Matlab语言及应用论文
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MATLAB在控制系统中的应用结课论文所在学院:信息工程学院专业名称:自动化10-3学生姓名:王思嘉学号代码: 1005130315指导教师:崔新忠MATLAB在控制系统中的应用1 MATLAB简介MATLAB是Mathworks公司开发的一种集数值计算、符号计算和图形可视化三大基本功能于一体的功能强大、操作简单的优秀工程计算应用软件。
MATLAB不仅可以处理代数问题和数值分析问题,而且还具有强大的图形处理及仿真模拟等功能。
从而能够很好的帮助工程师及科学家解决实际的技术问题。
MATLAB的含义是矩阵实验室(Matrix Laboratory),最初主要用于方便矩阵的存取,其基本元素是无需定义维数的矩阵。
经过十几年的扩充和完善,现已发展成为包含大量实用工具箱(Toolbox)的综合应用软件,不仅成为线性代数课程的标准工具,而且适合具有不同专业研究方向及工程应用需求的用户使用。
MATLAB最重要的特点是易于扩展。
它允许用户自行建立完成指定功能的扩展MATLAB函数(称为M文件),从而构成适合于其它领域的工具箱,大大扩展了MATLAB的应用范围。
目前,MATLAB已成为国际控制界最流行的软件,控制界很多学者将自己擅长的CAD方法用MATLAB加以实现,出现了大量的MATLAB配套工具箱,如控制系统工具箱(control systems toolbox),系统识别工具箱(system identification toolbox),鲁棒控制工具箱(robust control toolbox),信号处理工具箱(signal processing toolbox)以及仿真环境SIMULINK等。
2 MATLAB在控制系统中的应用1.稳定性分析模块:包含系统的稳定性的判断和显示闭环系统所有的特征根,很直观地显示系统的稳定性判断是否正确,快捷地表示已知系统的稳定性。
2.时域分析响应模块:包括了一阶系统、典型二阶系统、任意阶系统三个主要界面,可以通过此界面绘制时域的响应曲线并且计算相关参数。
摘要函数序列的一致收敛性理论是数学分析的一个重要内容。
在众多数学分析讲义中给出了函数序列一致收敛的一些判别方法,但是这些方法仍不够全面,并不能解决大多数函数序列的一致收敛问题。
因此,文章简要地阐述了函数序列一致收敛的研究背景以及研究意义,归纳总结了比较实用的六种函数序列一致收敛的判别方法,并对它们的应用做了相应的说明与举例,以便于读者更好的理解这些判别方法,为今后处理函数序列一致收敛的判别提供便利。
同时文章提出MATLAB在函数序列一致收敛判别上的应用,给出解题的程序代码步骤,并通过几个例子说明,实现了信息技术在数学分析中的有效融合,并得到实验的验证。
这对于研究函数序列一致收敛及其收敛区间具有较大的作用。
关键词:函数序列;一致收敛;MATLAB编程AbstractThe theory of uniform convergence of function sequence is an important content of mathematical analysis. In many lecture notes of mathematical analysis, some methods to judge the uniform convergence of function sequences are given, but these methods are still not comprehensive enough to solve the problem of uniform convergence of most function sequences. Consequently,the research background and significance of uniform convergence of function sequences are briefly described in this paper, summarizes six practical methods for judging the uniform convergence of function sequences, and gives corresponding explanations and examples for their applications, so as to facilitate the readers to better understand these methods and provide convenience for dealing with the uniform convergence of function sequences in the future. At the same time, the paper puts forward the application of MATLAB in the judgment of uniform convergence of function sequence, gives the procedure code steps of solving problems, and through several examples, realizes the effective integration of information technology in mathematical analysis, and is verified by experiments. It is important to study the uniform convergence and the convergence interval of function sequences.Key words:Function sequences; Uniform convergence; MATLAB programme and picture.