1MATLAB概述電子教案

MATLAB編程及應(yīng)用2025/1/52課程考核方式平時(shí)上機(jī)實(shí)驗(yàn)占50%筆試占50%2025/1/53參考書：李海濤鄧櫻，MATLAB程序設(shè)計(jì)教程，高等教育出版社，2002張志涌等．掌握和精通MATLAB．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1997蘇金明阮沈勇編著，MATLAB6.1實(shí)用指南，電子工業(yè)出版社，20022025/1/54MATLAB簡介目前世界上用于數(shù)學(xué)計(jì)算的通用軟件可以分為兩大類：數(shù)值計(jì)算軟件：MATLAB,Gauss,SciLab等；符號計(jì)算軟件：Maple,Mathematica等。數(shù)值型運(yùn)算以數(shù)值數(shù)組為計(jì)算對象，每一次運(yùn)算都有一定的截?cái)嗾`差，重復(fù)多次運(yùn)算易產(chǎn)生累積誤差。符號運(yùn)算以符號對象或符號表達(dá)式為運(yùn)算對象，給出解析解。不會出現(xiàn)截?cái)嗾`差，可以得出完全的封閉解或任意精度的數(shù)值解。符號運(yùn)算的時(shí)間較長，而數(shù)值型運(yùn)算速度快。

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MATLAB名字由MATrix和LABoratory兩詞的前三個(gè)字母組合而成。20世紀(jì)70年代中期：美國新墨西哥大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任CleveMoler教授在給學(xué)生開線性代數(shù)課程時(shí)，想教學(xué)生使用LINPACK和EISPACK。LINPACK是解線性方程的FORTRAN程序庫，EISPACK則是解特征值問題的程序庫。CleveMoler不希望學(xué)生在Fortran上花太多時(shí)間，就研究開發(fā)了調(diào)用LINPACK和EISPACK的““通俗易用”的接口——用FORTRAN編寫的萌芽狀態(tài)的MATLAB。

1983年由Little、Moler、SteveBangert合作，采用C語言編寫MATLAB的內(nèi)核。1984年成立了MathWorks公司，把MATLAB推向市場。

MATLAB以商品形式出現(xiàn)后，僅短短幾年，就以其良好的開放性和運(yùn)行的可靠性，使原先控制領(lǐng)域里的封閉式軟件包紛紛淘汰，而改以MATLAB為平臺加以重建。2025/1/56其他的數(shù)學(xué)軟件Mathematica、Mathcad的數(shù)學(xué)計(jì)算能力也很專業(yè)，但就影響而言，至今仍然沒有一個(gè)別的計(jì)算軟件可與MATLAB匹敵。歐美大學(xué)里，諸如應(yīng)用代數(shù)、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、自動控制、數(shù)字信號處理、模擬與數(shù)字通信、時(shí)間序列分析、動態(tài)系統(tǒng)仿真等課程的教科書都把MATLAB作為內(nèi)容。MATLAB是攻讀學(xué)位的大學(xué)生、碩士生、博士生必須掌握的基本工具。在國際學(xué)術(shù)界，MATLAB已經(jīng)被確認(rèn)為準(zhǔn)確、可靠的科學(xué)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)軟件。在許多國際一流學(xué)術(shù)刊物上，（尤其是信息科學(xué)刊物），都可以看到MATLAB的應(yīng)用。在設(shè)計(jì)研究單位和工業(yè)部門，MATLAB被認(rèn)作進(jìn)行高效研究、開發(fā)的首選軟件工具。如美國NationalInstruments公司信號測量、分析軟件LabVIEW，Cadence公司信號和通信分析設(shè)計(jì)軟件SPW等，或者直接建筑在MATLAB之上，或者以MATLAB為主要支撐。又如HP公司的VXI硬件，TM公司的DSP，Gage公司的各種硬卡、儀器等都接受MATLAB的支持。2025/1/57MATLAB的含義是矩陣實(shí)驗(yàn)室（MATRIXLABORATORY），主要用于方便矩陣的存取，其基本元素是無須定義維數(shù)的矩陣。MATLAB進(jìn)行數(shù)值計(jì)算的基本單位是復(fù)數(shù)數(shù)組（或稱陣列），這使的MATLAB高度“向量化”。經(jīng)過十幾年的完善和擴(kuò)充，現(xiàn)已發(fā)展成為線性代數(shù)課程的標(biāo)準(zhǔn)工具。它不需定義數(shù)組的維數(shù)，并給出矩陣函數(shù)、特殊矩陣專門的庫函數(shù)，使之在求解諸如信號處理、建模、系統(tǒng)識別、控制、優(yōu)化等領(lǐng)域的問題時(shí)，顯得大為簡捷、高效、方便，這是其它高級語言所不能比擬的。2025/1/58MATLAB的發(fā)展簡介1980年前后，MATLAB的雛形

