课程名称: MATLAB语言及其应用 课程编号:0988011 课程学分:2.5 适用专业:机械设计制造及其自动化 MATLAB语言及其应用 (Matlab Programming Applications 教学大纲 (学时范围:40学时) 、课程性质与任务 MATLAB语言及其应用是本专业的一门基础工具课。 MATLAB是 MathWorks公司开 发的一套髙性能的数值计算和可视化的仿真软件,包括 MATLAB主程序、 SIMUL IN动 态系统仿真包和各种专业工具箱。它基于矩阵运算,集数值计算、图形显示、图形界 面设计等功能和模糊逻辑等30多个专业工具箱于一体,具有极强大的计算功能和极 高的编程效率,特别适合于科学计算、数值分析、系统仿真和信号处理等任务,对后 续专业课程的学习有重要影响。 教学内容及要求 本课程旨在使学生掌握先进的科学计算工具 MATLAB,拥有一定的 MATLAB语言编程 能力。通过一些具有实际意义的例子,引导学生学会利用 MATLAB及其工具箱解决实际 问题,并结合后续专业课程的学习,提高学生分析问题、解决问题的能力。 本课程的基本内容及要求按章节如下: 第一章 Matlab系统简介 1学时 1.1 Matlab的起源及其应用 1.2 Matlab的安装与卸载 1.3 Matlab的应用界面介绍 1.4 Matlab的命令窗口 1.5 Demos以及 Matlab的帮助功能 本章要求: 了解 Matlab的起源和发展; Matlab的优缺点
课程名称：MATLAB 语言及其应用 课程编号：0988011 课程学分：2.5 适用专业：机械设计制造及其自动化 MATLAB 语言及其应用 （Matlab Programming & Applications ） 教学大纲 （学时范围：40 学时） 一、课程性质与任务 MATLAB 语言及其应用是本专业的一门基础工具课。MATLAB 是 MathWorks 公司开 发的一套高性能的数值计算和可视化的仿真软件，包括 MATLAB 主程序、SIMULINK 动 态系统仿真包和各种专业工具箱。它基于矩阵运算，集数值计算、图形显示、图形界 面设计等功能和模糊逻辑等 30 多个专业工具箱于一体，具有极强大的计算功能和极 高的编程效率，特别适合于科学计算、数值分析、系统仿真和信号处理等任务，对后 续专业课程的学习有重要影响。 二、教学内容及要求 本课程旨在使学生掌握先进的科学计算工具MATLAB，拥有一定的MATLAB语言编程 能力。通过一些具有实际意义的例子，引导学生学会利用MATLAB及其工具箱解决实际 问题，并结合后续专业课程的学习，提高学生分析问题、解决问题的能力。 本课程的基本内容及要求按章节如下： 第一章． Matlab 系统简介 １学时 1.1 Matlab 的起源及其应用 1.2 Matlab 的安装与卸载 1.3 Matlab 的应用界面介绍 1.4 Matlab 的命令窗口 1.5 Demos 以及 Matlab 的帮助功能 本章要求： 了解 Matlab 的起源和发展;Matlab 的优缺点;
熟悉 Matlab的安装、卸载; Matlab的集成应用环境 掌握 Matlab的帮助文档和在线帮助功能;主要系统管理命令; 第二章. Matlab的基本概念 2学时 2.1矩阵、矩阵函数和矩阵运算 2.2数组函数和数组运算 2.3 Matlab的数据输出 上机实验 2学时 本章要求 熟悉并掌握 Matlab的基础语法比如变量,数字的使用,矩阵的定义,矩阵运算: 熟悉并掌握函数,数组的定义,数组运算,算术运算 熟悉数据的输出方式。 