MATLAB上机实习指导书

MATLAB上机实习指导书中原工学院电子信息学院二零零九年十二月MATLAB上机实习指导书-1-目录实习内容一MATLAB基本操作-----------------------------------7实习内容二数值数组及其运算---------------------------------12实习内容三MATLAB图形绘制基础-------------------------------18实习内容四SIMULINK仿真基础---------------------------------24实习内容五句柄图形和图形用户界面制作-----------------------26附录1流程控制------------------------------------------------29附录2SIMULINK的库模块--------------------------------------30附录3转义符号------------------------------------------------32MATLAB上机实习指导书-2-实习内容一MATLAB基本操作一、实习目的掌握MATLAB的启动和退出；熟悉MATLAB的命令窗口；熟悉其它常用窗口和工具栏。二、实习内容与步骤1、进入MATLAB的开发环境。方法一：点击桌面上的快捷方式或matlab\文件夹下的快捷方式图标。方法二：开始→所有程序→MATLAB6.5→MATLAB6.5.EXE。方法三：点击matlab\bin\win32文件夹下的matlab.exe。这三种方法的当前目录不同。优先选用方法一。可见到如下交互界面（见图1-1）：图1-1Matlab默认桌名平台2、退出MATLAB的开发环境。退出Matlab的方式很多：（1）在Matlab命令窗口的“File”菜单下选择“ExitMatlab”；（2）快捷键“Ctrl+q”；（3）在命令窗口输入“quit”命令；MATLAB上机实习指导书-3-（4）在命令窗口输入“exit”命令；（5）用鼠标单击命令窗口右上角的“X”按钮；（6）用鼠标双击命令窗口左上角的图标“”。3、熟悉MATLAB的desktop操作桌面（1）熟悉指令窗（commandwindow）----界面见图1-2图1-2a、点击指令窗右上角的可以从将指令窗从操作桌面独立出来，点击指令窗中view菜单下的DockCommandwindow可以使指令窗嵌入回操作桌面。b、在指令窗的提示符后面键入所以下指令：（12＋2*(7-4)）/3^2观察指令窗中的结果。c、通过下拉菜单File:Preferences改变设置指令窗中的字体、颜色等。如：数据显示格式的设置：formatshort小数点后四位（缺省情况），如显示π为3.1416。formatlong小数点后十四位，如显示π为3.14159265358979。formatbank小数点后两位，如显示π为3.14。formatshorte小数点后四位科学记数法，如显示π为3.1416e+000。formatlonge小数点后十五位科学记数法，如显示π为3.141592653589793e+000。（2）熟悉当前目录浏览器（CurrentDirectory）（A）观察当前目录是什么？（B）打开我的电脑，在E盘下建立一个名为mydir的文件夹。在MATLAB操作界面的右上方或当前浏览器左上方，都有一个当前目录设置区。MATLAB上机实习指导书-4-它包括：“目录设置栏”和“浏览键”，在目录设置栏中直接写待设置的目录名，或借助浏览键和鼠标选择待设目录。（3）熟悉工作空间浏览器（WorkspaceBrowser）----见图1-3在以上步骤的基础上，观察工作空间浏览器有哪些变量？在指令窗中who和whos两条指令，观察指令窗中的结果。（4）熟悉数组编辑器(ArrayEditor)点中Workspace中任意一个数组，然后双击所选数组或点击图标打开数组编辑器（见图1-4）。观察此数值数组内部的值。图1-3工作空间浏览器图1-4数组编辑器按照以下步骤建立一个新的数组：（A）在指令窗里，向一个新变量赋“空”阵。如：A=[];MATLAB上机实习指导书-5-（B）在内存浏览器中，双击该变量，打开数组编辑器。（C）在数组编辑器左上方的“行维”、“列维”栏中填写待建数组的“大小”，于是在编辑窗中就出现待填写的数组元素表格。（D）逐格填写元素值，直到完成为止。（5）熟悉M文件编辑器及运行一个简单的程序。（A）点击MATLAB上的图标，弹出M文件编辑器（见图1-5）；图1-5（B）M文件编辑调试器的空白框中写入下面指令。t=0:pi/50:4*pi;y0=exp(-t/3);y=exp(-t/3).*sin(3*t);plot(t,y,'-r',t,y0,':b',t,-y0,':b')（C）点击M文件编辑器的（保存图标），或选中【File:Save】下拉菜单项，会出现标准的文件保存对话框。（D）在文件保存对话框中，选定目录（如mydir）,填写文件名（try1）,再按保存键，于是把try1.m脚本文件保存到了mydir目录上了。（E）选中M文件编辑器下拉菜单项【Debug：Run】或按功能键F5，就可在图形窗中看到该程序的运行结果曲线。（6）在指令窗中分别输入以下指令并观察其功能：clc,clear,clf，cd，exit,quitMATLAB上机实习指导书-6-clear清除当前工作区中的所有变量clc清除指令窗内容（未清除当前工作区中的变量）clf清除图形窗口cd设置当前工作目录exit，quit退出MATLAB（7）设置文件存放路径（A）新建一个文件夹（自己的名字命名，在机器的最后一个盘符）；（B）将该文件夹添加到MATLAB路径管理器中，见图1-6。（C）保存，关闭对话框，见图1-7。图1-6（8）了解MATLAB帮助系统在指令窗中输入helpeye，阅读关于eye的帮助信息。