計(jì)算機(jī)仿真與模擬0-概述.ppt

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計(jì)算機(jī)仿真與模擬,參考教材,Matlab及在電子信息課程中的應(yīng)用，陳懷琛，電子工業(yè)出版社，06.03Matlab/simulink建模與仿真，張德豐，電子工業(yè)出版，09.06Matlab程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用，劉衛(wèi)國(guó)，高等教育出版社，06.07,課程內(nèi)容簡(jiǎn)介,MATLAB基礎(chǔ)知識(shí)基于MATLAB的數(shù)值運(yùn)算利用MATLAB繪制圖形利用MATLAB求解電路/信號(hào)處理的問(wèn)題動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真：Simulink基礎(chǔ)基于Simulink的建模與仿真,學(xué)會(huì)Matlab將讓你終生受益!!!,為什么要學(xué)這門(mén)課？？？,學(xué)習(xí)Matlab的基本原因,不希望學(xué)生在編程上花太多時(shí)間，課程目的不是學(xué)習(xí)編程社會(huì)化的運(yùn)行帶來(lái)的好處：合理利用可以節(jié)約大量的時(shí)間面向?qū)ο蟮乃枷霂?lái)巨大的好處緊密結(jié)合科學(xué)的前沿FromBBS:博士論文=Matlab+word,Matlab的學(xué)習(xí)方法,必須做大量的練習(xí)，熟悉其中的函數(shù)聯(lián)系和自己的課題相關(guān)，深刻的體會(huì)多看幫助文件，一本好的參考書(shū)會(huì)提問(wèn)題，尋求大家的幫助記?。篗atlab可以做很多事情,概述MATLAB基本使用MATLAB的基本矩陣分析矩陣操作流程控制,MATLAB基礎(chǔ),一、概述,MATLAB是一種以矩陣為基礎(chǔ)的交互式系統(tǒng)計(jì)算平臺(tái),它用于科學(xué)和工程的計(jì)算與可視化在于快速開(kāi)發(fā)計(jì)算方法，而不在于計(jì)算速度。,1.1MATLAB的發(fā)展,70s末期，CleveMoler開(kāi)發(fā)了“通俗易懂”Fortran接口程序，用于矩陣運(yùn)算，取名為MATLAB，即MATrixLABoratory1983年春天，工程師JohnLittle與Moler、SteveBangert一起用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)了第二代專(zhuān)業(yè)版MATLAB1984年MathWorks公司成立，MATLAB正式推向市場(chǎng)1993年Matlab4.0,1.1MATLAB的發(fā)展(續(xù)),1995年Matlab4.2（帶有Simulink）1997年Matlab5.02000.10matlab6.02002.8Matlab6.52004.7Matlab7.02006年MatlabR系列，采用“R+年代+代碼”，代碼：春季a，秋季b,1.2Matlab能做什么,基本的數(shù)據(jù)處理優(yōu)化和解方程動(dòng)態(tài)過(guò)程仿真：實(shí)時(shí)的和非實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)來(lái)源：Excel、數(shù)據(jù)庫(kù)、A/D等等嵌入式的控制：Pc/104和DSP神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、小波分析、GA等等虛擬現(xiàn)實(shí)仿真,1.3MATLAB特點(diǎn),1．MATLAB是一種解釋性語(yǔ)言MATLAB以解釋方式工作的，鍵入算式立即得結(jié)果，無(wú)需編譯，它對(duì)每條語(yǔ)句解釋后立即執(zhí)行。2．變量的“多功能性”(1)每個(gè)變量代表一個(gè)矩陣，它可以有n?m元素(2)每個(gè)元素都看作復(fù)數(shù)(3)矩陣行數(shù)、列數(shù)無(wú)需定義3．運(yùn)算符號(hào)的“多功能性”所有的運(yùn)算，包括加、減、乘、除、函數(shù)運(yùn)算都對(duì)矩陣和復(fù)數(shù)有效。