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第二章 MATLAB简介 MATLAB起源于美国学者Cleve Moler博士在教授线性代数领域的早期工作.Cleve Moler博士在New Mexico大学讲授线性代数课程时,构思开发MATLAB软件,并由Mathworks公司于二十世纪八十年代初期将MATLAB推向了市场,MATLAB的出现标志着科学计算新时代的到来.[4] 以下为MATLAB软件启动界面: 2.1 MATLAB主要特点 (1) 语句简单,编程效率高 MATLAB语言类似于数学符号,用它编写程序犹如在演算纸上列出公式和求解问题. (2) 高效方便的矩阵和数组运算 MATLAB是基于复数向量、矩阵的高级计算语言,内置众多高精度、高可靠性矩阵、数组运算函数、数值计算方法,这使得MATLAB语言在矩阵和数组运算方面比其它高级语言更方便、快捷. (3) 强大的数据可视化、绘图功能 MATLAB可以将计算、仿真或测试得到的数据方便地绘制成2维和3维图形图形;

用户还可以选择各类坐标系,并可在屏幕上加注释、说明等功能. (4) 强大的工具箱软件包 MATLAB针对某一领域内的问题编制了许多M文件,形成了面向该领域的工具箱(Toolbox),因而使它兼具高级语言开发平台和专业应用环境,能全面解决科学和工程领域内的复杂问题. (5) 强大的非线性动态系统建模、仿真能力 MATLAB提供了交互式图形建模的仿真环境Simulink,利用它可以方便地搭配起控制方框图,完成连续、离散及两者混合的线性和非线性系统的设计和仿真.但MATLAB是一种解释性语言,因而执行起来速度较慢. 2.2 MATLAB的五大功能 MATLAB有五大通用功能:数值计算功能、符号计算功能、数据可视化功能、数据图形文字统一处理功能和建模仿真可视化功能.[5]由于这五大功能在命题概念、模型建立、仿真研究、假想验证、数据可视、报告总成和论文撰写各环节中的非凡能力,使MATLAB在线性代数、矩阵分析、数值计算及优化,数理统计和随机信号分析、电路与系统、系统动力学、信号和图像处理、控制理论分析和系统设计、过程控制、建模和仿真、通信系统、财政金融等众多领域的理论研究和工程设计中得到了广泛应用. 2.2.1 MATLAB的数值计算功能 MATLAB以矩阵(或称数组)为运算单元,这给编程带来很大方便,在MATLAB中,不管是数值矩阵还是符号矩阵,都不必事先定义维数大小,MATLAB会根据用户所输入矩阵结构自动配置,并在此后的运算中按正确的数学法则自动地调整矩阵维数.这是FORTRAN和C等高级语言所不能比拟的,如果用这些高级语言进行程序设计,尤其涉及到矩阵计算时,编程会非常麻烦. 2.2.2 符号计算功能 除了数值计算以外,在数学、物理、应用科学和工程中还经常遇到符号计算问题,MA TLAB的符号运算的独特之处在于:无须事先对变量赋值,而所得的结果以标准的符号形式表达,符号计算的整个过程以字符进行,即使是那些以数字形式出现的量也是字符而不是数值量,所以符号计算的重要特点是: (1) 运算对象和过程允许存在非数值的符号变量. (2) 可以获得任意精度的数值解. 2.2.3 数据可视化功能 从一大堆原始的离散数据中,人们很难感受到它们的含义,数据图形恰能使人们用视觉感官直接感受到数据的许多内在本质. 因此数据可视化是人们研究科学、认识世界所不可缺少的手段.作为一个优秀的科技应用软件,MATLAB在数据可视化方面也是无与伦比的. MATLAB可以给计算数据以MA TL........