目录1 引言 (1)2 函数序列一致收敛的相关概念 (2)2.1 函数序列的定义 (2)2.2 函数序列收敛的定义 (2)2.3 函数序列一致收敛的定义 (2)3 函数序列一致收敛的判别 (3)3.1 柯西准则 (3)3.2 余项准则 (4)3.3 狄尼(Dini)定理 (5)3.4 海涅定理推广的一致收敛判别 (6)3.5 利普希兹(lipschitz)条件的一致收敛判别 (7)3.6 逐项连续序列的一致收敛判别 (8)4 MATLAB在函数序列一致收敛上的应用 (9)4.1 MATLAB在函数序列一致收敛上的应用举例 (9)4.2 MATLAB在函数序列一致收敛上的编程步骤 (10)4.3 MATLAB在函数序列一致收敛上的几个例子 (11)5 总结 (13)参考文献 (15)致谢 (16)이函数序列一致收敛的判别及MATLAB在其上的应用1 引言古往今来,众多数学家都在函数序列一致收敛方法的研究方面做出了巨大贡献,这些性质早在百多年前就已经研究清楚了。
基于MATLAB GUI的控制系统界面设计摘要:MATLAB语言是一种十分有效的工具,能容易地解决在系统仿真及控制系统设计领域的教学与研究中遇到的问题,它可以将使用者从频繁的底层编程中解放出来,把有限的宝贵时间更多地华仔解决科学问题上。
MATLABA GUI是MATLAB人际交互界面。
由于GUI本身提供了windows基本控件的支持,并且具有良好的时间驱动机制,同时提供了MATLAB数学库的接口,所以GUI对于控制系统仿真的平台设计显得十分合适。
GUI对于每个用户窗口生成.fig和.m 文件。
前者负责界面的设计信息,后者负责后台代码的设计。
本文界面设计主要基于MATLAB GUI平台,结合控制系统基础理论和MATLAB控制系统工具箱,实现了用于控制系统界面的设计。
主要包括:进行常规控制环节(比如PID)的图形界面设计,能够在已知传输函数的情况下,输出常用响应曲线。
关键词:控制系统;MATLAB GUI;计算机设计Control system based on MATLAB GUI interface designAbstract: MATLAB language is a very effective tool,and can be easily resolved in the system simulation and control system of teaching in the field of computer-aided design and research problems,it could be the bottom of the user from tedious programming liberate the limted spend more valuable time to solve scientific problems. The MATLAB GUI is the interative interface.As the GUI itself provides the basic control windows support,and has a good mechanism for event-driven,while providing the MATLAB Math Library interface,the GUI for control system simulation platform for the design of it is suitable. GUI window generated for each user.Figand .M file. The former is responsible for the design of the interfaceinformation,which is responsible for the design of the background code.Research done in this article is mainly based on MATLAB GUI platform,the basis of combination of control syetem theory and MATLAB Control System Toolbox,the realization of control systems for computer-aided analysis and design software.Mainly