第1章 MATLAB基本知識(shí)

MATLAB應(yīng)用技術(shù)清華大學(xué)出版社王忠禮段慧達(dá)高玉峰編著

1MATLAB基本知識(shí)1.1MATLAB簡介1.1.1概述歷史：1984年推出MATLAB的正式版，1992年推出MATLB4.0版，1993年推出微機(jī)版，到2005年為止，先后推出了MATLAB4.x，MATLAB5.x、MATLAB6.x以及MATLAB7.x等版本。3/334/33

(1)通信工具箱(CommunicationsToolbox)； (2)控制系統(tǒng)工具箱(ControlSystemsToolbox)； (3)數(shù)據(jù)獲得工具箱(DataAcquisitionToolbox)； (4)數(shù)據(jù)庫工具箱(DatabaseToolbox)； (5)濾波器設(shè)計(jì)工具箱(FilterDesignToolbox)； (6)模糊邏輯工具箱(FuzzyLogicToolbox)； (7)圖像處理工具箱(ImageProcessingToolbox)； (8)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱(NeuralNetworkToolbox)； (9)模型預(yù)測控制工具箱(ModelPredictiveControlToolbox)； (10)優(yōu)化工具箱(OptimizationToolbox)； (11)魯棒控制工具箱(RobustControlToolbox)； (12)信號(hào)處理工具箱(SignalProcessingToolbox)； (13)統(tǒng)計(jì)學(xué)工具箱(StatisticsToolbox)； (14)系統(tǒng)辨識(shí)工具箱(SystemIdentificationToolbox)； (15)小波分析工具箱(WaveletToolbox)； (16)偏微分方程工具箱(PartialDifferentialEquationToolbox)； (17)高階譜分析工具箱(High-orderSpectralAnalysisToolbox)； (18)樣條工具箱(SplineToolbox)； (19)定點(diǎn)運(yùn)算模塊集(Fixed-PointBlockset)。1.1.2常見的MATLAB工具箱：MATLAB的安裝過程與一般的應(yīng)用軟件類似,需要定制選擇工具箱。安裝工具箱選擇項(xiàng)安裝路徑選擇

圖1-1MATLAB安裝界面1.1.3MATLAB安裝與運(yùn)行圖1-2MATLAB命令窗口8/339/3310/331.2MATLAB的基本操作1.2.1MATLAB語言結(jié)構(gòu)MATLAB語句的一般格式為：變量名=表達(dá)式；MATLAB是一種類似BASIC語言的解釋性語言，”>>”標(biāo)志為MATLAB的命令提示符，其后的內(nèi)容才是用戶輸入的信息。每行命令輸入完后，只有用回車鍵進(jìn)行確定后，命令會(huì)被執(zhí)行。>>a=5;↙>>b=6;↙>>c=a*b↙執(zhí)行后顯示：c=30>>d=c+2執(zhí)行后顯示：d=32MALAB7.X程序設(shè)計(jì)12/59MALAB7.X程序設(shè)計(jì)13/59real(z) 給出復(fù)數(shù)z的實(shí)部imag(z) 給出復(fù)數(shù)z的虛部abs(z) 給出復(fù)數(shù)z的模angle(z) 以弧度為單位給出復(fù)數(shù)z的幅角MALAB7.X程序設(shè)計(jì)15/591.2.2變量

變量的命名規(guī)則為:1變量名必須以字母開頭，變量名的組成可以是任意字母、數(shù)字或者下劃線，但不能含有空格和標(biāo)點(diǎn)符號(hào)。2關(guān)鍵字和函數(shù)名不能作為變量名。3變量名不能超過63個(gè)字符。4變量名區(qū)分字母的大小寫,即大小寫敏感。大小寫是否區(qū)分可以通過命令casesenon/off進(jìn)行切換（如果不區(qū)分大小寫，為casesenoff,否則為casesenon）。MALAB7.X程序設(shè)計(jì)16/591.2.3變量的賦值變量的賦值通常有兩種形式：

1變量=表達(dá)式2表達(dá)式其中表達(dá)式是用運(yùn)算符將有關(guān)運(yùn)算量連接起來的式子，其結(jié)果是一個(gè)數(shù)組。形式1中，=代表的是賦值操作，將表達(dá)式的值賦給MATLAB的變量；形式2中，將表達(dá)式的值賦給MATLAB的臨時(shí)變量ans。MALAB7.X程序設(shè)計(jì)17/59例2-1在命令窗口輸入下述語句，并按回車鍵執(zhí)行，分別給變量a、b、c賦值：a=1%a為標(biāo)量b=[01]%b為行向量c=[12;34;56]%c為矩陣即二維數(shù)組MALAB7.X程序設(shè)計(jì)18/591.2.4特殊變量MALAB7.X程序設(shè)計(jì)20/591.2.5內(nèi)存變量的管理1內(nèi)存變量的顯示與刪除1）who用于顯示在MATLAB工作空間中已經(jīng)駐留的變量名清單。2）whos在給出變量名的同時(shí)，還給出它們的大小、所占字節(jié)數(shù)及數(shù)據(jù)類型等信息。3）clear刪除MATLAB工作空間中的變量。注意，特殊變量不能被刪除。

