控制系统CAD第2章MATLAB语言基础.doc

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1、MATLAB语言简介MATLAB语言——当今国际上科学界(尤其自动控制领域)最具影响力、最有活力的软件。它起源于矩阵运算，已经发展成一种高度集成的交互式计算机语言。它提供了强大的科学运算、灵活的程序设计流程、高质量的图形可视化与界面设计、便捷的与其他程序和语言接口的功能。由于其特色，它在各国高校与研究单位的控制系统仿真中起着重大的作用。MATLAB语言由美国MathWorks公司开发，其最新版为MATLAB7.11（2010.9.3）MATLAB语言起源MATLAB语言首创者CleveMoler在数值分析，特别是在数值线性代数的领域中很有影响。他曾在密西根大学、斯坦福大学和新墨西

2、哥大学任数学与计算机科学教授。1980年Moler在讲授线性代数课程时，发现了用其他高级语言编程极为不便，便构思并开发了MATLAB,这一软件利用了当时数值线性代数领域最高水平的EISPACK和LINPACK两大软件包中可靠的子程序，用Fortran语言编写了集命令翻译、科学计算于一身的一套交互式软件系统。交互式语言n交互式语言:指人们给出一条命令，立即就可以得出该命令的结果。n该语言无需像C语言那样，首先要求使用者去编写源程序，然后对之进行编译、连接，最终形成可执行文件。这无疑会给使用者带来了极大的方便。n早期的MATLAB是用Fortran语言编写的，只能作矩阵运算和简单绘图

3、；内部函数也只提供了几十个。Moler等人成立了MathWorks的公司。84年推出了MATLAB的商业版本。当时的MATLAB版本已经用C语言作了完全的改写，其后又增添了丰富多彩的图形图像处理、多媒体功能、符号运算和它与其他流行软件的接口功能，使MATLAB的功能越来越强大。MATLAB功能和发展n92年推出了4.0版本,可以配合Windows使用。n94年推出的4.2版本扩充了功能，尤其在图形界面设计方面更提供了新的方法。n97年推出的5.0版允许了更多的数据结构，如单元数据、数据结构体、多维矩阵、对象与类等，使其成为一种更方便编程的语言。n99年初推出的5.3版在很多方面又

4、进一步改进了MATLAB语言的功能。n00年底推出了其全新的6.0正式版，在核心数值算法、界面设计、外部接口、应用桌面等诸多方面有了极大的改进。n02年6.5正式版——;04年7.0正式版——nMATLAB语言是计算数学专家倡导并开发的，但有代表性的成就和控制界的要求与贡献是分不开的。大多数工具箱也都是控制方面的。它在工程领域的应用越来越广，并且有着更广阔的应用前景.MATLAB的特色（1）数学运算能力强大n考虑两个矩阵A和B的乘积问题，在C语言中要实现两个矩阵的乘积并不仅仅是一组双重循环的问题。除此之外要考虑的问题A和B是复数矩阵怎么考虑；其中一个是复数矩阵时怎么考虑；全部是实

5、系数矩阵时又怎么管理；判断这两个矩阵是否可乘;等等所以说，没有一定的时间，用C语言很难编写出考虑各种情况的子程序。有了MATLAB这样的工具，A和B矩阵的乘积用A*B这样简单的算式就能表示了。例：如何生成一个3x3魔方矩阵——将自然数1,2,...,9分别置成这9个矩阵元素，怎样才能使得每一行每一列、且主、反对角线上元素相加都等于一个相同的数。用MATLAB的magic()函数，我们可以由下面的命令立即生成这样的矩阵： >> A=magic(3) A=   8  1  6   3  5  7   4  9  2可以由B=magic(10)一次生成10x10的魔方矩阵。如果想求出矩

6、阵的行列式和特征值，可以由det(B)与eig(B)立即得出结果，而同样的工作在C下并不是很简单就可以得出的，算法选择不好，还可能得出错误的结果。（2）绘制图形方便、美观、准确MATLAB语言基础MATLAB语言源自线性代数中的数学运算，最初是基于矩阵的运算工具，这也是MATLAB（MatrixLaboratory）的由来。2.1矩阵的运算MATLAB语言最基本、最重要的功能就是进行实数或复数的矩阵运算，其所有的数值功能都以矩阵为基本单元来实现。2.1.1矩阵的输入分为直接赋值法和增量赋值法1.直接赋值法矩阵的输入必须以方括号“[]”作为其开始和结束的标志，矩阵的行与行之间要用分

7、号‘；’，每行内的元素用空格或逗号分开。>>a=[123;456;789]或>>a=[1,2,3;4,5,6;7,8,9]或>>a=[123;4,5,6;7,8,9]%逗号和空格可同时出现结果是：a=123456789对于比较大的矩阵，可用回车键代替分号，对同一行的内容也可利用续行符号“…”，把一行的内容分两行来输入。>>a=[1,2,34,5,67,8,9]或>>a=[1,2,3;4,5,...6;7,8,9]结果仍然是：a=123456789MATLAB语言的变量名称字符区分