天天看點

《MATLAB/Simulink系統仿真超級學習手冊》——第2章 MATLAB程式設計基礎 2.1 MATLAB工作環境

本節書摘來自異步社群《matlab/simulink系統仿真超級學習手冊》一書中的第2章,第2.1節,作者:matlab技術聯盟 , 石良臣著,更多章節内容可以通路雲栖社群“異步社群”公衆号檢視

本書使用的matlab版本為matlab r。本章将較全面地介紹matlab正常運作的基本流程以及程式設計基礎與技巧,幫助讀者在領略matlab非凡能力的同時比較輕松地跨過matlab門檻,為後面學習matlab工具箱simulink打下堅實的基礎。

matlab/simulink系統仿真超級學習手冊

matlab提供了全新的工作環境,了解并熟悉該環境是使用matlab的基礎。下面将介紹matlab主界面(包括工具欄、指令視窗等)、文本編輯視窗以及幫助的使用。

2.1.1 matlab主界面

安裝完matlab r軟體并重新啟動計算機後,在windows桌面上将出現matlab的軟體圖示圖檔 76。滑鼠輕按兩下該圖示,就可啟動matlab的工作環境,顯示預設的程式主界面,如圖2-1所示。

《MATLAB/Simulink系統仿真超級學習手冊》——第2章 MATLAB程式設計基礎 2.1 MATLAB工作環境

預設的程式主界面包括:菜單,工具欄,指令視窗,目前路徑浏覽器,工作空間浏覽器,指令曆史浏覽器。這些功能子視窗使matlab的操作更容易、更友善。

注意:

(1)各功能子視窗是否顯示以及如何顯示完全由讀者的需要和習慣決定,可以通過工具欄中圖檔 74layout選項中對應的子選項進行選擇。

如圖2-2所示,show下面的子選項打勾,說明對應的子視窗會顯示在matlab主界面中,選擇select layout下面的子選項可以設定子視窗的布局方式。

《MATLAB/Simulink系統仿真超級學習手冊》——第2章 MATLAB程式設計基礎 2.1 MATLAB工作環境

(2)讀者也可以通過拖曳子視窗的方式來對matlab主界面進行布局。如圖2-3所示,單擊子視窗的标題欄并按住滑鼠左鍵不放,整個子視窗會變成藍色,這時可将該子視窗移動至主界面中其他任意位置,藍色塊視窗也會跟着移動,松開滑鼠左鍵,主界面便會重新布局。

《MATLAB/Simulink系統仿真超級學習手冊》——第2章 MATLAB程式設計基礎 2.1 MATLAB工作環境

(3)讀者還可以将子視窗從matlab主界面中解鎖出來,成為一個單獨的視窗。如圖2-4所示,單擊子視窗标題欄右上角的圖檔 71action圖示,選擇undock子選項,command window指令視窗從主界面中解鎖出來變成了一個單獨的視窗。

《MATLAB/Simulink系統仿真超級學習手冊》——第2章 MATLAB程式設計基礎 2.1 MATLAB工作環境

1.菜單

matlab r版本的菜單與其他通用軟體開發環境有些不太一樣的地方,它隻有三個選項,分别是home、plot和app。單擊每個選項,下方都會出現不同的工具欄。home和plot是最常用的兩個菜單。

2.home工具欄

該工具欄中有幾個很重要的工具圖示。

圖檔 68:new,建立新的文檔。可以建立新的文本檔案,實作matlab指令檔案的輸入、編輯、調試、儲存等處理功能;也可以建立新的figure圖形檔案,實作matlab圖形檔案的顯示、編輯、儲存等處理功能;還可以建立新的simulink模型檔案,實作simulink仿真模型的模組化、仿真、調試、儲存等處理功能。

圖檔 67:simulink library,打開simulink子產品庫,進入simulink仿真環境,作用相當于在matlab指令視窗中輸入simulink并按Enter鍵。

圖檔 66:help,進入matlab的幫助環境界面,允許讀者進行幫助文檔閱讀、根據關鍵詞的幫助查詢以及檢視示範範例。

圖檔 65:preferences,類似于option,讀者可以在這裡對matlab的一些屬性、性能進行設定。

3.plot工具欄

《MATLAB/Simulink系統仿真超級學習手冊》——第2章 MATLAB程式設計基礎 2.1 MATLAB工作環境

該工具欄友善讀者對工作空間裡的變量進行繪圖,圖2-5中不同的圖示表示不同的繪圖方式。

注意:圖檔 63是在home(或plot,app)工具欄下方的路徑選擇工具欄,讀者可在此進行matlab目前工作目錄的設定。如果讀者運作儲存在其他目錄的檔案,會造成matlab程式不能正常執行,matlab會提示讀者是否要更換工作目錄至要運作的檔案所在目錄,如圖2-6所示。

