matlab7(英文版)

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Introducing the

MATLAB & Simulink Student Version

Contents

Quick Start . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-2

About the Student Version . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-3

Student Use Policy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-3

Obtaining Additional MathWorks Products . . . . . . . . . . . . . 1-5

Getting Started with MATLAB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-6

Finding Reference Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-7

Troubleshooting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-8

Other Resources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-9

Documentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-9

MathWorks Web Site . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-9

MathWorks Academia Web Site . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-9

MATLAB and Simulink Based Books . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-9

MathWorks Store . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-9

MATLAB Central — File Exchange/Newsgroup Access . . . . . 1-10

Technical Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-10

Product Registration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-10

Differences Between the Student and

Professional Versions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-11

MATLAB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-11

Simulink . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-11

Symbolic Math Toolbox . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-12

i

Installing the

MATLAB & Simulink Student Version

2

Installing on Windows . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-2

System Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-2

Installing MATLAB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-3

Installing Additional Toolboxes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-5

Accessing the Online Documentation (Help) . . . . . . . . . . . . . . . 2-6

Installing on Mac OS X . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-7

System Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-7

Installing MATLAB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-8

Installing Additional Toolboxes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-14

Accessing the Online Documentation (Help) . . . . . . . . . . . . . . 2-14

Mac OS X Documentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-14

Installing on Linux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-15

System Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-15

Installing MATLAB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-16

Installing Additional Toolboxes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-21

Accessing the Online Documentation (Help) . . . . . . . . . . . . . . 2-21

Introduction

3

About MATLAB and Simulink . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-2

What Is MATLAB? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-2

What Is Simulink? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-4

MATLAB Documentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-5

MATLAB Online Help . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-5

Starting and Quitting MATLAB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-7

Starting MATLAB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-7

Quitting MATLAB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-7

MATLAB Desktop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-8

Contents

Matrices and Arrays

Matrices and Magic Squares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-2

Entering Matrices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-3

sum, transpose, and diag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-4

Subscripts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-6

The Colon Operator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-7

The magic Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-8

Expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-10

Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-10

Numbers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-10

Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-11

Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-11

Examples of Expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-13

Working with Matrices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-14

Generating Matrices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-14

The load Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-15

M-Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-15

Concatenation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-16

Deleting Rowsand Columns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-17

More About Matrices and Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-18

Linear Algebra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-18

Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-21

Multivariate Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-24

Scalar Expansion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-25

Logical Subscripting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-26

The find Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-27

Controlling Command Window Input and Output . . . . . . . 4-28

The format Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-28

Suppressing Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-30

Entering Long Statements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-30

Command Line Editing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-30

Graphics

5

Overview of MATLAB Plotting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-2

The Plotting Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-2

Graph Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-5

Figure Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-7

Arranging Graphs Within a Figure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-13

Selecting Plot Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-14

Editing Plots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-16

Plot Editing Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-16

Using Functions to EditGraphs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-19

Examples — Using MATLAB Plotting Tools . . . . . . . . . . . . . 5-20

Modifying the Graph Data Source . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-27

Preparing Graphs for Presentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-29

Modify the Graph to Enhance the Presentation . . . . . . . . . . . 5-30

Printing the Graph . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-33

Exporting the Graph . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-35

Basic Plotting Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-38

Creating a Plot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-38

Multiple Data Sets in One Graph . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-40

Specifying Line Styles and Colors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-41

Plotting Lines and Markers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-41

Imaginary and Complex Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-43

Adding Plots to an Existing Graph . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-44

Figure Windows . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-46

Multiple Plots inOne Figure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-46

Controlling the Axes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-48

Axis Labels and Titles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-49

Saving Figures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-51

Mesh and Surface Plots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-52

Visualizing Functions of Two Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-52

Images . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-58

Reading and Writing Images . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-59

iv Contents

Printing Graphics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-60

Handle Graphics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-62

Using the Handle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-62

Graphics Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-63

Setting Object Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-65

Specifying the Axes or Figure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-68

Finding the Handles of Existing Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-69

Animations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-71

Erase Mode Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-71

Creating Movies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-73

Programming

Flow Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-2

if . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-2

switch and case . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-4

for . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-4

while . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-5

continue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-5

break . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-6

try - catch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-7

return . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-7

Other Data Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-8

Multidimensional Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-8

Cell Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-10

Characters and Text . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-12

Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-15

Scripts and Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-18

Scripts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-19

Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-20

Types of Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-22

Global Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-24

Passing String Arguments to Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-25

The eval Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-26

FunctionHandles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-27

FunctionFunctions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-27

Vectorization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-30

Preallocation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-30

Creating Graphical User Interfaces

7

What Is GUIDE? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-2

Laying Out a GUI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-3

Starting GUIDE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-3

The Layout Editor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-4

Programming a GUI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-6

Desktop Tools and Development Environment

8

Desktop Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-2

Arranging the Desktop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-3

Start Button . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-3

Command Window and Command History . . . . . . . . . . . . . . . 8-5

Command Window . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-5

Command History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-6

Help Browser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-7

Current Directory Browser and Search Path . . . . . . . . . . . 8-10

Current Directory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-10

Search Path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-11

vi Contents

Workspace Browser and Array Editor . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-12

Workspace Browser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-12

Array Editor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-13

Editor/Debugger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-14

M-Lint Code Check and Profiler Reports . . . . . . . . . . . . . . . 8-16

M-Lint Code Check Report . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-16

ProfilerReport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-18

Other Development Environment Features . . . . . . . . . . . . . 8-19

Introducing the Symbolic Math Toolbox

What Is the Symbolic Math Toolbox? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-2

Symbolic Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-3

Creating Symbolic Variables and Expressions . . . . . . . . . . . 9-5

The findsym Command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-7

The subs Command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-8

The Default Symbolic Variable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-9

Symbolic and Numeric Conversions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-10

Constructing Real and Complex Variables . . . . . . . . . . . . . . . . 9-12

Creating Abstract Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-13

Creating Symbolic Math Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-15

Using Symbolic Expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-15

Creating an M-File . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-15

Using the Symbolic Math Toolbox

10

Calculus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-2

Differentiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-2

Limits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-8

Integration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-11

Symbolic Summation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-18

Taylor Series . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-18

Calculus Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-20

Extended Calculus Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-28

Simplifications and Substitutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-41

Simplifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-41

Substitutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-50

Variable-Precision Arithmetic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-57

Example: Using the Different Kinds of Arithmetic . . . . . . . . 10-58

Another Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-60

Linear Algebra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-62

Basic Algebraic Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-62

Linear Algebraic Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-63

Eigenvalues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-67

JordanCanonical Form . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-73

Singular Value Decomposition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-74

Eigenvalue Trajectories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-77

Solving Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-86

Solving Algebraic Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-86

Several Algebraic Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-87

Single Differential Equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-90

Several Differential Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-92