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机械工程控制理论MATLAB上机实验指导1.doc
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机械工程控制理论 MATLAB 上机实验指导 1
1
《机械工程控制理论》
MATLAB 实践指导书
《机械工程控制理论》MATLAB 实践指导书
1 MATLAB 概述
MATLAB 是 MATrix LABoratory 的缩写,早期主要用于现代控制中复杂的矩阵、向量的各种运算.由于
MATLAB 提供了强大的矩阵处理和绘图功能,很多专家因此在自己擅长的领域用它编写了许多专门的 MATLAB
机械工程控制理论 MATLAB 上机实验指导 1
2
工具包(toolbox),如控制系统工具包(control systems toolbox);系统辨识工具包(system identification
toolbox);信号处理工具包(signal processing toolbox);鲁棒控制工具包(robust control toolbox);
最优化工具包(optimization toolbox)等等。由于 MATLAB 功能的不断扩展,所以现在的 MATLAB 已不仅仅
局限与现代控制系统分析和综合应用,它已是一种包罗众多学科的功能强大的“技术计算语言(The Language
of Technical Computing)”。
MathWorks 公司于 1992 年推出了具有划时代意义的 MATLAB 4.0 版本,并推出了交互式模型输入与仿
真系统 SIMULINK,它使得控制系统的仿真与 CAD 应用更加方便、快捷,用户可以方便地在计算机上建模和
仿真实验。
1997 年 MathWorks 推出的 MATLAB 5。0 版允许了更多的数据结构, 1999 年初推出的 MATLAB 5.3 版
在很多方面又进一步改进了 MATLAB 语言的功能。2000 年底推出的 MATLAB 6.0。最新版本是 MATLAB7。0。
MATLAB 以矩阵作为基本编程单元,它提供了各种矩阵的运算与操作,并有较强的绘图功能.MATLAB 集科
学计算、图像处理、声音处理于一身,是一个高度的集成系统,有良好的用户界面,并有良好的帮助功能。
MATLAB 不仅流行于控制界,在机械工程、生物工程、语音处理、图像处理、信号分析、计算机技术等各行各
业中都有极广泛的应用。
2 如何获得 MATLAB 帮助
在 MATLAB 主窗口中键入 help,即可获得第一层帮助:
help %加重型内容为用户键入的内容,其它为执行后显示的内容。
HELP topics:
matlab\general -——---—-———— General purpose commands。
matlab\ops —-—---——-—————-—-- Operators and special characters.
matlab\lang —--—-—-—-—--——-—- Programming language constructs.
matlab\elmat -—---—----————— Elementary matrices and matrix manipulation.
matlab\elfun —-—-----—---——-— Elementary math functions.
matlab\specfun --—-—--—--— Specialized math functions。
matlab\matfun -—-—-————-—-- Matrix functions — numerical linear algebra.
simulink\simulink ——--——- Simulink
simulink\blocks —--------— Simulink block library.
simulink\simdemos ——— Simulink 3 demonstrations and samples.
simulink\dee --—-—--—--———- Differential Equation Editor
MATLABR11\work -———-- (No table of contents file)
toolbox\local ------—--——--— Preferences。
如果用户对 MATLAB 的语言结构 lang 感兴趣,想进一步了解,则键入:
help lang
Programming language constructs.
Control flow。
if ---—-—-———- Conditionally execute statements。
else -——--— IF statement condition.
elseif -——— IF statement condition。
end --———- Terminate scope of FOR, WHILE, SWITCH, TRY and IF statements.
for --——---— Repeat statements a specific number of times。
while -—- Repeat statements an indefinite number of times。
机械工程控制理论 MATLAB 上机实验指导 1
3
如果想进一步了解 for 语句,则键入:
help for
FOR Repeat statements a specific number of times。
The general form of a FOR statement is:
FOR variable = expr, statement, .。。, statement END
The columns of the expression are stored one at a time in the variable and then the following
statements, up to the END, are executed。 …… Some examples (assume N has already been assigned
a value)。
FOR I = 1:N,
FOR J = 1:N,
A(I,J) = 1/(I+J—1);
END
END
同样,如果想了解 MATLAB 中有关矩阵的操作运算函数,可以键入:
help matfun
Matrix functions - numerical linear algebra.
Matrix analysis.
norm ——----——— Matrix or vector norm.
normest ———- Estimate the matrix 2—norm。
rank —-——--—-—— Matrix rank。
det —-—--—-—-—-— Determinant。
trace -——-—-—-— Sum of diagonal elements.
null —--——-————--Null space.
orth -——-—-————— Orthogonalization。
rref -—-——-——---— Reduced row echelon form.
subspace -— Angle between two subspaces。
Eigenvalues and singular values.
eig —---———--—-- Eigenvalues and eigenvectors。
svd —————--—-—— Singular value decomposition.
gsvd ------——— Generalized ingular value decomposition。
eigs ——--—-—--— A few eigenvalues.
svds -—---——-— A few singular values。
poly ----—---—- Characteristic polynomial。
polyeig ---—— Polynomial eigenvalue problem。
condeig ———— Condition number with respect to eigenvalues。
hess —--————-- Hessenberg form.
qz ———-—-———-—- QZ factorization for generalized eigenvalues.
schur -—----- Schur decomposition.
Matrix functions。
expm --——--— Matrix exponential.
logm —--———-— Matrix logarithm。
sqrtm ---——-- Matrix square root。
funm ——---——- Evaluate general matrix function。
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