MATLAB的应用分析

信息科学 nformation ScienceMATLAB的应用分析卞春雨哈尔滨师范大学,黑龙江哈尔滨150000摘要 MATLAB Matrix la bora tory,即“矩阵实验室”)是集数值计算、符号运算及图形处理等强大功能于一体的科学计算语言。其编程效率高,扩充能力强,语勺简单、易学易用,是当今世界上最优秀的数值计算软件,也是目前工程界最广的科学计算语言。在电路、信号与系统、数字信号处理及自动控制原理等诸多方面已被广泛应用。本文对 MATLAB的应用进行了分析关键词 MATLAB;矩阵;建模中图分类号TP312文献标识码A文章编号1674-6708(2010)17-0118-030引言准的输入输出语句,不用“指针”,不需编译,比其他语言少了很21世纪将以科学技术的高速发展为特征,中华民族在国际多大家庭的地位将取决于我国的综合国力,高速度高质量地培养12 MATLAB语言的特点千千万万的技术人才,是其中一个十分重要的任务。要做到这一点2.1起点高就必须努力地吸取世界上一切优秀的教育思想、教学手段,并创造性地应用于我们的教学事业1)每个变量代表一个矩阵,从 MATLAB名字的来源可知当前,计算机已经被成功地应用于工程设计和制造业中,在它以矩阵运算见长,在当前的科学计算中,几乎无处不用矩阵运发达国家中其普及率已经超过90%,它成倍地提高了劳动生产率这使它的优势得到了充分的体现。在 MATLAB中,每个变量代创造了空前巨大的物质文明。它把任何创新思想转化为市场的商表一个矩阵,它可以有个元素品时间缩短了惊人的程度,新产的种类淘汰之快都是20年前无法2)每个元素都看做复数,这个特点在其他语言中也是不多见想像的。国际互联网的广泛应用加快了产业全球化的进程。在这个极具挑战的时代中,把计算机充分运用到教学及工程计算过程3)所有运算都对矩阵和复数有效,包括加、减、乘、除、函中,显然具有重要的意义数运算等。我们知道,计算尺发明于1630年,在大学中计算尺已被使用1.2.2人机界面适合科技人员了300多年,大约在1970年左右被计算器完全代替。现在计算器1)语言规则与笔算式相似。 MATLAB的程序与科技人员的书在大学里已使用了30年,它被计算机所代替已是历史的必然。教写习惯相近,因此,易写易读,易于在科技人员之间交流学工具的每一次更新都大大地提高了教育的效率。因此,自觉地2)矩阵行数列数无需定义。要输入一个矩阵,用其他语言时而不是被动地加快计算机代替计算器的进程,将对大学教学效率必须先定义矩阵的阶数,而 MATLAB则不必有阶数定义语句,输的提高起到重要的作用人数据的行列数就决定了它的阶数。在我国随着计算机价格的不断下降和国家对教育投入的加大3)键入算式立即得结果,无需编译。 MATLAB是以解释方学校的装备和学生个人购买的计算机也越来越多,因此在几年之工作的,即它对每条语句解释后立即执行,若有错误也立即作出内,大学生自由地使用计算机设备将能够实现。大学本科课程中反应。便于编程者马上改正。这些都大大减轻了编程和调试的工遍使用计算机的瓶颈将是软件。即使在目前,拥有计算机的教作量师和学生也未必知道如何用计算机来帮助他们进行课程教学,因1.2.3强大而简易的做图功能此要从现在起做好准备。为了把计算机更好地用于大学的课程教育和科学研究,从1)能根据输入数据自动确定坐标绘图20世纪80年代开始,出现了多种科学计算语言,也称为数学软2)能规定多种坐标系(极坐标,对数坐标等);件。经过10多年的发展和竞争,已经商品化的有 Matlab, Matrix3)能绘制三维人材中的曲线和曲面Maple, Mathmatical, MathCAD等。它们的功能大同小异,又各有千秋4)可设置不同颜色、线型和视角等就易学性和普及性而言,首推 MATLAB语言1果数据齐全,通常只需要一条命令即可出图。