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matlab第一章

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第一章MATLAB基础知识

第一章MATLAB基础知识

第一章MATLAB基础知识1.1 MATLAB开发环境1.MATLAB操作桌面MATLAB4.0以上版本都是在Windows以上环境支持下操作与运行的，因此，这里必须假定读者对Windows有一定的了解和掌握。

本书以Windows98环境，MATLAB6.5版本为例介绍。

书中绝大多数例子在MA TLAB5.3版本中亦能使用.要想进入MATLAB系统，方法有二：（1）在Windows98的桌面上双击MATLAB快捷图标。

（2）单击Windows98的“开始”按钮，再依次单击：程序/MA TLAB/MA TLAB6.5；图1-1MATLAB6.5除保留了传统的命令窗口外，还增加了启动平台窗口、工作空间窗口、命令历史窗口、当前路径窗口等窗口，与新的M文件编辑器和新的在线帮助浏览器等共同构成了MA TLAB6.5的开发环境。

MATLAB的开发环境是MATLAB语言的基础和核心部分，MATLAB语言的全部功能都是在MA TLAB的开发环境中实现的，MA TLAB的仿真工具Simulink、MATLAB的工具箱等其他附加功能的实现也必须使用MATLAB开发环境，因此，掌握MATLAB 的开发环境是掌握MATLAB语言的关键。

启动MA TLAB后，将显示包括命令窗口、启动平台窗口、工作空间窗口、命令历史窗口和当前路径窗口等5个窗口和主菜单组成的操作桌面（图1-1）。

本节对操作桌面的各个窗口作简要介绍，部分窗口的功能和使用将在以后的章节中详细介绍。

操作桌面缺省状态下显示3个窗口，当前路径和工作空间窗口在同一位置显示，可以通过该窗口下方的箭头或窗口标签来切换，命令历史窗口和当前目录窗口在同一位置显示，可以通过该窗口下方窗口标签来切换。

每个窗可以脱离操作桌面独立出来。

也可以通过菜单View来选择显示哪些窗口。

MATLAB还设定了几种特定的窗口布局方式，在View菜单的Desktop Layout选项中，给定了6种布局方式：Default（缺省方式）Command Window Only（只显示命命令窗口方式）Simple（简单方式，只有命令历史窗口和命令窗口）Short History（低命令历史窗口方式）Tall History（高命令历史窗口方式）Five Panel（5个窗口平铺方式）2.MATLAB的通用参数设置MATLAB的通用参数和各功能窗口的参数可以通过主菜单中的file/Preferences项设置，这里先介绍通用参数的设置。

MATLAB教程 第一章 基础准备及入门

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。

matlab第1章 基础入门

matlab第1章 基础入门


1.5.2 标点符号的作用
名称 空格 逗号 点 分号 冒号 注释号 单引号 对 圆括号 方括号 花括号 续行号 , . ; : % ' ' ( ) [ ] { } ... 标点 作 用 用作输入量之间的分隔符；数组元素的分隔符
用作输入量之间的分隔符；用作数组元素分隔符；用作要显示计算结果的 命令 数值表示中，用作小数点；用于运算符号前，构成数组运算符；结构数组 中，结构变量名与元素名的连接 用作矩阵（数组）的行间分隔符；用作不显示计算结果的命令
3．打开已存在的M文件编辑器窗口
单击MATLAB界面工具栏上的en”对话框，填写所选文件名， 单击“打开”按钮，就可出现相应的M-文件编辑器。
1.4 MATLAB工作空间浏览器
1.4.1 Workspace工具栏功能 工作空间浏览器（Workspace）默认地放置于MATLAB 操作桌面的左上侧后台。点击桌面左上侧框下方外露的 “Workspace”窗标，可使工作空间浏览器出现在桌面的 前台。只需单击该窗口右上角的按钮，就可出现浮动的 工作空间浏览器窗口。“Workspace“窗口及工具栏图标 功能如图所示。
首页
1.1.2 MATLAB系统结构
MATLAB系统由MATAB开发环境、MATLAB数学函数 库、MATLAB语言、MATLAB图形处理系统和MATLAB 应用程序接口（API）五大部分构成。 1.1.3 MATLAB工具箱类型 数学、统计与优化 控制系统设计和分析 信号处理和通讯 图像处理与计算机视觉 计算金融 计算生物 并行计算 测试与测量 数据库访问与报告 代码生成和验证
1.1.5 MATLAB的特点
1．直译式的编程语言 2．代码短小高效 3．强大的科学计算与数据处理能力 4．先进绘图和数据可视化功能 5．可扩展性能 6．友好的工作平台和编程环境
MATLAB课件第一章

MATLAB课件第一章


作业
1.说明以下命令的功能： clc,
clear, clear all, clf, who, whos, size, length, ↑, ↓
2.利用帮助功能查询inv,
plot, max, round, get 等函数的功能及用法。
3.Matlab主窗口中主要包含哪些子窗口？
第二章 Matlab矩阵和数组
数间隔的向量。 （如果省略N，默认为50个数据点） 如： logspace(1,2,50) 与linspace比较 以上创建的都是行向量，如果要创建列向量， 在各个元素之间用分号;隔开，或对行向量进 行转置运算。转置运算符为单引号’。 如： x=[1;2;3;4] 4个元素的列向量 A=linspace(1,2,5) 先创建一个行向量 B=A’ 对A进行转置运算，结果赋给B
2.Mห้องสมุดไป่ตู้tlab 特点