includes:routine control links,such as PID,graphical interface design,can in the known transfer function of the case,the output respnonse curve is commonly used.Key words: Control System;MATLAB GUI;Computer design目录1 概述 (1)1.1 本文研究的目的以及意义 (1)1.2 已了解的本课题国内外研究现状 (1)1.3 本课题研究内容 (3)2 控制系统与MATLAB语言 (3)2.1 控制系统理论基础 (3)2.1.1 控制系统的古典理论与现代理论 (3)2.1.2 控制系统理论的基本内容 (4)2.2 MATLAB语言与控制系统工具箱 (4)2.2.1 MATLAB软件介绍 (5)2.2.2 控制系统工具箱介绍 (7)3 MATLAB简介及应用 (9)3.1 MATLAB GUI (9)3.2 图形用户界面设计工具的启动 (10)3.2.1图形用户界面设计工具的启动方式 (10)3.2.2 菜单方式 (10)3.2.3 图形用户界面设计窗口 (13)3.3 图形用户界面开发环境(GUIDE) (14)3.4 控件对象及属性 (16)3.5 菜单设计 (18)3.5.1 建立用户菜单 (18)3.5.2 菜单对象常用属性 (18)3.5.3 快捷菜单 (18)3.5.4 对话框设计 (19)3.5.5 公共对话框 (19)3.6 GUI程序设计 (19)4 GUI控制系统界面 (20)4.1 GUI控制系统界面设计 (20)4.1.1 具体设计步骤 (20)4.2 具体实现过程 (23)4.2.1 运行效果 (23)4.2.2 实现代码 (24)[参考文献] (25)附录 (26)谢辞 (29)1 概述1.1 本文研究的目的以及意义自动控制原理是自动控制专业和自动化专业的主要课程之一[3],是研究自动控制技术的基础理论课,是必修的专业基础课程。
摘 要《复变函数》是电子、信号、通讯、控制系统等学科必备的基础课,又是数学分析的后继课,它的理论和方法深刻渗透到代数学、解析数论、微分方程、计算数学等数学的各个分支,有着十分重要的意义。
同时,MATLAB是我专业的重要课程之一,作为数值计算型的数学类科技应用软件,它具有数据分析、可视化及应用程序设计等功能,以成为数学分析、复变函数等课程的基本应用工具。
本论文用MATLAB软件对《复变函数》中的留数、有理分式展开、Taylor级数展开等问题进行求解。
作为复变函数课程中的主要学习部分,三者在复变函数中有着重要的地位。
通过计算机实现对复变函数主要计算问题的实践,体现利用MATLAB软件求解复杂数学理论问题的规范性、简洁性、灵活性。
同时,寓理论教学、实验演示于一体,使一些抽象的知识或运算能用可视化的图形表示,达到传统理论教学无法实现的效果,并利用软件对自己的设计方案进行分析,进而加深对复变函数理论知识的理解。
通过复变函数的系统性和严谨性,为我们进一步系统地学习复变函数知识打下良好的基础。
关键词:留数,Taylor级数,洛朗级数,MATLABAbstract"Complex Function" not only is the foundational course of electronic, signal, communication, control systems and other disciplines, but also the follow-on course of Mathematical analysis. "Complex Function", whose theory and methods have infiltrated into the various branches of algebra, analytic number theory, differential equations, mathematical calculations, is of great significance. At the same time, MATLAB is one of the most important courses of information and computing science. As the mathematic technology application software of numerical calculation, it has the functions of data analysis, visualization and application program design, and has become a basic application tool of mathematical analysis course and complex function course. This thesis discussed residues, Taylor Series, Fourier transform and linear differential equation of complex function with the MATLAB. As