【数学建模】中科院MATLAB课件第七章
- 格式：pptx
- 大小：1.46 MB
- 文档页数：25
下载文档原格式
合集下载
数学建模的MATLAB课件
2019/11/16
13
1.3.1 启动与退出Matlab集成环境
首次启动Matlab时，展现在屏幕上的界面为Matlab的默认界面. 默认界面中主要有六个窗口,其分布如下图所示。
2019/11/16
默认设置下 主要窗口布局
14
1.3.1 启动与退出Matlab集成环境 从默认界面中可切换出左边两个主要窗口如下图所示。
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。
2019/11/16
20
1.3.3 Matlab编程输入法
在通常的编程中，一个行只输入一条独立的命令，命令行以回车 结束。但一行也可以输入若干条命令，但各命令之间必须以逗号 分隔，互相独立的命令也可用分号分隔。例如 p=15, m=35 , n=20 p=15; m=35; n=20
例1-4 求解线性方程组:Ax=b。 其中 A=[2,-3,1;
8,3,2;
45,1,-9]; b=[4;2;17]; 解 x=inv(A)*b
• 注意:线性方程组的解也可写成x=a\b
2019/11/16
10
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 奔腾Ⅲ以上 (2) 内存 256M以上 (3) 硬盘 40G以上 (4) CD-ROM 驱动器和鼠标。 软件环境：
经过十几年的完善和扩充，Matlab现已发展成为线性代数课程的 标准工具。由于它不需定义数组的维数，并给出矩阵函数、特殊 矩阵专门的库函数，使之在求解诸如信号处理、建模、系统识别、 控制、优化等领域的问题时，显得大为简捷、高效、方便，这是 其它高级语言所不能比拟的。
《MATLAB及其在理工课程中的应用指南》课件第7章
在与目标固连的等速直线运动坐标(惯性坐标系)中列写动点
M的的绝方对因程速动。度点坐v a标与v目m 标。T固连，牵连速度v e
vt
，动点为M，它
由速度合成定理得相对速度 vr va - ve vm vt ，
列出其在x、y两方向的投影方程，得
vrx
dx dt
-vm
x x2 y2 - vt
vry
f(θ1,θ3) L1cosθ1 L2
1
L3sinθ3 L1sinθ1 L2
2
L3cosθ3
L0
0(7-4)
在θ1给定时，求能使f(θ3)=0的θ3值，然后，θ2就可由(7-3)
式求得。
为了求能使f(θ3)=0的θ3值，可调用MATLAB中的fzero函数。 为此，要把f =f(θ3)单独定义为一个MATLAB函数exn714f，在主 程序中要调用它。为了把长度参数传给子程序，在主程序和子程 序中都加了全局变量语句(global)，但全局变量容易造成程序的 混乱，要特别小心，在复杂的程序中应尽量避免使用。
X 0 Nax Ncx 0
Y 0 Nay Ncy G1 0
Ma 0
N cyL1cosθ1
NcxL1sinθ1
G1
L1 2
cosθ1
0
对杆2：
X 0 Nbx Ncx 0
Y 0 Nby Ncy G2 0
Mb 0
N c yL 2 cosθ 2
N c x L 2s inθ 2
%输入简化中心的数据
Fo=sum(F)， for i=1∶N
%求主矢F o=［Fox，Foy］ %计算各力对ro点的力矩
M(i)=F(i，2)*(r(I,1)-ro(1))-F(i，1)*(r(i，2)-ro(2));
(2024年)数学建模培训Matlabppt课件
2024/3/26
29
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
2024/3/26
30
图形编辑与美化
Matlab的图形编辑功能强大，可 以对图形进行各种编辑操作，如 添加标题、轴标签、图例等，同 时还可以对图形的颜色、线型、
字体等进行美化。
2024/3/26
23
数值计算与优化功能
线性方程组求解
利用Matlab的数值计算功能，可以高效地求解线性方程组，为数学 建模中的数据处理提供了便利。
符号微分与积分
Matlab提供了强大的符号微分与积分功能，可以对符号表达式进 行求导、积分等操作，为数学建模提供了有力的工具。
22
图形可视化功能
二维图形绘制
利用Matlab的绘图函数，可以轻 松地绘制出各种二维图形，如折 线图、散点图、柱状图等，满足
数学建模中的图形展示需求。
三维图形绘制
Matlab支持三维图形的绘制，可 以创建三维曲面、散点图等，为 复杂数据的可视化提供了可能。
12
非线性规划模型
1 2
非线性规划基本概念
目标函数、约束条件、可行域、局部最优解、全 局最优解等。
Matlab实现非线性规划
使用`fmincon`函数求解非线性规划问题，包括 输入参数设置、输出结果解读等。
3
非线性规划应用案例
经济模型、金融投资、最优控制问题等。
2024/3/26
13
整数规划模型
2024/3/26
26
数学建模竞赛简介
数学建模竞赛是一种基于数学方法解决实际问题的竞 赛形式，旨在培养参赛者的数学素养、创新能力和团
队协作精神。
常见的数学建模竞赛包括全国大学生数学建模竞赛、 美国大学生数学建模竞赛（MCM/ICM）等，吸引了
MATLAB建模课件(全课件)
Matlab : 1) Matlab 主包：数百个核心内部函数； 2) 各种可选Toolbox”工具包‛： 功能性工具包：扩充Matlab的符号计算功能、图示 建模仿真功能、文字处理功能、硬件适时交互功 能；学科性工具包：Control toolbox,Optimization toolbox…..
