系統(tǒng)建模仿真

系統(tǒng)建模仿真第1頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

介紹系統(tǒng)建模與仿真的基本概念;包括系統(tǒng)、建模與仿真的含義、應(yīng)用領(lǐng)域以及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)等；課程內(nèi)容簡(jiǎn)介

概述MATLAB/SINMULINK的簡(jiǎn)要功能，介紹其基本使用方法，作為課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)；

詳細(xì)講述基于MATLAB/SINMULINK的系統(tǒng)建模與仿真的基本概念、原理與方法，主要包括對(duì)連續(xù)、離散、分布參數(shù)、隨機(jī)等系統(tǒng)的建模與仿真，以及實(shí)際的信號(hào)、電路、控制系統(tǒng)的建模與仿真方法；

每一部分都通過(guò)比較完整的仿真實(shí)例來(lái)鞏固知識(shí)點(diǎn)。第2頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

“基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真”是針對(duì)南航本科生的一門專業(yè)選修課，它是為培養(yǎng)高質(zhì)量的專門人才服務(wù)的。

課程培養(yǎng)目標(biāo)

通過(guò)對(duì)該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解MATLAB/SIMULINK系統(tǒng)建模與仿真的作用和重要意義；明晰MATLAB/SIMULINK系統(tǒng)建模與仿真的發(fā)展概況及最新發(fā)展動(dòng)態(tài)，掌握MATLAB/SIMULINK系統(tǒng)建模與仿真方法，為今后從事這一領(lǐng)域的研究和工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。第3頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

教材為清華大學(xué)出版社出版的《系統(tǒng)建模與仿真》，《控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真》該書從理論和應(yīng)用角度出發(fā)，介紹了系統(tǒng)建模與仿真中經(jīng)常使用的一些理論和方法。

該課程為一門專業(yè)選修課，主要針對(duì)中高年級(jí)本科生，即要求學(xué)生具備一定的基礎(chǔ)理論和專業(yè)理論知識(shí)，這包括扎實(shí)的數(shù)學(xué)和物理基礎(chǔ)、良好的專業(yè)素質(zhì)等。

課程教材與要求

希望學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程之前，學(xué)習(xí)過(guò)“高等數(shù)學(xué)”、“大學(xué)物理”、“電路”等課程。第4頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

為了突出對(duì)學(xué)生能力的考查，課程考評(píng)制度為：學(xué)生的平時(shí)表現(xiàn)占課程考試成績(jī)的百分之三十，期末考查成績(jī)占百分之七十。

課程考核方式

期末考查以提交報(bào)告的形式。

第5頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

姚俊,馬松輝.Simulink建模與仿真,西安電子科技大學(xué)出版社.

李穎,朱伯立,張威編.Simulink動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模與仿真基礎(chǔ),西安電子科技大學(xué)出版社.

張亮.MATLAB7.X系統(tǒng)建模與仿真,人民郵電出版社.

參考書目第6頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

電話6207

電子郵箱:ytgao@

聯(lián)系方式第7頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真第一章概述1.1系統(tǒng)、模型、仿真的基本概念

系統(tǒng)的概念：所謂系統(tǒng)，是由相互聯(lián)系、相互作用的若干部分，以一定的結(jié)構(gòu)組成的具有特定功能的整體。第8頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真第一章概述

系統(tǒng)的屬性（一）系統(tǒng)邊界

系統(tǒng)不管大小都有一定的邊界。系統(tǒng)的邊界，即系統(tǒng)存在所涉及的時(shí)間和空間界限。它可能是自然形成的，也可以是人為劃定的。（二）系統(tǒng)分層現(xiàn)象系統(tǒng)無(wú)論簡(jiǎn)單與復(fù)雜均存在分層現(xiàn)象，或者說(shuō)具有層次性。所謂分層現(xiàn)象，即是指任何系統(tǒng)，向宏觀方向可以逐層綜合，向微觀方向可以逐層分解，從而表現(xiàn)出鮮明的層次。

第9頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真第一章概述

系統(tǒng)的特點(diǎn)系統(tǒng)具有整體性：即系統(tǒng)中的各部分不能隨意分割；系統(tǒng)具有相對(duì)獨(dú)立性：一方面，這種獨(dú)立性表現(xiàn)為：第一，具有特定的質(zhì)和量的規(guī)定性。第二，具有排他性；第三，具有穩(wěn)定性。另一方面，這種獨(dú)立性是相對(duì)的，任何一個(gè)系統(tǒng)都存在于環(huán)境和周圍事物之中，并與之有密切的聯(lián)系結(jié)構(gòu)性:一個(gè)系統(tǒng)是其構(gòu)成要素的集合，這些要素相互聯(lián)系、相互制約。系統(tǒng)內(nèi)部各要素之間相對(duì)穩(wěn)定的聯(lián)系方式、組織秩序及失控關(guān)系的內(nèi)在表現(xiàn)形式，就是系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。第10頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真第一章概述系統(tǒng)的特點(diǎn)系統(tǒng)有一定的功能，或者說(shuō)系統(tǒng)要有一定的目的性:系統(tǒng)的功能是指系統(tǒng)與外部環(huán)境相互聯(lián)系和相互作用中表現(xiàn)出來(lái)的性質(zhì)、能力、和功能。例如信息系統(tǒng)的功能是進(jìn)行信息的收集、傳遞、儲(chǔ)存、加工、維護(hù)和使用，輔助決策者進(jìn)行決策，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。系統(tǒng)具有環(huán)境適應(yīng)性:任何系統(tǒng)都處在一定的物質(zhì)環(huán)境之中，并與環(huán)境發(fā)生相互作用。系統(tǒng)與環(huán)境的相互聯(lián)系和相互作用，主要表現(xiàn)在物質(zhì)、能量和信息的交換方面第11頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真第一章概述

可以從不同角度對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分類：按照自然屬性：人造系統(tǒng)：工程系統(tǒng)、社會(huì)系統(tǒng)等自然系統(tǒng)：太陽(yáng)系、海洋系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)等按照物質(zhì)屬性：實(shí)物系統(tǒng)：建筑物、計(jì)算機(jī)、機(jī)床、兵器等概念系統(tǒng)：思想體系、管理、規(guī)章制度等按照運(yùn)動(dòng)屬性：靜態(tài)系統(tǒng)：靜態(tài)平衡力系等動(dòng)態(tài)系統(tǒng)：控制系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)等第12頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真第一章概述

