matlab控制系統(tǒng)仿真與應(yīng)用 第一章 緒論

系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真

中國計(jì)量學(xué)院

電氣工程及其自動(dòng)化教研室

孫崎嶇

通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生初步掌握當(dāng)前流行的演算式MATLAB語言的基本知識(shí)，結(jié)合所學(xué)課程《自動(dòng)控制原理》，學(xué)會(huì)運(yùn)用MATLAB語言進(jìn)行控制系統(tǒng)仿真和輔助設(shè)計(jì)的基本技能，為今后從事科學(xué)研究打下較好的基礎(chǔ)。課程任務(wù)《MATLAB語言與自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》機(jī)械工業(yè)出版社，1997年，魏克新

《控制系統(tǒng)數(shù)字仿真與CAD》機(jī)械工業(yè)大學(xué)出版社，1999年，張曉華

《反饋控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析——MATLAB語言應(yīng)用》清華大學(xué)出版社，2000年，薛定宇

《基于MATLAB的系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)——控制系統(tǒng)》西安電子科技大學(xué)出版社，1999年，樓順天

《MATLAB5.X應(yīng)用與技巧》科學(xué)出版社，1999年，蒙以正

《MATLAB5.X入門與應(yīng)用》科學(xué)出版社，1999年，柳承茂

《MATLAB電子仿真與應(yīng)用》國防工業(yè)出版社，2001年，韓竹利

參考書目:教材：《基于MATLAB的控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真》清華大學(xué)出版社北京交通大學(xué)出版社，2006年，瞿亮主編目錄第一章緒論第二章MATLAB與SIMULINK基礎(chǔ)第三章控制系統(tǒng)的基本理論第四章控制系統(tǒng)工具箱函數(shù)第五章控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)第六章控制系統(tǒng)仿真第一章緒論控制系統(tǒng)CAD控制系統(tǒng)仿真控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法系統(tǒng)、模型與數(shù)字仿真仿真技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展一、控制系統(tǒng)CAD控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CSCAD-ControlSystemComputerAidedDesign）控制系統(tǒng)CAD技術(shù)是對(duì)復(fù)雜控制系統(tǒng)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)的重要方法和手段。在進(jìn)行控制系統(tǒng)的分析與綜合的過程中，除了要進(jìn)行理論分析外，還要對(duì)系統(tǒng)的特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，研究系統(tǒng)的固有的動(dòng)態(tài)特性，驗(yàn)算設(shè)計(jì)的控制器能否達(dá)到預(yù)期的性能指標(biāo)，這個(gè)過程是設(shè)計(jì)－實(shí)驗(yàn)－修改設(shè)計(jì)－再實(shí)驗(yàn)的過程。所謂控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真就是以控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，借助計(jì)算機(jī)對(duì)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究?？刂葡到y(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真是控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的一個(gè)部分。這一過程包括：建立數(shù)學(xué)模型；根據(jù)性能指標(biāo)和控制算法編程求解控制器參數(shù)；對(duì)系統(tǒng)校正前后進(jìn)行仿真，并驗(yàn)證控制器的實(shí)際控制效果；修改控制器參數(shù)或結(jié)構(gòu)，直到仿真結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求。二、控制系統(tǒng)仿真