4. 语法限制不严格，程序设计自由度大；
5. 图形功能强大；
6. 功能强大的工具箱； 7. 源程序的开放性； 优点：功能强大；界面友善，语言自然；开放性强。 编程效率高、易学易用.
二
Matlab 工作环境
运行Matlab的可执行文件，自动创建Matlab指令 窗（Command Window）。 初学者可在命令窗键入： >>demo 或 intro(入门演示) 发现指令不知如何使用时， help 命令将告诉你使 用。例： >>help sin SIN Sine. SIN(X) is the sine of the elements of X.
MATLAB
数学建模教研组
一 Matlab 简介
Matlab：矩阵实验室 MATrix + LABoratory 。 主要用于方便矩阵的存取，其基本元素是无须定义 维数的矩阵。
20世纪70年代，时任美国新墨西哥州大学计算机科学 系主任Cleve Moler教授出于减轻学生编成负担的动机， 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MATLAB 1984年，Steve Bangert, Cleve Moler & John Little 成立MathWorks公司，正是把Matlab推向市 场。
数学建模-_MATLAB用法PPT课件
第二节 MATLAB语言基本操作 2.1 变量和赋值
1、基本变量：矩阵 2、变量命名原则：
以字母开头 后面可以跟 字母、数字 和 下划线 长度不超过 63 个字符 变量名 区分字母的 大小 写，MATLAB提供的 标准函数名以及命令名必须用小写字母。
3、预定义变量 在MATLAB工作空间中，还驻留几个由系统
1.3 Matlab帮助
帮助命令 help 显示指定命令的简短使用说明
例：>> help eig
lookfor 按指定的关键词查询与之相关的命令
例：>> lookfor eig
doc 以网页形式显示指定命令的帮助页
例：>> doc eig
常用操作命令 clc: 清除命令窗口; clf: 清除当前图形; clear: 清除工作空间的变量和函数.
b1= A(3,2) b2=A(6)
结果： b1= 7
b2= 7
矩阵多个元素的提取 冒号运算符
A(:) 或 A(:,:) 提取A的所有元素
A(:,k) 提取 A的第 k 列全部元素 A(k,:) 提取A的第 k 行全部元素
A(:,k:m) 提取A的第 k列 到第 m 列元素 A(i:j,:) 提取A的第 i 行到第 j 行元素
目前，Matlab 已经成为国际上最流行的科学与工程计算的 软件工具，是一种具有广泛应用前景的全新的计算机高级编 程语言了，有人称它为“第四代”计算机语言。 就影响而言， 至今仍然没有一个别的计算软件可与 Matlab 匹敌。
Matlab 的最新版本 2010年， Matlab 7.11（R2010b)
5、元素的提取
矩阵单个元素的提取
A(i, j)：矩阵 A 中的第 i 行，第 j 列元素 A（i）：矩阵 A 中的第i个元素，它表示矩阵A
数学建模的MATLAB课件
(3) Matlab的编程语言 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。
2019/10/22
7
1.1.3 Matlab的主要功能
(4) Matlab的工具箱 Matlab中包括了被称作工具箱（TOOLBOX）的各类应用问题的求 解工具。它可用来求解各类学科的问题，包括信号处理、图象处 理、控制系统辨识、神经网络等。随着Matlab版本的不断升级， 其所含的工具箱的功能也越来越丰富。
在编程中,逗号表示换列,相当于一个空格;分号表示换行,分号与 回车的作用都是换行.
如果一个命令行很长，一个物理行之内写不下，可以在第一个物 理行之后加上3个小黑点“…”并按下回车键，然后接着下一个 物理行继续写命令的其他部分。3个小黑点称为续行符，即把后 面的物理行看作该行的逻辑继续。
在Matlab里，有很多的控制键和方向键可用于命令行的编辑。
(4) Web菜单项：Web菜单项用于设置Matlab的Web操作。
(5) Window菜单项：主窗口菜单栏上的Window菜单，只包含一个 子菜单Close all，用于关闭所有打开的编辑器窗口，包括Mfile、Figure、Model和GUI窗口。
(6) Help菜单项：Help菜单项用于提供帮助信息。
2019/10/22
6
1.1.3 Matlab的主要功能
(1) Matlab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) Matlab的绘图功能 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。
2019/10/22
7
1.1.3 Matlab的主要功能
(4) Matlab的工具箱 Matlab中包括了被称作工具箱（TOOLBOX）的各类应用问题的求 解工具。它可用来求解各类学科的问题，包括信号处理、图象处 理、控制系统辨识、神经网络等。随着Matlab版本的不断升级， 其所含的工具箱的功能也越来越丰富。
在编程中,逗号表示换列,相当于一个空格;分号表示换行,分号与 回车的作用都是换行.