,1.3MATLAB特點(diǎn),4．人機(jī)界面適合科技人員語(yǔ)言規(guī)則與筆算式相似：MATLAB的程序與科技人員的書(shū)寫(xiě)習(xí)慣相近，因此，易寫(xiě)易讀易交流。5．強(qiáng)大而簡(jiǎn)易的作圖功能(1)能根據(jù)輸入數(shù)據(jù)自動(dòng)確定坐標(biāo)繪圖；(2)能規(guī)定多種坐標(biāo)繪圖；(3)能繪制三維坐標(biāo)中的曲線(xiàn)和曲面；(4)可設(shè)置不同顏色、線(xiàn)型、視角等。6．智能化程度高,1.3MATLAB特點(diǎn),7．功能豐富，可擴(kuò)展性強(qiáng)MATLAB軟件包括基本部分和專(zhuān)業(yè)擴(kuò)展部分?；静糠职ǎ壕仃嚨倪\(yùn)算和各種變換，代數(shù)和超越方程的求解，數(shù)據(jù)處理和傅里葉變換，數(shù)值積分等等。擴(kuò)展部分稱(chēng)為工具箱(toolbox)，用于解決某一個(gè)方面的專(zhuān)門(mén)問(wèn)題，或?qū)嶋H某一類(lèi)的新算法。現(xiàn)在已經(jīng)有控制系統(tǒng)、信號(hào)處理、圖像處理、系統(tǒng)辨識(shí)、模糊集合、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、小波分析等20余個(gè)工具箱，并且還在繼續(xù)發(fā)展中。,Matlab產(chǎn)品家族,Matlab擴(kuò)展支持在matlab中隊(duì)系統(tǒng)的實(shí)施和開(kāi)發(fā)。工具箱：專(zhuān)用的函數(shù)庫(kù)，解決特定領(lǐng)域的問(wèn)題。Simulink非線(xiàn)性系統(tǒng)仿真Blockset是專(zhuān)門(mén)為simulink建立的模塊。,1.4網(wǎng)絡(luò)資源,新聞組MATLAB的新聞組是comp.soft-sys.MATLAB。瀏覽器指向網(wǎng)絡(luò)上的工具箱,二、MATLAB基礎(chǔ)使用,2.1MATLAB安裝與啟動(dòng)Matlab的安裝…………Matlab的啟動(dòng)選擇桌面上的MATLAB應(yīng)用程序圖標(biāo)，雙擊?；騿螕簟伴_(kāi)始/程序/MATLAB/R2008a/MatlabR2008a”）,2.2Matlab的工作環(huán)境,通常情況下，MATLAB的工作環(huán)境主要有：命令窗口（CommandWindow）、當(dāng)前路徑窗口（CurrentDirectory）、工作區(qū)間瀏覽器（Workspace）、命令歷史窗口（CommandHistory）、圖形窗口(Figure)、文本編輯窗口(Editor)。,2.2Matlab的工作環(huán)境,,,,,,2.2Matlab的工作環(huán)境,,命令窗口下的File子菜單,,New及其子菜單：允許用用戶(hù)建立新的文件（M文件）、新的圖形窗（Figure）、變量(variable)、仿真模型文件(model)和圖形用戶(hù)界面文件(GUI)。Open....：打開(kāi)一個(gè)已經(jīng)存在的文件。CloseCommandWindow：關(guān)閉命令窗口。ImportData....：在MATALB工作空間中生成一變量，并從指定的路徑和相應(yīng)的文件中獲取數(shù)據(jù)。SaveWorkspaceAs....：將工作空間中的所有變量數(shù)據(jù)保存在指定的路徑下的相應(yīng)的文件(.mat)中。SetPath....：設(shè)置MATLAB的搜索路徑。Preferences...：允許用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)的一些性能參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，如數(shù)據(jù)格式、字體大小與顏色等。,MATLAB命令窗口的工具欄介紹,工具欄上按鈕的含義部分：打開(kāi)一個(gè)新的.m文件編輯器窗口。在編輯器中打開(kāi)一個(gè)已有的MATALB相關(guān)文件。創(chuàng)建一個(gè)新的Simulink模塊文件。打開(kāi)MATLAB的幫助。