在工程設(shè)計(jì)與理論學(xué)習(xí)過程中，我們接觸到許多控制系統(tǒng)的分析、綜合與設(shè)計(jì)問題，需要對(duì)相應(yīng)的系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，概括起來有解析法、實(shí)驗(yàn)法與仿真實(shí)驗(yàn)法三種實(shí)驗(yàn)方法。三、控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法1、解析法所謂解析法，就是運(yùn)用已經(jīng)掌握的理論知識(shí)對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行理論上的分析、計(jì)算。它是一種純理論意義上的實(shí)驗(yàn)分析法,在對(duì)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)中具有普遍意義?？刂葡到y(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法2、實(shí)驗(yàn)法對(duì)于已經(jīng)建立的（或已存在的）實(shí)際系統(tǒng)，利用各種儀器儀表與裝置，對(duì)系統(tǒng)施加一定類型的信號(hào)（或利用系統(tǒng)中正常的工作信號(hào)），通過測(cè)取系統(tǒng)響應(yīng)來確定系統(tǒng)性能的方法稱之為實(shí)驗(yàn)法控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)法的優(yōu)點(diǎn)：簡明、直觀與真實(shí)，在一般的系統(tǒng)分析與測(cè)試中經(jīng)常采用。但是，由于種種原因，這種實(shí)驗(yàn)方法在實(shí)際中常常難以實(shí)現(xiàn)。歸納起來有如下幾方面的原因：1）對(duì)于控制系統(tǒng)的實(shí)際額外難題，由于實(shí)際系統(tǒng)還沒有真正的建立起來，所以不可能在實(shí)際的系統(tǒng)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。2）實(shí)際系統(tǒng)上不允許進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。比如在化工控制系統(tǒng)中，隨意改變系統(tǒng)運(yùn)行的參數(shù)，往往會(huì)導(dǎo)致最終成品的報(bào)廢，造成巨額損失，類似的額外難題還有許多。3）費(fèi)用過高、具有危險(xiǎn)性、周期較長。比如：大型加熱爐、飛行器及原子能利用等額外難題的實(shí)驗(yàn)研究。控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法3、仿真實(shí)驗(yàn)法仿真實(shí)驗(yàn)法就是在模型上（物理的或數(shù)學(xué)的）所進(jìn)行的系統(tǒng)分析與研究的實(shí)驗(yàn)方法，它所遵循的基本原則是相似原理。系統(tǒng)模型可分為兩類，一類為物理模型，另一類是數(shù)學(xué)模型?？刂葡到y(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法物理模型在物理模型上所做的仿真實(shí)驗(yàn)研究具有效果逼真、精度高等優(yōu)點(diǎn)；但是，其或者造價(jià)高昂，或者耗時(shí)過長，不宜為廣大的研究人員所接受，大多是在一些特殊場(chǎng)合下（比如，導(dǎo)彈或衛(wèi)星一類飛行器的動(dòng)態(tài)仿真，發(fā)電站綜合調(diào)度仿真與培訓(xùn)系統(tǒng)等）采用。例如，在船舶設(shè)計(jì)制造中，常常按一定的比例尺縮小建造一個(gè)船舶模型，然后將其置放在水池中進(jìn)行各種動(dòng)態(tài)性能的實(shí)驗(yàn)研究，其滿足“幾何相似”的基本原理，是模擬水中情況的物理模型的仿真實(shí)驗(yàn)研究。控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法數(shù)學(xué)模型隨著計(jì)算機(jī)與微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，人們?cè)絹碓蕉嗟夭捎脭?shù)學(xué)模型在計(jì)算機(jī)（數(shù)字的或模擬的）上進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。在數(shù)學(xué)模型上所進(jìn)行的仿真實(shí)驗(yàn)是建立在“性能相似”的基本原則之下的。因此，通過適當(dāng)?shù)氖侄闻c方法建立高精度的數(shù)學(xué)模型是其前提條件?？刂葡到y(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法

仿真實(shí)驗(yàn)的分類與性能比較

按模型分類當(dāng)仿真實(shí)驗(yàn)所采用的模型是物理模型時(shí)，稱之為物理仿真；是數(shù)學(xué)模型時(shí)，稱之為數(shù)學(xué)仿真。由圖可見，物理仿真總是有實(shí)物介入的，具有實(shí)時(shí)性與在先的特點(diǎn)。數(shù)學(xué)仿真是在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行的，具有非實(shí)時(shí)性與離線的特點(diǎn)，是一種經(jīng)濟(jì)、快捷與使用的實(shí)驗(yàn)方法。實(shí)物仿真非實(shí)時(shí)仿真數(shù)字仿真半實(shí)物仿真在線仿真實(shí)時(shí)仿真物理仿真數(shù)學(xué)仿真離線仿真模擬仿真圖1-1按計(jì)算機(jī)類型分類

模擬仿真采用數(shù)學(xué)模型在模擬計(jì)算機(jī)上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)研究稱之為模擬仿真。模擬仿真的優(yōu)缺點(diǎn)：描述連續(xù)的物理系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程比自然而逼真。仿真速度極快，失真小，結(jié)果可信度高。受元器件性能的影響，仿真精度較低。對(duì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（采樣控制系統(tǒng)）的仿真較困難。仿真實(shí)驗(yàn)過程的自動(dòng)化程度較低。