如果一个命令行很长，一个物理行之内写不下，可以在第一个物 理行之后加上3个小黑点“…”并按下回车键，然后接着下一个 物理行继续写命令的其他部分。3个小黑点称为续行符，即把后 面的物理行看作该行的逻辑继续。
在Matlab里，有很多的控制键和方向键可用于命令行的编辑。
(4) Web菜单项：Web菜单项用于设置Matlab的Web操作。
(5) Window菜单项：主窗口菜单栏上的Window菜单，只包含一个 子菜单Close all，用于关闭所有打开的编辑器窗口，包括Mfile、Figure、Model和GUI窗口。
(6) Help菜单项：Help菜单项用于提供帮助信息。
2019/10/22
6
1.1.3 Matlab的主要功能
(1) Matlab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) Matlab的绘图功能 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数学建模PPT课件
h(x,y,z)，[x,y,z]）
f f f
x
y
z
g g g
x
y
z
h h h
x
y
z
第27页/共68页
七、积分运算 表2.3 符号积分的函数格式
函数格式
说明
int(s)
求表达式s对默认自变量的不定积分
int(s,x)
求表达式s对自变量x的不定积分
int(s,a,b)
求表达式s对默认自变量从a到b的定积分
功能键 ↑，Ctrl-p ↓，Ctrl-N ←，Ctrl-B →，Ctrl-F Home，Ctrl-A End，Ctrl-E Esc Del，Ctrl-D Backspace Ctrl-K
功能 重新调入上一命令行 重新调入下一命令行 光标左移一个字符 光标右移一个字符 光标移到行首 光标移到行尾 清除命令行 删除光标处字符 删除光标左边字符 删除至行尾
int(s,x,a,b)
求表达式s对自变量x从a到b的定积分
第28页/共68页
八、级数
表3.3 泰勒级数的函数格式
函数格式
说明
taylor(s)
表达式s在默认自变量等于0处的5阶taylor展式
taylor(s,n)
表达式s在默认自变量等于0处的n-1阶taylor展式
taylor(s,n,a) 表达式s在默认自变量等于a处的n-1阶taylor展式
3、数字变量的运算及显示格式 运算符号：+、-、*、/、\、^
四种显示格式： short 小数点后4位（默认） long 小数点后14位 short e 5位指数形式 long e 15位指数形式
4、数据的输入输出函数
matlab第七章课后题答案
matlab第七章课后题答案第⼀题分解因式syms x y z>> A=x^9-1;>> factor(A)ans =(x-1)*(x^2+x+1)*(x^6+x^3+1) 解（1）>> B=x^4+x^3+2*x^2+x+1;>> factor(B)ans =(x^2+1)*(x^2+x+1) 解（2）> C=125*x^6+75*x^4+15*x^2+1;>> factor(C)ans =(5*x^2+1)^3 解（3）> D=x^2+y^2+z^2+z*(x*y+y*z+z*x);>> factor(D)ans =x^2+y^2+z^2+z*x*y+y*z^2+z^2*x 解（4）第⼆题化简表达式syms x y a b>> s=y/x+x/y;>> simplify(s)ans =(x^2+y^2)/x/y 解（1）s=sqrt(a+sqrt(a^2-b))/2+sqrt(a-sqrt(a^2-b))/2; ans =1/2*(a+(a^2-b)^(1/2))^(1/2)+1/2*(a-(a^2-b)^(1/2))^(1/2) 解（2）s=2*cos(x)^2*x-sin(x)^2*x;>> simplify(s)ans =x*(3*cos(x)^2-1) 解（3）s=sqrt(3+2*(sqrt2))第三题求函数的极限> syms x>> f=(x^2-6*x+8)/(x^2-5*x+4);> limit(f,x,4)ans =2/3 解（1）>> f=abs(x)/x;>> limit(f,x,0)ans =NaN 解（2）f=(sqrt(1+x^2)-1)/x;>> limit(f,x,0)ans =0 解（3）f=(x+1/x)^x;>> limit(f,x,inf,'left')ans =Inf 解（4）第四题求函数的符号导数f=3*(x^2)-5*x+1;>> diff(f)ans =6*x-5 解(1)y’>> diff(f,x,2)ans =6 解（1）> y=sqrt(x+sqrt(x+sqrt(x)));>> diff(y)ans =1/2/(x+(x+x^(1/2))^(1/2))^(1/2)*(1+1/2/(x+x^(1/2))^(1/2)*(1+1/2/x^(1/2))) 解（2）diff(y,x,2)ans =-1/4/(x+(x+x^(1/2))^(1/2))^(3/2)*(1+1/2/(x+x^(1/2))^(1/2)*(1+1/2/x^(1/2)))^2+1/2/(x+(x+x^(1/2) )^(1/2))^(1/2)*(-1/4/(x+x^(1/2))^(3/2)*(1+1/2/x^(1/2))^2-1/8/(x+x^(1/2))^(1/2)/x^(3/2)) 解(2)y=sin(x)-x^2/2;> diff(y)ans =cos(x)-x 解（3）>> diff(y,x,2)ans =-sin(x)-1 解（3）syms