简单易学 ：MATLAB是一种面向科学与工程计算的高级 语言，语法和C++类似，但更简单，更符合科技人员对 数学表达式的书写格式，允许用数学形式的语言编写程 序。 能与其他语言编写的程序结合，具有输入/输出格式化数 据的能力。 移植性和开放性好：MATLAB适合多种平台，可跨平台 应用；除内部函数外，所有的核心文件和工具箱都是公 开的，都是可读/写的源文件，用户可以通过对源文件的 修改和自己编程来构建新的工具箱。 编程容易、效率高：MATLAB的程序文件是一个纯文本 文件，可用任何文字处理软件对其进行编写和修改。程 序容易调试，人机交互性强。

常用的几个命令
clc 清除当前命令窗口 clear （变量） 清除工作空间中的变量 （清除指定的变量）
clf who
1第一章 Matlab语言概述

1第一章 Matlab语言概述

（Ⅰ）基础篇第一章 Matlab语言概述§1.语言特点MATLAB是Mathworks公司于20世纪80年代推出的数值计算软件。

得到了广泛的应用。

MATLAB的全称是Mateix Laboratory，意思是矩阵实验室。

它是以矩阵运算为基础的新一代程序语言。

MATLAB是集数学运算、图形处理、程序设计和系统建模为一体的著名编程语言软件，它具有功能强大、使用简单等优点，是进行科学研究和工程实践的有力工具。

与Fortran和C相比，MATLAB语句更简洁、明了，更加符合人们的思维习惯。

并且还具有良好的数据可视化功能。

MATLAB包括两部分：基本部分-主要指数据计算和可视化功能。

扩展部分-主要指工具箱。

§2 基本操作和简单语句输入1. 简单语句输入（简单计算器用法）例1：计算a⨯y÷⨯=（a = 2，b =3，c = 5 ）+acbb[程序] 在命令窗口输入>> a=2;b=3;c=5;>> y=a*b+c*b/a 回车[输出] y =13.5000例2：计算64(tan3⨯+45)/2760cos[程序] >> (tan(pi/4)+cos(pi/3))*27^(1/3)/sqrt(64)ans =0.56252. 变量表达式数值（1）变量* matlab语句一般形式为：变量=表达式（或数），若变量和“=”省略，输出时自动建立“ans”默认变量。

* 对大小写敏感，如sqrt（平方根）对，而SQRT，Sqrt全错。

* 变量名第一个字符必须是英文字母，最多可包含31个字符，（含英文、数字、下连符）。

不得包含空格和标点。

* 系统遇到一个新变量名时，它会自动生成变量，若该变量早已存在，系统会自动更新内容。

表1-1 默认预定义变量（永久变量）例3：无穷大的使用>> x =1/0Warning: Divide by zero.x =Inf* 在MATLAB中这样的操作不会引起程序执行中断，只是在给出警告信息的同时，用一个特殊的符号Inf来表示。

第一章 MATLAB基础

第一章 MATLAB基础


1.2 MATLAB的主要功能
1. 数值计算和符号计算功能 2. 绘图功能 3. MATLAB语言体系 4. MATLAB工具箱


符号数学工具箱、SIMULINK仿真工具箱
控制系统工具箱、信号处理工具箱、图象 处理工具箱、通讯工具箱、系统辨识工具 箱、神经网络工具箱、金融工具箱等
1.3 MATLAB的运行环境与安装
1.8 MATLAB功能演示
例1.1 求解线性方程组 命令如下： a=[2,3,-1;8,2,3;45,3,9]; b=[2;4;23]; x=inv(a)*b
例1.2 绘制正弦曲线和余弦曲线。
命令如下： x=[0:0.5:360]*pi/180; plot(x,sin(x),x,cos(x)) ;
save 文件名 [变量名表] [-append][-ascii]
load 文件名 [变量名表] [-ascii]
2.3 MATLAB函数
名称 sin(x) 含义 正弦 名称 abs(x) 含义 绝对值 名称 round(x) 含义
cos(x)
tan(x) asin(x) atan(x)
余弦
正切 反正弦 反正切 双曲
2.5.2
数组元素的访问
（1）访问一个元素： x(i)表示访问数组x的第i个元素.
（2）访问一块元素： x(a ：b ：c)表示访问数组x的从第
a个元素开始，以步长为b到第c个Байду номын сангаас素（但不超过c），b
可以为负数，b缺省时为1. （3）直接使用元素编址序号. x([a b c d]) 表示提取数
组x的第a、b、c、d个元素构成一个新的数组
x=first：increment：last 创建从first开始，加increment计数，last结束的行向量
MATLAB快速入门第一章