1 MATLAB语言简介1.2.4智能化程度高11 MATLAB语言的发展1)绘图时自动选择最佳坐标MATLAB是由美国 Mathworks公司于1984年正式推出的,从2)做数值积分时,自动按精度选择步长那时到现在已升级到6x版本。随着版本的升级,内容不断扩充,3)自动检测和显示程序错误的能力强,易于调试功能更加强大。特别是在系统仿真和实时运行等方面,有很多新1.2.5功能丰富,可扩展性强进展,更扩大了它的应用前景MATLAB软件包括基本部分和专业扩展两大部分。基本部分MATLAB是一种科学计算软件,主要适用于矩阵运算及控制包括:矩阵的运算和各种变换;代数和超越方程的求解,数据处和信息处理领域的分析设计,它使用方便,输入简捷,运算高效,理和傅里叶变换,数值积分等等,可以充分满足大学理式本科的内容丰富,并且很容易由用户自行扩展,因此,当前已成为美国计算需要和其他发达国家大学教学和科学研究中最常用而必不可少的工具扩展部分称为工具箱。它实际上是用 MATLAB的基本语句编MATLAB语言比较好学,因为它只有一种数据类型,一种标成的各种子程序集中国煤化工或实现某一CNMHG本文是科研项目论文:项目名称: MATLAB在物理教学中的应用项目编号:11533037《科技传播》20104(/118类的新算法。现在已经有控制系统、信号处理、图像处理、系统i。=2A,解上式即得l1和2辨识、模糊集合、神经元网络和小波分析等数十个工个箱,并且IATLAB的程序还在断续发展中clear, format compactMATLAB的核心内容是它的基本部分,所有的工具箱子程序Rl=4;R2=4R3=4;R4=2;都是用它的基本语句编写的。学好这部分内容是掌握 MATLAB的is=2:k1=0.5:k2=41+1/R2:al2=-1/R2:al3=0:al4=-kl2 MATLAB的应用a21=-1/R2;a22=-1/R2+1/R3+1/R4;a23=-k2/R3;a24=kla3l=l/R2;a32=-1/R2:a33=-1,a34=0MATLAB的应用非常广泛,在电路、信号与系统、数字信号a4l=0:a42=1/R4:a43=0:a44=-l:处理及自动控制原理等诸多方面已被广为应用A=|all,al2,al3,al4:a21,a22,a23,a24;a31,a32,a3321 MATLAB在电路中的应用a34;a41,a42,a43,a44MATLAB中的变量与常量都是矩阵(标量可看做阶的矩阵=0:0:0向量可看做或阶的矩阵),其元素可以是复数和任意形式的表达式X=A\B*is它具有元素群运算能力。 MATLAB的这些优于其他语言的特色,x(3),i2=X(4)有利于分析计算电路的各种问题,并且使编程更简便,运算效率程序运行结果il=1,i2=1例:如图1所示,已知R1=R2=R3=492,控制常数答案:i1=1A,i2=1Ak=0.5k2=4,,=2A,求h和2。22 MATLAB在信号与系统中的应用MATLAB特别适用于信号通过系统的分析,如下面的简单应用例:LTI系统的零输入响应描述阶线性时不变(LT1)连续系统的微分方程为dRd udu≥已知y及其各阶导数的初值为y(0)y(0)…,y(0),求RR系统的零输入响应。解:建模当LT系统的输入为零时,其零输人响应为微分方程的齐次解(即令微分方程等号右端为O),其形式为(设特征根均为单根)其中P,P2,…,Pn是特征方程解:建模按图1列出节点方程的根,它们可用mo(a)语句求得。各系数c…C由y及其各阶导数的初始值来确定。对此有11i+k12R, R2R2Cn=yop1C1+P2C2+…+pnCn=DvRcC.