設(shè)置當(dāng)前路徑,,,,窗口布局dock……undock……,2.2Matlab的工作環(huán)境,命令窗中的菜單與功能MATLAB命令窗口(CommandWindow)是用戶(hù)和MATLAB系統(tǒng)交互的主要窗口。在命令窗口中可以直接輸入相應(yīng)的命令，系統(tǒng)將自動(dòng)顯示信息。用戶(hù)可以運(yùn)行函數(shù)、執(zhí)行MATLAB的基本操作命令以及對(duì)MATLAB系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置等操作。在命令窗口的菜單條下，一般有6個(gè)下拉子菜單：File、Edit、Debug、Desktop、Windows和Help。,,在命令窗口中>>提示符后面可以輸入相關(guān)命令運(yùn)算結(jié)果立即得到,命令窗口的編輯功能,MATLAB的特殊的功能鍵?調(diào)出上一個(gè)（歷史）命令行?調(diào)出下一個(gè)命令行Esc恢復(fù)命令輸入的空白狀態(tài)當(dāng)輸入命令的語(yǔ)句過(guò)長(zhǎng)，需要兩行或多行才能輸入，則要使用“…”作連接符號(hào)，按回車(chē)鍵(Enter)轉(zhuǎn)入下一行繼續(xù)輸入。Quit：退出MATLAB。,顯示行間距的格式控制,命令：format緊湊格式>>formatcompact稀疏格式>>formatloose（默認(rèn)格式）,數(shù)據(jù)精度顯示格式,MATLAB中所有的量為雙字長(zhǎng)浮點(diǎn)數(shù)，顯示按下面顯示規(guī)則：在缺省情況下，當(dāng)結(jié)果為整數(shù)，作為整數(shù)顯示；當(dāng)結(jié)果為實(shí)數(shù)，以小數(shù)后4位的精度近似顯示。如果結(jié)果中的有效數(shù)字超出了這一范圍，以科學(xué)計(jì)數(shù)法顯示結(jié)果。format命令改變顯示格式，常用的的格式有formattype注：type具體類(lèi)型如下,數(shù)據(jù)精度顯示格式,歷史命令窗口,命令歷史窗口(CommandHistory)主要顯示曾經(jīng)在CommandWindow窗口執(zhí)行過(guò)的命令可以直接調(diào)入到命令窗口,工作空間窗口,工作空間它允許用戶(hù)查看當(dāng)前MATLAB工作空間的內(nèi)容，而且通過(guò)它可以對(duì)工作空間中的變量進(jìn)行刪除、保存、修改等操作。,當(dāng)前工作路徑,當(dāng)前路徑窗口(CurrentDirectory)主要顯示當(dāng)前工作在什么路徑下，包括M文件的打開(kāi)路徑等。當(dāng)前路徑窗口允許用戶(hù)對(duì)MATLAB的路徑進(jìn)行查看和修改，如果修改了路徑會(huì)立即產(chǎn)生作用。通常啟動(dòng)MATLAB之后的默認(rèn)當(dāng)前路徑是\MATLAB\work，如果不改變當(dāng)前目錄，用戶(hù)自己的工作空間和文件都將保存到該目錄。,MATLAB的搜索順序,如果在命令窗口中輸入如下命令：>>testMATLAB對(duì)這一命令的搜索順序?yàn)椋?1)檢查“test”是否是存儲(chǔ)在工作空間中的變量。若為工作空間中變量，則返回該變量的內(nèi)容；否則進(jìn)行下一步；(2)檢查“test”是否為MATLAB的內(nèi)部函數(shù)。若為內(nèi)部函數(shù)，則返回要求輸入內(nèi)部函數(shù)參數(shù)信息。否則進(jìn)行下一步；(3)檢查當(dāng)前目錄中是否有test.m、test.mex或test.dll文件；(4)檢查MATLAB搜索路徑上是否存在test.m、test.mex或test.dll文件；(5)如不滿(mǎn)足上述任何一條件，則返回出錯(cuò)信息。,MATLAB的搜索順序,如果在搜索路徑中存在兩個(gè)或多個(gè)同名函數(shù)，則只能發(fā)現(xiàn)搜索路徑中的第一個(gè)函數(shù)，而其它同名函數(shù)不被執(zhí)行。此搜索的順序只是一般情況下的順序，而實(shí)際的搜索規(guī)則要復(fù)雜得多。,設(shè)置當(dāng)前工作路徑,方法一：在當(dāng)前路徑窗口(CurrentDirectory)將文件所在的路徑設(shè)置為當(dāng)前路徑；,設(shè)置當(dāng)前工作路徑,方法二：?jiǎn)螕鬎ile菜單中的SetPath…項(xiàng)，彈出路徑設(shè)置對(duì)話(huà)框如圖所示。