數(shù)字仿真采用數(shù)學(xué)模型，在數(shù)字計(jì)算機(jī)上借助于數(shù)值計(jì)算的方法所進(jìn)行的仿真實(shí)驗(yàn)稱之為數(shù)字仿真。數(shù)字仿真具有簡便、快捷、成本低的特點(diǎn)。數(shù)字仿真還具有的優(yōu)缺點(diǎn)：計(jì)算與仿真的精度較高對(duì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的仿真比較方便。仿真實(shí)驗(yàn)的自動(dòng)化趁度較高，可方便地實(shí)現(xiàn)顯示、打印等功能。計(jì)算速度比較低，在一定程度上影響到仿真結(jié)果的可信度?；旌戏抡嬉陨蟽煞N仿真都各有優(yōu)缺點(diǎn)，為了將其優(yōu)缺點(diǎn)互補(bǔ)，即產(chǎn)生了混合仿真。

混合仿真用于以下情況：

要求對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行反復(fù)跌代計(jì)算時(shí)。例如：參數(shù)尋優(yōu)，統(tǒng)計(jì)分析等。要求對(duì)事物連接進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真，同時(shí)又有一些復(fù)雜函數(shù)的計(jì)算問題。對(duì)于一些計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的仿真問題。此時(shí)，數(shù)字計(jì)算機(jī)用于模擬系統(tǒng)中的控制器，而模擬計(jì)算機(jī)用于模擬被控對(duì)象

全數(shù)字仿真控制計(jì)算機(jī)A/DD/AD/AA/D仿真計(jì)算機(jī)真實(shí)系統(tǒng)模擬對(duì)象通信圖1-2全數(shù)字仿真原理圖對(duì)于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的仿真問題，在實(shí)際應(yīng)用中為簡化系統(tǒng)構(gòu)成，對(duì)象的模擬也可用有一臺(tái)數(shù)字計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)，用軟件來實(shí)現(xiàn)對(duì)象各種機(jī)理的模擬，如右圖所示。從中可見，控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是真實(shí)系統(tǒng)，即今后要實(shí)際應(yīng)用之；而仿真計(jì)算機(jī)是用來模擬被控對(duì)象的，可用軟件靈活構(gòu)成各種線形及非線形特性，因此全數(shù)字仿真系統(tǒng)具有靈活、多變、構(gòu)成簡便的特點(diǎn)。

分布式數(shù)字仿真對(duì)于算法復(fù)雜的大型數(shù)字仿真問題，單一的或僅用的兩臺(tái)PC機(jī)進(jìn)行數(shù)字仿真往往受到速度與精度這一對(duì)矛盾因素的影響，那么如何用普通PC機(jī)來解決數(shù)字仿真中的加速與精度的提高問題呢？現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為其開辟了新徑數(shù)字仿真系統(tǒng)主站分站（1）分站（2）分站（n）

