MATLAB专业课程设计实验体会.doc

课程设计试验体会学生姓名： 李祥胜 学生学号： 0704 专业班级：光信息科学和技术 指导老师： miss Chen 学 院： 信息工程学院 题 目: MATLAB学期试验总结 MATLAB概念及介绍 MATLAB是matrix&laboratory两个词组合，意为矩阵工厂（矩阵试验室）。是由美国mathworks企业公布关键面对科学计算、可视化和交互式程序设计高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化和非线性动态系统建模和仿真等很多强大功效集成在一个易于使用视窗环境中，为科学研究、工程设计和必需进行有效数值计算众多科学领域提供了一个全方面处理方案，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）编辑模式，代表了当今国际科学计算软件优异水平。 MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB能够进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其它编程语言程序等，关键应用于工程计算、控制设计、信号处理和通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计和分析等领域。MATLAB集成环境关键包含五个部分：MATLAB语言、MATLAB工作环境、句柄图形、MATLAB数学函数库和数学建模、小波分析、MATLABAPI(ApplicationProgramInterface)。MATLAB语言是以数组为基础数据单位，包含控制步骤语句、函数、数据结构、输人输出及面向对象等特点高级语言。利用SIMULINK对系统进行仿真和分析，在进入虚拟试验环境后，不需要书写代码，只需使用鼠标拖动库中功效模块并将它们连接起来，再根据试验要求修改各元器件参数。经过虚拟试验环境建立试验仿真电路模型，可使部分枯燥电路变得有趣味，复杂波形变得形象生动，使得多种复杂能量转换过程比较直观地展现。1.1、MATLAB语言特点及优势1.1.1、语言特点MATLAB被称为第四代计算机语言，利用其丰富函数资源，使编程人员从繁琐程序代码中解放出来。MATLAB最突出特点就是简练。MATLAB用更直观、符合大家思维习惯代码，替换了C和FORTRAN语言冗长代码。MATLAB给用户带来是最直观、最简练程序开发环境。以下简单介绍一下MATLAB关键特点。 （1）语言简练紧凑，使用方便灵活，库函数极其丰富。MATLAB程序书写形式自由，利用其丰富库函数避开繁杂子程序编程任务，压缩了一切无须要编程工作。因为库函数全部由本事域教授编写，用户无须担心函数可靠性。 （2)运算符丰富。因为MATLAB是用C语言编写，MATLAB提供了和C语言几乎一样多运算符，灵活使用MATLAB运算符将使程序变得极为简短，具体运算符见附表。 （3）MATLAB既含有结构化控制语句（如for循环、while循环、break语句和if语句），又有面向对象编程特征。 （4）语法限制不严格，程序设计自由度大。比如，在MATLAB里，用户无需对矩阵预定义就可使用。 （5）程序可移植性很好，基础上不做修改就能够在多种型号计算机和操作系统上运行。 （6）MATLAB图形功效强大。在FORTRAN和C语言里，绘图全部很不轻易，但在MATLAB里，数据可视化很简单。MATLAB还含有较强编辑图形界面能力。 （7)MATLAB缺点是，它和其它高级程序相比，程序实施速度较慢。因为MATLAB程序不用编译等预处理，也不生成可实施文件，程序为解释实施，所以速度较慢。 (8)功效强劲工具箱是MATLAB另一重大特色。MATLAB包含两个部分：关键部分和多种可选工具箱。关键部分中有数百个关键内部函数。其工具箱又可分为两类：功效性工具箱和学科性工具箱。功效性工具箱关键用来扩充其符号计算功效、图示建模拟真功效、文字处理功效和和硬件实时交互功效。功效性工具箱能用于多个学科。而学科性工具箱是专业性比较强，如control、toolbox、signalprocessingtoolbox、communicationtoolbox等。这些工具箱全部是由该领域内学术水平很高教授编写，所以用户无需编写自己学科范围内基础程序，而直接进行高、精、尖研究。下表列出了MATLAB关键部分及其工具箱等产品系列关键应用领域。 (9)源程序开放性。开放性可能是MATLAB最受大家欢迎特点。