第1章matlab环境认识与基本操作.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,*,第1章matlab环境认识与基本操作,第,1,章,Matlab,环境认识与操作,1.1,Matlab,环境认识,1.1.1,命令窗口,1.1.2,命令历史记录窗口,1.1.3,工作空间,1.1.4,帮助窗口,1.1.5,图形窗口,1.1.6,编辑,/,调试窗口（,Edit/Debug Window,）,1.2,matlab notebook,及其使用,1.2.1 matlab notebook,的启动,1.2.2 Notebook,的菜单命令,1.2.3,输出单元的格式控制,1.2.4,使用,M-book,模板的若干参考技巧,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,第,1,章,Matlab,环境认识与操作,Matlab,被称为是“,The Language of Technical Computing”,，面向理工科不同领域，功能强大，而且不断有新的工具箱添加。熟练掌握,Matlab,有助于更好地理解学科概念，方便计算。,本章首先对,Matlab,环境做初步认识，同时对涉及到的操作如寻求帮助、编辑,/,调试等进行介绍。此外，对,notebook,工具的使用进行了详细介绍。,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.1Matlab环境认识,当按照软件说明安装好,MATLAB,后，启动的初始界面如下：,图,1.1,系统默认界面,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.1,Matlab,环境认识,图,1.2,打开,Desktop,下拉菜单的界面,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.1,Matlab,环境认识,从默认界面（图,1.1,）看，我们可以发现有命令窗口（,Command Window,）、命令历史记录窗口（,Command History,）、工作空间（,Workspace,）等。,如果打开,Desktop,下拉菜单（,1.2,），还可以调出其它如帮助窗口（,Help,）、图形窗口（,Figure,）、编辑,/,调试窗口（,Editor,）等等。下面通过示例做简单介绍。,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.1.1,命令窗口,在命令提示符后输入合法命令并回车，MATLAB即会自动执行并给出执行结果。,注：演示例,1,并说明,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.1.1,命令窗口,对于长的命令，可以使用连接符,.,将断开的命令连起来。,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.1.1,命令窗口,注：演示例,2,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.1.1,命令窗口,在使用连接符,.,时需特别注意的是，对于如单引号内的字符串必须在一行完全引起来，否则报错；此外，连接符,.,后的字符不再被识别。这几种情况均体现在例,3,中。,注：演示例,3,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.1.1,命令窗口,对于一次输入多个命令语句的情况，可以使用,Shift+Enter,将多个命令语句连成一个语句段，,matlab,会一起执行这些命令。,注：演示例,4,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.1.1,命令窗口,对于多行语句的情况，最好使用,m,脚本文件或函数保存再运行。有关,m,文件的内容将在后面的章节中讲到。,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.1.2,命令历史记录窗口,显示最近命令窗口运行过的函数日志,。,图,1.4,命令历史记录窗口,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.1.2,命令历史记录窗口,图,1.5,命令历史记录窗口的快捷操作菜单,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.1.2,命令历史记录窗口,图,1.4,显示了一段函数的历史记录。在此窗口中，可以进行如下操作：,（,1,）执行先前运行过的函数语句,执行单条函数语句，直接双击函数语句即可；,执行多条函数语句，用,Shift,或,Ctrl,键配合鼠标左键选中多条函数语句，然后点鼠标右键选,Evaluate Selection,项执行；,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.1.2,命令历史记录窗口,将待执行的函数语句拷贝到命令窗口中执行；,将待执行的函数语句生成,m,文件，方法是用,Shift,或,Ctrl,键配合鼠标左键选中多条函数语句，然后点鼠标右键选,Create M-File,项。此时系统启动编辑器并打开一个包含选中函数语句的,m,文件。可以直接运行。,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.1.2,命令历史记录窗口,（,2,）删除命令历史记录,可以使用图,1.5,的不同选项进行删除操作。,Delete Selection,:,删除选中的函数语句；,Delete to Selection,：删除选中的函数语句以上的所有函数语句；,Clear Entire History,：删除窗口所有函数语句记录。,有关历史记录窗口的操作读者可亲自尝试。,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.1.3,工作空间,如前所述，在运行程序时，其变量即被加入到工作空间中。工作空间正是这样一个集合，包含了,matlab,程序运行中的变量和结果、,matlab,提供的常量等。,需要注意的是，命令窗口执行的命令和脚本文件共享基本的工作空间，因此也共享变量。