...100MB局域網(wǎng)圖1-3分布式數(shù)字仿真系統(tǒng)右圖給出了基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的分布式數(shù)字仿真系統(tǒng)。從中可見，數(shù)字仿真系統(tǒng)將所研究的問題分布成若干個(gè)子系統(tǒng)，分別在主站與各分站的計(jì)算機(jī)上同時(shí)運(yùn)行。分布式數(shù)字仿真系統(tǒng)具有近似的多CPU并行計(jì)算機(jī)的性能，使仿真速度與精度可有所保證，而成本卻相對(duì)得很多，這是一種簡便有效的解決復(fù)雜系統(tǒng)數(shù)字仿真額外難題的方法四、系統(tǒng)、模型與數(shù)字仿真1.系統(tǒng)的組成與分類組成系統(tǒng)的三要素：實(shí)體、屬性和活動(dòng)實(shí)體——就是存在于系統(tǒng)中的具有確定意義的物體。屬性——即組成系統(tǒng)實(shí)體所具有的任何有效特征活動(dòng)——系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生的任何變化過程稱之為內(nèi)部活動(dòng)；而系統(tǒng)外部發(fā)生的對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生影響的任何變化過程稱之為外部活動(dòng)系統(tǒng)具有的三種特性：整體性、相關(guān)性和隸屬性整體性——即系統(tǒng)中的個(gè)部分（子系統(tǒng)）不能隨意分割。相關(guān)性——即系統(tǒng)中的各部分（子系統(tǒng)）以一定的規(guī)律和方式想聯(lián)系，由此決定了其特有的性能隸屬性——一般情況下，有些系統(tǒng)并不像控制系統(tǒng)（由人工制成的）那樣可清楚地分出系統(tǒng)的“內(nèi)部”與“外部”，它們常常需要根據(jù)所研究的問題來確定哪些屬于系統(tǒng)的內(nèi)部因素，哪些屬于系統(tǒng)的外界環(huán)境，其界限也常常隨不同的研究目的而變化，將這一特性稱之為隸屬性系統(tǒng)的分類按時(shí)間分類：連續(xù)系統(tǒng)系統(tǒng)離散系統(tǒng)混合系統(tǒng)離散時(shí)間系統(tǒng)

離散事件系統(tǒng)系統(tǒng)的分類可有多種形式，下面以時(shí)間作為依據(jù)的分類情況連續(xù)系統(tǒng)——系統(tǒng)中的狀態(tài)變量隨時(shí)間連續(xù)變化的系統(tǒng)為連續(xù)系統(tǒng)。

離散時(shí)間系統(tǒng)——系統(tǒng)中狀態(tài)變量的變化僅發(fā)生在一組離散時(shí)刻上的系統(tǒng)為離散時(shí)間系統(tǒng)。

離散事件系統(tǒng)——系統(tǒng)中狀態(tài)變量的改變是由離散時(shí)刻上所發(fā)生的事件所驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)為離散事件系統(tǒng)。

連續(xù)離散混合系統(tǒng)——若系統(tǒng)中有部分是連續(xù)系統(tǒng)，而另一部分是離散系統(tǒng)，其間有連續(xù)環(huán)節(jié)將兩者聯(lián)系起來，則稱之為連續(xù)離散混合系統(tǒng)。如計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，通常情況下其對(duì)象為連續(xù)系統(tǒng)，而控制器為離散時(shí)間系統(tǒng)2模型的建立及其重要性模型

系統(tǒng)模型是對(duì)系統(tǒng)的特征與變化規(guī)律的一中定量抽象，是人們用以認(rèn)識(shí)事物的一種手段（后工具）。物理模型

模型數(shù)學(xué)模型

描述模型

模型的建立

建立系統(tǒng)模型就是把系統(tǒng)的行為概括為數(shù)學(xué)的函數(shù)關(guān)系。其包括以下內(nèi)容：1）確定模型的結(jié)構(gòu)，建立系統(tǒng)的約束條件，確定系統(tǒng)的實(shí)體、屬性與活動(dòng)。

2）測(cè)取有關(guān)的模型數(shù)據(jù)。

3）運(yùn)用適當(dāng)理論建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述，即數(shù)學(xué)模型。

4）檢驗(yàn)所建立的數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性。

系統(tǒng)建模的重要性由于控制系統(tǒng)的數(shù)字仿真是以其“數(shù)學(xué)模型”為前提的，所以對(duì)于仿真結(jié)果的“可靠性”來講，系統(tǒng)建模至關(guān)重要，它在很大程度上決定了數(shù)字仿真實(shí)驗(yàn)的成敗。控制系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)包括三個(gè)基本要素：即實(shí)際系統(tǒng)、數(shù)學(xué)模型與計(jì)算機(jī)。聯(lián)系這三個(gè)要素有如下三個(gè)基本活動(dòng)，即模型建立、仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析。實(shí)際系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型計(jì)算機(jī)一次模型化二次模型化（系統(tǒng)辯識(shí)）（仿真實(shí)驗(yàn)）結(jié)果分析仿真結(jié)果控制系統(tǒng)仿真的基本內(nèi)容控制系統(tǒng)CAD的主要內(nèi)容控制系統(tǒng)與設(shè)計(jì)方法有兩類，即頻域法（又稱變換法）和時(shí)域法（又稱狀態(tài)空間法）頻域法頻域法屬經(jīng)典控制理論范疇，主要適用于單輸入單輸出系統(tǒng)。頻域法借助于傳遞函數(shù)、勞斯判據(jù)、波德圖、乃氏圖及根軌跡等概念與方法來分析系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性和穩(wěn)態(tài)性能，設(shè)計(jì)系統(tǒng)校正裝置的結(jié)構(gòu)，確定最優(yōu)的裝置參數(shù)?？刂葡到y(tǒng)CAD的主要內(nèi)容時(shí)域法為現(xiàn)代控制理論內(nèi)容，適用于多變量系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)。其主要內(nèi)容有：①線形二次型最優(yōu)控制規(guī)律與卡爾曼濾波器的設(shè)計(jì)；