MALAB7.X程序設(shè)計(jì)21/59例2-2

查詢語句執(zhí)行后工作空間中

的變量情況。NameSizeBytesClassa1x18doublearrayb1x216doublearrayc3x248doublearrayGrandtotalis10elementsusing72bytes在命令窗口輸入執(zhí)行結(jié)果為：Yourvariablesare:abc在命令窗口輸入執(zhí)行結(jié)果為：whowhosMALAB7.X程序設(shè)計(jì)22/59工作空間瀏覽器工作空間瀏覽器窗口用于顯示所有MATLAB工作空間中的變量名、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、類型、大小和字節(jié)數(shù)，也可以對(duì)變量進(jìn)行觀察、編輯、提取和保存。MALAB7.X程序設(shè)計(jì)23/591.2.6內(nèi)存變量文件利用MAT文件可以把MATLAB工作空間中的一些有用變量長久地保留下來。MAT文件的生成和調(diào)入由save和load命令來完成1)save的格式為：save文件名[變量名表][-append][-ascii]

功能：把工作空間中的變量存入磁盤。其中變量名表指出需存儲(chǔ)的變量，append為數(shù)據(jù)填加方式，ascii為數(shù)據(jù)形式。2)load的格式為：load文件名[變量名表][-ascii]功能：磁盤上存儲(chǔ)的mat數(shù)據(jù)文件取回到MATLAB工作空間中。參數(shù)含義同save。

1．空間管理命令（1）who命令（2）whos命令（3）clear命令（4）save命令（5）load命令（6）clc命令（7）exist命令2．?dāng)?shù)據(jù)格式命令（1）format命令（2）sym命令（3）vpa命令MALAB7.X程序設(shè)計(jì)25/59例語句執(zhí)行后，在命令窗口依次輸入命令：save%變量a，b和c保存在matlab.matSavemydata1.mat%變量a，b和c保存在

mydata1.matsavemydata2.mata%變量a保存在

mydata2.matsavemydata3.matab%變量a和b保存在

mydata3.matsavemydata4.matabc%變量a，b和c保存在

mydata4.matMALAB7.X程序設(shè)計(jì)26/59數(shù)據(jù)類型包括數(shù)值型、字符串型等。數(shù)值型有單精度型、雙精度型和整數(shù)型。數(shù)值型數(shù)據(jù)可以用帶小數(shù)點(diǎn)的形式和科學(xué)計(jì)數(shù)法表示，數(shù)值的表示范圍是10-309～10+309。-20、1.25、2.88e-56(表示2.88×10-56)、7.68e204(表示7.68×10204)都是合法的數(shù)據(jù)表示。一般在計(jì)算時(shí)采用雙精度型，在輸出時(shí)有多種數(shù)值顯示格式可供選擇。

MALAB7.X程序設(shè)計(jì)27/59數(shù)值顯示格式的format命令，格式如下：formatshort

默認(rèn)設(shè)置，以5位數(shù)字形式輸出

formatlong 以15位十進(jìn)制數(shù)形式輸出formatshorte以5位十進(jìn)制數(shù)加指數(shù)形式輸出formatlonge以16位十進(jìn)制數(shù)加指數(shù)形式輸出formatshortg

從formatshort和formatshorte中自動(dòng)選擇最佳輸出形式

MALAB7.X程序設(shè)計(jì)28/59formatlongg

從formatlong和formatlong中自動(dòng)選擇最佳輸出形式

formathex 以16位十六進(jìn)制數(shù)形式輸出format+ 以正號(hào)、負(fù)號(hào)和零形式輸出 formatbank 以兩位小數(shù)形式輸出 formatrat 以近似分?jǐn)?shù)形式輸出 formatloose以稀疏格式（變量與執(zhí)行結(jié)果之間有空行）輸出formatcompact以緊湊格式（變量與執(zhí)行結(jié)果之間無空行）輸出

29/331.2.7MATLAB幫助系統(tǒng)Help菜單中的MATLABHelp菜單項(xiàng)可以打開幫助瀏覽器。30/3331/332

help命令

help功能：列出幫助主題，內(nèi)容為函數(shù)庫和工具箱的名稱和功能簡介。

help函數(shù)庫名功能：列出指定的函數(shù)庫中所有函數(shù)的名稱和功能簡介。

help函數(shù)名功能：指定的函數(shù)的幫助信息，即語法、參數(shù)說明和例子。

32/333lookfor命令lookfor關(guān)鍵詞功能：搜索出一系列與給定關(guān)鍵詞相關(guān)的命令和函數(shù)。4

模糊查詢

輸入命令的前幾個(gè)字母，然后按Tab鍵，就可以列出所有以這幾個(gè)字母開始的命令和函數(shù)。需要注意的是，lookfor和模糊查詢查到的不是詳細(xì)信息，通常還需要在確定了具體函數(shù)名稱后用help命令顯示詳細(xì)信息。33/331.2.8MATLAB搜索路徑基本的搜索過程是：1）檢查該命令是不是一個(gè)變量。2)檢查該命令是不是一個(gè)內(nèi)部函數(shù)。3)檢查該命令是否當(dāng)前目錄下的M文件。4)檢查該命令是否MATLAB搜索路徑中其他目錄下的M文件。用戶可以將自己的工作目錄列入MATLAB搜索路徑，從而將用戶目錄納入MATLAB系統(tǒng)統(tǒng)一管理。34/33設(shè)置搜索路徑的方法有：1）

path命令用path命令設(shè)置搜索路徑。例如，將用戶目錄c:\mydir加到搜索路徑下，可在命令窗口輸入命令：path(path,’c:\mydir’)2)用對(duì)話框設(shè)置搜索路徑在MATLAB的File菜單中選SetPath命令或在命令窗口執(zhí)行pathtool命令。35/331.2.3MATLAB的M文件MATLAB的M文件有兩種形式：文本文件和函數(shù)文件。M文件可以通過M文件編輯器建立完成，即通過MATLAB命令窗口的File菜單下的New命令的建立M－File功能完成。M文件編輯器窗口如圖1－4所示。圖1－4M文件編輯器1.文本文件例如，建立一個(gè)正弦函數(shù)在M文件編輯器中輸入以下程序