但与此不同的是，,matlab,函数文件执行中有自己独立的工作空间。这在,matlab,函数部分做介绍。,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.1.3,工作空间,工作空间中变量的编辑与查看可以采取命令方式，也可采用图形化的方式。,（1）命令方式：用who或whos命令,它们的区别在于who仅给出变量的名称清单，而whos则给出所有变量的详细信息。,注：演示例,5,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.1.3,工作空间,删除工作空间中的某个变量可用,clear,命令。,clear var1 var2,：删除指定的变量。,clear variables,：删除所有变量。,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.1.3,工作空间,（2）图形化方式：使用workspace窗口,打开workspace的方法很多。一种是直接双击workspace标题即可最大化其窗口（图1.6）。由图可以看出，其显示内容和whos命令执行结果一样的。workspace优点是：,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.1.3,工作空间,可以将工作空间中的所有变量保存至一个文件中。待启动系统后再将文件重新装载。这样，就不至于因关闭系统而导致工作空间的变量消失。,可以编辑任一变量。双击工作空间中的任一变量，可打开,Array Editor,窗口。此时即可查看变量的具体值，甚至改变其值。,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.1.3,工作空间,切换基本工作空间和函数工作空间。在函数调试状态下，可以通过,Stack,域选择查看基本工作空间变量还是函数的工作空间变量。,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.1.3,工作空间,图1.6workspace窗口,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.1.4,帮助窗口,帮助对于使用者来说，意义重大。掌握获取帮助的不同使用方法应得到足够的重视。类似工作空间的操作，也可以分为图形化的方式和命令方式。,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.1.4,帮助窗口,（1）图形化的帮助窗口,点击系统界面上的，或是使用命令helpwin，helpdesk都可以打开如图1.7的帮助界面。其文档结构与windows系统标准界面相同，很方便使用。读者可点击窗口左侧目录进入一看究竟,。,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.1.4,帮助窗口,图,1.7workspace,窗口,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.1.4,帮助窗口,图,1.8,inv(),函数的帮助窗口,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.1.4,帮助窗口,docfunction name命令则可打开帮助窗口并指向具体的函数文档。图1.8是使用doc inv所调出的窗口，显示了inv()函数的详细帮助信息。,（2）命令方式：使用help,help function name或lookfor命令,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.1.4,帮助窗口,help,HELP topics:,My DocumentsMATLAB -(No table of contents file),matlabgeneral -General purpose commands.,matlabops -Operators and special characters.,help sum,SUM Sum of elements.,S=SUM(X)is the sum of the elements of the vector X.,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.1.4,帮助窗口,相信读者会从以上显示的结果感受到help,help function name这2种方式的区别。前者列出所有帮助主题；后者则列出具体函数的详细帮助文档。后者还可显示某一类函数信息。如我们想查看matlab的通用功能函数，通过help path实现。,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.1.4,帮助窗口,help matlabgeneral,General purpose commands.,MATLAB Version 7.4(R2007a)01-Feb-2007,General information.,syntax -Help on MATLAB command syntax.,demo -Run demonstrations.,ver -MATLAB,Simulink and toolbox version information.,version -MATLAB version information.,verLessThan -Compare version of toolbox to specified version string.,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.1.4,帮助窗口,Managing the workspace.,who -List current variables.,whos -List current variables,long form.,clear -Clear variables and functions from memory.,pack -Consolidate workspace memory.,load -Load workspace variables from disk.,save -Save workspace variables to disk.,saveas -Save Figure or model to desired output format.,memory -Help for memory limitations.,recycle -Set option to move deleted files to recycle folder.,quit -Quit MATLAB session.,exit -Exit from MATLAB.,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.1.4,帮助窗口,help命令可用于查询具体确定的函数帮助文档。