MATLAB快速入门第一章

下面将对菜单进行介绍。

图1-81.3.1 M文件M文件有两种类型：文本M文件和函数M文件。

（一）文本M文件一个比较复杂的程序常常要作反复的调试，这时你不妨建立一个文本文件并把它储存起来，可以随时调用进行计算。

建立文本文件可以在File菜单中选择New，再选择M-file，这时MATLAB将打开一个文本编辑窗口，在这里输入命令和数据。

储存时文件名遵循MA TLAB变量命名的原则，但必须以m 为扩展名，其一般形式为< M文件名>.m如juzhen.m, pp.m等。

值得注意的是，文本M文件中的变量都是全局变量，在执行过程中, 文本M 文件中的命令可以使用目前工作区中的变量，它所产生的变量也将成为工作区的一部分。

例如我们把下面的程序保存为名为budijifen1.m的文本M文件：function budijifen1x=-4*pi:0.014*pi;a=1;for C=-3:3y =1/2*(-sin(a*x)+a*x)/a+Cplot(x,y)hold onendgridhold offxlabel('自变量 X')ylabel('因变量 Y')title('不定积分的积分曲线族')legend('不定积分的积分曲线族')然后在MA TLAB工作窗口中输入文件名：>> budijifen1运行后屏幕显示计算结果(略)和图形(见图1-9)。

再如，将下面的一个生成矩阵的程序保存为名为juzhen.m 的文本M 文件：for i=1:kfor j=1:nb(i,j)=7/(2*i+3*j-6);endenda=rats(b)然后在MA TLAB 工作窗口中输入：>> k=3;n=4; juzhen,b图1-9 名为budijifen1.m 的文本M 文件的图形运行后屏幕显示运行结果如下：a =-7 7/2 7/5 7/87 7/4 1 7/107/3 7/6 7/9 7/12b =-7.0000e+000 3.5000e+000 1.4000e+000 8.7500e-0017.0000e+000 1.7500e+000 1.0000e+000 7.0000e-0012.3333e+000 1.1667e+000 7.7778e-001 5.8333e-001（二） 函数M 文件函数M 文件是另一类M 文件，我们可以根据需要建立自己的函数文件，它们能够像库函数一样方便地调用，从而极大地扩展MA TLAB 的能力。

第一章 Matlab入门

第一章 Matlab入门


说明
图形保持开关 显示变量或文字内容 显示搜索路径 保存内存变量到指定文件 加载指定文件的变量 日志文件命令 退出MATLAB
标点
： ； ， () [] {}
定义
具有多种应用功能 区分行及取消运行显示等 区分列及函数参数分隔符 指定运算过程的先后顺序 矩阵定义的标志等 构成单元数组等
标点
. … % ‘ ！ =
逆函数pinv等 （3）矩阵分解函数
①特征值分解，[v,d]=eig(X), [v,d]=eig(X,’nobalance’),[v,d]=eig(A,B), ②复数特征值对角阵与实数块特征值对角阵的转化 [V,D]=cdf2rdf(V,D),[U,T]=rsf2csf(U,T) ③奇异值分解， [U,S,V]=svd(X) ④LU分解，lu函数
数加（减）、数乘、点积(dot函数)、叉积(cross函数)、混合积 dot(a,cross(b,c))
7、矩阵及其运算
（1）矩阵的生成 ①命令窗口直接输入，使用[ ]，元素之间用空格、逗号或者分号（行与行
之间的分隔符）隔开。 ②创建M文件输入大矩阵。
（2）基本运算
①矩阵的四则运算。其中乘法运算要注意相乘的双方有相邻公共维，除 法分为左除“\”(A\B:inv(A)*B)和右除”/”(A/B:A*inv(B)) ②矩阵的逆运算。Inv函数。 ③矩阵的幂运算。^。
Figure1-3 路径设置
二. MATLAB的数值计算功能
1、变量
MATLAB程序中的基本数据单元称为阵列(Array)，是一个分为行与列的数据集合。 变量被看做是只有一行一列的阵列。MATLAB语言不需要对变量进行事先声明， 也不需要指定变量类型，它会自动根据所赋予变量的值或对变量所进行的操作来 确定变量的类型。其命名规则为： （1）变量名的大小写是敏感的。 （2）变量的第一个字符必须为英文字母，而且不能超过31个字符。 （3）变量名可以包含下划线、数字，但不能为空格符、标点。 （4）命名变量时可以取一个容易记忆并且能表达出其含义的名称，如汇
matlab 教程 第一章Matlab基础知识

