MATLAB程序設(shè)計教程總結(jié)

MATLAB程序設(shè)計教程總結(jié)一、MATLAB操作基礎(chǔ)1、MATLAB的主要功能：（1）數(shù)值計算和符號計算功能（2）繪圖功能（3）編輯語言功

能（4）拓展功能

2、MATLAB的安裝為執(zhí)行安裝盤上的setp.exe文件來啟動安裝過程，然后按照系統(tǒng)提示進

行操作即可。

3、MATLAB的六種操作界面：主窗口、命令窗口、工作空間窗口、當(dāng)前目錄窗口、命令

歷史窗口、start按鈕。

4、MATLAB可通過path命令或?qū)υ捒蛟O(shè)置搜索路徑。5、進入MATLAB幫助界面的3種方法：（1）單擊MATLAB主窗口工具欄中的help按鈕

（2）選擇help菜單中前4項的任意一項（3）在命令窗口中輸入helpwith、helpdesk或doc命令

6、Help、lookfor及模糊查詢?yōu)镸ATLAB幫助命令二、MATLAB矩陣及計算

1、在MATLAB中變量名是以字母開頭，后接字母、下劃線的字符序列，最多允許有63個

字符，且變量區(qū)分大小寫，關(guān)鍵字和函數(shù)名不能作為變量名。

2、預(yù)定義變量：ans、eps、pi、i、j、inf、Inf、NaN、nan、nargin、nargout、realmax、realmin、

lasterr、lastwarn。

3、Clear命令刪除工作空間中的變量，who和whos用于顯示在工作空間中一直駐留的變量

名清單。

4、數(shù)據(jù)輸出格式有：formatshort、formatshorte、formatlong、formatlonge、formatbank、

formathex、formatt。5、矩陣的拆分：（1）利用冒號表達(dá)式獲得子矩陣（2）利用空矩陣刪除矩陣的元素（3）利

用reshpe(A,m,n)函數(shù)可以改變矩陣形狀.

6、特殊矩陣：zeros,ones,eye,rand.randn,magic(n),vander(n),hilb(n)7、算術(shù)運算包括基本算數(shù)運算、點運算和關(guān)系運算符。8、邏輯運算符：&、|、~

9、矩陣的轉(zhuǎn)置。矩陣的逆，矩陣的超越函數(shù)。10、結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、單元數(shù)據(jù)和稀疏矩陣的函數(shù)及引用。三、MATLAB程序設(shè)計

1、M文件是有若干的MATLAB命令組合在一起構(gòu)成的，它可以完成某些操作，也可以實

現(xiàn)某種算法，M文件包括命令文件和函數(shù)文件。2、程序控制結(jié)構(gòu)：順序機構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)。

3、函數(shù)文件由function語句引導(dǎo)，其基本格式為：function輸出形參表函數(shù)名（輸入性

參表）

4、函數(shù)調(diào)用的一般格式：[輸出實參表]=函數(shù)名（輸入是參表）

5、程序調(diào)試（1）應(yīng)用程序兩類錯誤，一是語法錯誤，二是運行時的錯誤。（2）M文件編

輯器除了能編輯修改文件外還能對程序進行調(diào)試，調(diào)試可通過控制單步運行和斷點運行操作來進行。四、MATLAB繪圖

1、掌握二維數(shù)據(jù)曲線圖和曲面圖基本調(diào)用格式2、掌握三維數(shù)據(jù)曲面圖基本調(diào)用格式3、Image和imagesc函數(shù)用于圖像顯示