除内部函数以外，全部MATLAB关键文件和工具箱文件全部是可读可改源文件，用户可经过对源文件修改和加入自己文件组成新工具箱。1.1.2优势（1）友好工作平台和编程环境MATLAB由一系列工具组成。这些工具方便用户使用MATLAB函数和文件，其中很多工具采取是图形用户界面。包含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、文件浏览器。伴随MATLAB商业化和软件本身不停升级，MATLAB用户界面也越来越精巧，愈加靠近Windows标准界面，人机交互性更强，操作更简单。而且新版本MATLAB提供了完整联机查询、帮助系统，极大方便了用户使用。简单编程环境提供了比较完备调试系统，程序无须经过编译就能够直接运行，而且能够立即地汇报出现错误及进行犯错原因分析。（2）简单易用程序语言Matlab一个高级矩阵/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。用户能够在命令窗口中将输入语句和实施命令同步，也能够先编写好一个较大复杂应用程序（M文件）后再一起运行。新版本MATLAB语言是基于最为流行C语言基础上，所以语法特征和C语言极为相同，而且愈加简单，愈加符合科技人员对数学表示式书写格式。使之更利于非计算机专业科技人员使用。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关键原因。（3）强大科学计算机数据处理能力MATLAB是一个包含大量计算算法集合。其拥有600多个工程中要用到数学运算函数，能够方便实现用户所需多种计算功效。函数中所使用算法全部是科研和工程计算中最新研究结果，而前经过了多种优化和容错处理。在通常情况下，能够用它来替换底层编程语言，如C和C+。在计算要求相同情况下，使用MATLAB编程工作量会大大降低。MATLAB这些函数集包含从最简单最基础函数到诸如矩阵，特征向量、快速傅立叶变换复杂函数。函数所能处理问题其大致包含矩阵运算和线性方程组求解、微分方程及偏微分方程组求解、符号运算、傅立叶变换和数据统计分析、工程中优化问题、稀疏矩阵运算、复数多种运算、三角函数和其它初等数学运算、多维数组操作和建模动态仿真等。（4）出色图形处理功效MATLAB自产生之日起就含有方便数据可视化功效，以将向量和矩阵用图形表现出来，而且能够对图形进行标注和打印。高层次作图包含二维和三维可视化、图象处理、动画和表示式作图。可用于科学计算和工程绘图。新版本MATLAB对整个图形处理功效作了很大改善和完善，使它不仅在通常数据可视化软件全部含有功效（比如二维曲线和三维曲面绘制和处理等）方面愈加完善，而且对于部分其它软件所没有功效（例图形光照处理、色度处理和四维数据表现等），MATLAB一样表现了出色处理能力。同时对部分特殊可视化要求，例图形对话等，MATLAB也有对应功效函数，确保了用户不一样层次要求。另外新版本MATLAB还着重在图形用户界面（GUI）制作上作了很大改善，对这方面有特殊要求用户也能够得到满足。（5） 应用广泛模块集合工具箱1.1.3、MATLAB功效详解（1）、MATLAB有着强大功效，能够用来进行多个工作，具体以下：数值分析、数值和符号计算、工程和科学绘图、控制系统设计和仿真、数字图像处理技术、数字信号处理技术、通讯系统设计和仿真、财务和金融工程等。因为MATLAB功效太多，不可能一一介绍，而且每一个功效包含内容又很多，（2）、介绍起来比较繁琐，所以我们只以图形处理功效为例，经过对MATLAB图形处理介绍来展示它强大功效，并以点代面，进而深入表现MATLAB发展现实状况。（3）、MATLAB提供了大量用于将矢量数据以曲线图形方法进行显示函数，包含用于实现图标绘制、科学曲线绘制和多种专业数据可视化显示二维图形绘制函数；用于表示向量场数据及二元函数图形表示三维图形绘制函数；提供了用于图形效果高级处理相关函数和图形句柄操作函数；柱状图、饼图和直方图等特殊图形绘制函数；动画制作等丰富3D可视化功效。1.2、课程试验设计思想 我们基于MATLAB RA。1）展示部分基础数值计算；2）经过软件展示几例基础函数；3）应用简单程序展示信号系统中部分基础性质，并应用图形可视化。1.2.1、GUI图形设计介绍1.2.2、建立GUI对象首先打开一个空白GUI面板，并在其布局编辑器中添加控件1.2.3、修改控件属性1.2.4、MATLAB中excel调用 在一些情况下，题设中给出了一系列数据，如学生成绩单实现成绩情况显示图，我们知道，excel绘图功效尤其强大，尤其是面对这类问题，excel能够依据简单公式实现强大数据运算，所以学会MATLAB和excel结合，会给我们带来很大帮助。