matlab 教程 第一章Matlab基础知识

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函数名称
函数功能
rat(x)
rats(x) sign(x) rem(x,y ) gcd(x,y) lcm(x,y) exp(x) pow2(x) log(x) log2(x)
将实数化为分数表示
将实数化为多项式表示 符号函数 求x除y的余数 整数x和y的最大公因数 整数x和y的最小公倍数 自然指数 2的指数 自然对数 以2为底的对数
菜单栏 Command Window(命令窗口） Current Directory(当前目录） Command History(指令历史） Wordspace(工作空间）
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三、 Matlab操作的注意事项
1) MATLAB命令窗口中的‚>>”为命令提示符，表示 MATLAB正在处于准备状态。在命令提示符后键入命 令并按下回车键后，MATLAB就会解释执行所输入 的命令，并在命令后面给出计算结果, 否则不执行。 2) MATLAB是区分字母大小写的。如果使用和原来定 义的变量一样的名字赋值，原变量名将自动被覆 盖，系统不会出错。 3) 在MATLAB命令区如果某个命令一行输不下，可 以在第一个物理行之后加上3个小黑点并按下回 车键，达到换行的目的。
作用 调用前一个命令行 调用后一个命令行 光标左移一个字符 光标左移一个字符 光标左移一个单词 光标左移一个单词 光标移至行首 光标移至行尾 清除当前行 清除光标所在位置后的字符 清除光标所在位置前的字符 删至行尾
第三节 Matlab 的变量与表达式
一、Matlab的变量 二、 Matlab的运算符 三、 Matlab的表达式 四、 Matlab的数据显示格式
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第一章 基础准备及入门(matlab基础教程)

第一章 基础准备及入门(matlab基础教程)

第一章基础准备及入门（matlab基础教程）第 1 章基础准备及入门本章有三个目的：一是讲述MATLAB正常运行所必须具备的基础条件；二是简明地介绍MATLAB及其操作桌面Desktop的基本使用方法；三是全面介绍MATLAB的帮助系统。

本章的前两节讲述：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。

第1.5到第1.8节专门介绍MATLAB最常用的另五个交互界面：历史指令窗、当前目录浏览器、工作空间浏览器、数组编辑器、M文件编辑器。

鉴于实际应用中，帮助信息和求助技能的重要性。

本章专设第1.9节专门叙述MATLAB的帮助体系和求助方法。

作者建议：不管读者此前是否使用过MATLAB，都不要忽略本章。

1.1 MATLAB的安装和工具包选择MATLAB只有在适当的外部环境中才能正常运行。

因此，恰当地配置外部系统是保证MATLAB运行良好的先决条件。

MATLAB本身可适应于许多机种和系统，如 PC机和 Unix工作站等。

但本节只针对我国使用最广的PC机系统给予介绍。

对PC机用户来说，常常需要自己安装MATLAB。

MATLAB R2021a （即旧编号MATLAB7.4）版要求Win2000或WinXP平台。

下面介绍从光盘上安装MATLAB的方法。

一般说来，当MATLAB光盘插入光驱后，会自启动“安装向导”。

假如自启动没有实现，那么可以在或中双击setup.exe应用程序，使“安装向导”启动。

安装过程中出现的所有界面都是标准的，用户只要按照屏幕提示操作，如输入用户名、单位名、口令等就行。

在安装MATLAB.R2021a时，会出现一个界面，该界面上有两个选项：Typical和Custom。

假如你不熟悉MATLAB，或假如你机器的硬盘的自由空间远大于3G，或假如你需要用到光盘上MATLAB的所有功能及工具包，那么你就点选“Typical”。

第1章MATLAB操作基础00001

第1章MATLAB操作基础00001


1.1.2 MATLAB的主要功能
• 1．数值计算和符号计算功能 MATLAB以矩阵作为数据操作的基本单位，还提 供了十分丰富的数值计算函数。 MATLAB和著名的符号计算语言Maple相结合， 使得MATLAB具有符号计算功能。
• 2．绘图功能 MATLAB提供了两个层次的绘图操作：一种是对 图形句柄进行的低层绘图操作，另一种是建立在 低层绘图操作之上的高层绘图操作。
MATLAB应用基础
• 32学时=16学时+16学时实验 • 基础（2学时）+实验（2学时） • 数值数组及其运算（2学时）+实验（2学时） • 数据和函数的可视化（4学时）+实验（4学时） • 数值计算（2学时）+实验（2学时） • 符号计算（4学时）+实验（2学时） • SIMMULINK交互式仿真集成环境（2学时）+实
验（4学时）
第1章 MATLAB操作基础
1.1 MATLAB概述 1.2 MATLAB的运行环境与安装 1.3 MATLAB集成环境 1.4 MATLAB帮助系统
Matlab 简介
• Matlab名字是由Matrix和Laboratory两个词的前三个字 母组合而成的,是由MathWorks公司于1982年推出的一 套高性能的数值计算和可视化数学软件。
%求根
• 例1-3 求积分 quad('x.*log(1+x)',0,1)
• 例1-4 求解线性方程组。 a=[2,-3,1;8,3,2;45,1,-9]; b=[4;2;17]; x=inv(a)*b
1.2 MATLAB的运行环境与安装
• 1.2.1 MATLAB的运行环境
硬件环境：
(1) CPU (2) 内存 (3) 硬盘 (4) CD-ROM驱动器和鼠标。 软件环境： (1) Windows 98/NT/2000 或Windows XP (2) 其他软件根据需要选用