以時(shí)間作為依據(jù)的分類情況為：

連續(xù)系統(tǒng)：系統(tǒng)狀態(tài)變量隨時(shí)間連續(xù)變化的系統(tǒng)，如電機(jī)速度控制系統(tǒng)、鍋爐溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、飛機(jī)飛行位置的變化等;離散時(shí)間系統(tǒng)：系統(tǒng)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),如計(jì)算機(jī)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),如大型倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中的”庫(kù)存問(wèn)題;連續(xù)離散混合系統(tǒng)：系統(tǒng)中一部分是連續(xù)系統(tǒng),而另一部分是離散系統(tǒng),其間有連接環(huán)節(jié)將兩者聯(lián)系起來(lái),如計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng).如何認(rèn)識(shí)系統(tǒng)第13頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真第一章概述模型的概念：對(duì)系統(tǒng)的特征與變化規(guī)律的一種定量抽象，是人們用以認(rèn)識(shí)事物的一種手段。

第14頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真第一章概述對(duì)于系統(tǒng)模型，有許多分類方法：（1）按模型的表現(xiàn)形式分：實(shí)體模型（物理模型）---①實(shí)物模型：根據(jù)相似性理論制造的按原系統(tǒng)比例縮?。ㄒ部梢允欠糯蠡蚺c原系統(tǒng)尺寸一樣）的實(shí)物。②類比模型：在不同的物理學(xué)領(lǐng)域（力學(xué)的、電學(xué)的、熱學(xué)的、流體力學(xué)的等）的系統(tǒng)中各自的變量有時(shí)服從相同的規(guī)律，根據(jù)這個(gè)共同規(guī)律可以制出物理意義完全不同的比擬和類推的模型。數(shù)學(xué)模型---用數(shù)學(xué)語(yǔ)言描述的一類模型。數(shù)學(xué)模型可以是一個(gè)或一組代數(shù)方程、微分方程、差分方程、積分方程或統(tǒng)計(jì)學(xué)方程，也可以是它們的某種適當(dāng)?shù)慕M合，通過(guò)這些方程定量地或定性地描述系統(tǒng)各變量之間的相互關(guān)系或因果關(guān)系。第15頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真第一章概述數(shù)學(xué)模型的分類示意圖第16頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真第一章概述結(jié)構(gòu)模型主要反映系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和因果關(guān)系的模型。結(jié)構(gòu)模型中的一類重要模型是圖模型。仿真模型通過(guò)數(shù)字計(jì)算機(jī)、模擬計(jì)算機(jī)或混合計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的程序表達(dá)的模型。采用適當(dāng)?shù)姆抡嬲Z(yǔ)言或程序，物理模型、數(shù)學(xué)模型和結(jié)構(gòu)模型一般能轉(zhuǎn)變?yōu)榉抡婺Ｐ?。?7頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真第一章概述

建模過(guò)程主要涉及三類信息源

1)目標(biāo)和目的;

2)先驗(yàn)知識(shí);

3)試驗(yàn)數(shù)據(jù).1.2系統(tǒng)建模方法第18頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真第一章概述

建立系統(tǒng)模型的方法有三類

1)分析法/演繹法/理論建模/機(jī)理建模;根據(jù)系統(tǒng)的工作原理,運(yùn)用一些已知的定理、定律和原理推導(dǎo)出描述系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,即理論建模方法,也稱為白箱問(wèn)題.白箱問(wèn)題第19頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真第一章概述

解析法：運(yùn)用已掌握的理論知識(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行理論上的分析、計(jì)算；第20頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真第一章概述2)測(cè)試法/歸納法/系統(tǒng)辨識(shí);通過(guò)測(cè)取系統(tǒng)在人為輸入作用下的輸出響應(yīng),或正常進(jìn)行時(shí)系統(tǒng)的輸入輸出記錄,加以必要的數(shù)據(jù)處理和數(shù)學(xué)計(jì)算,估計(jì)出系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,即系統(tǒng)辨識(shí),也稱為黑箱問(wèn)題.黑箱問(wèn)題第21頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真第一章概述實(shí)驗(yàn)法：對(duì)于已經(jīng)存在或建立的實(shí)際系統(tǒng),利用儀器儀表,對(duì)系統(tǒng)施加一定類型的信號(hào),通過(guò)測(cè)取系統(tǒng)響應(yīng)來(lái)確定系統(tǒng)性能的方法;第22頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真第一章概述3)綜合法;將上述兩種方法結(jié)合起來(lái),即運(yùn)用分析法列出系統(tǒng)的理論數(shù)學(xué)模型,運(yùn)用系統(tǒng)辨識(shí)法來(lái)確定模型的參數(shù),也稱為灰箱問(wèn)題.灰箱問(wèn)題第23頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真第一章概述第24頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真第一章概述系統(tǒng)建模的一般原則包括:1)簡(jiǎn)單性;在實(shí)用前提下,模型越簡(jiǎn)單越好;2)清晰性;系統(tǒng)模型應(yīng)盡可能清晰;3)相關(guān)性;模型中應(yīng)只包括系統(tǒng)中與研究目的有關(guān)的那些信息;4)準(zhǔn)確性;5)可辨識(shí)性;模型結(jié)構(gòu)必須具有可辨識(shí)的形式;6)集合性.第25頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真第一章概述建模過(guò)程為第26頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真第一章概述系統(tǒng)建模應(yīng)著重研究以下問(wèn)題:1)參數(shù)優(yōu)化方法;

2)定性方法;

3)模糊方法;

4)歸納推理方法;根據(jù)系統(tǒng)觀測(cè)數(shù)據(jù),生成系統(tǒng)定性行為模型,用于預(yù)測(cè)系統(tǒng)行為.

5)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法.對(duì)系統(tǒng)機(jī)理研究,建立系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型,運(yùn)轉(zhuǎn)這個(gè)模型來(lái)觀察系統(tǒng)在外力作用下的變化.第27頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真第一章概述系統(tǒng)建模的簡(jiǎn)化

模型簡(jiǎn)化是為系統(tǒng)準(zhǔn)備一個(gè)低階的近似模型,它在計(jì)算上、分析上都比原模型容易處理,而又能提供關(guān)于原系統(tǒng)足夠多的信息.