the main part in the course of complex function, the three parts play the significant role in complex function. So that students can solve the main calculation problems of complex function with the computer after they have the understanding of theoretical, which shows MATLAB software’s normative, simplicity, flexibility when solving complex mathematical academic problems. At the same time, it makes some abstract knowledge or calculations can be represented by visual graphics, and curves with the combination of academic teaching and practice demonstration, and hit the target that the traditional theory of teaching can not achieve. Besides, it analyses the designed project with software, then we can learn more about the understanding of complex function theoretical knowledge. According to the systematic and rigorous complex function, we will have a better foundation of studying Complex Function.Key words: residues, Taylor series, Laurent series, MATLAB目 录第一章前言 (1)1.1 复变函数的发展及其应用 (1)1.2 MATLAB软件的发展及其应用 (2)1.3 本论文研究的主要内容和意义 (2)1.4 本论文应解决的主要问题 (3)第二章复变函数基本知识 (5)2.1 有理函数部分分式展开 (5)2.2 泰勒级数和洛朗级数 (5)2.3 留数及留数的应用 (7)2.4 MATLAB画复变函数图形指令 (9)第三章计算与程序实现 (11)3.1 有理函数部分分式展开和留数计算 (11)3.2 泰勒级数展开与洛朗级数展开 (19)3.3 留数的应用 (19)第四章结论与展望 (26)4.1 结论 (26)4.2 对进一步研究的展望 (26)参考文献 (27)致 谢 (28)附 录 (29)第一章 前 言1.1 复变函数的发展及其应用复变函数论产生于十八世纪。
毕业设计(论文)题目基于MATLAB控制系统仿真应用研究毕业设计(论文)任务书I、毕业设计(论文)题目:基于MATLAB的控制系统仿真应用研究II、毕业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求:原始资料:(1)MATLAB语言。
(2)控制系统基本理论。
设计技术要求:(1)采用MATLAB仿真软件建立控制系统的仿真模型,进行计算机模拟,分析整个系统的构建,比较各种控制算法的性能。
(2)利用MATLAB完善的控制系统工具箱和强大的Simulink动态仿真环境,提供用方框图进行建模的图形接口,分别介绍离散和连续系统的MATLAB和Simulink仿真。
III、毕业设计(论文)工作内容及完成时间:第01~03周:查找课题相关资料,完成开题报告,英文资料翻译。
第04~11周:掌握MATLAB语言,熟悉控制系统基本理论。
第12~15周:完成对控制系统基本模块MATLAB仿真。
第16~18周:撰写毕业论文,答辩。
Ⅳ、主要参考资料:[1] 《MATLAB在控制系统中的应用》,张静编著,电子工业出版社。
[2]《MATLAB在控制系统应用与实例》,樊京,刘叔军编著,清华大学出版社。
[3]《智能控制》,刘金琨编著,电子工业出版社。
[4]《MATLAB控制系统仿真与设计》,赵景波编著,机械工业出版社。
[5]The Mathworks,Inc.MATLAB-Mathemmatics(Cer.7).2005.信息工程系电子信息工程专业类 0882052 班学生(签名):填写日期:年月日指导教师(签名):助理指导教师(并指出所负责的部分):信息工程系(室)主任(签名):学士学位论文原创性声明本人声明,所呈交的论文是本人在导师的指导下独立完成的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成果。
对本文的研究成果作出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式表明。