Matlab编程---第一章---Matlab中的数组操作

rand(m,n), randn(m,n)
精选2021版课件
5
4.元胞数组的创建 元胞数组是MATLAB的一种特殊数据类型，
可以将元胞数组看做一种无所不包的通用矩阵， 或者叫做广义矩阵。
组成元胞数组的元素可以是任何一种数据类型的 量，每一个元素也可以具有不同的尺寸，每一个元素 的内容也可以完全不同，元胞数组的元素叫做元胞。
b = -1 0 2 2 3 4 5 6 7 7 8 9 11 13
k = 2 12 3 11 1 6 4 7 5 13 14 10 8 9
精选2021版课件
14
(3)改变数组形状的命令
B=
x=[3,-1,2,5,7,4,6,11,13,9,2,8]
3
将一维数组x按条件转化为矩阵：
-1
B=reshape(x,3,4)
MATLAB基础应用
精选2021版课件
1
第一章 Matlab中的数组操作 matlab中的运算和操作是以数组为对象的， 数组又包括：数值数组、字符数组、元胞数组等。 数值数组：（1）n元数值向量（行向量与列向量）
（2）数值矩阵 （3）由数值矩阵构成的元胞数组 几个标点符号的作用： 逗号：用来将数组中的元素分开。（可用空格代替） 分号：用来将矩阵中的行分开。 （可用回车键代替） 冒号：相当于文字中的省略号。 中括号：界定数组的首与尾。
第n个元素，对于二元数组按列优先原则进行单下标编 址。
双下标编址：a(2,3)表示矩阵a的第2行第3列元素。 1. 数组元素与子数组的提取
提取数组a的第3个元素：y=a(3) 提取a的第3到7个元素：y=a(3:7),
精选2021版课件
7
a=linspace(1,20,6)

matlab第一章课件(1)


通用命令是MATLAB中经常使用的一组 命令，这些命令可以用来管理目录、函数、 变量、工作空间、文件和窗口等。下面对 这些命令进行介绍。
常用命令
常用命令的功能
输入内容的编辑
在命令窗口中，MATLAB提供了控制光标位
置和进行简单编辑的键盘按键，部分常用的键盘
按键及其功能如下表所示。
标点
在MATLAB中，一些标点符号被赋予了特殊 的功能，如下表所示。
%生成传递函数模型
%绘制零极点图 极点图和根轨迹图
4． MATLAB在通信原理中的应用 使用通信工具箱函数进行：信息的度量和编码 、差 错控制编/译码方法 、模拟调制和解调、数字调制 和解调、通信系统的性能仿真、扩频通信系统的仿 真。
5.Simulink的应用
3．编程语言 MATLAB具有程序结构控制、函数调用、数据结构、 输入输出、面向对象等程序语言特征，而且简单易 学、编程效率高。 4．MATLAB工具箱 MATLAB包含两部分内容：基本部分和各种可选 的工具箱。MATLAB工具箱分为两大类：功能性工 具箱和学科性工具箱。
1.3 MATLAB的在电子信息类课 程中的应用
2．MATLAB的搜索路径
当用户在MATLAB命令窗口输入一条命令后， MATLAB按照一定次序寻找相关的文件。基本的搜索 过程是：
Matlab 基 础 与 应 用
尹辉娟
2010.09
第一章 概述
MATLAB（matrix laboratory）
是一种开放型程序设计语言，是 MathWorks公司开发的科学与工程计 算软件,它以矩阵运算为基础,把计算、 绘图及动态系统仿真等功能有机地融 合在一起。同时，它又具有程序设计 语言的基本特征。
Simulink是MATLAB提供的实现动态系统建模和仿真的 软件包，是MATLAB现对独立的重要组成部分。

MATLAB第一章MATLAB操作基础

在实际应用中，除了数值计算外，往往要得到问题的 解析解，这是符号计算的领域。MATLAB和著名的符号 计算语言Mapte相结合，使得MATLAB具有符号计算功能。
绘图功能
利用MATLAB绘图十分方便，它既可以绘制各种图形（包 括二维图形和三维图形），还可以对图形进行修饰和控制，以 增强图形的表现效果。
编程语言
MATLAB具有程序结构控制、函数调用、数据结构、输入 输出、面向对象等程序语言特征，所以可以使用MATLAB进行 程序设计，而且简单易学、编程效率高。因此，对于从事数值 计算、计算机辅助设计和系统仿真等领域的人员来说，用 MLAB编程的确是一个理想的选择。
MATLAB 工具箱
MATLAB包含两部分内容：基本部分和各种可选的工 具箱。
1.3 初识MATLAB
例 1-1 绘制函数 y=2sin(1+x)的图像，并计算当 x=0.5 时的函数 值。
x=(1:0.1:10); %给出自变量 x
的定义域
y=2*sin(1+x); %写出函数形
式
plot(x,y)
%绘出函数图形
y=2*sin(1+0.5) %求当 x=0.5
时的 y 值，其
后不加分号，
直接在窗口中
给出结果
y =1.9950
%输出 y 的计
算结果
例 1-2 绘制函数 y=3x3-10x2+5x-8的图像
for i=1:100 x(i)=0.1*i; y(i)=3*x(i)^310*x(i)^2+5*x(i)-8;
end plot(x,y)
例 1-3 求方程 3x4 7x3 9x2 23 0 的根
（2）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。