模型簡(jiǎn)化技術(shù)實(shí)質(zhì)上是對(duì)復(fù)雜的,精度較高的模型同簡(jiǎn)單的,精度較低的模型之間的科學(xué)折衷處理.應(yīng)滿足如下基本要求

1)準(zhǔn)確性2)穩(wěn)定性3)簡(jiǎn)便性第28頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真第一章概述

仿真的概念：用仿真系統(tǒng)去模仿實(shí)際系統(tǒng)行為，以對(duì)其進(jìn)行研究。也可以理解為是對(duì)系統(tǒng)模型進(jìn)行隨時(shí)間演化試驗(yàn)的活動(dòng)，或是利用系統(tǒng)模型展現(xiàn)類似系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程或特性的活動(dòng)。為什么要仿真？1.實(shí)際系統(tǒng)沒(méi)建起來(lái)2.實(shí)際系統(tǒng)不允許實(shí)驗(yàn)3.在實(shí)際系統(tǒng)上實(shí)驗(yàn)費(fèi)用過(guò)高第29頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真第一章概述模擬仿真

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,稱為模擬仿真.

數(shù)字仿真

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)稱為數(shù)字仿真.混合仿真

將模擬仿真和數(shù)字仿真結(jié)合起來(lái)的混合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)稱為混合系統(tǒng).第30頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真第一章概述系統(tǒng)模型計(jì)算機(jī)模型建立仿真試驗(yàn)仿真模型建立系統(tǒng)、建模與仿真之間的關(guān)系我們研究的建模屬哪類第31頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真仿真工具-MATLAB1.MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB計(jì)算機(jī)軟件是美國(guó)MathWorks公司開發(fā)的用于概念設(shè)計(jì)、算法開發(fā)、建模仿真、實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)的理想的集成環(huán)境。MatLab的含義是矩陣實(shí)驗(yàn)室（MatrixLaboratory）,主要用于矩陣的方便存取，MatLab問(wèn)世以來(lái)以數(shù)值計(jì)算見(jiàn)長(zhǎng)。第32頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真MATLAB的使用基礎(chǔ)1.MATLAB的數(shù)值記述

MATLAB的數(shù)值采用十進(jìn)制，可以帶小數(shù)點(diǎn)或負(fù)號(hào)，以下記述都是合法的3-990.0021.3e-24.5e33MATLAB的所有計(jì)算都以雙字長(zhǎng)浮點(diǎn)數(shù)格式計(jì)算，計(jì)算結(jié)果的顯式可以使不同格式第33頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真MATLAB的使用基礎(chǔ)2.MATLAB的變量MATLAB的變量命名必須遵循下列3個(gè)命名規(guī)則：（1）變量名中的英文字母大小寫是有區(qū)別的，如myvar和MyVar表示兩個(gè)不同變量。（2）變量名的第一個(gè)字符必須為英文字母，不能超過(guò)31個(gè)字符（3）變量名可以包含以下連字符、數(shù)字，但不能包含空格符、標(biāo)點(diǎn)。第34頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真MATLAB的使用基礎(chǔ)3.MATLAB中預(yù)定義的變量MATLAB預(yù)定變量變量說(shuō)明ans預(yù)設(shè)的計(jì)算結(jié)果的變量名eps正極小值=2.2204e-16piπinf∞NaN無(wú)法預(yù)訂的一個(gè)數(shù)目（0/0）i或j根號(hào)負(fù)一intmax8位，16位，32位，64位整型數(shù)據(jù)最大值intmin8位，16位，32位，64位整型數(shù)據(jù)最小值realmax最大正實(shí)數(shù)realmin最小正實(shí)數(shù)computer計(jì)算機(jī)類型versionMATLAB版本

第35頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真MATLAB的使用基礎(chǔ)4.MATLAB的賦值語(yǔ)句MATLAB中書寫表達(dá)式的規(guī)則和手寫算式的方法幾乎完全相同，具體規(guī)則如下：（1）表達(dá)式由變量名、運(yùn)算符和函數(shù)名組成。（2）表達(dá)式將按常規(guī)的優(yōu)先級(jí)從左到右計(jì)算。如果一個(gè)指令過(guò)長(zhǎng)可以在結(jié)尾加上“…”(表示此行指令與下一行連續(xù))例如：4*sin(0.3)*8,可以輸入為>>4*sin(0.3)…8第36頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真5.MATLAB中常用的數(shù)學(xué)函數(shù)名稱含義名稱含義名稱含義sin正弦csc余割atanh反雙曲正切cos余弦asec反正割acoth反雙曲余切tan正切acsc反余割sech雙曲正割cot余切sinh雙曲正弦csch雙曲余割asin反正弦cosh雙曲余弦asech反雙曲正割acos反余弦tanh雙曲正切acsch反雙曲余割atan反正切coth雙曲余切atan2四象限反正切acot反余切asinh反雙曲正弦

sec正割acosh反雙曲余弦

MATLAB常用數(shù)學(xué)函數(shù)——三角函數(shù)和雙曲函數(shù)第37頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真MATLAB常用數(shù)學(xué)函數(shù)——指數(shù)和對(duì)數(shù)函數(shù)名稱含義名稱含義名稱含義expE為底的指數(shù)log1010為底的對(duì)數(shù)pow22的冪log自然對(duì)數(shù)log22為底的對(duì)數(shù)sqrt平方根第38頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真MATLAB常用數(shù)學(xué)函數(shù)——復(fù)數(shù)函數(shù)庫(kù)名稱含義名稱含義名稱含義abs絕對(duì)值conj復(fù)數(shù)共軛real復(fù)數(shù)實(shí)部angle相角imag復(fù)數(shù)虛部

第39頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真MATLAB常用數(shù)學(xué)函數(shù)——其它函數(shù)名稱含義名稱含義min最小值max最大值mean平均值median中位數(shù)std標(biāo)準(zhǔn)差diff相鄰元素的差sort排序length個(gè)數(shù)norm歐氏（Euclidean）長(zhǎng)度sum總和prod總乘積dot內(nèi)積cumsum累計(jì)元素總和cumprod累計(jì)元素總乘積cross外積