②閉環(huán)系統(tǒng)的極點(diǎn)配置；

③狀態(tài)反饋與狀態(tài)觀測(cè)器的設(shè)計(jì)；

④系統(tǒng)穩(wěn)定性、能控性、能觀性及靈敏度分析等。時(shí)域法五、

仿真技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展仿真技術(shù)在工程中的應(yīng)用1）航空與航天工業(yè)2）電力工業(yè)3）原子能工業(yè)4）石油、化工及冶金工業(yè)5）非工程領(lǐng)域：醫(yī)學(xué)，社會(huì)學(xué)，宏觀經(jīng)濟(jì)與商業(yè)策略的研究應(yīng)用仿真技術(shù)的重要意義1）仿真技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：經(jīng)濟(jì)，安全，快捷2）仿真技術(shù)的特殊功能：優(yōu)化設(shè)計(jì)，預(yù)測(cè)。仿真技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展仿真技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展仿真技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)1）在硬件方面，基于多CPU并行處理技術(shù)的全數(shù)字仿真系統(tǒng)將有效提高仿真系統(tǒng)的速度，從而仿真系統(tǒng)“實(shí)時(shí)性”得以進(jìn)一步加強(qiáng)。2）隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷完善與提高，分布式數(shù)字仿真系統(tǒng)將為人們廣泛采用，從而達(dá)到“投資少，效果好”的目的。3）在應(yīng)用軟件方面，直接面向用戶的高效能的數(shù)字仿真軟件將不斷推陳出新，各種專家系統(tǒng)與智能化技術(shù)將更深入地應(yīng)用于仿真軟件開發(fā)中，使得在人—機(jī)界面、結(jié)果輸出、綜合評(píng)判等方面達(dá)到更理想的境界。仿真技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展5）隨著FMS與CIMS技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，“離散事件系統(tǒng)”越來越多地為仿真領(lǐng)域所重視，離散事件仿真從理論到實(shí)現(xiàn)給我們帶來許多新的問題，隨著管理科學(xué)、柔性制造系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的不斷發(fā)展，“離散事件系統(tǒng)仿真”問題越來越顯示出它的重要性4）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷完善，為控制系統(tǒng)數(shù)字仿真與CAD開辟了一個(gè)新時(shí)代仿真技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)仿真技術(shù)的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）虛擬樣機(jī)：仿真技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展仿真技術(shù)的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）感知設(shè)備：仿真技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展仿真技術(shù)的應(yīng)用虛擬樣機(jī)：虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)仿真技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展仿真技術(shù)的應(yīng)用虛擬樣機(jī)：虛擬環(huán)境仿真技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展仿真技術(shù)的應(yīng)用虛擬樣機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展仿真技術(shù)的應(yīng)用工程應(yīng)用：車輛肇事仿真

飛行器設(shè)計(jì)

軍事工程仿真技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展仿真技術(shù)的應(yīng)用工程應(yīng)用：車輛肇事仿真仿真技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展仿真技術(shù)的應(yīng)用工程應(yīng)用：飛行器設(shè)計(jì)仿真技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展仿真技術(shù)的應(yīng)用工程應(yīng)用：軍事工程仿真技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展四、