4、MATLAB具有動畫制作能力，它可以存儲一系列各種類型的二維或三維圖，然后像放

電影一樣把它們按順序播放出來稱為逐幅動畫；另一類是描繪質(zhì)點運動軌跡的動畫稱為軌跡動畫。

五、MATLAB數(shù)據(jù)分析與多項式計算

1、求向量的最大值和最小值以及求矩陣的最大值和最小值的基本調(diào)用格式。

2、數(shù)據(jù)序列求和與求積函數(shù)式sum和pord，平均值和中值函數(shù)分別是mean和median，累

加與累乘函數(shù)cumsum和cumprod。

3、求標(biāo)準(zhǔn)方差的一般調(diào)用格式為：Y=std(A,flag,dim):求相關(guān)系數(shù)調(diào)用格式為corrcoef(x)和

corrcoef(X,Y)。4、排序函數(shù)是sort(X)

5、一位數(shù)據(jù)插值采用的方法有線性方法、最近方法、3次多項式和3次樣條插值

6、用ployfit函數(shù)球的最小二擬合多項式的系數(shù)，再用ployval函數(shù)按所得的多項式計算所

給出的點上的函數(shù)近似值。7、掌握一位離散傅里葉變換函數(shù)、多項式的加減乘除、多項式的導(dǎo)函數(shù)、代數(shù)多項式求值、

矩陣多項式求值以及多項式求根的調(diào)用格式‘六、MATLAB解方程和最優(yōu)化問題求解1、線性方程組求解：（1）直接解法包括利用做出運算符的直接解法和利用矩陣的分解求解。

（2）迭代法求解主要包括Jacobi迭代法、Gauss-serdel迭代法和兩步迭代法。2、非線性方程求解包括單變量非線性方程求解和非線性方程組求解。3、常微分方程初值問題的數(shù)值解法為龍格庫塔法。

4、最優(yōu)化問題求解分為無約束最優(yōu)化問題求解和有約束最優(yōu)化問題求解。七、MATLAB數(shù)值積分與數(shù)值微分

1、數(shù)值積分包括梯形法、辛普生法、高斯-克朗羅德法。

2、重積分被積函數(shù)是二元函數(shù)或三元函數(shù)，積分范圍是平面的一個區(qū)域或空間的一個區(qū)

域。

3、數(shù)值微分的實現(xiàn)可用兩種方式，第一種是用多項式或樣條函數(shù)g(x)對f(x)進行逼近，然

后用逼近函數(shù)g(x)在點x處的導(dǎo)數(shù)，第二種是用f(x)在點x處的某種差商作為其導(dǎo)數(shù)。八、MATLAB符號運算

1、兩個建立富豪對象的函數(shù)：sym和syms。

2、建立符號表達(dá)式有三種方式:(1)利用單引號（2）用sym函數(shù)（3）使用已知定義的符號

變量。

3、符號表達(dá)式的四則運算與數(shù)值運算一樣，用+、-、*、/、^運算符實現(xiàn)。4、符號表達(dá)式提取費腦子和分母運算的一般調(diào)用格式為[n,d]=numden(s).5、符號表達(dá)式的因式分解與展開函數(shù)調(diào)用格式為：factor(s)、expand(s)、collect(s)、collect(s,v)6、符號表達(dá)式系數(shù)的提取一般調(diào)用格式為：c=coeff(s[,x])該函數(shù)返回多項式中按指定變量

升冪順序排列的系數(shù)，且按離字符“x”近原則確定主變量。

7、符號局長呢也是一種符號表達(dá)式，所以前面介紹的符號表達(dá)式運算都可以在符號意義下

進行，但應(yīng)注意這些函數(shù)作用于符號矩陣時是分別作用于矩陣的每一個元素。8、求函數(shù)極限的函數(shù)limit，求函數(shù)導(dǎo)數(shù)的函數(shù)diff，求符號積分的函數(shù)是int。