第三章. Matlab程序设计基础 3学时 3.1变量类型与表达式 3.2字符串 3.3关系和逻辑运算符 3.4流程控制 3.5函数M文件 3.6M文件及其调试分析 上机: 2学时 本章要求 掌握 Matlab脚本程序的编写原则,程序结构的设计,程序名的规范,脚本 程序的使用,主要结构控制语句比如IF…ELSE…END, Switch, while for等的使用 掌握 Matlab中关系运算符和逻辑运算符的表达方式,运算符的含义 掌握 Matlab函数文件的创建规则,函数文件的命名规范,函数文件的调用 方式,函数的变量传递等。 第四章. Matlab的图形处理功能 4学时 3.1 Matlab的图形窗口 3.2二维绘图 3.3三维绘图 3.4三维网格与表面图 3.5四维表现图 3.6坐标轴控制和图形标注 上机 2学时 本章要求 熟悉并掌握简单二维图形显示:plot函数, semilogx, semilog, loglog; 熟悉图形显示的特征控制语句,颜色控制,线型控制,线条粗细控制,坐标 控制等; 了解其他二维图形显示函数如stem, stairs,bar,pie, compass,等等 掌握三维图形显示,plot3(x,y,z) 掌握三维图形显示函数如surf,mesh, contour等 熟悉图形显示的视角控制 viewpoint; 熟悉图形的 colormap, light定义
熟悉 Matlab 的安装、卸载；Matlab 的集成应用环境； 掌握 Matlab 的帮助文档和在线帮助功能; 主要系统管理命令; 第二章． Matlab 的基本概念 ２学时 2.1 矩阵、矩阵函数和矩阵运算 2.2 数组函数和数组运算 2.3 Matlab 的数据输出 上机实验： ２学时 本章要求 熟悉并掌握 Matlab 的基础语法比如变量,数字的使用, 矩阵的定义, 矩阵运算； 熟悉并掌握函数, 数组的定义, 数组运算, 算术运算； 熟悉数据的输出方式。 第三章． Matlab 程序设计基础 ３学时 3.1 变量类型与表达式 3.2 字符串 3.3 关系和逻辑运算符 3.4 流程控制 3.5 函数 M 文件 3.6 M 文件及其调试分析 上机： ２学时 本章要求 掌握 Matlab 脚本程序的编写原则, 程序结构的设计, 程序名的规范, 脚本 程序的使用, 主要结构控制语句比如 IF… ELSE…END, Switch,while, for 等的使用； 掌握 Matlab 中关系运算符和逻辑运算符的表达方式, 运算符的含义； 掌握 Matlab 函数文件的创建规则, 函数文件的命名规范, 函数文件的调用 方式, 函数的变量传递等。 第四章． Matlab 的图形处理功能 ４学时 3.1 Matlab 的图形窗口 3.2 二维绘图 3.3 三维绘图 3.4 三维网格与表面图 3.5 四维表现图 3.6 坐标轴控制和图形标注 上机： ２学时 本章要求 熟悉并掌握简单二维图形显示: plot 函数, semilogx, semilogy, loglog； 熟悉图形显示的特征控制语句, 颜色控制,线型控制,线条粗细控制, 坐标 控制等； 了解其他二维图形显示函数如 stem, stairs, bar, pie, compass, 等等； 掌握三维图形显示, plot3(x,y,z)； 掌握三维图形显示函数如 surf, mesh, contour 等； 熟悉图形显示的视角控制 viewpoint； 熟悉图形的 colormap, light 定义
第五章.数值分析与计算 7学时 5.1数理统计函数 5.2梯度计算 5.3线性代数计算 54一阶微分方程组的的数值解 5.5求根与极值 5.6多项式处理 5.7数值插值与拟合 5.8傅里叶变换 5.9稀疏矩阵 上机: 本章要求 掌握特殊矩阵和矩阵运算 掌握矩阵的分解以及线性方程求解 掌握多项式运算 掌握插补和曲线拟合方法; 了解傅里叶分析 熟悉数值微分和数值积分 掌握利用数值方法求解常微分方程(ODE); 掌握非线性方程的数值解 熟悉稀疏矩阵。 第六章.