基于MATLAB控制系统的仿真与应用毕业设计论文目录一、内容概括 (2)1. 研究背景和意义 (3)2. 国内外研究现状 (4)3. 研究目的和内容 (5)二、MATLAB控制系统仿真基础 (7)三、控制系统建模 (8)1. 控制系统模型概述 (10)2. MATLAB建模方法 (11)3. 系统模型的验证与校正 (12)四、控制系统性能分析 (14)1. 稳定性分析 (14)2. 响应性能分析 (16)3. 误差性能分析 (17)五、基于MATLAB控制系统的设计与应用实例分析 (19)1. 控制系统设计要求与方案选择 (20)2. 基于MATLAB的控制系统设计流程 (22)3. 实例一 (23)4. 实例二 (25)六、优化算法在控制系统中的应用及MATLAB实现 (26)1. 优化算法概述及其在控制系统中的应用价值 (28)2. 优化算法介绍及MATLAB实现方法 (29)3. 基于MATLAB的优化算法在控制系统中的实践应用案例及分析对比研究31一、内容概括本论文旨在探讨基于MATLAB控制系统的仿真与应用,通过对控制系统进行深入的理论分析和实际应用研究,提出一种有效的控制系统设计方案,并通过实验验证其正确性和有效性。
本文对控制系统的基本理论进行了详细的阐述,包括控制系统的定义、分类、性能指标以及设计方法。
我们以一个具体的控制系统为例,对其进行分析和设计。
在这个过程中,我们运用MATLAB软件作为主要的仿真工具,对控制系统的稳定性、动态响应、鲁棒性等方面进行了全面的仿真分析。
在完成理论分析和实际设计之后,我们进一步研究了基于MATLAB 的控制系统仿真方法。
通过对仿真模型的建立、仿真参数的选择以及仿真结果的分析,我们提出了一种高效的仿真策略。
我们将所设计的控制系统应用于实际场景中,通过实验数据验证了所提出方案的有效性和可行性。
本论文通过理论与实践相结合的方法,深入探讨了基于MATLAB 控制系统的仿真与应用。
关于matlab的毕业论文Matlab在毕业论文中的应用毕业论文是大学生完成学业的重要一环,对于学生来说,选择一个合适的主题和合适的工具是至关重要的。
在当今科技发达的时代,计算机软件的应用已经成为毕业论文中不可或缺的一部分。
而Matlab作为一种强大的科学计算软件,在毕业论文中的应用也越来越广泛。
首先,Matlab在数据分析和处理方面有着得天独厚的优势。
毕业论文往往需要大量的数据分析和处理工作,而Matlab提供了丰富的数据处理函数和工具箱,可以高效地完成这些任务。
例如,对于需要进行统计分析的数据,Matlab提供了统计工具箱,可以进行各种统计分析和建模。
对于需要进行图像处理的数据,Matlab提供了图像处理工具箱,可以实现图像的滤波、边缘检测等功能。
这些功能的使用可以大大提高数据处理的效率和准确性。
其次,Matlab在数学建模方面也有着独特的优势。
毕业论文中的数学建模是一个重要的环节,通过数学模型可以对研究对象进行定量分析和预测。
而Matlab提供了丰富的数学建模工具和函数,可以轻松地实现各种数学模型的建立和求解。
例如,对于需要进行优化问题的研究,Matlab提供了优化工具箱,可以实现各种优化算法的求解。
对于需要进行微分方程求解的研究,Matlab提供了微分方程工具箱,可以实现各种微分方程的求解。
这些功能的使用可以使得数学建模更加简单和高效。
此外,Matlab在可视化方面也有着独特的优势。
毕业论文中的结果展示是一个重要的环节,通过合适的可视化方式可以更好地展示研究结果和结论。
而Matlab提供了强大的可视化工具,可以实现各种图表和图像的绘制。
例如,对于需要展示数据分析结果的研究,Matlab提供了各种绘图函数,可以绘制出直方图、散点图等图表。
对于需要展示图像处理结果的研究,Matlab提供了图像显示函数,可以展示出图像的处理前后对比。
这些功能的使用可以使得研究结果更加直观和易于理解。
综上所述,Matlab在毕业论文中的应用是不可忽视的。
基于matlab的毕业论文近年来,随着计算机技术的迅速发展和社会的不断进步,人工智能技术的应用越来越广泛,同时也越来越受到人们的关注。
而基于matlab的毕业论文也是人工智能领域研究成果的一种典型体现,本文将以基于matlab的毕业论文为研究对象,阐述其研究现状及意义。
一、基于matlab的毕业论文研究现状1.1 研究背景人工智能领域在近几年来得到了越来越广泛的应用和研究。
基于matlab的毕业论文是人工智能领域的重要研究成果之一。
matlab是一种十分强大的数学计算工具,可以帮助研究人员快速实现各种人工智能算法的研究和开发,并且可扩展性和可移植性非常好。
1.2 研究内容基于matlab的毕业论文的研究内容主要包括:神经网络、机器学习、深度学习、计算机视觉等领域的研究。
其中,神经网络的研究是基于matlab的毕业论文研究的重点之一。
神经网络是将人工神经元模拟到计算机上,通过对神经元之间的连接关系和权重进行学习,实现对输入数据的自适应分析和处理,是人工智能的重要组成部分。
1.3 研究方法基于matlab的毕业论文的研究方法主要包括:算法设计、仿真实验、结果分析等方面。
在算法设计方面,研究人员需要根据具体问题的特点选择合适的算法;在仿真实验方面,研究人员需要使用matlab进行算法的实现和测试;在结果分析方面,研究人员需要结合实验结果对算法进行进一步分析和优化。
二、基于matlab的毕业论文的意义基于matlab的毕业论文具有重要的研究和应用价值。
