matlab工具箱簡(jiǎn)介PPT課件

1、一、工具箱簡(jiǎn)介功能型工具箱 通用型 功能型工具箱主要用來(lái)擴(kuò)充matlab的數(shù)值計(jì)算、符號(hào)運(yùn)算功能、圖形建模仿真功能、文字處理功能以及與硬件實(shí)時(shí)交互功能，能夠用于多種學(xué)科。第1頁(yè)/共48頁(yè)領(lǐng)域型工具箱 專(zhuān)用型 領(lǐng)域型工具箱是學(xué)科專(zhuān)用工具箱，其專(zhuān)業(yè)性很強(qiáng)，比如控制系統(tǒng)工具箱（ Control System Toolbox）；信號(hào)處理工具箱（Signal Processing Toolbox）；財(cái)政金融工具箱（ Financial Toolbox）等等。只適用于本專(zhuān)業(yè)。第2頁(yè)/共48頁(yè)Matlab常用工具箱 Matlab Main Toolboxmatlab主工具箱 Control System T

2、oolbox控制系統(tǒng)工具箱 Communication Toolbox通訊工具箱 Financial Toolbox財(cái)政金融工具箱 System Identification Toolbox系統(tǒng)辨識(shí)工具箱 Fuzzy Logic Toolbox模糊邏輯工具箱 Higher-Order Spectral Analysis Toolbox高階譜分析工具箱第3頁(yè)/共48頁(yè) Image Processing Toolbox圖象處理工具箱 LMI Control Toolbox線(xiàn)性矩陣不等式工具箱 Model predictive Control Toolbox模型預(yù)測(cè)控制工具箱 -Analysis a

3、nd Synthesis Toolbox分析工具箱 Neural Network Toolbox神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱 Optimization Toolbox優(yōu)化工具箱 Partial Differential Toolbox偏微分方程工具箱 Robust Control Toolbox魯棒控制工具箱第4頁(yè)/共48頁(yè) Signal Processing Toolbox信號(hào)處理工具箱 Spline Toolbox樣條工具箱 Statistics Toolbox統(tǒng)計(jì)工具箱 Symbolic Math Toolbox符號(hào)數(shù)學(xué)工具箱 Simulink Toolbox動(dòng)態(tài)仿真工具箱 System Identi

4、fication Toolbox系統(tǒng)辨識(shí)工具箱 Wavele Toolbox小波工具箱 等等第5頁(yè)/共48頁(yè)例如：控制系統(tǒng)工具箱 連續(xù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和離散系統(tǒng)設(shè)計(jì) 狀態(tài)空間和傳遞函數(shù)以及模型轉(zhuǎn)換 時(shí)域響應(yīng)（脈沖響應(yīng)、階躍響應(yīng)、斜坡響應(yīng)） 頻域響應(yīng)（Bode圖、Nyquist圖） 根軌跡、極點(diǎn)配置第6頁(yè)/共48頁(yè)優(yōu)化工具箱 線(xiàn)型規(guī)劃和二次規(guī)劃 求函數(shù)的最大值和最小值 多目標(biāo)優(yōu)化 約束條件下的優(yōu)化 非線(xiàn)型方程求解第7頁(yè)/共48頁(yè)信號(hào)處理工具箱 數(shù)字和模擬濾波器設(shè)計(jì)、應(yīng)用及仿真 譜分析和估計(jì) FFT、DCT等變換 參數(shù)化模型第8頁(yè)/共48頁(yè)學(xué)科前沿最新的工具箱 模糊控制邏輯工具箱 友好的交互設(shè)計(jì)界面，自適

5、應(yīng)神經(jīng)-模糊學(xué)習(xí)、聚類(lèi)以及Sugeno推理 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有集體運(yùn)算的能力和自適應(yīng)的學(xué)習(xí)能力。具有很強(qiáng)的容錯(cuò)性和魯棒性，善于聯(lián)想、綜合和推廣。第9頁(yè)/共48頁(yè) matlab6功能擴(kuò)充的工具箱有： 控制系統(tǒng)工具箱、圖象處理工具箱、 神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)工具箱、信號(hào)處理工具箱、 simulink仿真工具箱Matlab6新增工具箱有： 虛擬現(xiàn)實(shí)工具箱 電力系統(tǒng)工具箱 儀器儀表控制工具箱 報(bào)告編輯工具箱 第10頁(yè)/共48頁(yè)工具箱的擴(kuò)充功能： 用戶(hù)可以修改工具箱中的函數(shù)，更為重要的是用戶(hù)可以通過(guò)編制 m文件來(lái)任意地添加工具箱中原來(lái)沒(méi)有的工具函數(shù)。此功能充分體現(xiàn)了matlab語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)性。第11頁(yè)/

6、共48頁(yè)二、通用工具箱1.Matlab主工具箱前面課程所介紹的數(shù)值計(jì)算、符號(hào)運(yùn)算、繪圖以及句柄繪圖都是matlab主工具箱的內(nèi)容，是matlab的基本部分，也是我們課程的重點(diǎn)。Matlab主工具箱位于： c:matlabtoolboxmatlab matlab主工具箱是任何版本的matlab都不可缺少的。第12頁(yè)/共48頁(yè)除toolboxmatlab之外的工具箱，在比較完整的專(zhuān)業(yè)版matlab語(yǔ)言中有20多個(gè)工具箱。這些工具箱是需要單獨(dú)選擇購(gòu)買(mǎi)的。matlab主工具箱共有21個(gè)函數(shù)庫(kù)datafun 數(shù)據(jù)分析函數(shù)庫(kù)sonnds 聲音處理函數(shù)庫(kù)dde 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換函數(shù)庫(kù)elfun 初等數(shù)學(xué)函數(shù)庫(kù)s