matlab课件第一章绪论


02
阐述MATLAB作为一种高效的数值计算环境和编程语言，在科
研和工程领域中的重要性。
课件制作的必要性与意义
03
说明编写本课件的目的，以及通过本课件的学习，读者可以获
得的知识和技能。
课件目标与任务
01
02
03
知识目标
使读者掌握MATLAB的基 本语法、数据类型、程序 结构等基础知识。
能力目标
培养读者运用MATLAB进 行数值计算、数据可视化、 算法开发等方面的能力。
MATLAB数组创建与操作
创建数组
使用方括号 [] 创建数组，元素之 间用空格或逗号分隔。
数组索引
MATLAB采用基于1的索引方式， 可以使用线性索引或逻辑索引访问 数组元素。
数组操作
包括数组的加减、乘除、乘方等运 算，以及数组的拼接、裁剪、旋转 等操作。
MATLAB矩阵运算
矩阵创建
使用方括号 [] 创建矩阵，行内元素 用空格分隔，行间元素用分号分隔。
介绍MATLAB中的条件语句（如 if-else）、循环语句（如for、 while）及其使用方法，实现程
序流程控制。
MATLAB常用命令
基本数学运算
包括加、减、乘、除、乘方等基本 数学运算，以及常用数学函数（如 sin、cos、exp等）的使用方法。
数组操作
包括数组的创建、索引、合并、拆分 等操作，以及常用数组函数（如sum 、mean、max等）的使用方法。
近年来，MATLAB不断拓展应用领域， 包括机器学习、深度学习、控制系统 设计等方面。
发展壮大
80年代至90年代，MATLAB逐渐增加了 数据分析、信号处理、图像处理等功能 ，成为科学计算领域的重要工具。

MatLab编程中文版第一章

目录第一章MA TLAB入门 (1)1.1 MA TLAB的优点 (1)1.易用性 (1)2.平台独立性 (1)3.预定义函数 (1)4.机制独立的画图 (1)5.用户图形界面 (2)6.MA TLAB编译器 (2)1.2 MA TLAB的缺点 (2)1.3 MA TLAB的开发环境 (2)1.3.1MA TLAB桌面 (2)1.3.2命令窗口（TheCommandWindow） (2)1.3.3历史命令窗口（The History Command Window） (4)1.3.4启动平台（the launch pad） (4)1.3.5图像窗口（Figure Windows） (5)1.3.6MA TLAB工作区 (5)1.3.7MA TLAB帮助 (7)1.3.8一些重要的命令 (8)1.4把MA TLAB当作便笺薄来使用 (10)测试1.1 (10)1.5总结 (11)1.5.1MA TLAB总结 (11)1.6练习 (11)1.1 (11)1.2 (11)1.3 (11)1.4 (11)1.5 (12)1.6 (12)1.7 (12)1.8 (12)第一章MATLAB入门MATLAB(矩阵实验室的简称)是一种专业的计算机程序，用于工程科学的矩阵数学运算。

