Matlab混合编程技术学习教程——目录

🤝 Matlab混合编程技术概述

Matlab混合编程技术是指将Matlab与其他编程语言(如C/C++、Python、Java、Fortran等)结合,利用各自优势解决复杂问题的技术。其核心目标是:用Matlab的数值计算、可视化优势,结合其他语言的性能、硬件交互或工程部署能力,实现“优势互补”。

1. 与C/C++混合编程

Matlab调用C/C++代码,将C/C++代码编译为Matlab可直接调用的二进制文件(.mexw64/.mexa64 等),实现“C/C++函数在Matlab中像内置函数一样调用”。核心是通过mex命令编译,需遵循MEX API(如mxArray数据结构处理 Matlab 数组,mexFunction作为入口函数)。

C++共享库(.dll/.so):通过Matlab的loadlibrary函数加载C++动态链接库,用calllib调用库中函数,适合复用已有的C++工程。

Matlab的mxArray与C++的int/double/std::vector等类型的转换(需用mxGetPr/mxCreate DoubleMatrix等函数)。

内存管理:避免内存泄漏(Matlab自动管理mxArray内存,但C++手动分配的内存需手动释放)。

编译配置:通过mex -setup C++配置编译器,处理头文件、库文件路径(如-I指定头文件目录,-L指定库目录)。

本章节,我们将首先学习MATLAB和C/C++的混合编程技术。

2. 与Python混合编程

Matlab调用Python,直接在 Matlab中通过py.模块名.函数名调用Python库(如py.numpy.array创建数组,py.tensorflow.keras.models.load_model加载深度学习模型)。

环境配置:Matlab需关联Python解释器(通过pyenv命令设置,支持Python3.8+主流版本)。

数据类型映射:Matlab的double数组与Python的numpy.ndarray自动转换,字符串、字典等类型需注意兼容性(如 Matlab的cell对应Python的list)。

版本兼容性:部分Python库(如PyTorch)的高版本可能与Matlab存在适配问题,需测试验证。

3.与Java混合编程

Matlab基于Java虚拟机(JVM)运行,与Java的交互更底层,适合跨平台开发。

技术方式:

Matlab直接调用Java类:通过javaObject创建Java对象(如obj = javaObject('java.util.ArrayList') ),调用其方法(obj.add(1))。

Java调用Matlab:通过Matlab Compiler SDK将Matlab函数编译为Java类,在Java工程中引入并调用(需依赖MCR的Java库)。

类路径配置:Java类文件需放在Matlab的javaclasspath路径下,或通过javaaddpath动态添加。

🎁 目录

第1章·第1节 MATLAB和C/C++的混合编程技术概述 (包含视频操作讲解)

第1章·第2节 MEX文件的用途详解,在MATLAB中执行“Hello world” (包含完整程序和视频操作讲解)

第1章·第3节 字符串阵列的操作与应用举例 (包含完整程序)

第1章·第4节 逻辑阵列操作与应用举例 (包含完整程序和视频操作讲解)

第1章·第5节 Sparse稀疏矩阵操作与应用举例 (包含完整程序)

【四轴飞行器】非线性三自由度四轴飞行器模拟器研究(Matlab代码实现)内容概要:本文围绕非线性三自由度四轴飞行器模拟器的研究展开,重点介绍基于Matlab代码实现的四轴飞行器动力学建模与仿真方法。研究构建了考虑非线性特性的飞行器数学模型,涵盖姿态动力学与运动学方程,实现了三自由度(滚转、俯仰、偏航)的精确模拟。文中详细阐述了系统建模过程、控制算法设计思路及仿真结果分析,帮助读者深入理解四轴飞行器的飞行动力学特性与控制机制;同时,该模拟器可用于算法验证、控制器设计与教学实验。; 适合人群:具备一定自动控制理论基础和Matlab编程能力的高校学生、科研人员及无人机相关领域的工程技术人员,尤其适合从事飞行器建模、控制算法开发的研究生和初级研究人员。; 使用场景及目标:①用于四轴飞行器非线性动力学特性的学习与仿真验证;②作为控制器(如PID、LQR、MPC等)设计与测试的仿真平台;③支持无人机控制系统教学与科研项目开发,提升对姿态控制与系统仿真的理解。; 阅读建议:建议读者结合Matlab代码逐模块分析,重点关注动力学方程的推导与实现方式,动手运行并调试仿真程序,以加深对飞行器姿态控制过程的理解。同时可扩展为六自由度模型或加入外部干扰以增强仿真真实性。
基于分布式模型预测控制DMPC的多智能体点对点过渡轨迹生成研究(Matlab代码实现)内容概要:本文围绕“基于分布式模型预测控制(DMPC)的多智能体点对点过渡轨迹生成研究”展开,重点介绍如何利用DMPC方法实现多智能体系统在复杂环境下的协同轨迹规划与控制。文中结合Matlab代码实现,详细阐述了DMPC的基本原理、数学建模过程以及在多智能体系统中的具体应用,涵盖点对点转移、避障处理、状态约束与通信拓扑等关键技术环节。研究强调算法的分布式特性,提升系统的可扩展性与鲁棒性,适用于多无人机、无人车编队等场景。同时,文档列举了大量相关科研方向与代码资源,展示了DMPC在路径规划、协同控制、电力系统、信号处理等多领域的广泛应用。; 适合人群:具备一定自动化、控制理论或机器人学基础的研究生、科研人员及从事智能系统开发的工程技术人员;熟悉Matlab/Simulink仿真环境,对多智能体协同控制、优化算法有一定兴趣或研究需求的人员。; 使用场景及目标:①用于多智能体系统的轨迹生成与协同控制研究,如无人机集群、无人驾驶车队等;②作为DMPC算法学习与仿真实践的参考资料,帮助理解分布式优化与模型预测控制的结合机制;③支撑科研论文复现、毕业设计或项目开发中的算法验证与性能对比。; 阅读建议:建议读者结合提供的Matlab代码进行实践操作,重点关注DMPC的优化建模、约束处理与信息交互机制;按文档结构逐步学习,同时参考文中提及的路径规划、协同控制等相关案例,加深对分布式控制系统的整体理解。
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