x y z>> z=x+y-sqrt(x^2+y^2);>> diff(z,x,y)ans =1-1/(x^2+y^2)^(1/2)*y 解（4）>> diff(y,x)ans =0 解（4）第五题求不定积分x=sym('x');>> f=1/(x+a);>> int(f)ans =log(x+a) 解（1）>> f=(1-3*x)^3;>> int(f)ans =-1/12*(1-3*x)^4 解（2）>> f=(1/(sin(x)^2*cos(x)^2));>> int(f)ans =1/sin(x)/cos(x)-2/sin(x)*cos(x) 解（3）>> f=x^2/(sqrt(a^2+x^2));>> int(f)ans =1/2*x*(a^2+x^2)^(1/2)-1/2*a^2*log(x+(a^2+x^2)^(1/2)) 解（4）第六题求定积分> x=sym('x');> int((x*(2-sin(x)^2))^12,0,1)ans =-13072167041243000966100527033032931/1439431206610157332070400000000000*sin(1)^19 *cos(1)-63988617583073709724938474490679159346183608452999323027852007/820274272 498737105178830959457441284892917760000000000*cos(1)*sin(1)+417844027386435896683 78350956709518241555640967463723429593/1230411408748105657768246439186161927339 376640000000000*sin(1)^3*cos(1)-6287598784304532394386769772554886862775718358540 017487607/1794349971090987417578692723813152810703257600000000000*sin(1)^7*cos(1)-117903417317/3522410053632*sin(1)^23*cos(1)+93129118771020938708526771772323524014639/1529945519744217245425650892800000000000*sin(1)^17*cos(1)-2677966496932891906 2789407028617562008014032541099/6567698857381017597043504106365255680000000000* sin(1)^10-90936661567370530014104030508869215332048771345315401/53375584364747317 6140678428961747763200000000*cos(1)^2+2541573211/146767085568*sin(1)^24+940325057 70279736611460220749/16522396770089041920000000000*sin(1)^20+2704734082846637530 0822998906838403821858600396601/4670363631915390291230936253415292928000000000*sin(1)^8+5542192477209543230894137867604219553503/255755814666761099367961067520 00000000*sin(1)^16+6290548805350754451916704658025155325352197570086424587493/20 18643717477360844776029314289796912041164800000000000*sin(1)^9*cos(1)-74888453896 484988301898479573506809/1756135812378578105401344000000000*sin(1)^18-66275838868 9551809679364987359346538465101954279/842854686697230591620583026983541145600000000*sin(1)^14+4741716006420769418428944378170996543275038000761225969993/153801 4260935132072210308048982702409174220800000000000*sin(1)^5*cos(1)-273698005143037 11474211657412466731397670944577/100266509581957021396215456910540800000000000*sin(1)^15*cos(1)+18044178399358284974551495/22109663333532016620601344*sin(1)^21*cos(1)+159018588498544047612814017616772807534595903672788230889/18504234076875807 7437802687143231383603773440000000000*sin(1)^13*cos(1)-42990929319556261053136947 