但在以后的几年内，它逐渐发展为一种极其灵活的计算体系，用于解决各种重要的技术问题。

Matlab程序执行MATLAB语言，并提供了一个极其广泛的预定义函数库，这样就使得技术工作变得简单高效。

本书将介绍matlab语言，并向大家展示如何运用它去解决经典的技术问题。

MA TLAB是一个庞大的程序，拥有难以置信的各种丰富的函数；即使基本版本的MA TLAB语言拥有的函数也比其他的工程编程语言要丰富的多。

基本的MA TLAB语言已经拥有了超过1000多个函数，而它的工具包带有更多的函数，由此扩展了它在许多专业领域的能力。

本书无意将MA TLAB的所有函数介绍给大家，而是让大家掌握编写调试和优化程序的基本功，还有一些重要函数的子集。

MATLAB-第1章


1.3 MATLAB的帮助功能
1.3.1 帮助界面 进入MATLAB帮助界面可以通过以下3种方法。 ●单击MATLAB主窗口工具栏中的Help按钮。 ●在命令窗口中输入“helpwin”、“helpdesk”或“doc”命令。 ●选择Help菜单中的“MATLAB Help”选项。
1.3.2 帮助命令 1．help命令 help命令是查询函数语法的最基本方法，查询信息直接显示 在命令窗口。在命令窗口中直接输入help命令将会显示当前 帮助系统中所包含的所有项目，即搜索路径中所有的目录名 称。 同样，可以通过help加函数名来显示该函数的帮助说明。例 如，为了显示magic函数的使用方法与功能 help magic 2．lookfor命令 help命令可以帮助用户了解函数的用法。例如，输入命令 lookfor fourier
5．命令历史窗口 自动保留自安装起所有用过的命令的历史记录，并且还标明 了使用时间，从而方便用户查询。而且，通过双击命令可进 行历史命令的再运行。 6．Start按钮
1.2.2 MATLAB的搜索路径
MATLAB的文件是通过不同的路径进行组织和管理的。当用户在命令窗 口输入一条命令后，MATLAB将按照下列顺序搜索所输入的命令。 ● 检查该命令是不是一个变量。 ● 检查该命令是不是一个内部函数。 ● 检查该命令是否为当前目录下的M文件。 ● 检查该命令是否为MATLAB搜索路径中其他目录下的M文件。 2．设置搜索路径 （1）用path命令设置搜索路径 例如，将用户目录c:\mydir加到搜索路径下： path(path,'e:\matlab\work') （2）用对话框设置搜索路径 在MATLAB的File菜单中选择Set Path命令或在命令窗口执行pathtool命 令
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本课程的意义
• 在科学研究工作和工程实际中，经常要遇到大量 的数据； • 要掌握数据反映的本质、规律，就要对其进行处 理、分析； • 分析的结果多以图形表达。图形是直观理解复杂 数据的理想方式。 • 通过本课程，较深入地掌握分析、处理数据的方 法，提高解决实际问题的能力。
数据来源
• 科研工作中的数据来自实验测量和数值模拟。 • 工厂DCS和实时数据库。 • 气象、水文数据，统计数据、股票数据。
解析解和数值解
• 解析解
– 用函数表达在求解空间上变量间的关系。
• 数值解
– 在求解空间的离散点上给出计算结果。
数值模拟与数据
• 数值模拟会产生大量的数据。
Hale Waihona Puke 1. 数值天气预报• 按目前的计算机软件、硬件水平，可以较准确地 数值模拟中长期全球范围的天气预报。
• 如果网格的大小为5km，
– 我国960万km2，地面上有38.4万个数据. – 全球布置多少个数据点？
• 在三个阶段都要用到本课程讲述的内容。 • 与教学进度正好相反。 • 为今后的科研工作打基础，或者说，目前缺乏数 据处理的对象。
本课程的内容
• 结合化工应用的实例讲述
– 如何使用MATLAB软件进行计算机数据与图形 处理的处理。 – 如何使用COMSOL软件建立数学模型，解决化 工设备和工艺问题。
数值模拟重现了实验测量数据 数值模拟预测大直径塔的性能 数值模拟可用于研究工业规模塔设备
数值模拟分析放大效应的影响 相同表观气速下，加大塔直径，液相 速度会降低很多。
催化氧化反应器的放大效应
序号
反应器 R(m)
最高温度 (K)
转化率 (%)
生成热 (KW)
抽出热量 (KW)
利用率 (%)
壁面散热 (KW)
• Pre-diction，数值模拟，借助计算机和软件 分析设备性能（三传一反）。
– 根据热力学定律和守恒规律导出PDE。 – 在计算机中建立数学模型，采用数值方法求解 PDE。 – 研究设备的不同结构、尺寸，仅需改变模型参 数。 – 先有数据，预测出性能，优化后再制造设备。
数值模拟分析搅拌反应器内气体分散情况，定量分析。 可优化气体分散效果，提高反应效率，产品质量。 可用于大型工业反应器开发、设计。
主要参考书
• 贾志刚，计算机数据与图形处理，化学工业出 版社，2005年 • 张志勇，精通MATLAB6.5，北京航空航天大 学出版社，2003年 • 张瑞丰，精通MATLAB6.5，中国水利水电出 版社，2004年 • 黄华江，实用化工数值模拟– MATLAB在化学 工程中的应用，化学工业出版社，2005年 • 赵选民，试验设计方法，科学出版社，2006年
化工计算机数据与图形处理Ⅱ
课程性质：选修课 授课时数：48学时 授课教师：贾志刚
第一章 绪论
• • • • • 本课程的意义 本课程的内容 本课程的特点及学习方法 本课程的目的 参考书目
提 示
• 进入专业课学习阶段，需要
– 了解化学工程专业特点 – 了解化学工程需要解决的问题 – 了解解决这些问题的方法
• Transport Phenomena的传统翻译为传递现 象或传递过程。 • 比较值得商榷，传递是人在原地不动，传 东西。 • 反应器内介质在流动，翻译成输运，才体 现出这种运动（过程）。
• 输运现象由PDE描述。 • 传递现场的相似性，由统一的通用PDE描 述。 • 用数值方法求解这些PDE，可以研究输运 现场。 • CFD就是数值求解这些输运方程。