2.1 推动人工智能技术的发展基于matlab的毕业论文通过对人工智能领域的研究和探索,促进了人工智能技术的发展。
研究人员在毕业论文中所提出的算法和方法,可用于人工智能领域的各种应用场景,为技术发展提供了强有力的支持。
2.2 打开人工智能应用新局面基于matlab的毕业论文的研究结果,可用于人工智能应用新局面的研发和创新。
例如,在计算机视觉领域,研究人员通过基于matlab的毕业论文所提出的算法,实现了对图像的自动分类和标记,为图像处理和分析提供了重要的技术支持。
《MATLAB语言》课程论文基于MATLAB在高等数学基础部分中的应用姓名:**学号:********专业:********班级:********指导老师:******学院:************完成日期:2010.12.03MATLAB在高等数学基础部分中的应用(姓名 12010245280 2010级自动化1班)[摘要]计算机的发明是二十世纪四十年代的事情,经过几十年的发展,它已经成为一门复杂的工程技术学科,它的应用从国防、科学计算,到家庭办公、教育娱乐,无所不在。
它的分类从巨型机、大型机、小型机,到工作站、个人电脑,五花八门。
但是,无论怎样尖端,怎样高科技,从它诞生之日起,在许多人心目中它就是一部机器,一部冰冷的高速运算的机器。
从ENIAC揭开计算机时代的序幕,到UNIVAC成为迎来计算机时代的宠儿,不难看出这里发生了两个根本性的变化:一是计算机已从实验室大步走向社会,正式成为商品交付客户使用;二是计算机已从单纯的军事用途进入公众的数据处理领域,真正引起了社会的强烈反响。
随着计算机的日趋普及和计算机技术的发展.汁算机辅助教学逐渐称为一种重要的教学方式,Matlab是MathWorks公司出品的一款著名数学软件.是当今国际上科学界(尤其是自动控制领域)最具影响力、也是最有活力的软件。
它起源丁-矩阵运算,并已经发展成一种高度集成的计算机语言。
它提供r强大的科学运算、灵活的程序没计流程、高质肇的图形可视化与界面设计、便捷的与其他程序和语言接f1的功能:Matlab语言在各国高校与研究单位起着重大的作用。
应用Matlab进行高等数学的计算机辅助教学。
能够加深我们对所学高等数学知识的理解。
并应用数学软件进行计算,把我们从繁琐的计算中解脱出来。
MATLAB 和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。
它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。
MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等,主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。
HU BEI WEN LI XUE YUAN 本学年Matlab 论文题目:matlab 环境下的图像处理院别:专业:指导教师:班级:姓名:学号:2012年12月12日摘要:数字图像处理是一门新兴技术,随着计算机硬件的发展,数字图像的实时处理已经成为可能,由于数字图像处理的各种算法的出现,使得其处理速度越来越快,能更好的为人们服务。
数字图像处理是一种通过计算机采用一定的算法对图形图像进行处理的技术。
数字图像处理技术已经在各个领域上都有了比较广泛的应用。
图像处理的信息量很大,对处理速度的要求也比较高。
MATLAB强大的运算和图形展示功能,使图像处理变得更加的简单和直观。
本文介绍了MATLAB 语言的特点,基于MATLAB的数字图像处理环境,介绍了如何利用MATLAB及其图像处理工具箱进行数字图像处理,并通过一些例子来说明利用MATLAB图像处理工具箱进行图像处理的方法。
主要论述了利用MATLAB实现图像增强、二值图像分析等图像处理。
关键词:新增功能、图像处理、压缩、色彩增强、灰度变换、滤波、二值分析。
引言:MATLAB由一系列工具组成。
这些工具方便用户使用MATLAB的函数和文件,其中许多工具采用的是图形用户界面。
包括MATLAB桌面和命令窗口、历史命令窗口、编辑器和调试器、路径搜索和用于用户浏览帮助、工作空间文件的浏览器。
随着MATLAB的商业化以及软件本身的不断升级,MATLAB的用户界面也越来越精致,更加接近Windows的标准界面,人机交互性更强,操作更简单。
而且新版本的MATLAB提供了完整的联机查询、帮助系统,极大的方便了用户的使用。
一、新增功能1、桌面在MATLAB Desktop 中,工具条取代了菜单和工具栏,应用程序库收纳了MATLAB 产品系列的应用程序,单一文件应用程序打包为一个MATLAB 应用软件安装程序文件,包含在应用程序库中,重新设计的“帮助”改进了浏览、搜索和筛选功能·MATLAB R2012b 新界面通过点击选项卡来进行浏览,可同时查看多个文档页面,在命令行窗口中键入函数和变量出错时得到建议的更正,Mac 操作系统上的全屏查看模式2、语言和编程Abstract 属性可将MATLAB 类声明为抽象类,尝试创建抽象类的实例时出现的诊断消息得到了改进3、数学airy, psi 和Bessel 函数的性能得到改进,并实现多线程,ddensd 函数通过状态相关延迟可以求解中立型延迟微分方程4、数据导入和导出使用导入工具可从分隔符文本文件和固定宽度文本文件导入数据,使用导入工具以列向量的方式将电子表格中的数字、文本和日期单步导入audioread 和audioinfo 函数可用于读取MP3、MPEG-4 AAC、WAVE 和其他音频文件audiowrite 函数可用于写入MPEG-4 AAC、WAVE 和其他音频文件读写超过 4 GB 的BigTIFF 图像文件使用xlsread 函数在所有平台上读取XLSM、XLTX 和XLTM 文件。