文件输入输出函数 学时 6.1文本输入函数 Textread 6.2文件的打开与关闭 6.3二进制文件输入输出函数 6.4格式化输入输出函数 6.5文件定位和状态函数 课内上机: 学时 本章要求 掌握文本输入函数 Textread的使用方法; 掌握文件的打开与关闭方式 熟悉二进制文件输入输出函数 掌握格式化输入输出函数; 熟悉文件定位和状态函数 第七章.句柄图形和GUI设计 2学时 7.1句柄图形 7.2菜单和用户界面控制对象 7.3图形用户界面设计 7.4用户界面对话框设计 上机: 2学时 本章要求 掌握句柄图形的定义,主要图形对象,对象之间的层次关系 熟悉利用句柄访问,修改图形对象的属性
第五章． 数值分析与计算 7 学时 5.1 数理统计函数 5.2 梯度计算 5.3 线性代数计算 5.4 一阶微分方程组的的数值解 5.5 求根与极值 5.6 多项式处理 5.7 数值插值与拟合 5.8 傅里叶变换 5.9 稀疏矩阵 上机： 3 学时 本章要求 掌握特殊矩阵和矩阵运算； 掌握矩阵的分解以及线性方程求解； 掌握多项式运算； 掌握插补和曲线拟合方法； 了解傅里叶分析； 熟悉数值微分和数值积分； 掌握利用数值方法求解常微分方程 (ODE)； 掌握非线性方程的数值解； 熟悉稀疏矩阵。 第六章． 文件输入输出函数 ２学时 6.1 文本输入函数 Textread 6.2 文件的打开与关闭 6.3 二进制文件输入输出函数 6.4 格式化 输入输出函数 6.5 文件定位和状态函数 课内上机： ２学时 本章要求 掌握文本输入函数 Textread 的使用方法； 掌握文件的打开与关闭方式； 熟悉二进制文件输入输出函数； 掌握格式化输入输出函数； 熟悉文件定位和状态函数。 第七章． 句柄图形和 GUI 设计 ２学时 7.1 句柄图形 7.2 菜单和用户界面控制对象 7.3 图形用户界面设计 7.4 用户界面对话框设计 上机： ２学时 本章要求 掌握句柄图形的定义，主要图形对象，对象之间的层次关系； 熟悉利用句柄访问，修改图形对象的属性；
了解图形用户界面设计工具 guide和图形用户界面编程; 熟悉图形用户界面的主要构件,各构件的使用方式; 熟悉图形用户界面设计步骤; 掌握菜单对象的建立及应用。 第八章. Matlab工具箱 2学时 8.1控制系统仿真软件 8.2优化工具箱 8.3信号处理工具箱 上机 2学时 本章要求 了解 Simulink的几类基本模块; 了解仿真模型参数的设置 了解子系统的建立与封装; 了解在命令窗口中创建模型 了解S-函数的设计和应用; 了解优化、信号处理工具箱的主要功能。 第九章, Matlab记事簿 学时 9.1 Notebook安装和启动 9.2 Notebook的使用 9.3科技演讲稿的制作 本章要求 熟悉笔记本的安装及启动; 掌握输入单元的定义与执行 掌握计算区的定义与执行 掌握输出格式控制 了解菜单的其他命令; 熟悉模板样式的修改。 本课程教学总要求: 本课程包括25学时的课堂学习和15学时的课内上机实践。通过课堂学习和上机实 践,学生应掌握 Matlab的命令窗口工作方式,熟悉 Matlab内部函数和主要工具箱,能 够编写 Matlab程序完成数值拟合、动态系统仿真、可视化显示和数字信号分析等任务。 同时,通过本课程的学习要求学生对于数值计算方法和最优化设计方法有比较深入的 了解和认识 本课程为双语教学课,课程教学语言主要使用英语 本课程与其它相关课程的联系与分工 本课程的基础课程包括:高等数学、线性代数、概率论,建议本课程在这三门课 程学完之后再学习 四、实践性教学内容的安排与要求 本课程的理论性和实践性较强,对课程教学内容的理解可通过上机来达到应用的 目的。实践性教学主要是上机,在每一重要章节的课堂教学后安排有至少两个小时的 上机时间,一共有16个小时的上机时间。软件使用 Matlab6.5版。上机的练习结合 实际应用,以期望学生在后续专业课程的学习中能够充分利用 Matlab这一高效率的计 算和显示工具
