信息科學 nformation ScienceMATLAB的應用分析卞春雨哈爾濱師范大學,黑龍江哈爾濱150000摘要 MATLAB Matrix la bora tory,即“矩陣實驗室”)是集數(shù)值計算、符號運算及圖形處理等強大功能于一體的科學計算語言。其編程效率高,擴充能力強,語勺簡單、易學易用,是當今世界上最優(yōu)秀的數(shù)值計算軟件,也是目前工程界最廣的科學計算語言。在電路、信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理及自動控制原理等諸多方面已被廣泛應用。本文對 MATLAB的應用進行了分析關鍵詞 MATLAB;矩陣;建模中圖分類號TP312文獻標識碼A文章編號1674-6708(2010)17-0118-030引言準的輸入輸出語句,不用“指針”,不需編譯,比其他語言少了很21世紀將以科學技術的高速發(fā)展為特征,中華民族在國際多大家庭的地位將取決于我國的綜合國力,高速度高質量地培養(yǎng)12 MATLAB語言的特點千千萬萬的技術人才,是其中一個十分重要的任務。要做到這一點2.1起點高就必須努力地吸取世界上一切優(yōu)秀的教育思想、教學手段,并創(chuàng)造性地應用于我們的教學事業(yè)1)每個變量代表一個矩陣,從 MATLAB名字的來源可知當前,計算機已經被成功地應用于工程設計和制造業(yè)中,在它以矩陣運算見長,在當前的科學計算中,幾乎無處不用矩陣運發(fā)達國家中其普及率已經超過90%,它成倍地提高了勞動生產率這使它的優(yōu)勢得到了充分的體現(xiàn)。在 MATLAB中,每個變量代創(chuàng)造了空前巨大的物質文明。它把任何創(chuàng)新思想轉化為市場的商表一個矩陣,它可以有個元素品時間縮短了驚人的程度,新產的種類淘汰之快都是20年前無法2)每個元素都看做復數(shù),這個特點在其他語言中也是不多見想像的。國際互聯(lián)網的廣泛應用加快了產業(yè)全球化的進程。在這個極具挑戰(zhàn)的時代中,把計算機充分運用到教學及工程計算過程3)所有運算都對矩陣和復數(shù)有效,包括加、減、乘、除、函中,顯然具有重要的意義數(shù)運算等。我們知道,計算尺發(fā)明于1630年,在大學中計算尺已被使用1.2.2人機界面適合科技人員了300多年,大約在1970年左右被計算器完全代替?，F(xiàn)在計算器1)語言規(guī)則與筆算式相似。 MATLAB的程序與科技人員的書在大學里已使用了30年,它被計算機所代替已是歷史的必然。教寫習慣相近,因此,易寫易讀,易于在科技人員之間交流學工具的每一次更新都大大地提高了教育的效率。因此,自覺地2)矩陣行數(shù)列數(shù)無需定義。要輸入一個矩陣,用其他語言時而不是被動地加快計算機代替計算器的進程,將對大學教學效率必須先定義矩陣的階數(shù),而 MATLAB則不必有階數(shù)定義語句,輸?shù)奶岣咂鸬街匾淖饔萌藬?shù)據(jù)的行列數(shù)就決定了它的階數(shù)。在我國隨著計算機價格的不斷下降和國家對教育投入的加大3)鍵入算式立即得結果,無需編譯。 MATLAB是以解釋方學校的裝備和學生個人購買的計算機也越來越多,因此在幾年之工作的,即它對每條語句解釋后立即執(zhí)行,若有錯誤也立即作出內,大學生自由地使用計算機設備將能夠實現(xiàn)。大學本科課程中反應。便于編程者馬上改正。這些都大大減輕了編程和調試的工遍使用計算機的瓶頸將是軟件。即使在目前,擁有計算機的教作量師和學生也未必知道如何用計算機來幫助他們進行課程教學,因1.2.3強大而簡易的做圖功能此要從現(xiàn)在起做好準備。為了把計算機更好地用于大學的課程教育和科學研究,從1)能根據(jù)輸入數(shù)據(jù)自動確定坐標繪圖20世紀80年代開始,出現(xiàn)了多種科學計算語言,也稱為數(shù)學軟2)能規(guī)定多種坐標系(極坐標,對數(shù)坐標等);件。經過10多年的發(fā)展和競爭,已經商品化的有 Matlab, Matrix3)能繪制三維人材中的曲線和曲面Maple, Mathmatical, MathCAD等。