計算機仿真與模擬0-概述.ppt

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計算機仿真與模擬,參考教材,Matlab及在電子信息課程中的應用，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程序設計與應用，劉衛(wèi)國，高等教育出版社，06.07,課程內容簡介,MATLAB基礎知識基于MATLAB的數(shù)值運算利用MATLAB繪制圖形利用MATLAB求解電路/信號處理的問題動態(tài)系統(tǒng)仿真：Simulink基礎基于Simulink的建模與仿真,學會Matlab將讓你終生受益!!!,為什么要學這門課？？？,學習Matlab的基本原因,不希望學生在編程上花太多時間，課程目的不是學習編程社會化的運行帶來的好處：合理利用可以節(jié)約大量的時間面向對象的思想帶來巨大的好處緊密結合科學的前沿FromBBS:博士論文=Matlab+word,Matlab的學習方法,必須做大量的練習，熟悉其中的函數(shù)聯(lián)系和自己的課題相關，深刻的體會多看幫助文件，一本好的參考書會提問題，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,一、概述,MATLAB是一種以矩陣為基礎的交互式系統(tǒng)計算平臺,它用于科學和工程的計算與可視化在于快速開發(fā)計算方法，而不在于計算速度。,1.1MATLAB的發(fā)展,70s末期，CleveMoler開發(fā)了“通俗易懂”Fortran接口程序，用于矩陣運算，取名為MATLAB，即MATrixLABoratory1983年春天，工程師JohnLittle與Moler、SteveBangert一起用C語言開發(fā)了第二代專業(yè)版MATLAB1984年MathWorks公司成立，MATLAB正式推向市場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)化和解方程動態(tài)過程仿真：實時的和非實時的數(shù)據(jù)來源：Excel、數(shù)據(jù)庫、A/D等等嵌入式的控制：Pc/104和DSP神經(jīng)元網(wǎng)絡、小波分析、GA等等虛擬現(xiàn)實仿真,1.3MATLAB特點,1．MATLAB是一種解釋性語言MATLAB以解釋方式工作的，鍵入算式立即得結果，無需編譯，它對每條語句解釋后立即執(zhí)行。2．變量的“多功能性”(1)每個變量代表一個矩陣，它可以有n?m元素(2)每個元素都看作復數(shù)(3)矩陣行數(shù)、列數(shù)無需定義3．運算符號的“多功能性”所有的運算，包括加、減、乘、除、函數(shù)運算都對矩陣和復數(shù)有效。,1.3MATLAB特點,4．人機界面適合科技人員語言規(guī)則與筆算式相似：MATLAB的程序與科技人員的書寫習慣相近，因此，易寫易讀易交流。5．強大而簡易的作圖功能(1)能根據(jù)輸入數(shù)據(jù)自動確定坐標繪圖；(2)能規(guī)定多種坐標繪圖；(3)能繪制三維坐標中的曲線和曲面；(4)可設置不同顏色、線型、視角等。6．智能化程度高,1.3MATLAB特點,7．功能豐富，可擴展性強MATLAB軟件包括基本部分和專業(yè)擴展部分?；静糠职ǎ壕仃嚨倪\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。擴展部分稱為工具箱(toolbox)，用于解決某一個方面的專門問題，或實際某一類的新算法?，F(xiàn)在已經(jīng)有控制系統(tǒng)、信號處理、圖像處理、系統(tǒng)辨識、模糊集合、神經(jīng)元網(wǎng)絡、小波分析等20余個工具箱，并且還在繼續(xù)發(fā)展中。,Matlab產(chǎn)品家族,Matlab擴展支持在matlab中隊系統(tǒng)的實施和開發(fā)。工具箱：專用的函數(shù)庫，解決特定領域的問題。Simulink非線性系統(tǒng)仿真Blockset是專門為simulink建立的模塊。,1.4網(wǎng)絡資源,新聞組MATLAB的新聞組是comp.soft-sys.MATLAB。瀏覽器指向網(wǎng)絡上的工具箱,二、MATLAB基礎使用,2.1MATLAB安裝與啟動Matlab的安裝…………Matlab的啟動選擇桌面上的MATLAB應用程序圖標，雙擊?；騿螕簟伴_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)和圖形用戶界面文件(GUI)。Open....：打開一個已經(jīng)存在的文件。CloseCommandWindow：關閉命令窗口。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的文件(.mat)中。SetPath....：設置MATLAB的搜索路徑。Preferences...：允許用戶對系統(tǒng)的一些性能參數(shù)進行設置，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：打開一個新的.m文件編輯器窗口。在編輯器中打開一個已有的MATALB相關文件。創(chuàng)建一個新的Simulink模塊文件。打開MATLAB的幫助。設置當前路徑,,,,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的命令，系統(tǒng)將自動顯示信息。用戶可以運行函數(shù)、執(zhí)行MATLAB的基本操作命令以及對MATLAB系統(tǒng)的參數(shù)設置等操作。在命令窗口的菜單條下，一般有6個下拉子菜單：File、Edit、Debug、Desktop、Windows和Help。,,在命令窗口中>>提示符后面可以輸入相關命令運算結果立即得到,命令窗口的編輯功能,MATLAB的特殊的功能鍵?