了解图形用户界面设计工具 guide 和图形用户界面编程； 熟悉图形用户界面的主要构件, 各构件的使用方式； 熟悉图形用户界面设计步骤； 掌握菜单对象的建立及应用。 第八章． Matlab 工具箱 2 学时 8.1 控制系统仿真软件 8.2 优化工具箱 8.3 信号处理工具箱 上机： ２学时 本章要求 了解 Simulink 的几类基本模块； 了解仿真模型参数的设置； 了解子系统的建立与封装； 了解在命令窗口中创建模型； 了解 S-函数的设计和应用； 了解优化、信号处理工具箱的主要功能。 第九章． Matlab 记事簿 ２学时 9.1 Notebook 安装和启动 9.2 Notebook 的使用 9.3 科技演讲稿的制作 本章要求 熟悉笔记本的安装及启动； 掌握输入单元的定义与执行； 掌握计算区的定义与执行； 掌握输出格式控制； 了解菜单的其他命令； 熟悉模板样式的修改。 本课程教学总要求： 本课程包括25学时的课堂学习和15学时的课内上机实践。通过课堂学习和上机实 践，学生应掌握Matlab的命令窗口工作方式，熟悉Matlab内部函数和主要工具箱，能 够编写Matlab程序完成数值拟合、动态系统仿真、可视化显示和数字信号分析等任务。 同时，通过本课程的学习要求学生对于数值计算方法和最优化设计方法有比较深入的 了解和认识。 本课程为双语教学课，课程教学语言主要使用英语。 三、本课程与其它相关课程的联系与分工 本课程的基础课程包括：高等数学、线性代数、概率论，建议本课程在这三门课 程学完之后再学习。 四、实践性教学内容的安排与要求 本课程的理论性和实践性较强，对课程教学内容的理解可通过上机来达到应用的 目的。实践性教学主要是上机，在每一重要章节的课堂教学后安排有至少两个小时的 上机时间，一共有16个小时的上机时间。软件使用Matlab 6.5 版。上机的练习结合 实际应用，以期望学生在后续专业课程的学习中能够充分利用Matlab这一高效率的计 算和显示工具
五、课程在多媒体教学手段方面的要求 本课程使用多媒体教学手段。课堂教学利用 Powerpoint和 Matlab运行环境。 六、教材及参考书 教材 Matlab Programming for Engineers, 2nd edition, Stephen J Chapman, Thomson Learning, 2002. 参考书 1. Mastering Matlab6,D. Hanselman,B. Littlefield,清华大学出版, 2002 2. Matlab工程计算及应用,李丽,王振领编著,人民邮电出版社,2001 七、考核 本课程考核采用期末笔试与平时作业综合评定的办法,总评成绩分优秀、良好 通过和未过四级,平时作业成绩占40%,期末考试占60%。 大纲撰写人:许 纲审阅人:方建军 负责人 制订日期:2003年5月
五、课程在多媒体教学手段方面的要求 本课程使用多媒体教学手段。课堂教学利用Powerpoint 和 Matlab 运行环境。 六、教材及参考书 教材 Matlab Programming for Engineers, 2nd edition, Stephen J. Chapman, Thomson Learning, 2002. 参考书 1. Mastering Matlab 6, D. Hanselman, B. Littlefield, 清华大学出版， 2002。 2. Matlab 工程计算及应用， 李丽，王振领 编著， 人民邮电出版社， 2001 。 七、考核 本课程考核采用期末笔试与平时作业综合评定的办法，总评成绩分优秀、良好、 通过和未过四级,平时作业成绩占 40%,期末考试占 60%。 大纲撰写人：许 芬 大纲审阅人：方建军 学科负责人：林 宋 学院负责人：罗学科 制订日期：2003 年 5 月