(FORTRAN）1984年成立MathWorks公司，推出MATLAB第1版(DOS版)。1993年推出4.0版–加入SIMULINK、符號計(jì)算和notebook（1）推出了SIMULINK。這是一個(gè)交互式操作的動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真、分析集成環(huán)境。它的出現(xiàn)使人們有可能考慮許多以前不得不做簡化假設(shè)的非線性因素、隨機(jī)因素，從而大大提高了人們對非線性、隨機(jī)動態(tài)系統(tǒng)的認(rèn)知能力。（2）開發(fā)了與外部進(jìn)行直接數(shù)據(jù)交換的組件，打通了MATLAB進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析、處理和硬件開發(fā)的道路。

2025/1/59（3）推出了符號計(jì)算工具包。1993年MathWorks公司從加拿大滑鐵盧大學(xué)購得Maple的使用權(quán)，以Maple為“引擎”開發(fā)了SymbolicMathToolbox1.0。MathWorks公司此舉加快結(jié)束了國際上數(shù)值計(jì)算、符號計(jì)算孰優(yōu)孰劣的長期爭論，促成了兩種計(jì)算的互補(bǔ)發(fā)展新時(shí)代。（4）構(gòu)作了Notebook。MathWorks公司瞄準(zhǔn)應(yīng)用范圍最廣的Word，運(yùn)用DDE和OLE，實(shí)現(xiàn)了MATLAB與Word的無縫連接，從而為專業(yè)科技工作者創(chuàng)造了融科學(xué)計(jì)算、圖形可視、文字處理于一體的高水準(zhǔn)環(huán)境。1997年推出5.0版，2001年推出6.1版2002年推出6.5版－引入JIT加速器，提高計(jì)算速度2004年推出7.0版－引入分布式計(jì)算引擎2006年9月推出R2006b2007年9月推出R2007b2025/1/510MATLAB在電氣工程中的應(yīng)用典型應(yīng)用與其他電力軟件的關(guān)系和對比2025/1/511典型應(yīng)用典型電路與磁路的建模與仿真典型模擬信號處理方面的應(yīng)用典型測控系統(tǒng)的分析與建模方面電力系統(tǒng)的模型分析與創(chuàng)建電氣傳動方面的應(yīng)用2025/1/512從現(xiàn)象中總結(jié)和歸納出規(guī)律仿真測試檢驗(yàn)理論和算法的性能驗(yàn)證分析2025/1/513電力系統(tǒng)計(jì)算與仿真靜態(tài)計(jì)算和仿真潮流計(jì)算小信號擾動分析暫態(tài)仿真電磁暫態(tài)機(jī)電暫態(tài)直接法時(shí)域仿真2025/1/514電磁暫態(tài)程序：EMTP、PSCAD機(jī)電暫態(tài)程序：PSS/E、PSASP模型準(zhǔn)確豐富計(jì)算精度高專業(yè)認(rèn)同度高功能較單一具有大量的電力系統(tǒng)特有模型，但缺少其他領(lǐng)域的知識支撐不容易入手，代碼不透明其他電力仿真軟件2025/1/515MATLAB廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，具有豐富的控制、信號處理、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)等與電力相關(guān)的知識支撐。仿真計(jì)算軟件中的“Windows”開源軟件包：Matpower,PST,PSAT,MatDyn程序透明直觀，便于深刻學(xué)習(xí)和理解2025/1/516MATLAB產(chǎn)品的主要構(gòu)成(1)MATLAB:

