T8-The-Introduction-of-MATLAB

SpecialEnglishforElectronicInformationEngineeringSunJingCollegeofPhysicsandMechatronicsEngineeringUnit8TheIntroductionofMATLABMATLAB简介【BasicKnowledge】MATLAB是矩阵实验室(MatrixLaboratory)的意思，其核心是矩阵和数组(Array)，所有数据都以数组表示和存储。MATLAB是MathWorks公司于1982年推出的一套高性能的数值计算和可视化软件，它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，构成了一个方便的，界面友好的用户环境。三大数学软件：MATLAB、Mathematica、MapleUnit8TheIntroductionofMATLAB矩阵方面或图形方面的处理计算精度、符号计算和编程方面※TwoFoundersofMATLAB•JackLittle（MathWorks总裁）•CleveMoler（MathWorks首席科学家）JackLittleCleveMolerUnit8TheIntroductionofMATLABUnit8TheIntroductionofMATLABPart1WhatIsMATLAB?Paragragh1–standfor：代表–accessto：有权使用–LINPACK：分解和解答线性方程和线性最小平方问题的程序包–EISPACK：求解特征值问题的程序包–LAPACK：求解数值线性代数的程序包–ARPACK：求解大规模特征问题的程序包–state-of-the-art：发展现状均用Fortran编写【译文】什么是MATLAB？MATLAB代表的是矩阵实验室。最早MATLAB是为了提供快速访问矩阵软件而编写的，并利用LINPACK和EISPACK项目组进行的开发。现在，MATLAB使用LAPACK和ARPACK项目组开发的软件编写，这两个项目组代表了利用软件进行矩阵计算的发展现状。Unit8TheIntroductionofMATLABParagragh2–evolve：发展–instructional：教学的，教育的–introductory：介绍的，引导的，开端的–high-productivity：高生产力，高产量–visualization：可视化–productfamily：产品族Unit8TheIntroductionofMATLAB*图8-1Mathworks的产品族*MathWorks提供了一套数据分析、可视化研究、应用程序开发、仿真、设计和代码生成的集成产品。MATLAB是所有MathWorks产品的基础。状态流模块Mathworks配套产品学生产品应用程序开发工具独立应用程序数据源工具箱C代码代码生成工具数据访问工具Unit8TheIntroductionofMATLABMATLAB扩展：支持对系统方案的实施和开发。Toolboxes：工具箱函数，即专用函数库，解决特定领域的问题，包含功能性工具箱和学科性工具箱两类。Simulink：动态仿真工具，可利用方框图构造系统，并进行交互式的动态仿真。–Blockset：是专门为simulink建立的模块。*Mathworks的产品族Unit8TheIntroductionofMATLAB【译文】MATLAB经历了用户输入的发展时期。它由MathWorks公司开发，如图8-1所示。在大学里，它是数学类、工程类和科学类的初级和高级课程的标准教学工具。在企业里，MATLAB是用于提高生产力研究、发展和分析的工具。Unit8TheIntroductionofMATLABParagragh3–intuitive：直观的–technicalcomputing：技术计算，工程计算–community：团体–strong：[和数字连用]达...之数的•anarmy500,000strong：为数50万的军队–recognized：公认的–finance：财政，金融–economics：经济学–instrumentation：仪器制造学；仪表化–openarchitecture：开放式体系结构Unit8TheIntroductionofMATLABParagragh3–companionproduct：同类产品–insight：洞察力–competitiveadvantage：竞争优势–prototypingenvironment：样机环境–model：建模–dynamic：动态的–blockdiagram：框图–interface：界面–builton：以…为基础–numeric：数字的–functionality：函数性Unit8TheIntroductionofMATLAB【译文】MATLAB是一种直观语言，也是一种工程计算环境。由于拥有一个多达50万以上的用户群广泛分布在企业、政府和学术界，MATLAB成为世界上工程计算方面公认的标准。MATLAB可以用于各种应用领域，包括信号和图像处理、控制系统设计、地球和生命科学、金融和经济学，以及仪器制造学。开放式的体系结构使MATLAB及同类产品在开发数据和创建定制工具时非常便捷，同时还提供了前期的洞察力和竞争优势。Simulink是用于建模、仿真和分析现实世界、动态系统的仿真及样机环境。Simulink提供了以MATLAB为核心的数字化、图形化及编程函数化的框图界面。Unit8TheIntroductionofMATLABPart2WhyMATLAB?Paragragh1–professional：专业人员–compact：简洁的–investin：投资,买进–creativity：创造力–alternative：两者择一,供替代的选择–asaresult：结果是–built-in：内在的,固定的,嵌入的–preferredplatform：首选平台Unit8TheIntroductionofMATLAB【译文】为什么使用MATLAB？