本课程的特点
• 本课程不是一个简单的软件使用教程。 • 讲述数据处理与分析，也结合一些专业知识及具 体的科研课题。
本课程面临的问题
• • • • • 学习本课程没有一本合适的教材 英文软件和文档 需要编程（简单的编程） 需要补充一定的预备知识 课程间的衔接问题
• 目前你所遇到的数据有哪些？ • 数据量有多大？ • 对数据处理的要求很迫切？
– – – – – 曲线拟合 插值 数理统计 试验设计 优化
• 数值计算
– – – – – – 多项式运算 线性方程组求解 非线性方程组求解 微积分 常微分方程组求解 偏微分方程组求解
• 符号运算
化工应用实例（MATLAB）
• • • • • • 真实气体状态方程 汽—液平衡 简单化学反应 复杂化学反应 发酵试验数据处理 试验设计
COMSOL部分的内容
• • • • • • 偏微分方程及其物理意义 偏微分方程的分类 偏微分方程的数值求解 多物理场及其数值模拟 COMSOL软件使用 化工过程分析（实例）
化工应用实例（COMSOL）
• • • • • • • • 管流（直管及弯管） 过孔板流动 自然对流 层流静态混合器 多相流（喷墨过程、鼓泡塔反应器） 脱硝（SCR） 聚合（多进口管式反应器） 非均相催化（蒸汽重整）
• 在高度方向上的数据更多。 • 记录温度、湿度随时间变化要用到大量数据。 • 完成一个月的数值预报需要分析、记录多少数据？
2. 单元设备
• 完成T=0.8m的搅拌槽流动、传质数值模拟，所需 的网格数大约为200万。 • 每个节点上有坐标(3)、速度(3)、压力、温度、气 含率数据。 • 需要存储2000万个浮点数。 • 如果考虑搅拌和反应过程，对每个时刻都要存储 这些数据。
• 对于本课程，要了解其在学科中及今后工 作的作用
• 原料：石油、天然气等。 • 目的：改变其组成、性质和形态，以获得 高价值产品。 • 加工方法：物理过程和化学反应 • 特点：大规模、流程工业 • 要求：经济、可靠、节能减排
• 日本、韩国乙烯能耗在500千克油/吨（石脑油为 原料）和550千克油/吨，中国>600千克油/吨
• MATLAB是一个功能强大的数据与图形处 理软件。 • COMSOL是一个利用MATLAB求解器开发 的数值模拟软件（FEM）。COMSOL的命 令可以在MATLAB界面上执行。
MATLAB部分的内容
• • • • • MATLAB概述 矩阵及其基本运算 MATLAB程序设计 MATLAB绘图 MATLAB数据处理
• • • • 讲课 上机 答疑 考试 28 16 2 2
• 年底前结束本课程。
课程成绩评定
• 作业 • 上机 • 其它 50% 20% 30%
• 有关Origin、Excel的问题可以问。 • 需要补充哪些内容可以提出。 • 欢迎对本课程多提意见和建议。
联系方式
• • • • 综合楼60B 办公电话：64412816 Email: jiazg@ 请在发邮件时署名！
相似准则
• 放大设计依据的是相似准则
– 动量，速度、压力 – 质量，传质特性 – 能量，温度分布
• 上述三方面完全相似后，反应过程、结果 才相似。 • 但完全相似是不可能的，甚至动量相似也 难满足。
塔的直径对气体间隙高度影响很大。 高度变化对塔的性能有哪些影响？ 工业规模的塔直径是多少？能否在实验室研究该直径对应的气体高度？
• 搅拌反应器仅是单元操作里很简单的设备， 换热器、加热炉的数值模拟需要用~100M 节点。 • 这些数据往往被比喻成“数据海洋”，需 要海量存储。 • 需要借助计算机实现数据的自动化和可视 化。
科研过程
• • • • 设计实验（试验设计） 取得数据（数据采集、数值模拟） 数据处理（曲线拟合、统计分析） 数据可视化（绘制图形）
• Zimmerman ，COMSOL Process Modelling and Simulation with Finite Element Methods，World Sci Pub，2004 • Zimmerman，中仿科技公司，有限元法多物理场 建模与分析，人民交通出版社，2007
课时安排
1600
r=0.1m r=0.2m r=0.5m
1400
1200
T(K)
1000
800
600
400
0
0.5
1 Z(m)
1.5
2
④测量仪器往往价格昂贵，使用和维护的价格 高。 ⑤流场测量等场分布测量的范围小，不适于研 究大型设备。 ⑥接触式测量对测量数据有影响。 ⑦测量结果重复性差，受外界因素影响大。
本课程的学习方法
• • • • 认真听讲，做好笔记； 在学习过程中熟悉软件的使用； 不断补充数学及专业知识； 理论与实践相结合。
本课程的目的
• 进一步掌握在计算机上实现数据与图形处理的基 本方法。 • 不仅讲述如何软件使用，也要培养学生形成解决 实际问题的新思路。 • 能够运用所学的知识，在今后学习、工作中熟练 处理数据及图形。
实验研究
• 需要解决的两个问题
– 如何做实验，研究内容（专业知识、试验设计） – 如何分析实验数据，找到影响因素（因素的显 著性、交互作用，最佳的水平）
• 仅采用实验方法，会出现
– 给出输入（实验条件）与输出（实验结果）的 对应关系。（灰箱理论） – 缺乏严密、定量的手段，揭示这种关系。
Pre-diction VS Post-diction
• 实验研究是最直接的研究方法，如塔、反 应器、流化床，…的操作性能；核爆炸实 验等…。 • Post-diction，借助仪器测量的实物试验。 没有实物，无法取得实验数据，也就不能 做实验研究。
– 先有实物（实验台和设备），后有数据和性能。 – 研究设备的不同结构和尺寸，需要加工多个实 物。
• 缺点：①大型工业化装置上难以进行全尺寸的实 验研究，而把实验装置上得到的规律，采用相似 准则放大后应用到工业装置上会出现很多问题。 ②实验研究通常仅能得到宏观数据，如设 备的压降、传热系数，转化率，无法找到和定量 分析影响设备性能的原因。 ③采用实验研究花费的人力、物力较多，所 需的研究、开发周期较长。开发一套工业装置要 经过实验室研究小试中试，最后才能做工业 设计。