MATLAB语言及应用实验指导书机械与电气工程学院目录实验一MATLAB基础入门及数值数组运算（2学时，验证）. 3 实验二MATLAB语言的程序设计（4学时，综合） (8)实验三SIMULINK交互式仿真集成环境（2学时，验证） (11)实验一MATLAB基础入门及数值数组运算一、实验目的1、了解MATLAB操作桌面的基本结构和组成；2、理解Command Window指令窗的作用，掌握指令窗的操作方式和指令的基本语法；3、理解Current Directory当前路径、搜索路径的作用，掌握当前路径、搜索路径的设置方法；4、理解Workspace Browser工作空间浏览器的作用，掌握内存变量的查阅、删除、保存和载入的基本方法；5、掌握一维数组的创建方法；掌握一维数组子数组的寻访和赋值方法；6、掌握二维数组的创建方法；掌握二维数组子数组的寻访和赋值方法；7、掌握数组的各种运算，理解数组运算和矩阵运算的区别。
二、实验原理1、MATLAB操作桌面的基本结构和组成了解MATLAB的基本组件是正确使用MATLAB的基本前提。
MATLAB由以下基本组件组成：（1）指令窗Command Window：可键入各种送给MATLAB运作的指令、函数、表达式；显示除图形外的所有运算结果（2）历史指令窗Command History：记录已经运作过的指令、函数、表达式；（3）当前目录浏览器：进行当前目录的设置；展示相应目录上的M、MDL等文件；（4）工作空间浏览器Workspace Browser：列出MATLAB工作空间中所有的变量名、大小、字节数；（5）内存数组编辑器Array Editor：在工作空间浏览器中对变量进行操作时启动（6）开始按钮（7）交互界面分类目录窗Launch Pad：以可展开的树状结构列着MATLAB提供的所有交互界面（8）M文件编辑/调试器（9）帮助导航/浏览器2、MATLAB指令窗的基本操作MATLAB指令窗给用户提供了最直接的交互界面，可用于输入和执行指令、显示指令运行结果、调试MATLAB程序等常用的MATLAB仿真计算功能。
本实验掌握以下在指令窗执行的基本操作，达到熟悉使用指令窗的目的：（1）最简单的计算器使用方法：在MATLAB指令窗中，可按计算器的方式进行一般的数学计算，MATLAB的运算符的含义大致与常见的运算规则一致；（2）在指令窗中输入和生成矩阵：与一般的计算器不同，在MATLAB中可直接输入和生成矩阵。
实际上，矩阵是MATLAB工作的基本元素。
（3）数值表述方法：在MATLAB中的大部分数值的表述方式与平常是相同的，需要注意的是在表示比较大的数时，MATLAB默认采用科学计数法显示；（4）变量命名规则：对于MATLAB变量命名规则，需要注意以下几点：a、变量名、函数名对字母大小写敏感b、变量名的第一个字母必须是英文字母，后续可以是字母、数字、下划线c、变量的有效时限：在变量定义赋值之后，会作为内存变量保存并显示在WorkspaceBrowser中。
因此，凡是显示在Workspace Browser中的变量都是“有效”的，其后可以被调用，否则不能被调用。
d、在MATLAB工作空间中，还驻留几个由系统本身定义的变量。
例如，用pi表示圆周率π的近似值，用i，j表示虚数单位。
预定义变量有特定的含义，在使用时，应尽量避免对这些变量重新赋值。
e、复数和复数矩阵的表示方法。
（5）其他操作的操作要旨和操作技巧的运用。
3、Current Directory、路径设置器和文件管理理解当前目录Current Directory和搜索路径的作用是正确使用MATLAB的关键环节。
当前目录指的是当前MATLAB工作的目录，MATLAB运行指令需要打开或者保存的文件，都首先在目录中查找或保存。
搜索路径则是MATLAB工作时，需查找相应的文件、函数或变量所在的相关文件夹所在的路径。
在理解当前目录Current Directory和搜索路径的作用的基础上，也要掌握当前目录Current Directory和搜索路径的设置方法，这是正确使用MATLAB的必要步骤。
为了理解MATLAB当前目录Current Directory和搜索路径的作用，可以大致了解一下当用户从指令窗送入一个名为cow的指令后，MA TLAB的“运作次序”：（1）MATLAB在内存中检查，看cow是不是变量；如果不是，进行下一步；（2）检查cow是不是内建函数；如果不是进行下一步；（3）在当前目录下，检查是否有名为cow的M文件存在；如果不是，进行下一步；（4）在MA TLAB搜索路径的其他目录下，检查是否有名为cow的M文件存在。
4、Workspace Browser和Array Editor工作空间浏览器Workspace Browser可以用于内存变量的查阅、保存和编辑，在使用MATLAB过程中，可以使用Workspace Browser跟踪相应内存变量，对调试程序有很大的帮助。
MATLAB也提供了相应的数据文件存取功能，可以在Workspace Browser中导入已保存的变量数据或者保存Workspace Browser中现有的变量数据。
5、MATLAB帮助系统MATLAB提供了强大的帮助系统以供用户使用。
在碰到MATLAB使用的各种相关问题时，查阅MATLAB帮助系统往往可以找到相应的解决办法和答案。