MATLAB簡介MATLAB名字由MATrix和LABoratory

兩詞的前三個(gè)字母組合而成。那是20世紀(jì)七十年代，時(shí)任美國新墨西哥大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任的CleveMoler出于減輕學(xué)生編程負(fù)擔(dān)的動(dòng)機(jī)，為學(xué)生設(shè)計(jì)了一組調(diào)用LINPACK和EISPACK矩陣軟件工具包庫程序的的“通俗易用”的接口，此即用FORTRAN編寫的萌芽狀態(tài)的MATLAB。1980年美國CleveMoler博士研制MathWorks公司出品MATLAB是以復(fù)數(shù)矩陣作為基本編程單元的一種程序設(shè)計(jì)語言，它提供了各種矩陣的運(yùn)算操作，并具有較強(qiáng)的繪圖功能。MATLAB簡介

1984年由Little、Moler、SteveBangert合作成立MathWorks公司，并把MATLAB正式推向市場(chǎng)。從這時(shí)起，MATLAB的內(nèi)核采用C語言編寫，而且除原有的數(shù)值計(jì)算能力外，還新增了數(shù)據(jù)圖視功能。

1997年仲春，MATLAB5.0版問世，緊接著是5.1、5.2，以及和1999年春的5.3版。現(xiàn)今的MATLAB擁有更豐富的數(shù)據(jù)類型和結(jié)構(gòu)、更友善的面向?qū)ο?、更加快速精良的圖形可視、更廣博的數(shù)學(xué)和數(shù)據(jù)分析資源、更多的應(yīng)用開發(fā)工具。MATLAB簡介

1984年由Little、Moler、SteveBangert合作成立MathWorks公司，并把MATLAB正式推向市場(chǎng)。從這時(shí)起，MATLAB的內(nèi)核采用C語言編寫，而且除原有的數(shù)值計(jì)算能力外，還新增了數(shù)據(jù)圖視功能。

1997年仲春，MATLAB5.0版問世，緊接著是5.1、5.2，以及和1999年春的5.3版?，F(xiàn)今的MATLAB擁有更豐富的數(shù)據(jù)類型和結(jié)構(gòu)、更友善的面向?qū)ο?、更加快速精良的圖形可視、更廣博的數(shù)學(xué)和數(shù)據(jù)分析資源、更多的應(yīng)用開發(fā)工具。MATLAB簡介

盡管MATLAB一開始并不是為控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者們?cè)O(shè)計(jì)的，但是其一出現(xiàn)便以它“語言”話的數(shù)值計(jì)算、較強(qiáng)的繪圖功能、靈活的可擴(kuò)充性和產(chǎn)業(yè)化的開發(fā)思路很快就為自動(dòng)控制界研究人員所矚目。目前，在自動(dòng)控制、圖象處理、語言處理、信號(hào)分析、震動(dòng)理論、優(yōu)化設(shè)計(jì)、時(shí)序分析與統(tǒng)計(jì)學(xué)、系統(tǒng)建模等領(lǐng)域。由著名專家與學(xué)者以MATLAB為基礎(chǔ)開發(fā)設(shè)計(jì)工具箱極大地豐富了MATLAB的內(nèi)容，使之成為國際上最為流行的軟件品牌之一。

應(yīng)該指出的是，盡管MATLAB在功能上已經(jīng)完全具備了計(jì)算機(jī)語言的結(jié)構(gòu)與性能，人們將其簡稱為“MATLAB語言”，但是由于其編寫出來的程序并不能脫離MATLAB環(huán)境而獨(dú)立運(yùn)行，所以嚴(yán)格地將，MATLAB并不是一種計(jì)算機(jī)語言，而是一種高級(jí)的科學(xué)分析與計(jì)算軟件MATLAB簡介Matlab的語言特點(diǎn)

語言簡潔緊湊，使用方便靈活。例如：A=[123;456;789]一條語句實(shí)現(xiàn)了對(duì)3x3矩陣的輸入。數(shù)值算法穩(wěn)定可靠，庫函數(shù)十分豐富。