它們的功能大同小異,又各有千秋4)可設置不同顏色、線型和視角等就易學性和普及性而言,首推 MATLAB語言1果數(shù)據(jù)齊全,通常只需要一條命令即可出圖。1 MATLAB語言簡介1.2.4智能化程度高11 MATLAB語言的發(fā)展1)繪圖時自動選擇最佳坐標MATLAB是由美國 Mathworks公司于1984年正式推出的,從2)做數(shù)值積分時,自動按精度選擇步長那時到現(xiàn)在已升級到6x版本。隨著版本的升級,內容不斷擴充,3)自動檢測和顯示程序錯誤的能力強,易于調試功能更加強大。特別是在系統(tǒng)仿真和實時運行等方面,有很多新1.2.5功能豐富,可擴展性強進展,更擴大了它的應用前景MATLAB軟件包括基本部分和專業(yè)擴展兩大部分?；静糠諱ATLAB是一種科學計算軟件,主要適用于矩陣運算及控制包括:矩陣的運算和各種變換;代數(shù)和超越方程的求解,數(shù)據(jù)處和信息處理領域的分析設計,它使用方便,輸入簡捷,運算高效,理和傅里葉變換,數(shù)值積分等等,可以充分滿足大學理式本科的內容豐富,并且很容易由用戶自行擴展,因此,當前已成為美國計算需要和其他發(fā)達國家大學教學和科學研究中最常用而必不可少的工具擴展部分稱為工具箱。它實際上是用 MATLAB的基本語句編MATLAB語言比較好學,因為它只有一種數(shù)據(jù)類型,一種標成的各種子程序集中國煤化工或實現(xiàn)某一CNMHG本文是科研項目論文:項目名稱: MATLAB在物理教學中的應用項目編號:11533037《科技傳播》20104(/118類的新算法?，F(xiàn)在已經有控制系統(tǒng)、信號處理、圖像處理、系統(tǒng)i。=2A,解上式即得l1和2辨識、模糊集合、神經元網絡和小波分析等數(shù)十個工個箱,并且IATLAB的程序還在斷續(xù)發(fā)展中clear, format compactMATLAB的核心內容是它的基本部分,所有的工具箱子程序Rl=4;R2=4R3=4;R4=2;都是用它的基本語句編寫的。學好這部分內容是掌握 MATLAB的is=2:k1=0.5:k2=41+1/R2:al2=-1/R2:al3=0:al4=-kl2 MATLAB的應用a21=-1/R2;a22=-1/R2+1/R3+1/R4;a23=-k2/R3;a24=kla3l=l/R2;a32=-1/R2:a33=-1,a34=0MATLAB的應用非常廣泛,在電路、信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號a4l=0:a42=1/R4:a43=0:a44=-l:處理及自動控制原理等諸多方面已被廣為應用A=|all,al2,al3,al4:a21,a22,a23,a24;a31,a32,a3321 MATLAB在電路中的應用a34;a41,a42,a43,a44MATLAB中的變量與常量都是矩陣(標量可看做階的矩陣=0:0:0向量可看做或階的矩陣),其元素可以是復數(shù)和任意形式的表達式X=A\B*is它具有元素群運算能力。 MATLAB的這些優(yōu)于其他語言的特色,x(3),i2=X(4)有利于分析計算電路的各種問題,并且使編程更簡便,運算效率程序運行結果il=1,i2=1例:如圖1所示,已知R1=R2=R3=492,控制常數(shù)答案:i1=1A,i2=1Ak=0.5k2=4,,=2A,求h和2。22 MATLAB在信號與系統(tǒng)中的應用MATLAB特別適用于信號通過系統(tǒng)的分析,如下面的簡單應用例:LTI系統(tǒng)的零輸入響應描述階線性時不變(LT1)連續(xù)系統(tǒng)的微分方程為dRd udu≥已知y及其各階導數(shù)的初值為y(0)y(0)…,y(0),求RR系統(tǒng)的零輸入響應。解:建模當LT系統(tǒng)的輸入為零時,其零輸人響應為微分方程的齊次解(即令微分方程等號右端為O),其形式為(設特征根均為單根)其中P,P2,…,Pn是特征方程解:建模按圖1列出節(jié)點方程的根,它們可用mo(a)語句求得。各系數(shù)c…C由y及其各階導數(shù)的初始值來確定。對此有11i+k12R, R2R2Cn=yop1C1+P2C2+…+pnCn=DvRcC.