第1章 MATLAB知识简介

1.1 MATLAB概述

在科学研究和工程应用中，为了克服一般语言对大量的数学运算，尤其当涉及到矩阵运算时编制程序复杂、调试麻烦等困难，美国Math Works公司于1967年构思并开发了矩阵实验室（Matrix Laboratory，MATLAB）软件包。经过不断更新和扩充，该公司于1984年推出MATLAB的正式版，特别是1992年推出具有划时代意义的MATLAB 4.0版，并于1993年推出其微机版，以配合当时日益流行的Microsoft Windows操作系统。截止到2005 年，该公司先后推出了MATLAB 4.x、MATLAB 6.x，以及MATLAB 7.x等版本，该软件的应用范围越来越广。

尽管MATLAB开始并不是为控制理论与控制系统的设计者们编写的，但以它的“语言”化的数值计算，强大的矩阵处理及绘图功能，以及灵活的可扩充性和产业化的开发思路，很快就为自动控制界的研究人员所瞩目。目前，在自动控制、图像处理、语言处理、信号分析、振动理论、优化设计、时序分析和系统建模等领域，由著名专家与学者以MATLAB为基础开发的实用工具箱极大地丰富了MATLAB的内容。

常见的MATLAB工具箱有以下几种。

● Control Systems Toolbox（控制系统工具箱）。

● Communications Toolbox（通信工具箱）。

● Database Toolbox（数据库工具箱）。

● Data Acquisition Toolbox（数据获取工具箱）。

● Image Processing Toolbox（图像处理工具箱）。

● Neural Network Toolbox（神经网络工具箱）。

● Filter Design Toolbox（滤波器设计工具箱）。

● Fuzzy Logic Toolbox（模糊逻辑工具箱）。

● System Identification Toolbox（系统识别工具箱）。

● Signal Processing Toolbox（信号处理工具箱）。

● Wavelet Toolbox（小波分析工具箱）。

● Spline Toolbox（样条工具箱）。

● Optimization Toolbox（优化工具箱）。

● Model Predictive Control Toolbox（模型预测控制工具箱）。

● Statistics Toolbox（统计学工具箱）。

● Robust Control Toolbox（鲁棒控制工具箱）。

● Fixed-Point Blockset（定点运算模块集）。

● High-order Spectral Analysis Toolbox（高阶谱分析工具箱）。

● Partial Differential Equation Toolbox（偏微分方程工具箱）。

另外，模型输入与仿真环境Simulink更使MATLAB为控制系统的仿真与在CAD中的应用开辟了崭新的局面，使MATLAB成为目前国际上最流行的控制系统计算机辅助设计的软件工具。MATLAB不仅流行于控制界，在生物医学工程、语言处理、图像信号处理、雷达工程、信号分析，以及计算机技术等行业中也都广泛应用。

严格地说，MATLAB并不是一种真正意义的计算机语言，它仅仅是一种高级的科学分析与计算软件，因为用它编写出来的程序并不能脱离MATLAB环境。但从其功能上讲，MATLAB已经完全具备了计算机语言的结构与功能，所以这里将其称为“MATLAB语言”。本书以目前最流行的、最新版本MATLAB 7.1为基础来进行介绍。