一、MATLAB简介MATLAB 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MATLAB和Simulink两大部分。
MATLAB是矩阵实验室(Matrix Laboratory)的简称,和Mathematica、Maple 并称为三大数学软件。
它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。
MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等,主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。
MATLAB的基本数据单位是矩阵,它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似,故用MATLAB来解算问题要比用C,FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多,并且mathwork也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB成为一个强大的数学软件。
在新的版本中也加入了对C,FORTRAN,C++ ,JAVA的支持。
可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用,此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序,用户可以直接进行下载就可以用。
二、应用MATLAB 产品族可以用来进行以下各种工作:(1)数值分析;(2)数值和符号计算;(3)工程与科学绘图;(4)控制系统的设计与仿真;(5)数字图像处理技术;(6)数字信号处理技术;(7)通讯系统设计与仿真;(8)财务与金融工程。
MATLAB 的应用范围非常广,包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。
附加的工具箱(单独提供的专用 MATLAB 函数集)扩展了 MATLAB 环境,以解决这些应用领域内特定类型的问题。
三、MATLAB的优势和特点1、MATLAB特点:(1)此高级语言可用于技术计算;(2)此开发环境可对代码、文件和数据进行管理;(3)交互式工具可以按迭代的方式探查、设计及求解问题;(4)数学函数可用于线性代数、统计、傅立叶分析、筛选、优化以及数值积分等;(5)二维和三维图形函数可用于可视化数据;(6)各种工具可用于构建自定义的图形用户界面;(7)各种函数可将基于MATLAB的算法与外部应用程序和语言(如 C、C++、Fortran、Java、COM 以及 Microsoft Excel)集成。
2、MATLAB的优势:(1)友好的工作平台和编程环境:MATLAB由一系列工具组成。
这些工具方便用户使用MATLAB的函数和文件,其中许多工具采用的是图形用户界面。
包括MATLAB桌面和命令窗口、历史命令窗口、编辑器和调试器、路径搜索和用于用户浏览帮助、工作空间、文件的浏览器。
随着MATLAB的商业化以及软件本身的不断升级,MATLAB的用户界面也越来越精致,更加接近Windows的标准界面,人机交互性更强,操作更简单。
而且新版本的MATLAB提供了完整的联机查询、帮助系统,极大的方便了用户的使用。
简单的编程环境提供了比较完备的调试系统,程序不必经过编译就可以直接运行,而且能够及时地报告出现的错误及进行出错原因分析。
(2)简单易用的程序语言:Matlab一个高级的矩阵/阵列语言,它包含控制语句、函数、数据结构、输入和输出和面向对象编程特点。
用户可以在命令窗口中将输入语句与执行命令同步,也可以先编写好一个较大的复杂的应用程序(M文件)后再一起运行。
新版本的MATLAB语言是基于最为流行的C++语言基础上的,因此语法特征与C++语言极为相似,而且更加简单,更加符合科技人员对数学表达式的书写格式。
使之更利于非计算机专业的科技人员使用。
而且这种语言可移植性好、可拓展性极强,这也是MATLAB能够深入到科学研究及工程计算各个领域的重要原因。
(3)强大的科学计算机数据处理能力:MATLAB是一个包含大量计算算法的集合。
其拥有600多个工程中要用到的数学运算函数,可以方便的实现用户所需的各种计算功能。
函数中所使用的算法都是科研和工程计算中的最新研究成果,而前经过了各种优化和容错处理。
在通常情况下,可以用它来代替底层编程语言,如C和C++ 。
在计算要求相同的情况下,使用MATLAB的编程工作量会大大减少。
MATLAB的这些函数集包括从最简单最基本的函数到诸如矩阵,特征向量、快速傅立叶变换的复杂函数。