04999192498272936575705473777243/2220508089225096929253632245718776603245281280 000000000*sin(1)^11*cos(1)+72644795857216400572361363249893595045872001672201/160 1267530942419528422035286885243289600000000*sin(1)^4-179168559345113148705406926 00563709435304263998599/3002376620517036615791316162909831168000000000*sin(1)^6-3 228431702614231399553/6979060395685611307008*sin(1)^22+1809464903223467961506769 2014871302547716716561173/8669362491742943228097425420402137497600000000*sin(1)^12+908212034006674534482628671295497731536658010905190650989336891/1066356554248 3582367324802472946736703607930880000000000解（1）int(x/(x^2+x+1),-1,1)ans =1/2*log(3)-1/6*3^(1/2)*pi 解（2）> int((x*sin(x))^2,0,pi)ans =1/6*pi^3-1/4*pi 解（3）第七题求级数之和n=sym('n');>> s1=symsum((-1)*(2*n+1)/2^n,n,0,inf)s1 =-6 解（1）>> s2=symsum(x^(2*n-1)/2^n-1,n,1,inf)s2 =sum(x^(2*n-1)/(2^n)-1,n = 1 .. Inf) 解（2）s3=symsum(1/(2*n+1)^2,n,0,inf)s3 =1/8*pi^2 解（3）s4=symsum(1/n*(n+1)*(n+1),n,1,inf)s4 =Inf 解（4）第⼋题求泰勒展开式>> x=sym('x');f1=x^4-5*x^3+x^2-3*x+4;f2=(exp(x)+exp(-x))/2;f3=tan(x);f4=sin(x)^2;f5=sqrt(x^3+x^2+5*x+3);taylor(f1,4,4)ans =-140+21*x+37*(x-4)^2+11*(x-4)^3 解（1）taylor(f2,5,0)ans =1+1/2*x^2+1/24*x^4 解（2）taylor(f3,3,2)ans =tan(2)+(1+tan(2)^2)*(x-2)+tan(2)*(1+tan(2)^2)*(x-2)^2 解（3）taylor(f4,8,0)ans =x^2-1/3*x^4+2/45*x^6 解（4）taylor(f5,5,0)ans =3^(1/2)+5/6*3^(1/2)*x-13/72*3^(1/2)*x^2+137/432*3^(1/2)*x^3-2909/10368*3^(1/2)* x^4 解（5）第九题求⾮线性⽅程的解x=solve(‘a*x^2+b*x+c=0’,’x’)x =1/2/a*(-b+(b^2-4*a*c)^(1/2))1/2/a*(-b-(b^2-4*a*c)^(1/2)) 解（1）x=solve(‘2*sin(3*x-pi/4)=1’,’x’)x =5/36*pi 解（2）x=solve(‘sin(x)-sqrt(3)*cos(x)=sqrt(2)’,’x’)x =-atan(2*(1/4*2^(1/2)+1/4*3^(1/2)*2^(1/2))*2^(1/2)/(3^(1/2)-1))+pi-atan(2*(1/4*2^(1/2)-1/4*3^(1/2)*2^(1/2))*2^(1/2)/(1+3^(1/2)))-pi 解（3）x=solve(‘x^2+10*(x-1)*sqrt(x)+14*x+1=0’,’x’)x =(2^(1/2)-1)^2(-4+17^(1/2))^2 解（4）第⼗题求⽅程组的解[x,y]=solve(‘ln(x/y)=9’,’exp(x+y)=3’,’x,y’)x =exp(9)*log(3)/(exp(9)+1)y =log(3)/(exp(9)+1) 解（1）[x,y,z]=solve(‘(4*x^2)/(4*x^2+1)=y’,’(4*y^2)/(4*y^2+1)=z’,’(4*z^2)/(4*z^2+ 1)=x’,’x,y,z’) x =y =0 解（2）z =第⼗⼀题求初值y=dsolve('x*(D2y)+(1-n)*(Dy)+y=0','y(0)=Dy(0)=0','x')第⼗⼆题，求特解[x,y]=dsolve(‘Dx=3*x+4*y’,’Dy=5*x-7*y’,’x(0)=0’,’y(0)=0’,’t’)x =y =解（1）。
数学建模培训——Matlab ppt课件
用作数值表示中的小数点 用作不显示计算结果指令的“结尾”标志；用作不显示计算结果指令与其后 指令的分隔；用作数组的行间分隔符； 用以生成一维数组；用作单下标援引时，表示全部元素构成的长列；用作多 下标援引时，表示那维上的全部 由它“启首”后的所有物理行部分被看作非执行的注释 字符串记述符 在数组援引时用；函数指令输入宗量列表时用 输入数组时用；函数指令输出宗量列表时用 元胞数组记述符 （为使人易读）用作一个变量、函数或文件名中的连字符 由三个以上连续黑点构成。它把其下的物理行看作该行的“逻辑”继续，以 构成一个“较长”的完整指令 放在函数名前，形成函数句柄；放在目录名前，形成用户对象类目录 ppt课件
