第四章 MATLAB的程序.doc

第4章 MATLAB程序设计 4.1脚本文件和函数文件 M文件有两种形式：M脚本文件和M函数文件。 脚本文件 对于一些比较简单的问题，从指令窗中直接输入指令进行计算是十分轻松简单的事。但随指令数的增加，或随控制流复杂度的增加，或重复计算要求的提出，直接从指令窗进行计算就显得烦琐。而此时脚本文件最为适宜。 M函数文件 与脚本文件不同，函数文件（Function file）犹如一个“黑箱”。从外界只看到：传给它的输入量和送出来的计算结果。而内部运作是藏而不见的。 4.1.1 M文本编辑器 MATLAB的M文件是通过M文件编辑／调试器窗口(Editor／Debugger)来创建的。 单击MATLAB桌面上的图标，或者单击菜单“File”——“New”——“M-file”，可打开空白的M文件编辑器，也可以通过打开已有的M文件来打开M文件编辑器。如图4.1所示为打开已创建的M文件。 4.1.2 M脚本文件 脚本文件的特点： (1) 脚本文件中的命令格式和前后位置，与在命令窗口中输入的没有任何区别。 (2) MATLAB在运行脚本文件时，只是简单地按顺序从文件中读取一条条命令，送到MATLAB命令窗口中去执行。 (3) 与在命令窗口中直接运行命令一样，脚本文件运行产生的变量都是驻留在MATLAB的工作空间(workspace)中，可以很方便地查看变量，除非用clear命令清除；脚本文件的命令也可以访问工作空间的所有数据，因此要注意避免变量的覆盖而造成程序出错。 【例4.1】在M文件编辑／调试器窗口中编写M脚本文件绘制二阶系统的多条时域曲线。 (1) 单击MATLAB桌面上的图标打开M文件编辑器。 (2) 将命令全部写入M文件编辑器中，为了能标志该文件的名称，在第一行写入包含文件名的注释。保存文件为Ex0401.m。 %EX0401 二阶系统时域曲线 x=0:0.1:20; y1=1-1/sqrt(1-0.3^2)*exp(-0.3*x).*sin(sqrt(1-0.3^2)*x+acos(0.3)) plot(x,y1,r) %画阻尼系数为0.3的曲线 hold on y2=1-1/sqrt(1-0.707^2)*exp(-0.707*x).*sin(sqrt(1-0.707^2)*x+acos(0.707)) plot(x,y2,g) %画阻尼系数为0.707的曲线 y3=1-exp(-x).*(1+x) plot(x,y3,b) %画阻尼系数为1的曲线 (3) 选择M文件编辑器菜单“Debug”——“Run”，就可以在图形窗中看到如图4.2所示的曲线。 查看工作空间的变量： whos Name Size Bytes Class x 1x201 1608 double array y1 1x201 1608 double array y2 1x201 1608 double array y3 1x201 1608 double array Grand total is 804 elements using 6432 bytes 4.1.3 M函数文件 函数文件的特点： (1) 第一行总是以“function”引导的函数声明行； ?函数声明行的格式： function [输出变量列表] = 函数名(输入变量列表)? (2) 函数文件在运行过程中产生的变量都存放在函数本身的工作空间； (3) 当文件执行完最后一条命令或遇到“return”命令时，就结束函数文件的运行，同时函数工作空间的变量就被清除； (4) 函数的工作空间随具体的M函数文件调用而产生，随调用结束而删除，是独立的、临时的，在MATLAB运行过程中可以产生任意多个临时的函数空间。 【例4.2】在M文件编辑／调试器窗口编写计算二阶系统时域响应的M函数文件，并在MATLAB命令窗口中调用该文件。 创建M函数文件并调用的步骤如下： (1) 编写函数代码 function y=Ex0402(zeta) %EX0402 画二阶系统时域曲线 x=0:0.1:20; y=1-1/sqrt(1-zeta^2)*exp(-zeta*x).*sin(sqrt(1-zeta^2)*x+acos(zeta)) plot(x,y) (2) 将函数文件保存为“Ex0402.m”。 (3) 在MATLAB命令窗口输入以下命令，则会出现f的计算值和绘制的曲线： f=Ex0402