=由圖1可知,控制變量l1,l2與節(jié)點電壓Ha,lb的關系為寫成矩陣形式為n-lyo整理以上程式,將i,l2也作為未知量移至等號左端,并寫P p2Pn‖C2成矩陣形式為R+l110YH地魏作G信息科學 nformation Science3種情況,用 hold on語句使3次運行生成的圖形畫在一幅圖上得到圖2PI p2PnYO=1,0Ⅴ為范德蒙矩陣,在 MATLAB的特殊矩陣庫中有 vandelMATLAB程序npu(‘輸入分母系數(shù)向量a=a1,a2,…l=hYO= Input(‘輸人初始條件向量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圖2程序運行結果用這個通用程序來解一個三階系統(tǒng)運行程序并輸人參考文獻=3Dt=0.2tf=8;1]王沫然. MATLAB6.0與科學計算[M].北京:電子工業(yè)出版而Y0取社,2001.I1,0,ol;1O,1,Ol;10,O,12]黃忠霖. MATLAB符號運算及其應用M.北京:國防工業(yè)出版社,2001什(上接第121頁)↑System. out. println(e toString)):類中封裝的數(shù)據(jù)庫查詢方法。3結論購物車在電子商務網站中有著廣泛的使用,本文中的購物車24 Servlet設計使用JSP+ Javabean+ Servlet的MVC模式進行開發(fā)的,其實購物車此處用來控制購物車操作的 Servlet類比較簡單,只需處理用也可以采用JsP+ Javabean的MVC模式(JSP頁面綜合了視圖和控戶觸發(fā)的“購買”、“移除”和“清空購物車”操作。在此 Serve制器的功能)進行開發(fā),設計者可以根據(jù)網站的具體設計采用不類中首先通過 HttpservletrEquest對象獲取用戶觸發(fā)的操作類型,同的MvC模式,一般來說當應用較簡單時采用JsP+ Javabean的再獲取該類操作需要的參數(shù),然后將參數(shù)傳遞給 sholAr類所創(chuàng)建MVC模式,當應用復雜時采用JSP+ Javabean+ Servlet的MVC模式的Bean對象的對應處理方法,通過處理方法的調用實現(xiàn)用戶要求的操作。2.5JSP頁面設計參考文獻商品信息顯示頁面—— show. jsp,在該頁面中初始化商品信息1]傅進勇,鄧少烽,李波,JSP網絡編程[M].北京:電子工業(yè)出列表。由于商品信息都保存在數(shù)據(jù)表gwds中,故商品信息列表的版社,2008,5初始化是通過查詢數(shù)據(jù)表 goods獲取商品信息。該頁面實現(xiàn)商品購2]郭珍,王國輝,JSP程序設計教程[M].北京:人民郵電出版買操作,查看購物車操作社,2008,5購物車查看頁面— showcar. jsp,該頁面用來顯示用戶的購買3]鄧子云,張賜.JSP網絡編程從基礎到實踐[M.北京:電子工信息,通過查詢訪問數(shù)據(jù)表buy和數(shù)據(jù)表gods,輸出購買商品業(yè)出版社,2005,9相關信息,同時計算出購物車中商品的應付總金額。該頁面實現(xiàn)4]王先國.JSP動態(tài)網頁編程技術[M].北京:電子工業(yè)出版商品移除、清空購物車操作,并有鏈接去往商品顯示頁面社,2006,12頁面中的購買、移除和清空購物車操作需要調用處理購物[5]馮燕奎,趙徳奎.JSP實用案例教程.北京:清華大學出版Servlet類,商品信息和購買信息的查詢顯示需要使用 Query bean社,2004,5什(上接第116頁)該系統(tǒng)由于具有網絡覆蓋范圍廣的特點,在全國范圍內都能參考文獻夠對車輛進行GS定位和位置查詢。通過安裝GPS生產車輛管理]楊天軍,楊曉光.GPS/GIS車輛實時監(jiān)控調度系統(tǒng)硏究[J系統(tǒng),即使發(fā)生車輛被盜的情況,也能夠通過網絡迅速找到被盜城市交通,2004(1)車輛,實現(xiàn)快速報警。該系統(tǒng)的應用既有利于車輛運輸監(jiān)控,車2]張李勇,騰中國煤化工[J.計算機輛調度指揮服務,還能節(jié)能降耗,防偷防盜,適用的用戶范圍非工程,2007(1)常廣,各種車輛都可以使用該項技術,因此社會效益非常巨大THCNMHG《科技傳播》20104(下/120