所有MathWorks公司產(chǎn)品的數(shù)值分析和圖形基礎(chǔ)環(huán)境。集計(jì)算、可視化及編程于一身。在MATLAB中，無論是問題的提出還是結(jié)果的表達(dá)都采用習(xí)慣的數(shù)學(xué)描述方法，而不需要用傳統(tǒng)的編程語言進(jìn)行前后處理。這一特點(diǎn)使MATLAB成為了數(shù)學(xué)分析、算法開發(fā)及應(yīng)用程序開發(fā)的良好環(huán)境。MATLAB是MathWorks產(chǎn)品家族中所有產(chǎn)品的基礎(chǔ)。

2025/1/517MATLAB產(chǎn)品的主要構(gòu)成(2)Simulink：

SIMULINK是用來建模、分析和仿真各種動態(tài)系統(tǒng)的交互環(huán)境，包括連續(xù)系統(tǒng)，離散系統(tǒng)和混雜系統(tǒng)。Simulink提供了采用鼠標(biāo)拖放的方法建立系統(tǒng)框圖模型的圖形交互界面。通過Simulink提供的豐富的功能塊，你可以迅速地創(chuàng)建系統(tǒng)的模型，不需要書寫一行代碼。2025/1/518MATLAB產(chǎn)品的主要構(gòu)成(3)MATLAB

外部程序接口（C++，Java，F(xiàn)ortran）MATLAB的Office接口（Excel，Word和PowerPoint的無縫集成）MATLAB特殊領(lǐng)域的專用工具箱2025/1/519嵌入式目標(biāo)系統(tǒng)2025/1/5202025/1/5212025/1/522MATLAB產(chǎn)品族的應(yīng)用數(shù)據(jù)的分析和可視化數(shù)值和符號計(jì)算工程與科學(xué)繪圖控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)字圖像信號處理財(cái)務(wù)工程建模、仿真、原型開發(fā)編程、應(yīng)用開發(fā)、圖形用戶界面設(shè)計(jì)2025/1/523MATLAB集成工作環(huán)境簡介（1）

運(yùn)行環(huán)境與安裝（matlab6.5）

硬件要求：(Windows)

基于Intel公司的Pentium,PentiumPro,PentiumII,PentiumIII,PentiumIV,IntelXeon,和AMD公司的

AthlonorAthlonXPpersonalcomputer。內(nèi)存最小

128M，推薦為256M。要有CD-ROM。

軟件要求：MicrosoftWindows98(originalandSecondEdition),WindowsMillenniumEdition(ME),WindowsNT4.0(withServicePack5forY2KcompliancyorServicePack6a),Windows2000,orWindowsXP.

MATLAB的安裝過程MATLAB系統(tǒng)的啟動與退出

啟動：雙擊安裝程序建立的快捷方式或通過單擊“

Windows的開始－>程序－>matlab6.5－>matlab6.5”來啟動。

退出：直接關(guān)閉matlab窗口或在命令窗中輸入"exit"命令等2025/1/524MATLAB集成工作環(huán)境簡介（2）2025/1/525MATLAB集成工作環(huán)境簡介（3）

-MATLAB幫助系統(tǒng)

“純文本”方式：

利用在CommandWindow中輸入help命令來獲取相關(guān)信息。一般用于對于一些單一明確的函數(shù)或主題進(jìn)行查詢。利用“HelpNavigator/HelpBrowser”（幫助導(dǎo)航/瀏覽器）交互界面獲取幫助：可以通過單擊matlab工具欄中的按鈕或通過help菜單來打開幫助導(dǎo)航/瀏覽器交互界面。這個(gè)幫助系統(tǒng)完善而且詳盡。PDF幫助文檔

為了讓用戶獲得高質(zhì)量的打印幫助文件，matlab6.x把“幫助瀏覽器”中的部分內(nèi)容制作成為PDF格式的文件。閱讀這種文件需要AdobeAcrobatReader軟件支持。其他方式

2025/1/526MATLAB集成環(huán)境簡介（4）

M文件編輯器M文件編輯調(diào)試器（Editor/Debugger）簡介

M文件也只是一個(gè)普通的文本文件，因此可以利用任何的文本編輯器來建立、編輯和修改，只要使文件的后綴為“.m”即可。除了可以利用自己所喜愛的文本編輯器以外，MATLAB還提供了一個(gè)內(nèi)置的編輯器。這是一個(gè)集編輯與調(diào)試兩種功能于一體的工具環(huán)境，利用它不僅可以完成基本的文本編輯操作，還可以對M文件進(jìn)行調(diào)試。2025/1/527