第40頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真MATLAB中的邏輯關(guān)系關(guān)系操作符說(shuō)明<

小于<=小于或等于>

大于>=大于或等于==等于~=不等于第41頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真MATLAB中的邏輯關(guān)系邏輯操作符說(shuō)明&與|或~非第42頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真MATLAB中的系統(tǒng)命令命

令含

義help在線幫助helpwin在線幫助窗口helpdesk在線幫助工作臺(tái)demo運(yùn)行演示程序ver版本信息readme顯示Readme文件who顯示當(dāng)前變量whos顯示當(dāng)前變量的詳細(xì)信息clear清空工作間的變量和函數(shù)pack整理工作間的內(nèi)存load把文件調(diào)入變量到工作間save把變量存入文件中quit/exit退出MATLABwhat顯示指定的matlab文件lookfor在HELP里搜索關(guān)鍵字which定位函數(shù)或文件path獲取或設(shè)置搜索路徑echo命令回顯cd改變當(dāng)前的工作目錄pwd顯示當(dāng)前的工作目錄dir顯示目錄內(nèi)容unix執(zhí)行unix命令dos執(zhí)行dos命令!執(zhí)行操作系統(tǒng)命令computer顯示計(jì)算機(jī)類型第43頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真向量與矩陣?yán)?，矩?行向量[123],列向量,在MATLAB中可以分別表示為

>>A=[123;456]>>B=[123]>>C=[4;5;6]第44頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真第45頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真向量與矩陣

注意：(1)MATLAB中所有的矩陣與向量均包含在中括號(hào)[]之中。如果矩陣的大小為1×1，則它表示一個(gè)標(biāo)量，如

>>a=3 %a表示一個(gè)數(shù)

(2)矩陣與向量中的元素可以為復(fù)數(shù)，在MATLAB中內(nèi)置虛數(shù)單元為i、j；虛數(shù)的表達(dá)很直觀，如3＋4*i或者3＋4*j。

第46頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真向量與矩陣技巧：(1)?MATLAB中對(duì)矩陣或向量元素的引用方式與通常矩陣的引用方式一致，如A(2,3)表示矩陣A的第2行第3列的元素。如若對(duì)A的第2行第3列的元素重新賦值，只需鍵入如下命令：

>>A(2,3)=8;

則矩陣A變?yōu)?/p>

A=123458第47頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真向量與矩陣第48頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真向量與矩陣

(2)?MATLAB中分號(hào)(;)的作用有兩點(diǎn)：一是作為矩陣或向量的分行符，二是作為矩陣或向量的輸出開關(guān)控制符。即如果輸入矩陣或向量后鍵入分號(hào)，則矩陣與向量不在MATLAB命令窗口中顯示，否則將在命令窗口中顯示。如輸入矩陣>>A=[123;456] %按下Enter鍵，則在MATLAB命令窗口中顯示

>>A=123456第49頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真向量與矩陣第50頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真向量與矩陣

(3)冒號(hào)操作符(:)的應(yīng)用。冒號(hào)操作符在建立矩陣的索引與引用時(shí)非常方便且直接。如上述對(duì)多維矩陣F的建立中，冒號(hào)操作符表示對(duì)矩陣F第一維與第二維所有元素按照其順序進(jìn)行引用，從而對(duì)F進(jìn)行快速賦值，無(wú)需一一賦值。如>>B=2:5 %對(duì)向量進(jìn)行賦值>>B=2345第51頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真向量與矩陣第52頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真向量與矩陣B=2:5B(1:3)=2%向量B從第1個(gè)到第3個(gè)元素全部賦值為2>>B=2225第53頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真向量與矩陣>>C=6:-2:0%將向量C進(jìn)行遞減賦值，初始值為6，終止值為0，步長(zhǎng)為－2>>C=6420第54頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真向量與矩陣冒號(hào)操作符的使用很靈活，如圖2所示。第55頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真MATLAB計(jì)算單元的基本操作

1.矩陣加法與減法如果矩陣A與矩陣B具有相同的維數(shù)，則可以定義矩陣的加法與減法，其結(jié)果為矩陣相應(yīng)元素作運(yùn)算所構(gòu)成的矩陣。矩陣加法與減法在MATLAB中的表達(dá)方式為>>C=A+B; %C為矩陣A與B之和

>>D=A-B; %D為矩陣A與B之差第56頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真MATLAB計(jì)算單元的基本操作

【例2.1】若，則

>>C=A+B=1446109>>D=A-B=102203第57頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真MATLAB計(jì)算單元的基本操作

第58頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真MATLAB計(jì)算單元的基本操作

矩陣與標(biāo)量的加法與減法是指標(biāo)量本身與矩陣所有元素進(jìn)行相應(yīng)運(yùn)算，如若b＝1，E=A+b，則

>>E=234567第59頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真MATLAB計(jì)算單元的基本操作

2.矩陣的乘法與除法如果矩陣A的列數(shù)等于矩陣B的行數(shù)，則矩陣A、B可以相乘。其結(jié)果C=AB在MATLAB中可表示為>>C=A*B;%A、B相乘，若A、B不滿足矩陣乘法法則，MATLAB會(huì)給出出錯(cuò)信息.第60頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真MATLAB計(jì)算單元的基本操作

若，則

>>C=A*B=711 1629第61頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真MATLAB計(jì)算單元的基本操作

如果矩陣A為方陣，A的p次方可以用A^p表示。如果p是一個(gè)正整數(shù)，那么這個(gè)冪可以由矩陣的連續(xù)相乘定義。當(dāng)p=0時(shí)，其結(jié)果為與A相同的矩陣；當(dāng)p<0時(shí)，只有在A的逆存在時(shí)才可定義A^p，其意義為inv(A)^(－p)。第62頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真MATLAB計(jì)算單元的基本操作

第63頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真MATLAB計(jì)算單元的基本操作

在MATLAB中，矩陣除法有兩種形式，即左除(\)和右除(/)。如果A是一個(gè)非奇異方陣,則>>A\B %表示A的逆與B的左乘，即inv(A)*B>>B/A%表示A的逆與B的右乘，即B*inv(A)