9、掌握級數(shù)符號求和、泰勒級數(shù)函數(shù)、符號代數(shù)方程求解以及符號常微分方程求解的調(diào)用

格式。

九、MATLAB圖形句柄

1、在MATLAB中每一個具體的圖形都是由若干個不同的圖形對象組成的。

2、MATLAB在創(chuàng)建每一個圖形對象時，都為該對象分配唯一的一個值，稱其為圖形句柄。

句柄是圖形對象的唯一標(biāo)識符，不同對象的句柄不可能重復(fù)和混淆。

3、每個圖形對象都具有各式各樣的屬性，MATLAB正是通過對屬性的操作來控制和改變

圖形對象的。

4、圖形對象是MATLAB中很重要的一個圖形對象，MATLAB的一切圖形對象輸出都是在

圖形窗口中完成的。

5、坐標(biāo)軸是MATLAB中另一類很重要的圖形對象，坐標(biāo)軸對象是圖形窗口的子對象，每

個圖形窗口中可以定義多個坐標(biāo)軸對象，但只有一個坐標(biāo)軸是生成當(dāng)前坐標(biāo)軸，在沒有指明坐標(biāo)軸時，所有的圖形圖像都是在當(dāng)前坐標(biāo)軸中輸出。

6、曲線對象是坐標(biāo)軸的子對象，它既可以定義在二維坐標(biāo)系中，也可以定義在三維坐標(biāo)系

中。

7、曲面對象也是坐標(biāo)軸的自子對象，它定義在三維坐標(biāo)系中，而坐標(biāo)系可以在任何視點下。8、文本對象主要用于給圖形添加文字標(biāo)注。

9、其他核心對象包括區(qū)域塊對象、方框?qū)ο�、光源對象。十、Simulink動態(tài)仿真集成環(huán)境

1、Simulink是一種以MATLAB為基礎(chǔ)，對動態(tài)系統(tǒng)進行建模、仿真和分析的軟件包。

Simulink由于功能強大、使用簡單方便已成為應(yīng)用最廣泛的動態(tài)系統(tǒng)仿真軟件。

2、Simulink模塊庫提供了大量模塊，單擊模塊庫瀏覽器中Simulink前面的“+”號將看到

相應(yīng)的基本模塊，選擇所需基本模塊，可用鼠標(biāo)將其拖到模型編輯窗口。

3、模塊的而編輯包括添加模塊、選取模塊、復(fù)制與刪除模塊、模塊外形的調(diào)整和模塊名的

處理。

4、熟練掌握模塊的連接與模塊間的調(diào)整、標(biāo)注連線及刪除連線。

5、熟記模塊的參數(shù)和屬性設(shè)置，學(xué)會設(shè)置仿真參數(shù)，學(xué)會使用命令操作對系統(tǒng)進行仿真。6、學(xué)會建立子系統(tǒng)和封裝技術(shù)，掌握子函數(shù)的設(shè)置和應(yīng)用。

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Matlab程序設(shè)計課程總結(jié)

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班級學(xué)號姓名成績

1.Matlab的課程總結(jié)

隨著對matlab的學(xué)習(xí)的深入，我對其了解也更加深入。

MATLAB是美國MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算的高級技術(shù)計算語言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。MATLAB是矩陣實驗室（MatrixLaboratory）的簡稱，MATLAB和Mathematica、Maple并稱為三大數(shù)學(xué)軟件它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值方面首屈一指。

MATLAB可以進行矩陣運算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應(yīng)用于工程計算、控制設(shè)計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設(shè)計與分析等領(lǐng)域。

MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB來解算問題要比用C，F(xiàn)ORTRAN等語言完相同的事情簡捷得多，并且mathwork也吸收了像Maple等軟件的優(yōu)點,使MATLAB成為一個強大的數(shù)學(xué)軟件。在新的版本中也加入了對C，F(xiàn)ORTRAN，C++，JAVA的支持�？梢灾苯诱{(diào)用,用戶也可以將自己編寫的實用程序?qū)�入到MATLAB函數(shù)庫中方便自己以后調(diào)用，此外許多的MATLAB愛好者都編寫了一些經(jīng)典的程序，用戶可以直接進行下載就可以用。此高級語言可用于技術(shù)計算，此開發(fā)環(huán)境可對代碼、文件和數(shù)據(jù)進行管理，交互式工具可以按迭代的方式探查、設(shè)計及求解問題，數(shù)學(xué)函數(shù)可用于線性代數(shù)、統(tǒng)計、傅立葉分析、篩選、優(yōu)化以及數(shù)值積分等，二維和三維圖形函數(shù)可用于可視化數(shù)據(jù)，各種工具可用于構(gòu)建自定義的圖形用戶界面，各種函數(shù)可將基于MATLAB的算法與外部應(yīng)用程序和語言（如C、C++、Fortran、Java、COM以及MicrosoftExcel）集成。