2001年，推出MATLAB6.1 (克服6.0不支持P4，Win me,汉字等)。
2002年，推出MATLAB6.5R13(速度更快、性能更优越等)。
2004年，推出MATLAB7版本R14 2006年，推出MATLAB R2006a、 R2006b版本, 每年2个版本 2017年，9月14日正式推出MATLAB R201AB主要操作有：
运行函数和输入变量；控制输入和输出；执行程序， 包括M文件和外部程序。 MATLAB在命令窗口中的语句形式为： >>变量＝表达式;
命令窗口中可直 接运行MATLAB 函数，而这些函 数往往又和 MATLAB命令直 接联系。
ppt课件
运行函数和键入变量
ppt课件
1.1 MATLAB简介-特点
1、运算功能强大 2、人机界面友好，编程效率高 是一个 3、强大而简易的作图功能
4、强劲的工具箱
5、动态仿真功能
强大的 功能演 算性草 稿纸
难点：函数较多，仅基本部分就有700多个。
ppt课件
2001年，推出MATLAB6.1 (克服6.0不支持P4，Win me,汉字等)。
2002年，推出MATLAB6.5R13(速度更快、性能更优越等)。
2004年，推出MATLAB7版本R14 2006年，推出MATLAB R2006a、 R2006b版本, 每年2个版本 2017年，9月14日正式推出MATLAB R201AB主要操作有：
运行函数和输入变量；控制输入和输出；执行程序， 包括M文件和外部程序。 MATLAB在命令窗口中的语句形式为： >>变量＝表达式;
命令窗口中可直 接运行MATLAB 函数，而这些函 数往往又和 MATLAB命令直 接联系。
ppt课件
运行函数和键入变量
ppt课件
1.1 MATLAB简介-特点
1、运算功能强大 2、人机界面友好，编程效率高 是一个 3、强大而简易的作图功能
4、强劲的工具箱
5、动态仿真功能
强大的 功能演 算性草 稿纸
难点：函数较多，仅基本部分就有700多个。
ppt课件
第七章matlab
系统运行结果为：
k = -4.0000 -24.0000 80.0000 系统的特征值为 eig(a-b*k) ans = -10.0000 -2.0000 + 2.0000i -2.0000 - 2.0000i
例7-2 设系统的传递函数为
10 W s ss 1s 2
试设计状态反馈控制器，使闭环系统的极点 为-2， 10，-10。
7.1 极点配置
线性系统的动态性能，如系统稳定性，时域分析中的 超调量、过渡时间等指标，主要取决于系统的极点位 置。因此，作为系统性能指标的一种形式，往往是给 定一组期望极点，或者根据时域指标转换成一组等价 的期望极点。极点配置问题，就是通过选择反馈增益 矩阵，将闭环系统的极点恰好配置在根平面上所期望 的位置，以获得所希望的动态性能。
ˆ A bK 代入，可得 将A
K 0 0 0 1cam1 A
在MATLAB中，可很方便地利用上述两种方法进行 极点配置设计，但利用MATLAB控制系统工具箱提供的 place和acker函数进行极点配置设计，可免去繁琐的过 程，因此一般可直接采用这两个函数进行设计。
3、acker函数
功能： SISO极点配置 格式： K = acker(a,b,p) 说明： acker函数利用Ackermann公式计算反馈增益矩 阵K，使采用全反馈的单输入系统具有指定的闭环极 点，即
p eig( A BK )
4、 place函数
4、 place函数 功能：MIMO极点配置 格式：K = place(A,B,p) [K,prec,message] = place(A,B,p) 说明：place函数利用Ackermann公式计算反馈 u Kx 增益矩阵K，使采用全反馈的多输入多输出系统具有指 定的闭环极点 p ，即 p eig( A BK) [K,prec,message] = place(A,B,p)同时返回系统闭环极 点与希望极点p的接近程度prec。prec中的每个量的值 为匹配的位数。如果系统闭环极点的实际极点偏离希 望极点10%以上，则message将给出警告信息。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
(4)复杂模型
例1、 求解微分方程：
du cos(sint),u(0) 1. dt
先从数学的角度看，要由t得到u的数值解，需要先对sint取
本 节 内 容 结 束 余弦运算，然后再积分。在弄清数学模型结构之后，就可以
根据数学模型设计相应的仿真模型。
解微分方程时积分模块是必须的。
例2、Scheinerman 提出描述罐中细菌生长模型。假设细菌的出生 率和当前细菌的总数成正比，且死亡率和当前的总数平方成正比 ，可得如下方程：
(4)、离散系统模块库(Discrete） 主要用于建立离散采样的系统模型。
(5)、数学运算模块库(Math） 包括数学运算、关系运算、逻辑运算和复数运算等。
2、Simulink 建模 (1)模块创建 (2)模块操作 移动、缩放 、复制、旋转、连接、连接分支线、改变连线形状
本节内容结束
(3)简单模型 simulink_1.mdl simulink_2.mdl
Integrator（积分模块） 说明：◆将输入信号经过数值积分，在输出端直接反映。
◆输入量可以是标量，也可以是矢量。
Derivative（微分模块）