矩陣的左除和右除運(yùn)算還可以用來(lái)求解矩陣方程AX=B的解：

>>X=A\B

如果A是一個(gè)方陣，X就是方程的解；如果A是一個(gè)行數(shù)大于列數(shù)的矩陣，X就是方程的最小二乘解。第64頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真MATLAB計(jì)算單元的基本操作

3.矩陣的轉(zhuǎn)置轉(zhuǎn)置是一種重要的矩陣運(yùn)算，在MATLAB中由撇號(hào)表示:>>B=A‘ %B為A的轉(zhuǎn)置如果，則

如果A中含有復(fù)數(shù)元素，則A的轉(zhuǎn)置矩陣中的元素為原來(lái)元素的共軛。第65頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真MATLAB計(jì)算單元的基本操作

第66頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真MATLAB計(jì)算單元的基本操作

4.對(duì)矩陣元素的操作與運(yùn)算在上述各種常用運(yùn)算中，所有的操作都是針對(duì)矩陣所有元素或一部分元素的操作。其實(shí)還可以對(duì)矩陣元素進(jìn)行單獨(dú)的操作運(yùn)算。對(duì)于加法和減法，對(duì)矩陣元素的操作與對(duì)矩陣的操作是一致的。其它運(yùn)算對(duì)于所有矩陣元素的操作需要在操作符前加點(diǎn).第67頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真MATLAB計(jì)算單元的基本操作

若則>>A.*B= %矩陣對(duì)應(yīng)元素相乘74-10>>B./A=%矩陣對(duì)應(yīng)元素相除71-10第68頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真MATLAB計(jì)算單元的基本操作

第69頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月zeros:零矩陣函數(shù)?ones:全1矩陣?eye:單位矩陣?rand:隨機(jī)數(shù)、向量、矩陣?linspace:線性等分向量eig:矩陣的特征值?norm:矩陣或向量范數(shù)?normest:向量、矩陣2范數(shù)?rank:矩陣的秩?det:矩陣行列式的值?trace:矩陣的跡(主對(duì)角線元素之和)?inv:矩陣逆。26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真第70頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月練習(xí)求下列矩陣的行列式、逆矩陣、跡、秩、特征多項(xiàng)式、特征值、特征向量26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真第71頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真多項(xiàng)式表達(dá)與基本運(yùn)算

Simulink用于動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真與分析時(shí)，將會(huì)大量使用多項(xiàng)式。許多系統(tǒng)的模型描述(如系統(tǒng)的傳遞函數(shù))都需要使用多項(xiàng)式，并在多項(xiàng)式描述的基礎(chǔ)上對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析。本節(jié)將簡(jiǎn)單介紹MATLAB中的多項(xiàng)式表示及其基本運(yùn)算。

1.多項(xiàng)式的建立在MATLAB中，n階多項(xiàng)式p(x)由一個(gè)長(zhǎng)度為n＋1的向量p所表示，向量p的元素為多項(xiàng)式的系數(shù)，且按照自變量x的降序排列。若n階多項(xiàng)式為第72頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真多項(xiàng)式表達(dá)與基本運(yùn)算則其在MATLAB中的表示方法為注意，多項(xiàng)式中系數(shù)為0的項(xiàng)不能忽略，p中相應(yīng)元素應(yīng)置為0。如多項(xiàng)式在MATLAB中應(yīng)表示為

>>p=[3023]第73頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真多項(xiàng)式表達(dá)與基本運(yùn)算第74頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真多項(xiàng)式表達(dá)與基本運(yùn)算

MATLAB中多項(xiàng)式操作函數(shù)簡(jiǎn)介

(1)roots(p)：長(zhǎng)度為n的向量，表示n階多項(xiàng)式的根，即方程p(x)=0的根，可以為復(fù)數(shù)。

(2)conv(p，q)：表示多項(xiàng)式p，q的乘積，一般也指p，q的卷積。

(3)?poly(A)：計(jì)算矩陣A的特征多項(xiàng)式向量。

(4)polyval(p，x)：若x為一數(shù)值，則計(jì)算多項(xiàng)式在x處的值；若x為向量，則計(jì)算多項(xiàng)式在x中每一元素處的值。第75頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真MATLAB的基本繪圖功能

MATLAB作為高性能、交互式的科學(xué)計(jì)算工具，具有非常友好的圖形界面，這使得MATLAB的應(yīng)用非常廣泛；同時(shí)MATLAB也提供了強(qiáng)大的繪圖功能，這使得用戶可以通過(guò)對(duì)MATLAB內(nèi)置繪圖函數(shù)的簡(jiǎn)單調(diào)用，便可迅速繪制出具有專業(yè)水平的圖形。在利用Simulink進(jìn)行動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真時(shí)，圖形輸出可以使設(shè)計(jì)者快速地對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行定性分析，故可大大縮短系統(tǒng)開發(fā)時(shí)間。第76頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真MATLAB的基本繪圖功能

MATLAB的圖形系統(tǒng)是面向?qū)ο蟮?。圖形的要素，如坐標(biāo)軸、標(biāo)簽、觀察點(diǎn)等都是獨(dú)立的圖形對(duì)象。一般情況下，用戶不需直接操作圖形對(duì)象，只需調(diào)用繪圖函數(shù)就可以得到理想的圖形。通過(guò)本節(jié)的學(xué)習(xí)，用戶能夠快速掌握?qǐng)D形繪制技術(shù)。

1.基本的二維圖形繪制命令

(1)?plot(x，y)：輸出以向量x為橫坐標(biāo)，以向量y為縱坐標(biāo)且按照x，y元素的順序有序繪制的圖形。x與y必須具有相同長(zhǎng)度。

第77頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真MATLAB的基本繪圖功能

(2)?plot(y)：輸出以向量y元素序號(hào)m為橫坐標(biāo)，以向量y對(duì)應(yīng)元素ym為縱坐標(biāo)繪制的圖形。

(3)?plot(x1，y1，'str1'，x2，y2，'str2'，…)：用'str1'指定的方式，輸出以x1為橫坐標(biāo)，y1為縱坐標(biāo)的圖形。用'str2'指定的方式，輸出以x2為橫坐標(biāo)，y2為縱坐標(biāo)的圖形。若省略'str'，則MATLAB自動(dòng)為每條曲線選擇顏色與線型。'str'選項(xiàng)中的部分參數(shù)如表所示。

