士的大学生、硕士生、博士生必须掌握的基本技能。在设计研究单位和工业部门，MATLAB广泛用于研究和解决具体的工程问题。 国内部分重点高校已作为理工学生的必修或选修课。

3 1.1 概述 MATLAB/Simulink软件已经成为全球应用最广泛最流行的软件之一，它具传统的交互编程，提供丰富可靠的矩阵运算、图形绘制、数据处理、信号与图像处理等工具。 各种基于MATLAB/Simulink开发的特定领域应用工具箱的迅速发展，使得MATLAB/Simulink系列产品广泛地应用于自动控制、信号与图像处理、语音处理、雷达遥感、生物医学、化学统计、优化设计、通信系统、证券分析、程序开发和教学科研以及嵌入系统开发等领域的分析与设计、仿真与验证和代码生成等。

4 1. MATLAB起源 创始人：Cleve Moler教授
最初MATLAB是新墨西哥大学的Cleve Moler 70年代给学生开线性代数课程时编写的LINPACK和EISPACK的接口程序，意思是“矩阵实验室”。 商业化开发者：MathWorks公司 第一版：1984年推出

5 2. MATLAB语言特点 简单易学； 编程效率高； 计算功能强； 图形表达能力强； 扩充能力强； 仿真工具直观。 领域型工具箱丰富；

6 （一）数值和符号计算功能 数值计算功能建立在矩阵和数组之上。
主要内容：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，数理统计分析、差分和数值导数，用于求积分、优化和微分方程的数值解和功能函数等。 在此环境下所解问题的Matlab语言表述形式和其数学表达形式相同，不需要按传统的方法编程。

7 （二）MATLAB语言 MATLAB有它自己的编程语言。它是一种面向科学与工程计算的高级语言，允许用数学形式的语言编写程序。
把编辑、编译、连接和执行融为一体。它能在同一画面上进行灵活操作快速排除输入程序中的书写错误、语法错误以至语义错误，从而加快了用户编写、修改和调试程序的速度，

8 （三）图形和可视化功能 利用MATLAB可以轻易地绘制二维、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、色彩精细控制等及动画的绘制。 MATLAB的绘图是十分方便的，它有一系列绘图函数（命令），例如线性坐标、对数坐标，半对数坐标及极坐标，均只需调用不同的绘图函数（命令），在图上标出图题、XY轴标注，格（栅）绘制也只需调用相应的命令，简单易行。

9 （四）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来是可改的源文件。用户通过对源文件的修改，或加入自己编写的文件去构成新的专用工具包。 高版本的Matlab已逐步扩展到科学及工程计算的其它领域。因此，不久的将来，它一定能名符其实地成为“万能演算纸式的”科学算法语言。

10 1.2 运行环境 MATLAB软件分有专业版和教学版、单机版和网络版等，运行于指定的WINDOWS、UNIX(Solaris, Digital UNIX, HP-UX 10 ,IRIX/IRIX64, HP-UX 11, AIX)、LINUX多种操作系统上。 MATLAB 4.0以上要求在WINDOWS下运行。原则上讲386、486的机器，4MB以上内存，VGA显示，16MB硬盘都可以了。当然，配置高些运行顺利些。 MATLAB版本为5.x和6.0要求WINDOWS 9x的操作系统。 4.2以下的版本可以采用复制方式安装。

11 1. MATLAB软件典型配置方案 数值分析基本型： MATLAB,Symbolic Math Toolbox
C/C++/VB程序开发：MATLAB,MATLAB Compiler,MATLAB C/C++ Math/Graphics Library,MatrixVB 图像信号处理：MATLAB,Signal Processing Toolbox,Image Processing Toolbox 控制仿真：MATLAB，SIMULINK，CONTROL SYSTEM TOOLBOX，STATEFLOW 通讯领域：MATLAB，SIMULINK，Signal Processing Toolbox，DSP Blockset，Communications Toolbox，Communications Blockset,STATEFLOW。

12 2. MATLAB开发环境 命令运行方式可以通过直接在命令窗口输入命令行来实现计算或作图功能。 工作区窗口 命令窗口 历史窗口

13 3. M文件（命令文件和函数文件） M文件是以.m为后缀的MATLAB程序文件。 函数文件第一行为：
Function [输出参数]=函数名（函数参数）

14 4 Simulink建模与仿真 命令窗口输入simulink即可进入

15 Simulink例子 source sink Signal routing/mux continous

16 执行结果 Pulse Differential Integral

17 MATLAB标点作用 名 称 标点 作 用 空格 作为变量之间的分隔符；数组元素分隔符； 逗号
名 称 标点 作 用 空格 作为变量之间的分隔符；数组元素分隔符； 逗号 , 用作要显示结果的指令与下一指令间的分隔；作为变量之间的分隔符；数组元素分隔符； 分号 ; 用于指令结尾表示不显示结果；用作数组的行间分隔符 冒号 : 用于冒号生产法产生一维数组；（用于数组参见数值数组部分） 注释号 % 之后的部分被视为注释 单引号 ‘ ’ 字符串引述符 圆括号 ( ) 在数组引用时使用；函数指令输入宗量列表时使用 方括号 [ ] 输入数组时使用；函数指令输出宗量列表时使用 花括号 { } 单元数组引用符 下连号 _ 作为变量、函数或文件名中的连字符 续行号 … 所有符号必须在英文状态下输入