,圖像窗口,MATLAB圖形窗(Figure)主要用于顯示用戶(hù)所繪制的圖形。通常，只要執(zhí)行了任意一種繪圖命令，圖形窗就會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生。繪圖都在這一個(gè)圖形窗中進(jìn)行。如果再建一個(gè)圖形窗，則可鍵入figure命令，MATLAB會(huì)新建一個(gè)圖形窗，并自動(dòng)給它排出序號(hào)。,文本窗口,通常，MATLAB命令編輯有行命令方式和文件方式兩種：1、行命令方式。在命令窗口中一行一行地輸入命令，計(jì)算機(jī)對(duì)每一行命令作出反應(yīng)。2、MATLAB文本編輯器。MATLAB文本編輯器的功能就是完成編寫(xiě)、修改和調(diào)試這種文件程序就要用到M文件編輯器/調(diào)試器。文本編輯器/調(diào)試器的啟動(dòng)可以從命令窗口中選擇新建或打開(kāi)文件按鈕進(jìn)入，或在命令窗口中鍵入：edit(回車(chē))。其編輯模式如圖所示。,文本編輯器的相關(guān)菜單功能,?SaveandRun：保存并運(yùn)行程序，直到遇到下一個(gè)斷點(diǎn)。?SingleStep：?jiǎn)尾綀?zhí)行。?StepIn：運(yùn)行當(dāng)前程序行，如果當(dāng)前行調(diào)用了另外一個(gè)函數(shù)，則跳轉(zhuǎn)到這個(gè)函數(shù)里。?ExitDebugMode：退出調(diào)試模式。?Set/ClearBreakpoint：設(shè)置/清除斷點(diǎn)。?ClearAllBreakpoints：清除所有的斷點(diǎn)。?StopIfError：程序運(yùn)行時(shí)遇到錯(cuò)誤則停止。?StopIfWarming：程序運(yùn)行進(jìn)遇到警告則停止。?StopIfNaNorInf：程序運(yùn)行時(shí)遇到不是數(shù)（NotaNumber）或是無(wú)窮大（InfiniteValue）。,MATLAB的基本操作命令,1．窗口命令clc：清除命令窗口里的內(nèi)容，光標(biāo)回到窗口的左上角。clf：清除當(dāng)前Figure窗口里的所有非隱藏圖形對(duì)象。Close：關(guān)閉當(dāng)前的Figure窗口。Closeall：關(guān)閉所有的Figure窗口。,MATLAB的基本操作命令,2．工作空間管理命令who：列出當(dāng)前工作空間里的所有變量。Whos：列出當(dāng)前工作空間里的所有變量及大小、類(lèi)型和所占的存儲(chǔ)空間。Clear：從工作空間清除所有變量。Clearall：從工作空間清除所有變量、函數(shù)和MEX文件。Save：將工作空間里的變量保存到磁盤(pán)文件。Load：將磁盤(pán)文件里的變量加載到工作空間。Workspace：顯示W(wǎng)orkspace瀏覽器。,2.3幫助的使用,help命令：它最常用、最快，往往也是最有效的。給出關(guān)鍵字就能找到相應(yīng)的說(shuō)明。Help命令簡(jiǎn)單易用，但是它要求準(zhǔn)確給出關(guān)鍵字。HelpDesk：這是MATLAB的HTML格式的幫助文檔?？梢栽诿钚墟I入helpdesk進(jìn)入，HelpDesk的搜索可以使用不完全關(guān)鍵字。電子版手冊(cè)PDF：MATLAB里包含了大量關(guān)于MATLAB安裝、使用、編程以及各種工具箱等的電子版手冊(cè)，全部為PDF格式,具有搜索功能，因此也可以在指定的手冊(cè)中搜索關(guān)鍵字。,2.3幫助的使用-help,help命令主要有以下幾種格式：格式一：help不帶任何參數(shù)，這時(shí)將顯示MATLAB的所有目錄項(xiàng)。,2.3幫助的使用-help,格式二：help+目錄名顯示出指定目錄中的所有命令及其函數(shù)。,,格式三：help+命令名或help+函數(shù)名或help+符號(hào)顯示出有關(guān)指定命令/函數(shù)/符號(hào)的詳細(xì)信息，包括命令格式及注意事項(xiàng)。,2.3幫助的使用,help命令：已知命令不知道用法lookfor命令：知道命令的關(guān)鍵詞MatlabHelp:命令查找，索引，說(shuō)明書(shū)Demo,,Next>>基本語(yǔ)法,