第78頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真MATLAB的基本繪圖功能顏色線型

'g'綠色'?.'粗點(diǎn)線'--'虛線'y'黃色':'點(diǎn)線'-.'點(diǎn)劃線'r'紅色'*'星線'-'實(shí)線'b'藍(lán)色'o'圓圈'+'加號(hào)'m'品紅色'x'叉's'方形'y'黃色'd'菱形'p'五角星'k'黑色'^'上三角'h'六角星第79頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真MATLAB的基本繪圖功能

2.簡(jiǎn)單的三維圖形繪制命令

(1)plot3（x，y，z）：用向量x、y和z的相應(yīng)點(diǎn)(xi，yi，zi)進(jìn)行有序繪制三維圖形。向量x，y，z必須具有相同的長(zhǎng)度。

(2)plot3(x1，y1，z1，'str1'，x2，y2，z2'str2'，…)：用'str1'指定的方式，對(duì)x1，y1和z1進(jìn)行繪圖；用'str2'指定的方式，對(duì)x2，y2和z2進(jìn)行繪圖；如果省略'str'，則MATLAB自動(dòng)選擇顏色與線型。第80頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真MATLAB的基本繪圖功能

3.圖形繪制舉例用MATLAB繪制正弦函數(shù)在[0，2π]中的圖形。在MATLAB命令行下輸入

>>x=0:0.1:2*pi; %pi為MATLAB中默認(rèn)的圓周率>>y=sin(x);>>plot(x,y,'*');

其中x為自變量，這里使用冒號(hào)表達(dá)式設(shè)定其取值步長(zhǎng)為0.1，取值范圍為[0，2π]。用星號(hào)'*'輸出圖形。第81頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真MATLAB的基本繪圖功能第82頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真MATLAB的基本繪圖功能

4.簡(jiǎn)單的圖形控制命令

(1)clc：清除命令窗口。

(2)grid：自動(dòng)在各個(gè)坐標(biāo)軸上加上虛線型的網(wǎng)格。

(3)holdon：保持當(dāng)前的圖形，允許在當(dāng)前圖形狀態(tài)下繪制其它圖形，即在同一圖形窗口中繪制多幅圖形。

(4)holdoff：釋放當(dāng)前圖形窗口，繪制的下一幅圖形將作為當(dāng)前圖形，即覆蓋原來(lái)圖形。這是MATLAB的缺省狀態(tài)。

(5)hold：在holdon與holdoff之間進(jìn)行切換。第83頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真MATLAB的基本繪圖功能

5.簡(jiǎn)單的子圖命令

(1)subplot(m,n,p)：將圖形窗口分成m行n列的子窗口，序號(hào)為p的子窗口為當(dāng)前窗口。子窗口的編號(hào)由上至下，由左至右。

(2)subplot：設(shè)置圖形窗口為缺省模式，即subplot(1，1，1)單窗口模式。第84頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真MATLAB的基本繪圖功能在一個(gè)圖形窗口的左側(cè)子圖中繪制函數(shù)，

在右側(cè)子圖中繪制函數(shù)，其中解：在MATLAB命令行下輸入：

>>x=-3:0.1:3;>>y1=x.^3-2*x-3;>>y2=x.*sin(x);>>subplot(1,2,1),plot(x,y1,'*'),grid

>>subplot(1,2,2),plot(x,y2,'-'),grid第85頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真MATLAB的基本繪圖功能第86頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真M文件與MATLAB函數(shù)M文件編輯器應(yīng)首先熟悉一下最經(jīng)常使用的M文件編輯器(MFileEditor)。M文件編輯器不僅僅是一個(gè)文字編輯器，它還具有一定的程序調(diào)試功能，但對(duì)于調(diào)試一般不過(guò)于復(fù)雜的MATLAB程序已經(jīng)足夠了。在MATLAB命令行下輸入

>>edit

則彈出如圖所示的M文件編輯器窗口。

第87頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真M文件與MATLAB函數(shù)第88頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真M文件與MATLAB函數(shù)第89頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真M文件與MATLAB函數(shù)編輯功能

(1)選擇：與通常鼠標(biāo)選擇方法類似，但這樣做其實(shí)并不方便。如果習(xí)慣了，使用Shift+箭頭鍵是一種更為方便的方法，熟練后根本就不需要再看鍵盤。

(2)拷貝粘貼：沒(méi)有比Ctrl+C、Ctrl+V鍵更方便的了，相信使用過(guò)Windows的人一定知道。

(3)尋找替代：尋找字符串時(shí)用Ctrl+F鍵顯然比用鼠標(biāo)點(diǎn)擊菜單方便。第90頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真M文件與MATLAB函數(shù)

MATLAB語(yǔ)言的語(yǔ)法

1.注釋

MATLAB中用百分號(hào)%表示其后為程序注釋(實(shí)際上在前面已經(jīng)碰到了這樣的注釋)。編寫M程序和編寫其它程序一樣應(yīng)該養(yǎng)成良好的程序注釋習(xí)慣。除了程序間的注釋，編寫M文件時(shí)還應(yīng)該在文件頭說(shuō)明該程序的功能和使用方法，使用Help命令看到的幫助信息正是這些在文件頭的注釋。第91頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真M文件與MATLAB函數(shù)2.賦值語(yǔ)句

在MATLAB中，賦值語(yǔ)句的基本語(yǔ)法結(jié)構(gòu)為variablename=value；3.邏輯表達(dá)式

在MATLAB中，邏輯表達(dá)式的基本語(yǔ)法結(jié)構(gòu)為logicalvalue＝variable1關(guān)系運(yùn)算符varialble2；logicalvalue＝logicalexpression1邏輯運(yùn)算符logicalexpression2；其中關(guān)系運(yùn)算符有==(等于)、～＝(不等于)、>(大于)、<(小于)、>=(不小于)、<=(不大于)等。邏輯運(yùn)算符有&(邏輯與)、|(邏輯或)和~(邏輯非)等。第92頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真M文件與MATLAB函數(shù)