例如：

polyder(b) %求多項(xiàng)式b的微分運(yùn)算符豐富。

例如：C=A*B%矩陣的乘法，

x=A\b %求Ax＝b的最小二乘解Matlab既具有結(jié)構(gòu)化的控制語句（if、for、while）又支持面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)。語法限制不嚴(yán)格，程序設(shè)計(jì)自由度大。MATLAB簡介程序的可移植性好。Matlab的圖形功能強(qiáng)大，支持?jǐn)?shù)據(jù)的可視化操作，方便的顯示程序的運(yùn)行結(jié)果。強(qiáng)大的工具箱。例如：控制領(lǐng)域可以使用的工具箱就有ControlSystem（控制工具箱）

源程序的開發(fā)性，系統(tǒng)的可擴(kuò)充能力強(qiáng)。Matlab是解釋執(zhí)行語言。

Matlab程序不用編譯生成可執(zhí)行文件就可以運(yùn)行Matlab集成環(huán)境的組成

Matlab語言Matlab工作環(huán)境包括程序編輯器、變量查看器、系統(tǒng)仿真器。Matlab圖形系統(tǒng)用Matlab的句柄圖形，可以實(shí)現(xiàn)二維、三維數(shù)據(jù)的可視化、圖象處理，也可以完全或局部修改圖形窗口，還可以方便的設(shè)計(jì)圖形界面。Matlab數(shù)學(xué)函數(shù)庫MatlabAPIMATLAB簡介Matlab軟件的安裝Matlab軟件的啟動(dòng)Matlab軟件的基本使用方法命令窗口

工作空間

歷史命令當(dāng)前路徑

MATLAB簡介命令窗口Matlab的命令窗口可以執(zhí)行任何Matlab命令和函數(shù)。操作M文件（打開、新建、運(yùn)行、保存）操作MDL文件運(yùn)行Matlab程序運(yùn)行外殼應(yīng)用程序主要功能程序編輯/調(diào)試器

建立、編輯、存儲(chǔ)M文件可以運(yùn)行程序調(diào)試（斷點(diǎn)、單步、跟蹤、查看）程序Matlab內(nèi)置了一個(gè)程序的編輯/調(diào)試器主要功能MATLAB簡介設(shè)置斷點(diǎn)取消斷點(diǎn)單步運(yùn)行進(jìn)入函數(shù)跳出函數(shù)退出調(diào)試?yán)^續(xù)運(yùn)行MATLAB簡介變量查看器在MATLAB中，工作空間（Workspace）是一個(gè)重要的、比較抽象的概念。工作空間指運(yùn)行MATLAB的程序或命令所生成的所有變量和MATLAB提供的常量構(gòu)成的空間是一個(gè)概念工作空間在MATLAB運(yùn)行期間一直存在關(guān)閉MATLAB后工作空間自動(dòng)消失可以隨時(shí)查看工作空間中的變量名及變量的值whos保存工作空間中的所有變量為一個(gè)文件save把保存的工作空間的所有變量調(diào)入到當(dāng)前工作空間load工作空間的特點(diǎn)MATLAB簡介查看變量刪除變量MATLAB簡介圖形窗口

在圖形窗口上可以進(jìn)行繪制曲線、顯示文本、填充顏色等操作。用figure命令建立新的圖形窗口可以用繪圖語句自動(dòng)創(chuàng)建圖形窗口并在上面繪圖，如plot命令。幫助系統(tǒng)

1、

使用普通文本幫助

help 函數(shù)名/文件名 %顯示相關(guān)函數(shù)/文件的幫助體

lookfor

函數(shù)名/文件名 %顯示相關(guān)函數(shù)/文件的H1行

2、

使用超文本幫助在命令窗口鍵入doc命令doc函數(shù)名/文件名選擇命令窗口的幫助菜單MATLAB簡介編輯模態(tài)添加文本添加箭頭添加線段旋轉(zhuǎn)三維圖形MATLAB簡介Matlab編程基礎(chǔ)Matlab初學(xué)者常用的編程知識(shí)、規(guī)則：可以在MATLAB命令窗口鍵入一個(gè)命令，也可以由Matlab定義的語言編寫一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用程序，然后在MATLAB環(huán)境下返回運(yùn)算結(jié)果。

MATLAB以復(fù)數(shù)矩陣為基本的運(yùn)算單元，既可以對(duì)它整體進(jìn)行處理，也可以對(duì)它的某個(gè)或某些元素進(jìn)行單獨(dú)處理，操作起來比較方便。