《MATLAB/Simulink系統仿真超級學習手冊》——第2章 MATLAB程式設計基礎 2.1 MATLAB工作環境

4.指令視窗

指令視窗是讀者與matlab人機互動的主要環境。在提示符“>>”後鍵入matlab指令并按Enter鍵确認,該指令視窗将立即顯示執行結果。

表2-1所示為指令視窗中的常用指令,讀者需要熟練掌握。

《MATLAB/Simulink系統仿真超級學習手冊》——第2章 MATLAB程式設計基礎 2.1 MATLAB工作環境

【例2-1】編寫正弦函數的matlab指令,計算y值。

《MATLAB/Simulink系統仿真超級學習手冊》——第2章 MATLAB程式設計基礎 2.1 MATLAB工作環境

在指令視窗中輸入下面的指令并按Enter鍵确認。

其中pi和sin分别為matlab内置的值和正弦函數。得到結果顯示y=0.5000。

指令視窗中,指令行均以提示符“>>”開頭,計算結果不帶提示符,這樣易于讀者判斷某條語句是指令還是計算結果。

5.目前路徑浏覽器

如圖2-7所示,目前工作路徑中所有檔案夾及所有類型的檔案名均顯示于此視窗中。使用者可在此視窗中進行類似于一般檔案夾中的管理工作,如建立或删除檔案夾、重命名檔案、打開目标檔案等。

《MATLAB/Simulink系統仿真超級學習手冊》——第2章 MATLAB程式設計基礎 2.1 MATLAB工作環境

6.工作空間浏覽器

當matlab啟動後,系統自動在記憶體中開辟一塊存儲區用于存儲使用者在matlab指令視窗中定義的變量、運算結果和有關資料,此記憶體空間稱為workspace工作空間。

工作空間在matlab剛啟動時為空,讀者退出matlab後,工作空間的内容将不再保留,也就說工作空間裡的資料隻是臨時存放。如圖2-8所示,在此視窗中可以對工作空間進行管理。

例2-1輸入實作正弦函數的指令語句并執行後,系統工作空間管理視窗中顯示的資訊如圖2-8所示。可見,在執行指令過程中,讀者在matlab指令視窗中定義的變量和運算結果确實都已經存儲在工作空間中。

讀者可友善地檢視目前工作空間中存在的變量和數值,而且還可進行新變量定義、變量删除、儲存等管理功能。

7.指令曆史浏覽器

圖2-9展示的是指令曆史浏覽器視窗,标題欄名稱為command history。此視窗按時間順序完整地記錄了曾經在matlab工作視窗中輸入并執行過的指令語句。

《MATLAB/Simulink系統仿真超級學習手冊》——第2章 MATLAB程式設計基礎 2.1 MATLAB工作環境

通過指令曆史浏覽器,可實作如下功能:

(1)友善地按順序檢視輸入指令的記錄;

(2)輕按兩下單條指令行,可使其立即再次執行,而不需要讀者重新輸入指令行;

(3)按住ctrl鍵并單擊滑鼠左鍵可選中多條指令行,再單擊滑鼠右鍵,在彈出的菜單中選擇create script選項,可将選中的多條指令行作為一個檔案進行編輯和儲存。如圖2-10所示。

《MATLAB/Simulink系統仿真超級學習手冊》——第2章 MATLAB程式設計基礎 2.1 MATLAB工作環境

2.1.2 matlab文本編輯視窗

matlab程式設計有兩種工作方式:一種稱為行指令方式,如例2-1,就是在指令視窗中一行一行地輸入程式,計算機每次對一行指令做出反應,是以也稱為互動式的指令行操作方式;另一種工作方式為m檔案程式設計工作方式。編寫和修改m檔案就要用到文本編輯視窗。

表2-2列出了這兩種工作方式的簡單比較。

《MATLAB/Simulink系統仿真超級學習手冊》——第2章 MATLAB程式設計基礎 2.1 MATLAB工作環境

讀者可以通過建立一個新的文本檔案或打開一個原有的文本檔案的方式來進入文本編輯視窗。該類文本檔案名以 .m為字尾。讀者将文本編輯視窗中的程式儲存後,在matlab指令視窗中輸入該檔案的檔案名就能執行程式。