應(yīng)用matlab語言編程的方法來對復(fù)雜電路進行分析和計算，不僅節(jié)約計算時間、方便地調(diào)試電路參數(shù)，而且還可以非常直觀地觀察和測量電路中的電壓、電流和功率等物理量。結(jié)論表明，matlab提供了高效簡潔的編程方法，其強大而簡易的繪圖功能、矩陣和數(shù)組運算能力以及很強的擴充性，能充分的滿足基本電路分析、計算的需要，從而可以大大地提高計算精度和工作效率，在電路理論學(xué)科研究與工程實踐中具有很好的應(yīng)用價值。

2.matlab的優(yōu)勢和應(yīng)用

2.1MATLAB的優(yōu)勢

(1)友好的工作平臺和編程環(huán)境

MATLAB由一系列工具組成。這些工具方便用戶使用MATLAB的函數(shù)和文件，其中許多工具采用的是圖形用戶界面。包括MATLAB桌面和命令窗口、歷史命令窗口、編輯器和調(diào)試器、路徑搜索和用于用戶瀏覽幫助、工作空間、文件的瀏覽器。隨著MATLAB的商業(yè)化以及軟件本身的不斷升級，MATLAB的用戶界面也越來越精致，更加接近Windows的標(biāo)準(zhǔn)界面，人機交互性更強，操作更簡單。而且新版本的MATLAB提供了完整的聯(lián)機查詢、幫助系統(tǒng)，極大的方便了用戶的使用。簡單的編程環(huán)境提供了比較完備的調(diào)試系統(tǒng)，程序不必經(jīng)過編譯就可以直接運行，而且能夠及時地報告出現(xiàn)的錯誤及進行出錯原因分析。

(2)簡單易用的程序語言

Matlab一個高級的矩陣/陣列語言，它包含控制語句、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入和輸出和面向?qū)ο缶幊烫攸c。用戶可以在命令窗口中將輸入語句與執(zhí)行命令同步，也可以先編寫好一個較大的復(fù)雜的應(yīng)用程序（M文件）后再一起運行。新版本的MATLAB語言是基于最為流行的C＋＋語言基礎(chǔ)上的，因此語法特征與C＋＋語言極為相似，而且更加簡單，更加符合科技人員對數(shù)學(xué)表達(dá)式的書寫格式。使之更利于非計算機專業(yè)的科技人員使用。而且這種語言可移植性好、可拓展性極強，這也是MATLAB能夠深入到科學(xué)研究及工程計算各個領(lǐng)域的重要原因。

(3)強大的科學(xué)計算機數(shù)據(jù)處理能力

MATLAB是一個包含大量計算算法的集合。其擁有600多個工程中要用到的數(shù)學(xué)運算函數(shù)，可以方便的實現(xiàn)用戶所需的各種計算功能。函數(shù)中所使用的算法都是科研和工程計算中的最新研究成果，而前經(jīng)過了各種優(yōu)化和容錯處理。在通常情況下，可以用它來代替底層編程語言，如C和C++。在計算要求相同的情況下，使用MATLAB的編程工作量會大大減少。MATLAB的這些函數(shù)集包括從最簡單最基本的函數(shù)到諸如矩陣，特征向量、快速傅立葉變換的復(fù)雜函數(shù)。函數(shù)所能解決的問題其大致包括矩陣運算和線性方程組的求解、微分方程及偏微分方程的組的求解、符號運算、傅立葉變換和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析、工程中的優(yōu)化問題、稀疏矩陣運算、復(fù)數(shù)的各種運算、三角函數(shù)和其他初等數(shù)學(xué)運算、多維數(shù)組操作以及建模動態(tài)仿真等。