4.條件控制語(yǔ)句

MATLAB中由if語(yǔ)句進(jìn)行判斷，其基本語(yǔ)法結(jié)構(gòu)為

if邏輯表達(dá)式語(yǔ)句集合

end

在if與邏輯表達(dá)式之間必須有一個(gè)空格；當(dāng)邏輯表達(dá)式值為真時(shí)，執(zhí)行語(yǔ)句集合中的語(yǔ)句；這里語(yǔ)句集合可以是MATLAB中的單獨(dú)命令，也可以是由逗號(hào)、分號(hào)隔開的語(yǔ)句集合或return語(yǔ)句。第93頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真M文件與MATLAB函數(shù)對(duì)于簡(jiǎn)單的語(yǔ)句也可以寫成下面的形式：

if邏輯表達(dá)式，語(yǔ)句集合，end

此外，if語(yǔ)句還可以與elseif、else組合成更為復(fù)雜的控制語(yǔ)句，其語(yǔ)法格式如下：

if邏輯表達(dá)式語(yǔ)句集合1else

語(yǔ)句集合2end 第94頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真M文件與MATLAB函數(shù)

5.循環(huán)語(yǔ)句

MATLAB中實(shí)現(xiàn)循環(huán)的語(yǔ)句有兩種：for語(yǔ)句與while語(yǔ)句，以實(shí)現(xiàn)某些語(yǔ)句的循環(huán)執(zhí)行。for語(yǔ)句語(yǔ)法格式如下：

for變量=表達(dá)式語(yǔ)句集合

end 第95頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真M文件與MATLAB函數(shù)MATLAB腳本文件與M函數(shù)

MATLAB中有兩種M文件：一種稱為腳本文件（類似于批處理語(yǔ)句），另一種是M函數(shù)（類似于函數(shù)的概念）。

1.腳本文件腳本文件是由一系列MATLAB的命令、內(nèi)置函數(shù)以及M文件等構(gòu)成的文件，它可以由一般的編輯器進(jìn)行編制，其結(jié)果保存在相應(yīng)的M文件中。M腳本文件的實(shí)質(zhì)為命令的集合，在MATLAB中執(zhí)行M腳本文件時(shí)，MATLAB從文件中讀取命令執(zhí)行，完成用戶的工作。第96頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真M文件與MATLAB函數(shù)

一般習(xí)慣于使用MATLAB的編輯器編制M文件。打開MATLAB編輯器，新建M腳本文件，保存時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將文件保存成*.m文件。然后便可以在MATLAB命令窗口或其它M文件中使用。其特點(diǎn)是按照腳本中語(yǔ)句的順序執(zhí)行，生成的變量放在當(dāng)前的工作區(qū)之中（如果從命令行運(yùn)行，則放在基本工作區(qū)）。第97頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真M文件與MATLAB函數(shù)編寫一個(gè)M文件繪制函數(shù)在區(qū)間中的圖形。解：在MATLAB命令行下輸入edit命令以打開M文件編輯器，輸入以下程序：x=-6:0.1:6;%設(shè)定自變量x的取值范圍leng=length(x);%計(jì)算向量x的長(zhǎng)度第98頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真M文件與MATLAB函數(shù)form=1:leng %計(jì)算函數(shù)值

ifx(m)<=0 %判斷x取值所在范圍

y(m)=sin(x(m));%計(jì)算分段函數(shù)值

elseifx(m)<=3y(m)=x(m);%計(jì)算分段函數(shù)值

elsey(m)=-x(m)+6;%計(jì)算分段函數(shù)值

endendplot(x,y,‘*’);grid；%繪制函數(shù)曲線第99頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真M文件與MATLAB函數(shù)

將其存盤為demomfile1.m（該文件就是一個(gè)MATLAB腳本文件），然后在MATLAB命令行下輸入：>>demomfile1

則生成下圖所示的函數(shù)曲線。本例目的在于說(shuō)明M腳本文件的編寫技術(shù)，以及如何使用前面所講述的MATLAB語(yǔ)言的條件判斷與循環(huán)語(yǔ)句。由此可見(jiàn)使用MATLAB語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單而又快速。第100頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真M文件與MATLAB函數(shù)第101頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真M文件與MATLAB函數(shù)第102頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真M文件與MATLAB函數(shù)

2.M函數(shù)

MATLAB的函數(shù)與腳本不同，M函數(shù)的第一行為關(guān)鍵字function，函數(shù)第一次執(zhí)行時(shí)將生成內(nèi)存代碼，生成的變量放在函數(shù)的工作區(qū)。在MATLAB中有大量的內(nèi)置函數(shù)及大量的工具箱函數(shù)，使用它們可以完成大部分的工作；但由于不同的用戶有不同的需要，MATLAB允許用戶開發(fā)自己的專用或通用函數(shù)，以擴(kuò)展MATLAB的函數(shù)應(yīng)用。這里僅簡(jiǎn)單介紹一下M函數(shù)的編制與使用方法。第103頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真M文件與MATLAB函數(shù)

(1)?M函數(shù)的第一行必須包含function，普通的M文件沒(méi)有這種要求。

(2)在function后面必須聲明函數(shù)名、輸入變量（輸入?yún)?shù)）與輸出變量（輸出參數(shù)），如functionoutvar=function_name(inputvar)。

(3)?M函數(shù)可以有零個(gè)、一個(gè)或多個(gè)輸入或輸出。

(4)?M函數(shù)的調(diào)用方式為：outvar=function_name(inputvar)。第104頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真M文件與MATLAB函數(shù)

(5)?M函數(shù)文件名須和函數(shù)名function_name相同，調(diào)用時(shí)函數(shù)的輸入與輸出變量名稱不需要和函數(shù)定義中的變量相同。

(6)?M函數(shù)的注釋用%開始的行表示，helpfunction_name顯示的是緊接第一行之后的注釋。第105頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真M文件與MATLAB函數(shù)

MATLAB允許將多個(gè)函數(shù)寫在同一個(gè)M文件中，其中第一個(gè)函數(shù)是M文件的主函數(shù)，M文件名必須為主函數(shù)的名字。其余的函數(shù)均為子函數(shù)，并受到其它函數(shù)的調(diào)用。因此，用戶可以書寫具有模塊化特色的MATLAB函數(shù)，但是要注意以下幾點(diǎn)：

