实验二 MATLAB入门

实验二 MATLAB入门

一、MATLAB介绍：

MATLAB名字是由MATrix和LABoratory两个词的前三个字母组合而成的。它是MathWorks公司于1982年推出的一套高性能的数值计算和可视化数学软件。被誉为“巨人肩上的工具”。现已发展为一种多学科、多工作平台的大型软件。逐渐成为数字信号处理、动态系统仿真、自动控制等课程的基本教学工具，成为本科以上学历学生必须掌握的基本技能。由于使用Matlab编程运算与人进行科学计算的思路和表达方式完全一致，所以不象学习其它高级语言--如Basic、Fortran和C等那样难于掌握，用Matlab编写程序犹如在演算纸上排列出公式与求解问题，所以又被称为演算纸式科学算法语言。

一般数值分析、矩阵运算、数字信号处理、建模和系统控制和优化等应用程序，并集应用程序和图形于一便于使用的集成环境中。在这个环境下，对所要求解的问题，用户只需简单地列出数学表达式，其结果便以数值或图形方式显示出来。

MATLAB的含义是矩阵实验室（MATRIX LABORATORY），主要用于方便矩阵的存取，其基本元素是无需定义维数的矩阵。MATLAB自问世以来,就是以数值计算称雄。MATLAB进行数值计算的基本单位是复数数组（或称阵列），这使的MATLAB高度“向量化”。经过十几年的完善和扩充，现已发展成为线性代数课程的标准工具。由于它不需定义数组的维数，并给出矩阵函数、特殊矩阵专门的库函数，使之在求解诸如信号处理、建模、系统识别、控制、优化等领域的问题时，显得大为简捷、高效、方便，这是其它高级语言所不能比拟的。美国许多大学的实验室都安装有MATLAB供学习和研究之用。在那里,MATLAB是攻读学位的大学生、硕士生、博士生必须掌握的基本工具。

MATLAB中包括了被称作工具箱（TOOLBOX）的各类应用问题的求解工具。工具箱实际上是对MATLAB进行扩展应用的一系列MATLAB函数（称为M文件），它可用来求解各类学科的问题，包括信号处理、图像处理、控制系统辨识、神经网络等。随着MATLAB版本的不断升级，其所含的工具箱的功能也越来越丰富，因

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此，应用范围也越来越广泛，成为涉及数值分析的各类工程师不可不用的工具。

MATLAB5.3中包括了图形界面编辑GUI，改变了以前单一的“在指令窗通过文本形的指令进行各种操作”的状况。这可让使用者也可以像VB、VC、DELPHI等那样进行一般的可视化的程序编辑。在命令窗口（matlab command window）键入simulink，就出现(SIMULINK) 窗口。以往十分困难的系统仿真问题，用SIMULINK只需拖动鼠标即可轻而易举地解决问题，这也是近来受到重视原因所在。

二、实验目的：

同学们熟练掌握MATLAB的基本使用方法，并能熟练使用相关专业的工具箱，将能为后继课程的学习提供很好的计算工具和仿真平台。在经过全面的训练后，应达到下列要求：

1．基本掌握MATLAB基本语法和基本函数的用法，利用MATLAB这门工具语言联系以前所学知识，突破数学计算方面的障碍，更好地理解基本概念、基本原理。 2．能根据需要选学参考书，查阅手册，通过独立思考，深入钻研有关问题，学会自己独立分析问题、解决问题，具有一定的创新能力。

三、实验仪器：

PC机（安装Windows98 、Windows2000 或Windows XP或以上）, MATLAB软件

四、实验要求：

1、学生在实验操作过程中自己动手独立完成，2人为1组。 2、上机过程中由指导老师检查结果后方可做其他内容。

3、 完成实验报告：按照实验的每个题目的具体要求完成

4、实验报告的格式： 实验名称 （一）实验目的 （二）主要仪器设备 （三）内容及程序 （四）结果与分析 （五）问题讨论

五、实验内容:

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掌握MATLAB基本命令与实际操作，内容包括：基本的数学运算、关系运算、程序设计以及绘图功能。 设计题目：