圖2-11展示的是例2-1用m檔案的方式運作過程,運作結果與之前的一緻。

《MATLAB/Simulink系統仿真超級學習手冊》——第2章 MATLAB程式設計基礎 2.1 MATLAB工作環境
《MATLAB/Simulink系統仿真超級學習手冊》——第2章 MATLAB程式設計基礎 2.1 MATLAB工作環境

2.1.3 matlab幫助使用

了解、掌握和運用matlab的幫助文檔,對讀者是十分重要和必需的。matlab幫助文檔系統相當完備,就查詢系統的調用方式而言,可分為兩種:

單擊matlab工具欄中的圖檔 54help按鈕,進入matlab的幫助環境界面,讀者可以進行幫助文檔閱讀、根據關鍵詞的幫助查詢以及檢視示範範例,這與windows的求助方法一樣;

在matlab指令視窗内,直接輸入幫助指令求助。這種方法最常使用。

下面将較為詳細地介紹輸入幫助指令的求助方法。

1.help指令

help是最常用的求助指令。它可以提供絕大部分matlab指令使用方法的線上說明。這裡将舉例介紹help的應用方法。

【例2-2】線上幫助總覽。在matlab指令視窗中輸入help并按Enter鍵确認,将出現如圖2-12所示的資訊,這些資訊是各專題的簡介。從圖中可以看出matlab提供的專題幫助是很詳盡的。

《MATLAB/Simulink系統仿真超級學習手冊》——第2章 MATLAB程式設計基礎 2.1 MATLAB工作環境

【例2-3】具體專題的幫助資訊。在matlab指令視窗中輸入help(專題名),并按Enter鍵确認,圖2-13為matlab提供的基本矩陣操作專題的幫助資訊。

【例2-4】具體函數的幫助資訊。在matlab指令視窗中輸入help(函數名),并按Enter鍵确認,圖2-14為matlab提供的正弦函數sin的幫助資訊。

《MATLAB/Simulink系統仿真超級學習手冊》——第2章 MATLAB程式設計基礎 2.1 MATLAB工作環境
《MATLAB/Simulink系統仿真超級學習手冊》——第2章 MATLAB程式設計基礎 2.1 MATLAB工作環境

(1)幫助資訊第一行是sin函數的簡介,第二行為sin函數的使用方法,幫助資訊都是這樣的格式;

(2)help的工作原理是,把指定名字的那個m檔案的第一段注釋内容顯示出來。讀者可以采用如圖2-15所示的注釋結構,以構成自己的檔案的線上幫助;

(3)使用edit 加上想看的函數名就可以打開該函數的m檔案。例如sin函數,在matlab指令視窗裡面輸入edit sin,這樣就可以打開sin的m檔案了,如圖2-15所示。

《MATLAB/Simulink系統仿真超級學習手冊》——第2章 MATLAB程式設計基礎 2.1 MATLAB工作環境

2.lookfor指令

當要查找具有某種功能但又不知道準确名字的指令時,help的能力就不夠了。為此,matlab設計了一個lookfor指令。它可以根據使用者提供的完整或不完整的關鍵詞,去搜尋出一組與之相關的指令。

【例2-5】查找有關random随機的指令。在matlab指令視窗中輸入lookfor random,并按Enter鍵确認,圖2-16為matlab提供的有關random的幫助資訊。

《MATLAB/Simulink系統仿真超級學習手冊》——第2章 MATLAB程式設計基礎 2.1 MATLAB工作環境

(1)有時matlab會搜尋出很多條資訊,程式一直處于搜尋狀态,如果讀者想要停止搜尋,可以使用組合鍵ctrl+c,搜尋便會停止,搜尋結果為之前搜尋到的所有資訊。

(2)lookfor的工作原理是,對matlab目錄中的每個m檔案注釋區的第一行進行掃描,一旦發現這行中包含欲查詢的字元串,那麼該檔案名以及注釋的第一行将被顯示出來。當然,讀者想建立自己檔案的線上幫助時,也可利用這種機制。

3.其他幫助指令

matlab還提供了一些其他的幫助指令,見表2-3。關于這些指令詳細内容在此不多介紹,有興趣的讀者可以用help指令自行查詢。

《MATLAB/Simulink系統仿真超級學習手冊》——第2章 MATLAB程式設計基礎 2.1 MATLAB工作環境