(1)所有的子函數(shù)只能在同一M文件下調(diào)用。

(2)每個(gè)子函數(shù)都有自己?jiǎn)为?dú)的工作區(qū)，必須由調(diào)用函數(shù)傳遞合適的參數(shù)。

(3)當(dāng)子函數(shù)調(diào)用結(jié)束后，子函數(shù)的工作區(qū)將被清空。第106頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真M文件與MATLAB函數(shù)編寫一個(gè)通用的M函數(shù)求取中函數(shù)在任意點(diǎn)的值，并繪制函數(shù)在區(qū)間中的圖形。

(1)編寫函數(shù)demofun并將其存儲(chǔ)在同名M文件demofun.m中。functiony=demofun(x)%M函數(shù)定義leng=length(x);%計(jì)算向量x的長(zhǎng)度f(wàn)orm=1:leng %計(jì)算函數(shù)值

ifx(m)<=0%判斷x取值所在范圍第107頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真M文件與MATLAB函數(shù)y(m)=sin(x(m));%計(jì)算分段函數(shù)值

elseifx(m)<=3y(m)=x(m);%計(jì)算分段函數(shù)值

elsey(m)=-x(m)+6; %計(jì)算分段函數(shù)值

endend第108頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真M文件與MATLAB函數(shù)

(2)編寫M腳本文件demofile2.m，繪制函數(shù)曲線或在命令行下輸入下列命令：x=-6:0.1:6; %設(shè)定x的取值范圍y=demofun(x); %調(diào)用函數(shù)%demofun.m求值plot(x,y)；grid；%輸出圖形結(jié)果與前面輸出圖形一致。第109頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真M文件與MATLAB函數(shù)第110頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真M文件與MATLAB函數(shù)第111頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月上機(jī)練習(xí)1.產(chǎn)生數(shù)據(jù)t=0:0.02*pi:2*pi,繪制如下圖形：（1）在第一個(gè)圖形窗口繪制以t為自變量的正弦函數(shù)；在第二個(gè)圖像窗口繪制以t為自變量的余弦函數(shù)；（2）在第三個(gè)圖形窗口用不同的線形繪制以t為自變量的正弦函數(shù)和余弦函數(shù)，并用legend命令標(biāo)注清楚圖形的名稱。嘗試在此圖形中聯(lián)系MATLAB中的各種圖形標(biāo)注函數(shù)（如重新設(shè)置坐標(biāo)軸的范圍、坐標(biāo)軸標(biāo)注等）26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真第112頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月上機(jī)練習(xí)2.產(chǎn)生數(shù)據(jù)t=0:0.02*pi:pi,y1=sin(2t),y2=cos(2t)。將圖形窗口繪制分成兩行兩列的4個(gè)子圖；在前兩個(gè)子圖中分別繪制以t為自變量，y1，y2的曲線；在第3個(gè)子圖中繪制t為自變量，y=sin(2t)*cos(2t)曲線，在第四個(gè)子圖中繪制y1為橫坐標(biāo)，y2為縱坐標(biāo)的曲線。并給各個(gè)子圖加標(biāo)題。26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真第113頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月上機(jī)練習(xí)3.編輯matlab函數(shù)，完成下式所示功能使用MATLA三維圖形的基本繪圖命令，試?yán)L制出上式的三維圖形。X=[-10,10],y=[-25,25]26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真第114頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真第一章概述

MATLAB即矩陣實(shí)驗(yàn)室(MatrixLaboratory)的意思;

MATLAB是一種直譯式的高級(jí)語(yǔ)言，比其它程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言容易;

MATLAB語(yǔ)言與其它語(yǔ)言的關(guān)系仿佛和C語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言的關(guān)系一樣;

MATLAB語(yǔ)言是功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言,它以超群的風(fēng)格與性能風(fēng)靡全世界,成功地應(yīng)用于各工程學(xué)科的研究領(lǐng)域.1.3MATLAB/SIMULINK仿真技術(shù)第115頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真第一章概述第116頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真第一章概述

SIMULINK是一個(gè)用來(lái)對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的軟件包;

利用SIMULINK進(jìn)行系統(tǒng)的建模仿真，其最大的優(yōu)點(diǎn)是易學(xué)、易用，并能依托MATLAB提供的豐富的仿真資源。

使用SIMULINK來(lái)建模、分析和仿真各種動(dòng)態(tài)系統(tǒng)(包括連續(xù)系統(tǒng)、離散系統(tǒng)和混合系統(tǒng))，將是一件非常輕松的事情。第117頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真第一章概述

SIMULINK的強(qiáng)大功能包括

1.交互式、圖形化的建模環(huán)境2.交互式的仿真環(huán)境

3.專用模塊庫(kù)

4.提供了仿真庫(kù)的擴(kuò)充和定制機(jī)制5.與MATLAB工具箱的集成第118頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真第一章概述

簡(jiǎn)而言之，SIMULINK具有以下特點(diǎn)：

1.基于矩陣的數(shù)值計(jì)算；2.高級(jí)編程語(yǔ)言；

3.圖形與可視化；

4.工具箱提供面向具體應(yīng)用領(lǐng)域的功能；5.與MATLAB工具箱的集成；

6.豐富的數(shù)據(jù)I/O工具。

7.提供與其它高級(jí)語(yǔ)言的接口。第119頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真第一章概述

SIMULINK具有強(qiáng)大的功能與友好的用戶界面，應(yīng)用到諸多領(lǐng)域之中，如：

(1)通訊與衛(wèi)星系統(tǒng)。

(2)航空航天系統(tǒng)。

(3)生物系統(tǒng)。

(4)船舶系統(tǒng)。

(5)汽車系統(tǒng)。

(6)金融系統(tǒng)。

第120頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真第一章概述SIMULINK的應(yīng)用領(lǐng)域示意圖第121頁(yè)，課件共140頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真第一章概述

SIMULINK仿真建模的步驟

1.

建立數(shù)學(xué)模型階段:根據(jù)研究目的、系統(tǒng)的原理以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)建立系統(tǒng)模型.

2.建立仿真模型階段:根據(jù)數(shù)學(xué)模型的形式、計(jì)算機(jī)類型以及仿真目的把數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)換成適合于計(jì)算機(jī)處理的形式,即設(shè)計(jì)合適的算法,編寫相應(yīng)的計(jì)算