調出上一個（歷史）命令行?調出下一個命令行Esc恢復命令輸入的空白狀態(tài)當輸入命令的語句過長，需要兩行或多行才能輸入，則要使用“…”作連接符號，按回車鍵(Enter)轉入下一行繼續(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（默認格式）,數(shù)據(jù)精度顯示格式,MATLAB中所有的量為雙字長浮點數(shù)，顯示按下面顯示規(guī)則：在缺省情況下，當結果為整數(shù)，作為整數(shù)顯示；當結果為實數(shù)，以小數(shù)后4位的精度近似顯示。如果結果中的有效數(shù)字超出了這一范圍，以科學計數(shù)法顯示結果。format命令改變顯示格式，常用的的格式有formattype注：type具體類型如下,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)行過的命令可以直接調入到命令窗口,工作空間窗口,工作空間它允許用戶查看當前MATLAB工作空間的內容，而且通過它可以對工作空間中的變量進行刪除、保存、修改等操作。,當前工作路徑,當前路徑窗口(CurrentDirectory)主要顯示當前工作在什么路徑下，包括M文件的打開路徑等。當前路徑窗口允許用戶對MATLAB的路徑進行查看和修改，如果修改了路徑會立即產(chǎn)生作用。通常啟動MATLAB之后的默認當前路徑是\MATLAB\work，如果不改變當前目錄，用戶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對這一命令的搜索順序為：(1)檢查“test”是否是存儲在工作空間中的變量。若為工作空間中變量，則返回該變量的內容；否則進行下一步；(2)檢查“test”是否為MATLAB的內部函數(shù)。若為內部函數(shù)，則返回要求輸入內部函數(shù)參數(shù)信息。否則進行下一步；(3)檢查當前目錄中是否有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)如不滿足上述任何一條件，則返回出錯信息。,MATLAB的搜索順序,如果在搜索路徑中存在兩個或多個同名函數(shù)，則只能發(fā)現(xiàn)搜索路徑中的第一個函數(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，而實際的搜索規(guī)則要復雜得多。,設置當前工作路徑,方法一：在當前路徑窗口(CurrentDirectory)將文件所在的路徑設置為當前路徑；,設置當前工作路徑,方法二：單擊File菜單中的SetPath…項，彈出路徑設置對話框如圖所示。,圖像窗口,MATLAB圖形窗(Figure)主要用于顯示用戶所繪制的圖形。通常，只要執(zhí)行了任意一種繪圖命令，圖形窗就會自動產(chǎn)生。繪圖都在這一個圖形窗中進行。如果再建一個圖形窗，則可鍵入figure命令，MATLAB會新建一個圖形窗，并自動給它排出序號。,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，計算機對每一行命令作出反應。2、MATLAB文本編輯器。MATLAB文本編輯器的功能就是完成編寫、修改和調試這種文件程序就要用到M文件編輯器/調試器。文本編輯器/調試器的啟動可以從命令窗口中選擇新建或打開文件按鈕進入，或在命令窗口中鍵入：edit(回車)。其編輯模式如圖所示。,文本編輯器的相關菜單功能,?SaveandRun：保存并運行程序，直到遇到下一個斷點。?SingleStep：單步執(zhí)行。?StepIn：運行當前程序行，如果當前行調用了另外一個函數(shù)，則跳轉到這個函數(shù)里。?ExitDebugMode：退出調試模式。?Set/ClearBreakpoint：設置/清除斷點。?ClearAllBreakpoints：清除所有的斷點。?StopIfError：程序運行時遇到錯誤則停止。?StopIfWarming：程序運行進遇到警告則停止。?StopIfNaNorInf：程序運行時遇到不是數(shù)（NotaNumber）或是無窮大（InfiniteValue）。,MATLAB的基本操作命令,1．窗口命令clc：清除命令窗口里的內容，光標回到窗口的左上角。clf：清除當前Figure窗口里的所有非隱藏圖形對象。Close：關閉當前的Figure窗口。Closeall：關閉所有的Figure窗口。,MATLAB的基本操作命令,2．工作空間管理命令who：列出當前工作空間里的所有變量。Whos：列出當前工作空間里的所有變量及大小、類型和所占的存儲空間。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文件。Load：將磁盤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。給出關鍵字就能找到相應的說明。Help命令簡單易用，但是它要求準確給出關鍵字。HelpDesk：這是MATLAB的HTML格式的幫助文檔?？梢栽诿钚墟I入helpdesk進入，HelpDesk的搜索可以使用不完全關鍵字。電子版手冊PDF：MATLAB里包含了大量關于MATLAB安裝、使用、編程以及各種工具箱等的電子版手冊，全部為PDF格式,具有搜索功能，因此也可以在指定的手冊中搜索關鍵字。,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)，這時將顯示MATLAB的所有目錄項。,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+符號顯示出有關指定命令/函數(shù)/符號的詳細信息，包括命令格式及注意事項。,2.3幫助的使用,help命令：已知命令不知道用法lookfor命令：知道命令的關鍵詞MatlabHelp:命令查找，索引，說明書Demo,,Next>>基本語法,