说明： ◆将输入信号经过一阶数值微分，在输出端直接反映
。
◆输入量可以本是标节量，内也可容以是结矢量束。
◆模块的初始输入为0。
◆微分结果的准确性取决于仿真步长。 Transfer Fcn（传递函数模块）
第七章 Simulink基础
Simulink是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析软件，包括了 信号、运算、显示和系统等多方面的功能，可以创建各种类型的仿真系 统，实现丰富的仿真功能。
本节内容结束
7.1 Simulink 初步
1、启动
单击MATLAB命令窗口工具栏上的Simulink模块 库浏览器命令按钮 可打开“Simulink Library Browser”库模块浏览器 窗口。该窗口以树状列 表的形式列出当前MATLAB系统 中已安装的所有simulink的模块
三相动力负载 三相互感线圈
本 节 内三相容并结联R束LC支路
三相并联RLC负载 三相串联RLC支路 三相串联RLC负载
三相开关 三相短路电路 三相电力传输线 三相变压器
一般电路开关 多相分布电力传输线
线性变压器 互感线圈 并联RLC支路
本 节 内 容 结并束联RLC负载
单相电力传输线 饱和变压器
串联RLC支路 串联RLC负载
其中包括7个用于产生电源信号的模块
功能说明 可编辑三相电源
本 节 内 容 结三束相电源
交流电流源 交流电压源 受控电流源 受控电压源 直流电压源
2. “Elements”模块库
其中包括的是线性及非线性的电路网络元件模块，可分为 Elements(元件类)、Lines(导线类)、Circuit Breaker(开关类)、 Transformer(变压器类)共四类24个模块
x bx px2
本 节 内 容 结 束 设b=1/h, p=0.5/h,当前细菌总数为100，计算一小时后罐中细菌总数
例3、二阶阻尼系统
x '' 0.2x ' 0.4x 0.2u(t)
u(t)为单位阶跃函数。 改写方程为：x’’=0.2u(t)-0.2x’-0.4x
本节内容结束
simulink_5
其中包括的是9类功率电子器件模块
详尽型半导体闸流管 二极管
本 节 内 容 结可关束断可控相箝位能量转换器
三极管 通用三相电桥
5. “Machines”模块库
其中包括的是Synchronous Machines（同步电机类）、 Asynchronous Machines（异步电机类）、DC Machines （直流电机类）及Machine Measurement（电机测量类） 等4类共16个模块。
电涌放电器 三相变压器（三绕组） 三相变压器（两绕组）
Y形变换三相变压器
3. “Measurements”模块库
其中包括的是5种测量模块
功能说明
测量电流值
本 节 内测容量结电路束两节点之间的
电阻值 测量多个器件、支路的
电流电压值 测量电路中的三相
电流、电压值 测量电压值
4. “Power Electronics”模块库
本节内容结束
7. “Extra Library”模块库
其中包含Simpower模块库中各类模块的扩充模块
二、 直流电路仿真
例1 测量电路1中的电流及R2上的电压，电路2中的节点电压。
本节内容结束
simulink_6_0
simulink_6
1. 模块库中没有直流电流源模块，可对“AC Current Source”模块进行适当设置：
在创建新模型时，先在浏览器上方的工具栏中选择“建立新模型”的 图标，所有的控制模块都创建在这个窗口中。
2 Simulink的基本模块
本节 (1)信号源模块库（Source） 内容结束
17种信号源模块，提供各种不同的信号及其不同的输入方法。 (2)输出模块库 （Sinks） 提供图形的显示工具和数据的存储方式 (3)连续系统模块库（Continuous） 提供连续系统一些常见的运算模块。
将信号数据输出到工作空间
本节内容结束
变量名为simout,这是一个结构型数组用simout.signals.values查看
simulink_5_1
用传递函数方法仿真
x '' 0.2x ' 0.4x 0.2u(t)
经过Laplace变换后得到：
s2 X (s) 0.2sX本(s)节 0.内4X (容s) 结0.2束U (s)
整理后得到：
G(s)
X (s) U (s)
s2
0.2 0.2s
0.4
simulink_5_2
多路信号显示
本节内容结束
simulinl_5_3
3、Simulink电路分析应用 一、SimPower System Blockset模块集 (电路仿真模块集)
本节内容结束
1. “Electrical Sources”模块库
本节内容结束
2. 模块库中没有单独的电阻模块，可对 “Series RLC Branch”模块进行适当设置：
本节内容结束
3. 电压测量及显示
Simulink的“Display”模块（位于节点下的Sinks中） 不能直接接在被测元件两端测量电压，需以“Voltage Measurement”模块作为连接
例1、 求解微分方程：
du cos(sint),u(0) 1. dt
先从数学的角度看，要由t得到u的数值解，需要先对sint取
本 节 内 容 结 束 余弦运算，然后再积分。在弄清数学模型结构之后，就可以
根据数学模型设计相应的仿真模型。
解微分方程时积分模块是必须的。
例2、Scheinerman 提出描述罐中细菌生长模型。假设细菌的出生 率和当前细菌的总数成正比，且死亡率和当前的总数平方成正比 ，可得如下方程：
(4)、离散系统模块库(Discrete） 主要用于建立离散采样的系统模型。