与help 命令不同，lookfor命令则是就帮助文档中的H1行进行关键字查询。从中可以看出，lookfor查询结果可能不够精确，但对于不能确定函数名时，却大有用处。有人把lookfor命令比作matlab中的google或baidu，一点也不为过。,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.1.4,帮助窗口,注：演示例,6,查询矩阵转置的函数帮助文件。,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.1.4,帮助窗口,也可使用,type,命令查看函数的源代码供自己分析。这对提高编程能力大有好处。,在程序设计过程中，经常需要详细了解某个函数的具体使用方法。因此，掌握从,matlab,中寻求帮助的方法至关重要。,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.1.5,图形窗口,matlab用来直接输出图形的窗口。有关图形窗口的操作，我们在后面绘图一章将有详细说明。这里给出一个例子，使读者对图形窗口先有个感性认识。,注：演示,例7,将程序段生成m文件，并在命令窗口中执行该文件,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.1.6 编辑/调试窗口,（Edit/Debug Window）,m文件可以在任何文本编辑器中编辑，但无法实时调试。matlab内置的Editor/Debugger具有一定的编辑和调试功能。,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.1.6 编辑/调试窗口,（Edit/Debug Window）,（,1）打开编辑/调试窗口,在命令窗口下使用edit命令打开编辑/调试窗口，在其中即可新建一个m文件。也可选File/New/M-file打开编辑/调试窗口创建一个m文件。还可选File/Open打开已有文件并进行编辑。,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.1.6 编辑/调试窗口,（Edit/Debug Window）,（,2,）编辑,/,调试窗口下调试程序,进行一定规模的程序设计，总不可能一次成功。一般都需要进行不断的调试。一般来说可能有,3,种错误。表,1.1,列出这,3,种错误及其调试方法,。,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.1.6 编辑/调试窗口,（Edit/Debug Window）,错误错误类型类型,调试方法,语法错误：,matlab,函数名的拼写错误,matlab,编译器可检测出大部分语法错误，可根据检测结果如错误信息和语句行号进行调试,运行时错误，任何产生,NaN,或,Inf,的运算，结果错误,一般较难跟踪。尝试以下方法：,去掉命令的分号或加输出语句，显示中间运行结果,使用,matlab,编辑,/,调试器的调试功能。这时可从基本工作空间切换观察函数工作空间变量；通过设置断点进行观察,将函数修改为脚本文件运行。注释掉函数定义行，这时其中间结果可在基本工作空间观察到,在,m,文件中加入,keyboard,命令暂停程序执行。待检查或修改工作空间变量的值后在命令窗口中键入,return,再按“回车”运行程序,此外，回顾常见错误并做些修正也非常重要：,添加括号，明确运算级别,确定已经初始化了所有变量,分解较长的语句段，以便查错,逻辑错误：程序可正常编译运行但结果错误,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.2matlab notebook及其,使,用,matlab notebook 集成了Microsoft 的word优秀编辑功能和matlab的强大计算功能。MATLAB Notebook 制作的M-book文档不仅拥有 MS-Word 的全部文字处理功能，而且具备MATLAB 无与伦比的数学解算能力和灵活自如的计算结果可视化能力,。,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.2matlab notebook及其,使,用,它既可以看作解决各种计算问题的科技应用软件，也可以看作具备完善编辑功能的字处理软件。在notebook中，编辑汉字文本的同时，还可以随时计算并显示结果或绘制图形。这对于撰写科技报告、论文或演算理工科习题都极具实用价值。,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.2matlab notebook及其,使,用,它的基本工作原理是将用户在文档中输入的命令送到后台的MATLAB中运行，MATLAB将计算结果和绘制的图形送回到Word，并插入到文档中。,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.2.1 matlab notebook,的启动,可以在word中启动matlab notebook，也可以在matlab中启动 matlab notebook。,（1）从MATLAB中启动Notebook,在,MATLAB,中有一条指令，该指令启动,Notebook,的使用格式如下：,notebook 打开一个新的M-book文档。,notebook PathFileName 打开已存在的M-book文件。,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.2.1 matlab notebook,的启动,（,2,）从,Word,中启动,M-book,在,Word,默认窗口下创建,M-book,。