点击MATLAB的菜单项help:MatlabHelp。查看自己所需的帮助。三、实习要求1、熟悉MATLAB的启动与退出。2、会熟练使用MATLAB的常用窗口（尤其是指令窗、编辑窗）以及各窗口之间的配合使用。MATLAB上机实习指导书-7-图1-7MATLAB上机实习指导书-8-实习内容二数值数组及其运算一、实习目的1、掌握一维数组的创建和寻访；2、掌握二维数组的创建和寻访；3、掌握MATLAB的矩阵和数组的运算；4、熟悉MATLAB关系操作和逻辑操作。二、实习内容和步骤（1）常量与变量系统的变量命名规则：变量名区分字母大小写；变量名必须以字母打头，其后可以是任意字母，数字，或下划线的组合。此外，系统内部预先定义了几个有特殊意义和用途的变量，见下表：特殊的变量、常量取值ans用于结果的缺省变量名pi圆周率π的近似值（3.1416）eps数学中无穷小（epsilon）的近似值（2.2204e-016）inf无穷大，如1/0=inf（infinity）NaN非数，如0/0=NaN（NotaNumber），inf/inf=NaNi，j虚数单位：i=j=1（2）数值型向量（矩阵）的输入a．任何矩阵（向量），可以直接按行方式．．．输入每个元素：同一行中的元素用逗号（，）或者用空格符来分隔；行与行之间用分号（；）分隔。所有元素处于一方括号（[]）内；例1：Time=[111212345678910]X_Data=[2.323.43；4.375.98]b．系统中提供了多个命令用于输入特殊的矩阵：函数功能函数功能compan伴随阵toeplitzToeplitz矩阵diag对角阵vanderVandermonde矩阵hadamardHadamard矩阵zeros元素全为0的矩阵hankelHankel矩阵ones元素全为1的矩阵MATLAB上机实习指导书-9-invhilbHilbert矩阵的逆阵rand元素服从均匀分布的随机矩阵kronKronercker张量积randn元素服从正态分布的随机矩阵magic魔方矩阵eye对角线上元素为1的矩阵pascalPascal矩阵meshgrid由两个向量生成的矩阵上面函数的具体用法，可以用帮助命令help得到。如：meshgrid(x,y)输入x=[1234];y=[105];[X,Y]=meshgrid(x,y)，则X=Y=123411111234000012345555目的是将原始数据x，y转化为矩阵数据X，Y。（3）符号向量（矩阵）的输入a．用函数sym定义符号矩阵：函数sym实际是在定义一个符号表达式，这时的符号矩阵中的元素可以是任何的符号或者是表达式，而且长度没有限制。只需将方括号置于单引号中。例2：sym_matrix=sym（'[abc；JackHelp_MeNO_WAY]'）sym_matrix=[a,b,c][Jack,Help_Me,NO_WAY]b．用函数syms定义符号矩阵先定义矩阵中的每一个元素为一个符号变量，而后像普通矩阵一样输入符号矩阵。例3：symsabc；M1=sym（'Classical'）；M2=sym（'Jazz'）；M3=sym（'Blues'）；A=[abc;M1,M2,M3;sym([235])]A=[a,b,c][Classical,Jazz,Blues][2,3,5]（4）数组（矩阵）的点运算MATLAB上机实习指导书-10-运算符：+（加）、-（减）、./（右除）、.\（左除）、.^（乘方），数组元素之间直接进行数值运算。例4：g=[1234]；h=[4321]；s1=g+h,s2=g.*h,s3=g.^h,s4=g.^2,s5=2.^h（5）矩阵的运算运算符：+（加）、-（减）、*（乘）、/（右除）、\（左除）、^（乘方）、’（转置）等；常用函数：det（行列式）、inv（逆矩阵）、rank（秩）、eig（特征值、特征向量）、rref（化矩阵为行最简形）A=[20–1;132];B=[17–1;423;201];M=A*B%矩阵A与B按矩阵运算相乘det_B=det(B)%矩阵A的行列式rank_A=rank（A）%矩阵A的秩inv_B=inv（B）%矩阵B的逆矩阵[V,D]=eig(B)%矩阵B的特征值矩阵V与特征向量构成的矩阵DX=A/B%A/B=A*B-1，即XB=A，求XY=B\A%B\A=B-1*A，即BY=A，求Y常见数学函数函数名数学计算功能函数名数学计算功能abs（x）实数的绝对值或复数的幅值floor（x）对x朝-∞方向取整acos（x）反余弦arcsinxgcd（m，n）求正整数m和n的最大公约数acosh（x）反双曲余弦arccoshximag（x）求复数x的虚部angle（x）在四象限内求复数x的相角lcm（m，n）求正整数m和n的最小公倍数asin（x）反正弦arcsinxlog（x）自然对数（以e为底数）asinh（x）反双曲正弦arcsinhxlog10（x）常用对数（以10为底数）atan（x）反正切arctanxreal（x）求复数x的实部atan2（x,y）在四象限内求反正切rem（m，n）求正整数m和n的m/n之余数atanh（x）反双曲正切arctanhxround（x）对x四舍五入到最接近的整数ceil（x）对x朝+∞方向取整sign（x）符号函数：求出x的符号conj（x）求复数x的共轭复数sin（x）正弦sinxcos（x）余弦cosxsinh（x）反双曲正弦sinhxcosh（x）双曲余弦coshxsqrt（x）求实数x的平方根：xexp（x）指数函数xetan（x）正切tanxfix（x）对x朝原点方向取整tanh（x）双曲正切tanhx如：输入x=[-4.85-2.3-0.21.34.566.75]，则：ceil(x)结果为-4-20257MATLAB上机实习指导书-11-fix(x))结果为-4-20146f