(5)、数学运算模块库(Math） 包括数学运算、关系运算、逻辑运算和复数运算等。
2、Simulink 建模 (1)模块创建 (2)模块操作 移动、缩放 、复制、旋转、连接、连接分支线、改变连线形状
本节内容结束
(3)简单模型 simulink_1.mdl simulink_2.mdl
Integrator（积分模块） 说明：◆将输入信号经过数值积分，在输出端直接反映。
◆输入量可以是标量，也可以是矢量。
Derivative（微分模块）
说明： ◆将输入信号经过一阶数值微分，在输出端直接反映
。
◆输入量可以本是标节量，内也可容以是结矢量束。
◆模块的初始输入为0。
◆微分结果的准确性取决于仿真步长。 Transfer Fcn（传递函数模块）
第七章 Simulink基础
Simulink是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析软件，包括了 信号、运算、显示和系统等多方面的功能，可以创建各种类型的仿真系 统，实现丰富的仿真功能。
本节内容结束
7.1 Simulink 初步
1、启动
单击MATLAB命令窗口工具栏上的Simulink模块 库浏览器命令按钮 可打开“Simulink Library Browser”库模块浏览器 窗口。该窗口以树状列 表的形式列出当前MATLAB系统 中已安装的所有simulink的模块
三相动力负载 三相互感线圈
本 节 内三相容并结联R束LC支路
三相并联RLC负载 三相串联RLC支路 三相串联RLC负载
三相开关 三相短路电路 三相电力传输线 三相变压器
一般电路开关 多相分布电力传输线
线性变压器 互感线圈 并联RLC支路
本 节 内 容 结并束联RLC负载
单相电力传输线 饱和变压器
串联RLC支路 串联RLC负载
其中包括7个用于产生电源信号的模块
功能说明 可编辑三相电源
本 节 内 容 结三束相电源
交流电流源 交流电压源 受控电流源 受控电压源 直流电压源
2. “Elements”模块库
其中包括的是线性及非线性的电路网络元件模块，可分为 Elements(元件类)、Lines(导线类)、Circuit Breaker(开关类)、 Transformer(变压器类)共四类24个模块
x bx px2
本 节 内 容 结 束 设b=1/h, p=0.5/h,当前细菌总数为100，计算一小时后罐中细菌总数
例3、二阶阻尼系统
x '' 0.2x ' 0.4x 0.2u(t)
u(t)为单位阶跃函数。 改写方程为：x’’=0.2u(t)-0.2x’-0.4x
本节内容结束
simulink_5
其中包括的是9类功率电子器件模块
详尽型半导体闸流管 二极管
本 节 内 容 结可关束断可控相箝位能量转换器
三极管 通用三相电桥
5. “Machines”模块库
其中包括的是Synchronous Machines（同步电机类）、 Asynchronous Machines（异步电机类）、DC Machines （直流电机类）及Machine Measurement（电机测量类） 等4类共16个模块。
电涌放电器 三相变压器（三绕组） 三相变压器（两绕组）
Y形变换三相变压器
3. “Measurements”模块库
其中包括的是5种测量模块
功能说明
测量电流值
本 节 内测容量结电路束两节点之间的
电阻值 测量多个器件、支路的
电流电压值 测量电路中的三相
电流、电压值 测量电压值
4. “Power Electronics”模块库
本节内容结束
7. “Extra Library”模块库
其中包含Simpower模块库中各类模块的扩充模块
二、 直流电路仿真
例1 测量电路1中的电流及R2上的电压，电路2中的节点电压。
本节内容结束
simulink_6_0
simulink_6
1. 模块库中没有直流电流源模块，可对“AC Current Source”模块进行适当设置：
在创建新模型时，先在浏览器上方的工具栏中选择“建立新模型”的 图标，所有的控制模块都创建在这个窗口中。
2 Simulink的基本模块
本节 (1)信号源模块库（Source） 内容结束
17种信号源模块，提供各种不同的信号及其不同的输入方法。 (2)输出模块库 （Sinks） 提供图形的显示工具和数据的存储方式 (3)连续系统模块库（Continuous） 提供连续系统一些常见的运算模块。
将信号数据输出到工作空间
本节内容结束
变量名为simout,这是一个结构型数组用simout.signals.values查看
simulink_5_1
用传递函数方法仿真
x '' 0.2x ' 0.4x 0.2u(t)
经过Laplace变换后得到：
s2 X (s) 0.2sX本(s)节 0.内4X (容s) 结0.2束U (s)
整理后得到：
G(s)
X (s) U (s)
s2
0.2 0.2s
0.4
simulink_5_2
多路信号显示
本节内容结束
simulinl_5_3
3、Simulink电路分析应用 一、SimPower System Blockset模块集 (电路仿真模块集)
本节内容结束
1. “Electrical Sources”模块库
本节内容结束
2. 模块库中没有单独的电阻模块，可对 “Series RLC Branch”模块进行适当设置：
本节内容结束
3. 电压测量及显示
Simulink的“Display”模块（位于节点下的Sinks中） 不能直接接在被测元件两端测量电压，需以“Voltage Measurement”模块作为连接