(4)出色的圖形處理功能

圖形處理功能MATLAB自產(chǎn)生之日起就具有方便的數(shù)據(jù)可視化功能，以將向量和矩陣用圖形表現(xiàn)出來，并且可以對圖形進行標(biāo)注和打印。高層次的作圖包括二維和三維的可視化、圖象處理、動畫和表達(dá)式作圖�？捎糜诳茖W(xué)計算和工程繪圖。新版本的MATLAB對整個圖形處理功能作了很大的改進和完善，使它不僅在一般數(shù)據(jù)可視化軟件都具有的功能（例如二維曲線和三維曲面的繪制和處理等）方面更加完善，而且對于一些其他軟件所沒有的功能（例如圖形的光照處理、色度處理以及四維數(shù)據(jù)的表現(xiàn)等），MATLAB同樣表現(xiàn)了出色的處理能力。同時對一些特殊的可視化要求，例如圖形對話等，MATLAB也有相應(yīng)的功能函數(shù)，保證了用戶不同層次的要求。另外新版本的MATLAB還著重在圖形用戶界面（GUI）的制作上作了很大的改善，對這方面有特殊要求的用戶也可以得到滿足。

(5)應(yīng)用廣泛的模塊集合工具箱

MATLAB對許多專門的領(lǐng)域都開發(fā)了功能強大的模塊集和工具箱。一般來說，它們都是由特定領(lǐng)域的專家開發(fā)的，用戶可以直接使用工具箱學(xué)習(xí)、應(yīng)用和評估不同的方法而不需要自己編寫代碼。目前，MATLAB已經(jīng)把工具箱延伸到了科學(xué)研究和工程應(yīng)用的諸多領(lǐng)域，諸如數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫接口、概率統(tǒng)計、樣條擬合、優(yōu)化算法、偏微分方程求解、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波分析、信號處理、圖像處理、系統(tǒng)辨識、控制系統(tǒng)設(shè)計、LMI控制、魯棒控制、模型預(yù)測、模糊邏輯、金融分析、地圖工具、非線性控制設(shè)計、實時快速原型及半物理仿真、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、定點仿真、DSP與通訊、電力系統(tǒng)仿真等，都在工具箱（Toolbox）家族中有了自己的一席之地。

(6)實用的程序接口和發(fā)布平臺

新版本的MATLAB可以利用MATLAB編譯器和C/C++數(shù)學(xué)庫以及圖形庫，將自己的MATLAB程序自動轉(zhuǎn)換為獨立于MATLAB運行的C和C++的代碼。允許用戶編寫可以和MATLAB進行交互的C或C++語言程序。另外，MATLAB網(wǎng)頁服務(wù)程序還容許在Web應(yīng)用中使用自己的MATLAB數(shù)學(xué)和圖形程序。MATLAB的一個重要特色就是具有一套程序擴展系統(tǒng)和一組稱之為工具箱的特殊應(yīng)用子程序。工具箱是MATLAB函數(shù)的子程序庫，每一個工具箱都是為某一類學(xué)科專業(yè)和應(yīng)用而定制的，主要包括信號處理、控制系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯、小波分析和系統(tǒng)仿真等方面的應(yīng)用。

(7)應(yīng)用軟件開發(fā)（包括用戶界面）

在開發(fā)環(huán)境中，使用戶更方便地控制多個文件和圖形窗口；在編程方面支持了函

數(shù)嵌套，有條件中斷等；在圖形化方面，有了更強大的圖形標(biāo)注和處理功能，包括對性對起連接注釋等；在輸入輸出方面，可以直接向Excel和HDF5進行連接。2.2matlab的應(yīng)用

