MATLAB结课论文
班学姓
级 号 名
电子142 140404059 王娟
日 期： 2016.10.31
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摘 要
MATLAB（MATrix LABoratory）是MathWorks公司于1984年开发的科学与工程计算软件。它以矩阵运算为基础，将高性能的数值计算和符号计算功能、强大的绘图功能、动态系统仿真功能以及为数众多的应用工具箱集成在一起，是颇具特色和影响的科学计算软件，在科学研究以及工程设计领域有着十分广泛的应用。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。
MATLAB由一系列工具组成。这些工具方便用户使用MATLAB的函数和文件，其中许多工具采用的是图形用户界面。包括MATLAB桌面和命令窗口、历史命令窗口、编辑器和调试器、路径搜索和用于用户浏览帮助、工作空间、文件的浏览器。随着MATLAB的商业化以及软件本身的不断升级，MATLAB的用户界面也越来越精致，更加接近Windows的标准界面，人机交互性更强，操作更简单。而且新版本的MATLAB提供了完整的联机查询、帮助系统，极大的方便了用户的使用。简单的编程环境提供了比较完备的调试系统，程序不必经过编译就可以直接运行，而且能够及时地报告出现的错误及进行出错原因分析。
MATLAB是一个高级的矩阵/阵列语言，它包含控制语句、函数、数据结构、输入和输出和面向对象编程特点。用户可以在命令窗口中将输入语句与执行命令同步，也可以先编写好一个较大的复杂的应用程序（M文件）后再一起运行。新版本的MATLAB语言是基于最为流行的C++语言基础上的，因此语法特征与C++语言极为相似，而且更加简单，更加符合科技人员对数学表达式的书写格式。使之更利于非计算机专业的科技人员使用。而且这种语言可移植性好、可拓展性极强，这也是MATLAB能够深入到科学研究及工程计算各个领域的重要原因。
关键词：矩阵运算；仿真功能；工具；绘图功能
II
目 录
第1章 绪论 .............................................................................................................. 1
1.1 MATLAB的发展概况 .................................................................................. 1 1.2 MATLAB的主要功能 .................................................................................. 2 第2章 数值计算与多项式计算 .............................................................................. 1
2.1 数值计算 ...................................................................................................... 1 2.2 多项式计算 .................................................................................................. 3 第3章 图形绘制 ...................................................................................................... 5
3.1 二维曲线的绘制 .......................................................................................... 5 3.2 二维统计分析图的绘制 .............................................................................. 6 3.3 三维图形的绘制 .......................................................................................... 8
3.3.1 三维曲线 ............................................................................................ 8 3.3.2 三维曲面 ............................................................................................ 8
第4章 Simulink仿真 ............................................................................................. 11
4.1 常用仿真模块库介绍 ................................................................................ 11 4.2 仿真实例 .................................................................................................... 14
4.2.1 单相半波可控整流电路（电阻性负载） ...................................... 14 4.2.2 单相全波可控整流电路（电阻性负载） ...................................... 16
第5章 控制系统中的应用 .................................................................................... 20
5.1 系统的时域分析法 .................................................................................... 20 5.2 根轨迹 ........................................................................................................ 21 5.3 系统的频域分析法 .................................................................................... 22
5.3.1 绘制极坐标图 .................................................................................. 22 5.3.2 绘制Bode图 .................................................................................... 23
参考文献 .................................................................................................................. 24
III
第1章 绪论
1.1 MATLAB的发展概况
20世纪70年代后期，时任美国新墨西哥大学计算机科学系主任的Cleve Moler教授为减轻学生编程负担，为学生设计了一组调用LINPACK和 EISPACK库程序的通俗易用的接口，此即用Fortran编写的萌芽状态的MATLAB。尽管功能十分简单，但当作免费软件，还是吸引了大批使用者。经过几年的校际流传，在John Little、Cleve Moler、和Steve Bangert合作，于1984年成立了MathWorks公司，并正式推出MATLAB第1版（DOS版）。从这时起，MATLAB的核心采用C语言编写，功能越来越强，除原有的数值计算功能外，还新增了图形处理功能。
Math Works公司于1992年推出了具有划时代意义的MATLAB 4.0版，该版本可以配合Windows一起使用，随之推出的符号计算工具包和用于动态系统建模、仿真、分析的集成环境Simulink，并加强了大规模的数据处理能力，使之应用范围越来越广。1997年春，MATLAB 5.0版问世，该版本支持了更多的数据结构，如单元数据、结构数据、多维数组、对象与类等，使其成为一种更方便，更完善的编程语言。2000年10月，MATLAB 6.0版问世，在操作界面上有了很大的改观，为用户的使用提供了很大方便；在计算性能方面，速度变得更快，数值性能也更好；在图形用户界面设计上也更趋合理；与C语言的接口和转换的兼容性也更强；与之配套的Simulink 4.0版的新功能也特别引人注目。2002年6月又推出了MATLAB 6.5版和Simulink 5.0版，在计算方法、图形功能、用户界面设计、编程手段、工具等方面都有了重大改进。
2004年7月，Math Works公司推出了MATLAB 7.0版；2005年9月，Math Works公司推出了MATLAB 7.1版。随后每年发布两次以年份命名的版本。MATLAB的工具箱，为不同领域内使用MATLAB的研究开发者提供了一条捷径。当控制界正致力于研究线性矩阵不等式时，当信号处理界正沉浸在回味小波变换之余时，当模糊理论、神经网络发展迅速时，Math Works公司适应时代发展的需求及时的推出了LMI控制工具箱、小波工具箱、模糊逻辑工具箱、神经网络工具箱等。MATLAB的工具箱不仅种类繁多而且功能强大，吸引了广大的使用者。到目前为止，MATLAB的工具箱已有几十种，内容包括:数学、化学、电力系统、图像处理、信号处理、自动控制等许多领域。
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1.2 MATLAB的主要功能
MATLAB 将高性能的数值计算和可视化集成在一起，并提供了大量的内置函数，从而被广泛地应用于科学计算、控制系统、信息处理等领域的分析、仿真和设计工作，而且利用 MATLAB 产品的开放式结构，可以非常容易地对 MATLAB 的功能进行扩充，从而在不断深化对问题认识的同时，不断完善 MATLAB 产品以提高产品自身的竞争能力。
目前 MATLAB 产品族可以用来进行数值分析、数值和符号计算、工程与科学绘图、控制系统的设计与方针、数字图像处理、数字信号处理、通讯系统设计与仿真、财务与金融工程。MATLAB 是MATLAB产品家族的基础，它提供了基本的数学算法，例如矩阵运算、数值分析算法，MATLAB集成了2D和3D图形功能，以完成相应数值可视化的工作，并且提供了一种交互式的高级编程语言——M语言，利用M语言可以通过编写脚本或者函数文件实现用户自己的算法。
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