从,Word,窗口的,文件,下拉菜单中选择,新建,子项；在弹出的对话框中，单击选择“,M-book”,模板；于是，,Word,的窗口形状由原来的默认样式变成“,M-book”,样式；假如此前,MATLAB,尚未启动，则,MATLAB,会自动被启动，用户可看到,MATLAB,的启动图标；,MATLAB,启动自动结束后，便进入新的,M-book,文档。,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.2.1 matlab notebook,的启动,在Word默认窗口下打开已有的M-book文件。在Word 默认的窗口下打开已有的 M-book 文件的方法与打开一般Word文件没什么两样。最常用的方法是从文件下拉菜单中选择打开项，然后从弹出的对话框中选择所需要编辑的M-book 文件。按照一般的Word操作即可。,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.2.1 matlab notebook,的启动,（3）Notebook成功启动的直观标志,无论采用哪种方法可以启动Notebook，其启动成功的直观标志是：产生如图1.10所示的M-book界面。即界面比普通的word 工具栏多一个Notebook 菜单项。,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.2.1 matlab notebook,的启动,图,1.10,Notebook,成功启动的界面,当Notebook成功启动后，查看其下拉菜单，,有,如下的选项。对这些选项的认识，有助于正确,灵,活地运用Notebook。,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.2.2 Notebook,的菜单命令,Bring MATLAB to Front,调MATLAB命令窗口到前台,Define Autoinit Cell，定义自活单元,Define Calc Zone，定义计算区,Define Input Cell，定义输入单元,Evaluate Calc Zone，运行计算区,Evaluate Cell，运行单元,Evaluate Loop，多次运行输入单元,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.2.2 Notebook,的菜单命令,Evaluate M-Book,，运行整个,M-Book,中的所有输入单元,Group Cells,，生成单元组,Hide Cell Markers,，隐藏生成单元的中括号,Notebook Options,，设置数值和图形的输入格式,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.2.2 Notebook,的菜单命令,Purge Selected Output Cells,，从所选篇幅中删除所有输出单元,Toggle Graph Output for Cell,，是否出入生成的图形,Undefine Cells,，将单元转换成文本,Ungroup Cells,，将单元组转换为输入单元或自活单元,以下通过一个示例演示其使用。更详细的需读者在使用中不断挖掘。,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.2.2 Notebook,的菜单命令,注：演示例,8,：使用,Notebook,建立如下程序，并产生相应图形。,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.2.3,输出单元的格式控制,输出单元容纳MATLAB的各种输出结果：数据、图形、错误信息。输出数据的有效数字，图形的大小都可以借助如图1.12所示的对话框加以控制。,（1）在图对话框中Numeric Format子框中可以设置输出数据方式有8种：“Short”、“long”、,“hex”、“bank”、“plus”、“short e”、“long e”、“rational”。,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.2.3,输出单元的格式控制,（,2,）,loose,和,compact,选项用来控制输入与输出单元之间的空白区域。,（,3,）,embed figures in m-book,处于选中状态，输出图形 才可能镶嵌在,M-book,文档中。,（,4,）,use 16-color figures,处于选中状态，打印机才有正确的彩色图形输出。,（,5,）,uintwidthheight,用户可对这三栏设置，决定嵌入图形框的大小。,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.2.3,输出单元的格式控制,图,1.12,输出单元的格式控制窗口,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.2.4 使用M-book,模板的若干参考技巧,（,1,）文档中的文本及,MATLAB,指令必须在英文状态下输入；指令中的标点符号必须在英文状态下输入。,（,2,）不管一条指令多长，只要不用“硬回车”换行，总可以被鼠标全部“点亮”并按组合键,Ctrl-Enter,后正确运行。带鼠标操作的交互指令（如,ginput,getxt,等）不能在,M-book,模板中运行。,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,1.2.4 使用M-book,模板的若干参考技巧,（,3,）,MATLAB,指令在,M-book,中的运行速度比在指令窗口中慢得多。因此，符号计算指令、编译指令等在,M-book,中运行时，有可能发生“运行时间过长”或“出错”的警告。遇到这种情况，用户最好还是让那些指令在指令窗口中直接运行。,（,4,）,Note-book:Notebook Options,菜单中“嵌入图形”,Embed figures in M-book,处于“不选”状态时，大多数动画指令可引出正确的活动画面。,MATLAB,与控制系统仿真实践，,北京航空航天大学出版社，,2009.8.,在线交流，有问必答,