函数所能解决的问题其大致包括矩阵运算和线性方程组的求解、微分方程及偏微分方程的组的求解、符号运算、傅立叶变换和数据的统计分析、工程中的优化问题、稀疏矩阵运算、复数的各种运算、三角函数和其他初等数学运算、多维数组操作以及建模动态仿真等。
(4)出色的图形处理功能:图形处理功能MATLAB自产生之日起就具有方便的数据可视化功能,以将向量和矩阵用图形表现出来,并且可以对图形进行标注和打印。
高层次的作图包括二维和三维的可视化、图象处理、动画和表达式作图。
可用于科学计算和工程绘图。
新版本的MATLAB对整个图形处理功能作了很大的改进和完善,使它不仅在一般数据可视化软件都具有的功能(例如二维曲线和三维曲面的绘制和处理等)方面更加完善,而且对于一些其他软件所没有的功能(例如图形的光照处理、色度处理以及四维数据的表现等),MATLAB同样表现了出色的处理能力。
同时对一些特殊的可视化要求,例如图形对话等,MATLAB也有相应的功能函数,保证了用户不同层次的要求。
另外新版本的MATLAB还着重在图形用户界面(GUI)的制作上作了很大的改善,对这方面有特殊要求的用户也可以得到满足。
(5)应用广泛的模块集合工具箱:MATLAB对许多专门的领域都开发了功能强大的模块集和工具箱。
一般来说,它们都是由特定领域的专家开发的,用户可以直接使用工具箱学习、应用和评估不同的方法而不需要自己编写代码。
目前,MATLAB已经把工具箱延伸到了科学研究和工程应用的诸多领域,诸如数据采集、数据库接口、概率统计、样条拟合、优化算法、偏微分方程求解、神经网络、小波分析、信号处理、图像处理、系统辨识、控制系统设计、LMI控制、鲁棒控制、模型预测、模糊逻辑、金融分析、地图工具、非线性控制设计、实时快速原型及半物理仿真、嵌入式系统开发、定点仿真、DSP与通讯、电力系统仿真等,都在工具箱(Toolbox)家族中有了自己的一席之地。
(6)实用的程序接口和发布平台:新版本的MATLAB可以利用MATLAB编译器和C/C++数学库和图形库,将自己的MATLAB程序自动转换为独立于MATLAB运行的C和C++代码。
允许用户编写可以和MATLAB进行交互的C或C++语言程序。
另外,MATLAB网页服务程序还容许在Web应用中使用自己的MATLAB数学和图形程序。
MATLAB的一个重要特色就是具有一套程序扩展系统和一组称之为工具箱的特殊应用子程序。
工具箱是MATLAB函数的子程序库,每一个工具箱都是为某一类学科专业和应用而定制的,主要包括信号处理、控制系统、神经网络、模糊逻辑、小波分析和系统仿真等方面的应用。
(7)应用软件开发(包括用户界面):在开发环境中,使用户更方便地控制多个文件和图形窗口;在编程方面支持了函数嵌套,有条件中断等;在图形化方面,有了更强大的图形标注和处理功能,包括对性对起连接注释等;在输入输出方面,可以直接向Excel和HDF5进行连接。
四、MATLAB常用工具箱MATLAB包括拥有数百个内部函数的主包和三十几种工具包。
工具包又可以分为功能性工具包和学科工具包。
功能工具包用来扩充MATLAB的符号计算,可视化建模仿真,文字处理及实时控制等功能。
学科工具包是专业性比较强的工具包,控制工具包,信号处理工具包,通信工具包等都属于此类。
开放性使MATLAB广受用户欢迎。
除内部函数外,所有MATLAB主包文件和各种工具包都是可读可修改的文件,用户通过对源程序的修改或加入自己编写程序构造新的专用工具包。
下面举部分例子说明:Matlab Main Toolbox——matlab主工具箱Control System Toolbox——控制系统工具箱Image Processing Toolbox——图象处理工具箱LMI Control Toolbox——线性矩阵不等式工具箱五、常用函数下面举部分例子说明:1、Matlab内部常数:eps:浮点相对精度exp:自然对数的底数ei 或 j:基本虚数单位pi:圆周率 p(= 3.1415926...)2、MATLAB常用基本数学函数:abs(x):纯量的绝对值或向量的长度angle(z):复数z的相角(Phase angle)sqrt(x):开平方sign(x):符号函数 (Signum function)。
当x<0时,sign(x)=-1;当x=0时,sign(x)=0;当x>0时,sign(x)=1。
3、MATLAB常用三角函数:sin(x):正弦函数cos(x):余弦函数tan(x):正切函数asin(x):反正弦函数acos(x):反余弦函数4、适用于向量的常用函数有:min(x): 向量x的元素的最小值max(x): 向量x的元素的最大值mean(x): 向量x的元素的平均值5、MATLAB基本绘图函数:plot: x轴和y轴均为线性刻度(Linear scale)loglog: x轴和y轴均为对数刻度(Logarithmic scale)semilogx: x轴为对数刻度,y轴为线性刻度semilogy: x轴为线性刻度,y轴为对数刻度matlab插值和样条6、plot绘图函数的参数:字元颜色字元图线型态y 黄色 . 点k 黑色 o 圆w 白色 x xb 蓝色 + +g 绿色 * *r 红色 - 实线c 亮青色 : 点线m 锰紫色 -. 点虚线7、二维绘图函数:bar 长条图errorbar 图形加上误差范围fplot 较精确的函数图形polar 极座标图。