1．基本题：MATLAB的基本运算和绘图 2．综合题：绘制2维高斯函数的3-D图形 设计要求： 1．基本题：

1) 在同一幅图上创建f?1x3和两条曲线图。 g?e21?x2) 曲线f用红色；曲线g用蓝色。 3) 在区间[0，1]用等间距的30个数据点。

4) 曲线f上的取值点用红色的“*”表示；曲线g上的取值点用蓝色的“o”

表示。

5) 用楷体GB2312字标注：

水平轴标注为“时间”，垂直轴标注为“幅度”，字号均为18磅。 图题标注为“MATLAB入门/姓名，日期”，字号为24磅。 6) 用图例标注语句legend给曲线加说明。 2．综合题：

1) 绘制二维高斯函数G(X,Y)?12??2e?x2?y22?2网眼图(??1.0)的3维线性图、

和表面图，并对它们分别加图题和标注坐标轴。 2) 绘制f?4xe?(x2?y2)的三维线形图、网眼图、表面图和混合图，并加图题。

X的范围[-2，2]，y的范围[-2，2]，以0.05为间隔。 预期目标：

A. 通过基本题，学习Matlab的基本使用方法,包括基本的数学运算，图形

绘制等。

B. 通过综合题，学会绘制三维图形的基本方法，巩固数学预算的表示方法。

此外，因为高斯函数在图像滤波中是一个基本函数，通过综合题还可进一步熟悉高斯函数的特性。

3．报告要求：提交源程序和绘制的图形

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MATLAB工作环境

运行MATLAB的可执行文件，自动创建MATLAB5.3指令窗（Command Window）。这种指令窗如图所示：

? 而在它的功能选单一共有File, Edit, Options, Windows, Help五个主要

功能，每一个之下各又有下一层的功能。

? 说明：程序在Win98和Win2000下运行，出现的提示号有可能不同。 ? 如果你是个初学者，可以在指令窗键入demo，这可是学习的好帮手。 >>demo

? 一旦发现指令不知如何使用时，help命令将告诉你使用。例： >>help sin SIN Sine.

SIN(X) is the sine of the elements of X. Overloaded methods

help sym/sin.m

? 在MATLAB下进行基本数学运算，只需将运算式直接打入提示号“>>”之后，

并按入Enter键即可。例如： (10*19+2/4-34)/2*3

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ans =234.7500

MATLAB会将运算结果直接存入一变数ans，代表MATLAB运算后的答案，并显示其数值屏幕上。

如果在上述的例子结尾加上”；”，则计算结果不会显示在指令视窗上，要得知计算值只须键入该变数值即可

? MATLAB利用了↑↓二个游标键可以将所下过的指令叫回来重复使用。按下↑

则前一次指令重新出现，之后再按Enter键，即再执行前一次的指令。而↓键的功用则是往后执行指令。其它在键盘上的几个键，如：→ ←, Delete, Insert，其功能则显而易见，试用即知无须多加说明。 【例】指令行操作过程示例。 （1）若用户想计算y1?2sin(0.3?)1?5的值，那末用户应依次键入以下字符

y1=2*sin(0.3*pi)/(1+sqrt(5))

（2）按【Enter】键，该指令便被执行，并给出以下结果 y1 =

0.5000

在以上操作和计算结束后，操作指令和计算结果都记录在MATLAB工作内存中。因此，假如用户希望调回前面输入的指令重新运行，或希望对前面输入的指令加以修改后再运行，那末只要反复按动键盘上的箭头键，就可从内存中把以前输入的那指令调回到当前行，以供重新运行或修改后运行。新的计算结果，只可能被此后运行的指令所使用，而绝不会影响以前生成的（非同名）变量的“内容”。 （3）利用指令回调，进行新的计算。

若又想计算y2?2cos(0.3?)1?5，用户当然可以像前一个算例那样，通过键盘把

相应字符一个一个“敲入”。但也可以较方便地用操作键获得该指令，具体办法是：先用?键调回已输入过的指令 y1=2*sin(0.3*pi)/(1+sqrt(5)) ；然后移动光标，把y1改成y2；把 sin 改成 cos 便可。即得 y2=2*cos(0.3*pi)/(1+sqrt(5)) y2 =

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