学科性工具包。功能性工具包主要月来扩充 MATLAB的符号计算功能、图视建模仿真功能、 文字处理功能以及与硬件实时交互功能。这种功能性工具包能用于多种学科。而学科性工其 包是专业性比较强的,如控制工具包( Control toolbox)、信号处理工具包( Signal Processing Tool box)通信工具包( Communication Toolbox)等都属此类。 开放性也许是 MATLAB最重要、最受人欢迎的特点a除内部函数外,所有 MATLAB主 包文件和各工具包文件都是可读可改的源文件,用户可通过对源文件的修改或加人自己编写 文件去构成新的专用工具包。 MATLAR有专业版和学生版之分。这两个版本功能上差别不大。学生版只能计算规模 有限、难度有限的问题,但价格要比专业版低得多。专业版由 Math Works公司发行,学生版则 由 Prentice-Hll出版公司发行。 112 MATLAB的发展历史 MATLAB诞生和 MatbWorks公司的成立 在70年代中期, Cleve moler和其同事在美国国家科学基金的资助下研究开发了调用 LINPACK和 FISPACK的 FORTRAN子程序库。 LINPACK是解线性方程的 FORTRAN程 序库, EISPACK则是解特征值问题的程序库。这两个程序库代表着矩阵计算软件的最高水 平。 到70年代后期,身为新墨西哥大学计算机科学系主任的 Cleve moler,在他给学生开线性 代数课程时,想教学生使用 LINPACK和 EISPACK程序库但又不希望学生在 FORTRAN编 程上花太多时间,因为这不是他开课的目的。于是,他开始用业余时间为学生编写方便使用 NPACK和 EISPACK的接口程序。 Cleve moler给这个接囗程序取名为 MATLAB,这是从 MATrix, LABoratory各取前三个字母组成的,意思是“矩阵实验室”。 又过了几年,有一次 Cleve moler应邀去另一所大学讲学。在访问结束时,他把 MATLAB 留在了那所大学的计算机上。从那以后,经一二年时间, MATLAB开始受到欢迎,并成了应用 数学界的术语。 1983年早春,由于 eve Moler对斯坦福大学的访问, Jonh little受到了 MATLAB的影 响。作为工程师的Ltle觉察到 MATLAB的潜在应用天地是工程领域。同年,他与 Moler Steve Bangert一起合作开发第二代专业版 MATLAB,从这一代开始, MATLAB的核心就采 用C语言编写。也是从这一代开始, MATLAB不仅具有数值计算能力,而且具有了数据图视 功能。 1984年成立的 Math works公司正式把 MATLAB推向市场,并继续从事 MATLAB的研 究和开发。 现在(指1997年初本书完稿时), Jonh Little是 MathWorks公司总裁, Cleve Moler 是 Math Works公司首席科学家。 MATLAB的发展 在 MATLAB进入市场前,国际上的许多应用软件包都是直接以 FORTRAN、C等编程语
1.1 MATLAB简介 言直接开发的。这种软件的缺点是适用面窄、接口简陋、程序结构不开放以及没有标准的基 库,很难适应各学科的最新发展,因而也很难推广 MATLAB在市场上的出现,为各国应用科学家开发学科软件提供了新的基础。例如在 MATLAB问世不久的80年代中期,原先控制领域里的一些封闭式软件包(如英国的 UMIST 瑞典的LUND和 SIMNON、德国的KEDC)就纷纷淘汰或在 MATLAB上重建。 MATLAB的应用又反过来推动其发展。表1.11是近年来 MATLAB的版本更新简况 表1.11 MATLAB版本升级历程 MATLAB系列的重要工具包软件 1987年 M∧TLAB3.0 Control, signal, 1991年 3.5版 Dk 图形编程、仿真软件 Simulib( Simulink的前身) Optimization, Robust Control, Neural N 1993年 3.5k版 1993年1月4.0版 Windows 3.x Matlab with Simulink, Control,Neural Networks Optimization, Robust Contrl, Signal Proressing Spline, State-space Identification, System identifi ation,u-analysis and synthesis 19911月4.1版 Symbolic Math符号计算1具包 1994年5月4.2版 DSP Blockset 1994年11月 otebook for Word活”笔记本工具包, Real-Time Workshop 1995年5月4.2c版 Windows 3.x Fixed-Point Blockset 1996年4月 MATLAB Compiler, C Math Library 1997年夏 (预计) Matlab5.0; Windows95( Mathworks公司预计:)在继承Mab4.2c和 Simulink 2. 0 Simulink1.3e版本功能的基础上,实现真正的 32bit运作。数值计算更快图形表现更有效、编 程更简捷直观、用户界面更友善 注:本表中的目期版本仅就PC机而言;对其他机种而言,表中内容会有出入 MATLAB适配的操作系统平台 据1996年11月的资料表明, MATLAB4.2c现适配于以下平台: IBM-PC windows 3. x, Windows NT 3. 5, Windows 95, (5/2 2.1 Macintosh 68k和 Power Mac SUN Sun Os 4.1.3 FH Solaris 2.4 HP9000/700 HP-UX.05 HP9000/300 HP-UX 9.03 SGIR4000/80001rx5.2和6.0 IBM RS/6000 AIX3.2.5 DEC R3000 Ultrix 4.4 DEC Apha AXP Digital UNIX 3.0 Linux 1.2
