Matlab基礎(chǔ)

Matlab基礎(chǔ)

關(guān)于MATLAB
    MATLAB是Matrix laboratory的縮寫(xiě)，是美國(guó)的MATHWORK公司開(kāi)發(fā)的一種進(jìn)行科學(xué)和工程計(jì)算的交互式程序語(yǔ)言。1984年推出第一個(gè)商業(yè)版本，到現(xiàn)在已經(jīng)到了6.1版本，功能日趨完善和強(qiáng)大。主要適用于矩陣運(yùn)算及控制和信息處理領(lǐng)域的分析設(shè)計(jì)。另外還包括仿真、系統(tǒng)辨識(shí)、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、模糊控制等工具箱。其中Simulink仿真工具箱可以利用圖形界面和框圖來(lái)編程和仿真。
運(yùn)行MATLAB程序的流程
• MATLAB軟件通常工作在交互狀態(tài)下，當(dāng)鍵入一條命令后，MATLAB系統(tǒng)立即執(zhí)行該命令并在屏幕上顯示結(jié)果；
• MATLAB系統(tǒng)也可以執(zhí)行儲(chǔ)存在文件中的命令序列。這兩種工作方式構(gòu)成了系統(tǒng)的解釋環(huán)境。
數(shù)字運(yùn)算
   MATLAB可以像計(jì)算器一樣直接進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算。
   在MATLAB命令窗口內(nèi)輸入：
     80*0.8+16*12.2
     ans =
         259.2000
幫助命令help
     MATLAB提供了大量的函數(shù)和命令，如果想記住所有的函數(shù)及其調(diào)用格式幾乎是不可能的。在線幫助可以由help 命令來(lái)獲得。在MATLAB 的命令窗口直接鍵入help即可得到所有的幫助主題。如果要對(duì)某一命令或函數(shù)進(jìn)行查詢，直接在help后跟上該命令或函數(shù)即可。
             
變量的命名規(guī)則
變量名對(duì)大小寫(xiě)敏感。
變量名的首字符必須是字母。
每個(gè)變更名最多可包含19個(gè)字符。函數(shù)的命名規(guī)則與變量相同。
表達(dá)式
     MTLAB對(duì)使用者鍵入的表達(dá)式進(jìn)行翻譯和計(jì)算，語(yǔ)句的形式通常為：   
  變量=表達(dá)式；
         或簡(jiǎn)單地寫(xiě)作： 表達(dá)式；
     其中分號(hào)是可選的，如果該語(yǔ)句的最后一個(gè)字符是分號(hào)，則在執(zhí)行詞句時(shí)不在屏幕上顯示結(jié)果。
     表達(dá)式是由運(yùn)算符，函數(shù)以及變量名組成。例如：z=r*sin(x)
簡(jiǎn)單矩陣的輸入
      矩陣不需維數(shù)說(shuō)明和類型定義，存儲(chǔ)單元完全由計(jì)算機(jī)自動(dòng)分配。輸入矩陣最簡(jiǎn)單的方法是輸入矩陣的元素表，每個(gè)元素之間用空格或逗號(hào)隔開(kāi)，用“；”號(hào)作為元素表中每一行的結(jié)束符，并用[  ]將元素表括起來(lái)。
例如，輸入語(yǔ)句：a=[1  2  3；4  5  6；7  8  9]
則結(jié)果為：a = 1  2  3
                          4  5  6
                          7  8  9                                
向量的產(chǎn)生
           冒號(hào)是MATLAB中一個(gè)重要的字符。
           語(yǔ)句：x=1:5
            產(chǎn)生一個(gè)行向量，其元素為1至5的數(shù)，每個(gè)數(shù)較前一數(shù)字遞增1。即：
x=[1  2  3  4  5 ]，增量也可以是其它數(shù)。