这就需要应用MATLAB和excel数据交互调用功效，即xlsread调用函数，function sure_Callback(hObject, eventdata, handles) %导入数据确定按钮FileName,PathName=uigetfile(*.xls,Choose a file); str=PathName,FileName; set(handles.daoru,string,str); %显示入可编辑数据导入文本框 data,text_data=xlsread(str); %读取str并生成新数组1.2.5、回调函数程序1.2.6、编写程序function sure_Callback(hObject, eventdata, handles) %导入数据确定按钮FileName,PathName=uigetfile(*.xls,Choose a file); str=PathName,FileName; set(handles.daoru,string,str); %显示入可编辑数据导入文本框 data,text_data=xlsread(str); %读取str并生成新数组 mess1=data(:,1); %访问excel表格第一列 set(handles.showI,string,mess1) %把字符串显示在显示学号列表 mess3=data(:,3); %访问excel表格第三列 set(handles.showc,string,mess3) %把字符串显示在显示语文列表 mess4=data(:,4); %访问excel列表第四列 set(handles.showm,string,mess4) %把字符串显示在显示数学列表 mess5=data(:,5); %访问excel列表第五列 set(handles.showe,string,mess5) %把字符串显示在显示英语列表 mess2=text_data(2:end,2); %访问excel列表第二列 set(handles.shown,string,mess2) %把字符串显示在显示名字列表 handles.mess2=mess2 handles.data=data; %保留数据 handles.text=text_data; guidata(hObject, handles);经过举例说明学生成绩管理系统能够按学号或姓名查询学生成绩及情况如按学号查询（在学号范围内能够显示成绩，不然显示Nothing）， 按姓名查询（存在姓名能够显示成绩，不然显示Nothing）， 1.3、学习MATLAB心得体会 恰如开头说那样：MATLAB凭借其科学计算和图形可视化功效完美结合和开放设计理念,在全国受到了普遍欢迎。这是一款实用软件，更是一把很好用工具。经过学习，我了解到了MATLAB在科学计算，图形和程序设计等三个方面应用。其中，科学计算部分，用到了我们所学高等数学、线性代数、复变函数、计算机数值方法、概率论和数理统计和我们立即学到运筹学等学科知识。她就像一台试验机一样，为我们提供了一个很好练习平台，让我们巩固学过知识，孜孜不倦为我们服务。图形部分介绍怎样利用MATLAB给出已经有函数绘图，怎样用点、线、面从底层构建图形，和科学计算可视化、计算几何等。MATLAB图形功效很强大，科学计算和图形功效紧密结合是MATLAB关键特点之一。程序设计部分介绍M文件设计、图形用户界面设计、文件操作、编译和接口等内容。而且对Simulink有了一定程度上了解。从中也认识到自己还有很多不足，还须要深入加强。 MATLAB在科学应用领域也是很广泛，在这首先应用对于我们来说是另一个层次，只有不停完善自我知识才能达成如此境界。MATLAB从面世到现在时间并不算很长，但它发展却很快，在很我领域中会用到它，由此可见MATLAB对社会发展有重大意义。作为一个现代大学生，我们应该愈加深入去了解它，学习它，在以后学习和生活中多加以利用，不停加强我们滋生对其认识水平，相信和此同时它也会给我们学习和工作带来极大便利。经过学习，我现在能够用MATLAB实现点、线、面绘制、着色和变换，能够从零开始构建任何图形。这些功效实现过程是很有意思一个过程，当得到了满意图形时，心中那种自豪感无和伦比，很喜爱这种感觉。即使，MATLAB仅仅是一门课，但我却学到了远非书本上有很多东西，她给了我很大帮助此门课程在工程运算上很使用且功效强大，学好将受益匪浅，所以从未放弃。