DEC Alpha AXP VMS 6.1 DEC VAX VMS 6.1 1.1.3 MATLAB系列产品及应用 Math Works公司的 MATLAB系列产品 现在世界上以 MATLAB为基础开发的专业性应用软件和硬件(包括一些实验装置)很 多。在表1.1-2中所列的产品仅是 Math Works公司自己推出的软硬件(包括 MATLAB、 Toolboxes、 Blocksets三大类)。该表据1996年底资料编制而成。 表1.1-2 Math works公司的 MATLAB系列产 产品名称 MATLAB 控系PP P P PPP PP sPS P MATLAB C Math Library P Symbolic Math P-S PS P Chemometrics Control Systerm sPPP P Fuzzy Logic P P Spectral Analysis Image Processing P LMI Control Model Predictive Control MMLE3 Identification H-Analysis and Synthesi PPP NAG Foundation P P Neural Nctwork PPP P Optimization P QFT Control Desigh Signal Processing PPPS P S P
1.1 MATLAB箭介 表1.12续) 控制信号数据通信「金融{工程|图形 产品名称 系統处理分析系统系统数学可视 Statistics System identification P sPP P S DSP Blockset Nonlinear Control Desigh blocks RTW Ada Extention Simulink accelerator P 注:P表示主用学科;S表示辅用学科 有关 MATLAB的书籍 从80年代末起,把 MATLAB作为介绍和教学内容的专业书籍开始陆续出现。到1996 年底,据 Math Works公司自己宣布,在世界上包含 MATLAB内容或把 MATLAB作为基本工 具的高等专业书籍已达150种。在此罗列若干,供读者参考。 (Digital Filters and Signal Processing) eland B, Jackson Kluwer Academic PubLishers, 1989 (Analog and Digital Control System Design: Transfer-Function, State-Space, and Algebraic Methods) Oxford University Press, 1993 (Applied Factor Analysis in the Natural Sciences) Richard A. Reyment and K. G. Joreskog Cambridge University Press, 1993 (Engineering Problem Solving with MATLAB) Prentice Hall, 1993 Prentice hall. 1994 (Modeling of Dynamic Systems) Lennart Ljung and Torkel Glad
Prentice Hall, 1994 (Numerical Methods for Physics) Prentice Hall, 1994 (Probability, Random Processes, and Estimation Thoery for E Henry Stark and John W. Woods Prentice hall. 1994 (Robust Industrial Control) M.J. Grimble Prentice hall, 1994 <Control Systems Engineering) Norman s. Nise Addison-Wesley, 1995 (MATLAB for Engine Adrian Biran and Moshe M.G. Breiner Addison-Wesley, 1995 (Modem Cotnmunication Systems: Principles and Applications) Leon w. Couch II Prentice hall, 1995 (Neural Network Design) Martin T. Hagan, Howard B. Demuth, Mark beale PWS Publishing Company, 1996 (Statistics Digital Signal Processing and Modeling) John Wiley and Sons, Inc., 1996 (Wavelets and Filter Banks) Gilbert Strang and Truong nguyen Wellesley- Cambridge Press, 1996 1.2 Maple v的概述 详细介绍Mpl不是本节的目的,因此本节将不对 Maple的工作环境、特点指令和语言 多加解释,只是列举若干可实际运作的典型箅例。假如读者有 Maple软件,那么本节的内容 也许能帮助您进入 Maple软件之门。关于符号运算更详细的论述,可以参阅第五章和 Maple 的用户手册