对于初学者，尤其需要重视帮助系统的使用。
MATLAB带有各种可利用的帮助系统，包括：（1）纯文本帮助（2）“导航/浏览器交互界面”帮助（3）PDF帮助（4）演示帮助和PDF帮助其中，纯文本帮助和“导航/浏览器交互界面”帮助是常用的帮助系统。
6、数组的创建和寻访数值数组（Numeric Array）和数组运算（Array Operations）始终是MATLAB的核心内容。
自MA TLAB5.x版起，由于其“面向对象”的特征，这种数值数组（以下简称为数组）成为了MA TALB最重要的一种内建数据类型（Built-in Data Type），而数组运算就是定义在这种数据结构上的方法（Method）。
数组是指实数或复数组成的长方阵列（Array ），可以是一维、二维、三维或更高的维数。
不同维数的数组创建和访问的方法有相同之处，也有不同之处。
一维数组的创建方法有：（1）逐个输入法；（2）冒号生成法；（3）定数线性采样法；（4）定数对数生成法。
对于一维数组的寻访，常用的有以下几种类型：（1）x(3)； （2）x([1 2 5]) ；（3）x(1:3) ；（4）x(3:end) ；（5）x(3:-1:1) ；（6）x(find(x>0.5)) ；（7）x([1 2 3 4 4 3 2 1]) 。
在这里假设x 是长度为5的一维数组。
二维数组则是由实数或复数排列称矩形而成。
二维数组和矩阵在数据结构上相同；一个矩形阵列是二维数组或矩阵取决于所使用的运算符号。
二维数组的创建方法有：（1）直接输入法，用于生成较小数组；（2）利用M 文件创建和保存数组，用于经常要调用的数组，尤其是较大而且复杂的数组。
对于二维数组的寻访，常用的有以下几种类型：（1）全下标标识法，如A(2,3)；（2）单下标标识法，如A(10)，这种方法比较少用；（3）单下标全元素标识，如A(:)，指的是A 的各列按先左后右的次序、首尾相接排成“一维长列”后，得到的一维数组的全部元素，其结果是一个一维列数组；类似地，也需注意A(r,:)、A(:,c)的含义。
（4）“逻辑1”标识。
在MATLAB 中，提供了相关的函数用作常用的标准数组的生成，如全0数组、全1数组、单位矩阵、对角阵、均匀分布的随机数组、正态分布的随机数组等，都有相关的生成函数。
对于一些数组的特殊操作，MA TLAB 也提供了相应的操作函数。
如提取对角元素或生成对角阵、逆时针旋转二维数组90度、提取数组下三角部分、提取数组上三角部分等，都有相应的函数。
在应用中注意利用这些函数，可以事半功倍。
7、数组运算数组运算是指无论在数组上施加什么运算（加减乘除或函数），总认定那种运算对被运算数组中的每个元素平等地实施同样的操作。
数组运算包括加、减、乘、除、乘方等，除加减外，数组之间进行乘、除、乘方都必须在运算符号前加“.”，否则视为矩阵运算。
此外，数组运算还包括转置、关系运算和逻辑运算。
除了以运算符号执行数组运算外，也可以对数组施加函数，以函数形式进行数组运算。
如对数组X 执行函数f 的运算：ij m n f (X)[f (x )]⨯=，其中X 为m 行n 列的数组。
执行数组运算的常用函数有三角函数和双曲函数、指数函数、复数函数、圆整函数和求余函数、坐标变换函数等。
三、 实验内容1、找到MATLAB 的安装目录。
以快捷方式或可执行文件方式启动MATLAB ，找出各个组件的相关位置：2、 指令窗的基本操作完成以下实验内容，把相关结果以截屏方式保存：（1）使用值：x=10, y=3，用MATLAB 进行以下计算，并用计算器检验结果：a. u=x+yb. v=xyc. w=x/yd. s=5sin(2y)（2） 使用值：a=1.12、b ＝2.34、c ＝0.72、d ＝0.81和f ＝19.83，计算以下表达式：211f r y ab 1111c 2a b c d ==+++， （3）定义t ＝12，分别运行指令计算p ＝t ＋1和p ＝T ＋1。
（4）定义以下变量，运行指令，观察并记录运行结果：a1=1 1a＝2 a_1=3 _a1=4（5）使用clear指令清除当前所有内存变量。
（6）计算y=x+x1，其中x=|1+2i|+|3+4i|，x1=32x。
（7）指令窗显示方式的操作a、在指令窗中输入if（或for、while）等关键词，观察其颜色；b、在指令窗中输入s='hello'，观察其颜色、c、指令行中的标点符号：运行指令x＝3＋2，分别在最后加上和不加上分号，观察并记录其结果的区别。
d、指令窗的常用控制指令定义变量：x=1,y=2。
分别输入clear、clc，查看并记录运行之后工作区空间和指令窗的显示结果。
4、Current Directory、路径设置器和文件管理（1）在E盘新建一个文件夹并把其设置为当前目录。
（2）在E盘新建一个文件夹并把其加入搜索路径。
（3）逐步按照以下步骤进行并记录各个步骤的结果：1）在指令窗中输入clear指令；2）在指令窗中输入cow，并运行；3）在指令窗中输入cow=21，并运行；4）再次在指令窗中输入cow，并运行；5）再次在指令窗中输入clear指令后，输入cow；6）使用M文件编辑器新建一个M文件，在该文件中输入一条指令：x＝2。