全球专业技术人员使用MATLAB加快研发速度、缩短分析和开发时间、降低工程成本，并提出高效的解决方案。MATLAB环境鼓励创造性设计，用户可以进行快速测试，并对多种方法进行比较。因此，用户可以得到较好的解决方案。将直观的MATLAB界面、语言和内置的数学和图形函数相结合，用户可以发现，较之C、FORTRAN及其他语言和应用程序来说，MATLAB是工程计算的首选平台。Unit8TheIntroductionofMATLABParagragh2-1–arangeof：一套(强调有顺序)–dataacquisition：数据采集–integrate：综合，使完整，使成整体–built-ininterface：嵌入式界面–import：导入；引入–external：外部的，客观的，表面的•internal：内在的，内部的–routine：程序；日常工作；常规•subroutine：子程序Unit8TheIntroductionofMATLABParagragh2-1【译文】MATLAB可以处理工程和科学领域中从数据采集和分析到应用程序开发中一系列的计算任务。MATLAB环境综合了数学计算、可视化设计和强大的工程语言。内置接口允许从仪表、文件和外部的数据库、程序中快速访问和导入数据。另外，MATLAB还可以将C、C++、FORTRAN和JAVA编写的外部程序与MATLAB应用程序结合。Unit8TheIntroductionofMATLABParagragh2-2/3–interactive：交互,人机对话的–GUI：GraphicalUserInterface，图形用户接口–via：经由，经过，通过–add-on：附加–conversion：变换；转化，转变；换算–complier：编译器–homebase：基地，总部•idealhomebase：理想工作平台–developingsolution：开发方案Unit8TheIntroductionofMATLAB用户图形界面是指采用图形方式显示的计算机操作用户界面。在图形用户界面中，计算机画面上显示窗口、文本框、按钮等图形，表示不同目的之动作，用户通过鼠标等指针设备进行选择。Paragragh2-2/3【译文】MATLAB的重要特性有：（1）得到快速和精确的数值计算结果；（2）利用图形对数据进行观察和分析；（3）交互式的语言与编程环境；（4）用于建立定制用户图形接口的工具；（5）可与由C、C++、Fortran、Java、COM组件和EXCEL组成的外部应用程序进行综合；（6）支持数据从文件和外部设备的导入，以及应用低级文件输入/输出接口（通过附加产品访问数据库和额外硬件）；（7）利用编译器，将MATLAB应用程序转换为C和C++程序。广泛的MATLAB应用能力使其成为工程问题中开发方案的理想工作平台。Unit8TheIntroductionofMATLABPart3DescriptionTopicsofMATLAB关于MATLAB的讨论1.在灵活的MATLAB环境下工作MATLAB环境可用于交互式或自动化计算的设计。利用内置的数学和图形函数及易于使用的工具，你可以迅速分析和显示数据。结构化语言和编程工具可以保存人机交互检测的结果，并且开发个人算法和应用程序。工作在各种复杂应用场合的用户们发现MATLAB是一个有效灵活的环境，能随他们一起发展。Unit8TheIntroductionofMATLAB【译文】2.可靠的数学和数值计算函数利用多于600种的数学、统计和工程函数，MATLAB可使你立即访问高性能的数值计算。数字化程序具有快速、精确和可靠的特点。由数学专家开发的算法是MATLAB语言的基础。核心数学引擎将著名的LAPACK和BLAS线性代数子程序库与FFTW信号处理库合在一起，并直接放入MATLAB，这代表了最高水平的数学计算。通过对矩阵和向量的计算，可以优化数学。因此可以用MATLAB替代像C和C++那样的低级语言，利用较少的程序达到相同的性能。由于直接内嵌了大量的优化数学程序，MATLAB使工程师和科学家能够专注于自己实质性的工作，避免了耗时的寻找、开发、调试以及维护代码的工作。Unit8TheIntroductionofMATLABMATLAB提供了很多用于执行数学运算和分析数据的函数，包括以下函数：1.矩阵和线性代数：矩阵运算、线性方程、特征值、奇异值和矩阵分解2.多项式和内插：标准的多项式操作，例如多项式求根、多项式求值、微分法、曲线拟合和部分分式展开3.信号处理：数字滤波器、快速傅立叶变换和卷积运算4.数据分析和统计：描述统计、数据预处理、回归分析、曲线拟合、数字滤波Unit8TheIntroductionofMATLAB【译文】5.功能函数：用数学函数替代数字数组计算的MATLAB函数，包含绘图、优化、零点查找和数值积分6.微分方程：解微分方程问题包含：常微分方程（ODE）和微分代数方程（DAE）的初值问题，时滞微分方程，ODE的临界值问题和抛物线和椭圆系统的偏微分方程（PDE）的初始临界值问题7.稀疏矩阵：覆盖了专业的和通用的数学运算，包含对稀疏线性方程的迭代法Unit8TheIntroductionofMATLAB【译文】3.有用的制图可提供观察数据的能力MATLAB包含了工程和科学中所需的专门图形。从原始数据的二维线图到带标示的等高线图和交互式的图形用户接口，这些工具提供了可视化的建模能力，帮你分析复杂系统。在MATLAB中，你可以定制任何图表的外观，并适于生成书面和直观的高质量图像。Unit8TheIntroductionofMATLAB【译文】MATLAB提供了特殊图形的快速访问特性，包括：1.二维和三维图的类型，例如：直线、火柴线、直方图、函数、网格、曲面、球面和对边形2.支持三角和网格数据3.观察标量和矢量数据的容积目视法4.图形显示和文件的输入/输出5.交互式的图表注释和编辑6.硬件和软