MATLAB的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣闊，典型的應(yīng)用舉例如下：

(1)數(shù)據(jù)分析(2)數(shù)值與符號計算；(3)工程與科學(xué)繪圖；(4)控制系統(tǒng)設(shè)計；(5)航天工業(yè)；(6)汽車工業(yè)；(7)生物醫(yī)學(xué)工程；(8)語音處理；

(9)圖像與數(shù)字信號處理；(10)財務(wù)、金融分析；(11)建模、仿真及樣機開發(fā)；(12)新算法研究開發(fā)；(13)圖形用戶界面設(shè)計。

3.matlab在電路分析中的應(yīng)用舉例

在電路分析中，隨著電路規(guī)模的加大，微分方程階數(shù)以及聯(lián)立方程的個數(shù)勢必增多，給解算帶來困難。傳統(tǒng)的計算機編程語言，如FORTRAN、C語言等在處理高階微分方程和大規(guī)模聯(lián)立方程組問題時，大量的時間和精力都花在矩陣處理(如矩陣輸入、求逆、稀疏矩陣處理等)和圖形的生成分析等繁瑣易錯的細(xì)節(jié)上。而被譽為第四代計算機語言的MATLAB在矩陣處理和圖形處理等方面有著得天獨厚的優(yōu)勢。利用MATLAB的M文件來求解電路方程，只需一個或幾個語句即可完成，同時MATLAB提供的Simulink工具可直接建立電路模擬模型，隨意改變模擬參數(shù)，并且立即可得到修改后的模擬結(jié)果(Scope顯示)，進一步省去了編程的步驟。

1.圖一所示的電路中，Us=16V,R1=R3=R4=1Ω,R2=2Ω,K=4,求U10.：

求解此題的方程組為

7203201*1i1i2u1016

016

對應(yīng)的M文件為

A=[-7-20;-320;101];%定義方程組的系數(shù)矩陣AB=[16016];%定義右端矩陣C=A\\B%求解未知變量矩陣CC=4.000

6.000

12.000此為U10值

2．在圖3所示的電路中，R3=R6=1Ω,G8=1S,L1=1H,C4=1e-6F，

C9=2e-6F,US7=10sin100tV，IS2=2sin100Ta,g=1.用2b法求各支路的變量。

與圖3對應(yīng)的2b方程的矩陣形式為

其M文件為

A=[-100001000;-11000100;01000-1011;000100-100;0000-1000-1]

B=[110001000;001-100-100;0-1-1000010;0000-100-11]

C=[-10-1j*1E-40-111j*2E-4]Ye=diag(C)Ye(5,6)=-1

D=[j*10011-1110-1-1];Ze=diag(D)

Us=[00000010+j*000]"Is=[0-2+j*00000000]"E=zeros(5,9)F=zeros(4,9)G=[00000]"H=[0000]"W=[EA;BF;YeZe]N=[G;H;Us+Is]Xn=W\\N

第6條支路的電壓向量為1.0e+002*(-0.0000+0.0004i);計算其峰值為：0.05656V。

00AB0U0IUsIsYeZe3.圖6所示的電路中，開關(guān)s閉合前已達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)。已知：R=0.1Q，C=1F，L=0．1H，e1(t)=10V，e(t)=5V，求開關(guān)s在時間t=0瞬時閉合后，電感支路上的電流iL(t)。

此題求解的二階微分方程如下：

d2iLdiL1010iL10002dtdtiL(0)0A

diL100dt(t0)

對應(yīng)的M文件為

dsolve("D2y+10*Dy+10*y=1000","Dy(0)=100","Y(0)=0")ans=100-101.6398*exp(-1.1270*t)+1.6398*exp(-8.8730*t)其解為iL(t)=100-101.6398e-1.1270t+1.6398e-8.8730t.

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