  如：y=[0：2：10]
  則  y=[0,2,4,6,8,10]
矩陣操作
1、轉(zhuǎn)置：
   若a=[1 2 3;4 5 6]
    b=a'
 得b =
     1     4
     2     5
     3     6
2、求逆(inverse)
       使用函數(shù)inv(a),例如：
       a=[1 2 0; 2 5 -1; 4 10 -1]
       inv(a)
       ans =
            5     2    -2
           -2    -1     1
            0    -2     1
3、矩陣的加、減、乘。
兩個(gè)同維矩陣,才能進(jìn)行加減運(yùn)算
          c= a+b;          d=a-b;
a的列數(shù)等于b的行數(shù)，則e=a*b;
例如：a=[1  3  5  7], b=[2   4   6   8]則
            a.*b’
        ans =
            2    12    30    56
MATLAB程序的流程
     MATLAB通常工作在交互狀態(tài)下，當(dāng)鍵入一條命令后，MATLAB系統(tǒng)立即執(zhí)行該命令并在屏幕上顯示結(jié)果；
     MATLAB系統(tǒng)也可以執(zhí)行儲(chǔ)存在文件中的命令序列。這兩種工作方式構(gòu)成了系統(tǒng)的解釋環(huán)境。
      當(dāng)面對(duì)一個(gè)問(wèn)題，用文本編輯器編輯好MATLAB程序后，保存為后綴為“.m”的文件（實(shí)質(zhì)為MATLAB命令序列），執(zhí)行時(shí)在命令窗口鍵入M文件名后回車或用菜單命令。
MATLAB程序的流程
      MATLAB具有類似其它語(yǔ)言while ,for循環(huán)語(yǔ)句，可以實(shí)現(xiàn)一條語(yǔ)句或一組語(yǔ)句的多次重復(fù)執(zhí)行。
1、for循環(huán)
       for i = 1:n,
              for  j = 1:n
                   a(i , j) = 1/(i+j-1);
              end
          end      
 重復(fù)執(zhí)行FOR 和END之間的命令，可以嵌套。
2、while循環(huán)
           while 表達(dá)式
      語(yǔ)句
   end
例：n=1;y=0;
         while n<=100
         y=y+n; n=n+1;
         end

得     y =5050
3、if語(yǔ)句
     if    x>0
          x=x ;
     else
          x= - x ;
      end
圖形處理
MATLAB有強(qiáng)大圖形處理功能，能處理二維、三維及圖形對(duì)象或句柄圖形。
二維圖形處理常用命令有：
figure               創(chuàng)建圖形窗口
plot、fplot、ezplot  基本的二維繪圖命令
semilogx、semilogy、semilog，同plot，但此行的命令坐標(biāo)軸是lnx，lny
xlabel、ylabel、title 標(biāo)注軸名稱與圖形標(biāo)題
text、gtext、legend 標(biāo)注圖形與圖例的標(biāo)注
help graph2d          二維圖形方面有命令
help graph3d          三維圖形方面有命令
help specgrah         特殊圖形方面有命令
假設(shè)有兩個(gè)同長(zhǎng)度的向量  x 和 y, 則用 plot(x,y) 就可以自動(dòng)繪制畫(huà)出二維圖來(lái)。如果打開(kāi)過(guò)圖形窗口，則在最近打開(kāi)的圖形窗口上繪制此圖，如果未打開(kāi)窗口，則開(kāi)一個(gè)新的窗口繪圖。
〖例〗正弦曲線繪制：
   t=0:0.1:2*pi;　%生成橫坐標(biāo)向量，使其為 0,0.1,0.2,...,6.2
   y=sin(t); % 計(jì)算正弦向量
   plot(t,y) %繪制圖形
這樣立即可以得出二維圖
控制系統(tǒng)工具箱
控制工具箱包含了進(jìn)行控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)所必需的工具箱函數(shù)。
（1）模型建立    （2）模型變換
（3）模型簡(jiǎn)化    （4）模型實(shí)現(xiàn)
（5）模型特性    （6）方程求解
（7）時(shí)間響應(yīng)    （8）頻率響應(yīng)
（9）根軌跡        （10）估計(jì)器／調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)
控制系統(tǒng)模型
1）狀態(tài)空間狀態(tài)空間形式的系統(tǒng)方程寫(xiě)為：

在MATLAB中，這個(gè)系統(tǒng)簡(jiǎn)單的寫(xiě)為A、B、C、D四個(gè)矩陣的形式即可
Sys=ss(A,B,C,D)
2）傳遞函數(shù)
傳遞函數(shù)一般記為:

在MATLAB中，直接用分子／分母系數(shù)表示
Num=[b0,b1,b2…bm]   den=[a0,a1,a2,….an]
sys=tf(num,den)
 (3)零點(diǎn)增益模型（ZP）