=由图1可知,控制变量l1,l2与节点电压Ha,lb的关系为写成矩阵形式为n-lyo整理以上程式,将i,l2也作为未知量移至等号左端,并写P p2Pn‖C2成矩阵形式为R+l110YH地魏作G信息科学 nformation Science3种情况,用 hold on语句使3次运行生成的图形画在一幅图上得到图2PI p2PnYO=1,0Ⅴ为范德蒙矩阵,在 MATLAB的特殊矩阵库中有 vandelMATLAB程序npu(‘输入分母系数向量a=a1,a2,…l=hYO= Input(‘输人初始条件向量YO=y0,DyO,D2y0,…]=P=root(a): V=rot 90(vander(p); c=V\YO;t=0; dt: tf: y=zeros(1, length(0):for k=l: n y=y+c(k)*exp(p(k *t); endplot(t, y), grid图2程序运行结果用这个通用程序来解一个三阶系统运行程序并输人参考文献=3Dt=0.2tf=8;1]王沫然. MATLAB6.0与科学计算[M].北京:电子工业出版而Y0取社,2001.I1,0,ol;1O,1,Ol;10,O,12]黄忠霖. MATLAB符号运算及其应用M.北京:国防工业出版社,2001什(上接第121页)↑System. out. println(e toString)):类中封装的数据库查询方法。3结论购物车在电子商务网站中有着广泛的使用,本文中的购物车24 Servlet设计使用JSP+ Javabean+ Servlet的MVC模式进行开发的,其实购物车此处用来控制购物车操作的 Servlet类比较简单,只需处理用也可以采用JsP+ Javabean的MVC模式(JSP页面综合了视图和控户触发的“购买”、“移除”和“清空购物车”操作。在此 Serve制器的功能)进行开发,设计者可以根据网站的具体设计采用不类中首先通过 HttpservletrEquest对象获取用户触发的操作类型,同的MvC模式,一般来说当应用较简单时采用JsP+ Javabean的再获取该类操作需要的参数,然后将参数传递给 sholAr类所创建MVC模式,当应用复杂时采用JSP+ Javabean+ Servlet的MVC模式的Bean对象的对应处理方法,通过处理方法的调用实现用户要求的操作。2.5JSP页面设计参考文献商品信息显示页面—— show. jsp,在该页面中初始化商品信息1]傅进勇,邓少烽,李波,JSP网络编程[M].北京:电子工业出列表。由于商品信息都保存在数据表gwds中,故商品信息列表的版社,2008,5初始化是通过查询数据表 goods获取商品信息。该页面实现商品购2]郭珍,王国辉,JSP程序设计教程[M].北京:人民邮电出版买操作,查看购物车操作社,2008,5购物车查看页面— showcar. jsp,该页面用来显示用户的购买3]邓子云,张赐.JSP网络编程从基础到实践[M.北京:电子工信息,通过查询访问数据表buy和数据表gods,输出购买商品业出版社,2005,9相关信息,同时计算出购物车中商品的应付总金额。该页面实现4]王先国.JSP动态网页编程技术[M].北京:电子工业出版商品移除、清空购物车操作,并有链接去往商品显示页面社,2006,12页面中的购买、移除和清空购物车操作需要调用处理购物[5]冯燕奎,赵徳奎.JSP实用案例教程.北京:清华大学出版Servlet类,商品信息和购买信息的查询显示需要使用 Query bean社,2004,5什(上接第116页)该系统由于具有网络覆盖范围广的特点,在全国范围内都能参考文献够对车辆进行GS定位和位置查询。通过安装GPS生产车辆管理]杨天军,杨晓光.GPS/GIS车辆实时监控调度系统硏究[J系统,即使发生车辆被盗的情况,也能够通过网络迅速找到被盗城市交通,2004(1)车辆,实现快速报警。该系统的应用既有利于车辆运输监控,车2]张李勇,腾中国煤化工[J.计算机辆调度指挥服务,还能节能降耗,防偷防盜,适用的用户范围非工程,2007(1)常广,各种车辆都可以使用该项技术,因此社会效益非常巨大THCNMHG《科技传播》20104(下/120