7、pecmat 特殊矩陣函數(shù)庫(kù)第13頁(yè)/共48頁(yè)elmat 初等矩陣和時(shí)間函數(shù)庫(kù)funfun 函數(shù)功能和數(shù)學(xué)分析函數(shù)庫(kù)general 通用命令函數(shù)庫(kù)graphics 通用圖形函數(shù)庫(kù)iofun 底層輸入輸出函數(shù)庫(kù)lang 語(yǔ)言結(jié)構(gòu)函數(shù)庫(kù)matfun 矩陣線(xiàn)性代數(shù)函數(shù)庫(kù)ops 運(yùn)算符和邏輯函數(shù)庫(kù)plotxy 二維繪圖函數(shù)庫(kù)plotxyz 三維繪圖函數(shù)庫(kù)第14頁(yè)/共48頁(yè)color 顏色和光照函數(shù)庫(kù)polyfun 多項(xiàng)式函數(shù)庫(kù)sparfun 稀疏矩陣函數(shù)庫(kù)strfun 字符串函數(shù)庫(kù)demos matlab演示函數(shù)庫(kù)matlab6新增函數(shù)庫(kù):uitools 圖形界面函數(shù)庫(kù)datatypes 數(shù)據(jù)類(lèi)型函數(shù)

8、庫(kù)graphics 句柄繪圖函數(shù)庫(kù)graph3d 三維繪圖第15頁(yè)/共48頁(yè) 各函數(shù)庫(kù)中的函數(shù)可用help 函數(shù)庫(kù)名查詢(xún)，或type 函數(shù)名方法查詢(xún)例：help plotxyTwo dimensional graphics.Elementary X-Y graphs. plot - Linear plot. loglog - Log-log scale plot. semilogx - Semi-log scale plot. semilogy - Semi-log scale plot. fill - Draw filled 2-D polygons.第16頁(yè)/共48頁(yè)Specialized

9、 X-Y graphs. polar - Polar coordinate plot. bar - Bar graph. stem - Discrete sequence or stem plot. stairs - Stairstep plot. errorbar - Error bar plot. hist - Histogram plot. rose - Angle histogram plot. compass - Compass plot. feather - Feather plot. fplot - Plot function. comet - Comet-like trajec

10、tory. 第17頁(yè)/共48頁(yè)Graph annotation. title - Graph title. xlabel - X-axis label. ylabel - Y-axis label. text - Text annotation. gtext - Mouse placement of text. grid - Grid lines. See also PLOTXYZ, GRAPHICS.第18頁(yè)/共48頁(yè) help specmat compan - Companion matrix. gallery - Several small test matrices. hadamard

11、 - Hadamard matrix. hankel - Hankel matrix. hilb - Hilbert matrix. invhilb - Inverse Hilbert matrix. magic - Magic square. pascal - Pascal matrix. toeplitz - Toeplitz matrix. vander - Vandermonde matrix.第19頁(yè)/共48頁(yè)2. 符號(hào)運(yùn)算工具箱主要功能以符號(hào)為對(duì)象的數(shù)學(xué)。在大學(xué)教學(xué)中，符號(hào)數(shù)學(xué)是各專(zhuān)業(yè)都能用到的。符號(hào)運(yùn)算無(wú)須事先對(duì)獨(dú)立變量賦值，運(yùn)算結(jié)果以標(biāo)準(zhǔn)的符號(hào)形式表達(dá)。特點(diǎn)： 運(yùn)算對(duì)象可以是沒(méi)

12、賦值的符號(hào)變量 可以獲得任意精度的解第20頁(yè)/共48頁(yè)符號(hào)運(yùn)算的功能符號(hào)表達(dá)式、符號(hào)矩陣的創(chuàng)建符號(hào)可變精度求解符號(hào)線(xiàn)性代數(shù)因式分解、展開(kāi)和簡(jiǎn)化符號(hào)代數(shù)方程求解符號(hào)微積分符號(hào)微分方程第21頁(yè)/共48頁(yè)例如：z =a*t2+b*t+c;r =solve(z,t) 對(duì)缺省變量求解r =1/2/a*(-b+(b2-4*a*c)(1/2)1/2/a*(-b-(b2-4*a*c)(1/2)第22頁(yè)/共48頁(yè)對(duì)任意變量求解r =solve(z,b)r =-(a*t2+c)/tr =solve(z,c)r =-a*t2-b*tr =solve(z,a)r =-(b*t+c)/t2第23頁(yè)/共48頁(yè)3. Sim

13、ulink動(dòng)態(tài)仿真工具箱simulink工具箱簡(jiǎn)介 simulink 是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個(gè)集成環(huán)境，使得matlab的功能得到進(jìn)一步擴(kuò)展，它可以非常容易的實(shí)現(xiàn)可視化建模，把理論研究和工程實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合在一起。 大部分專(zhuān)用工具箱只要以matlab主包為基礎(chǔ)就能運(yùn)行，有少數(shù)工具箱（通訊工具箱、信號(hào)處理工具箱等）則要求有simulink工具箱的支持。第24頁(yè)/共48頁(yè) 由于matlab和simulink是集成在一起的，因此用戶(hù)可以在兩種環(huán)境下對(duì)自己的模型進(jìn)行仿真、分析和修改。 不用命令行編程，由方框圖產(chǎn)生m文件（s函數(shù)） 當(dāng)創(chuàng)建好的框圖保存后，相應(yīng)的m文件就自動(dòng)生成，這個(gè).m文件包含

14、了該框圖的所有圖形及數(shù)學(xué)關(guān)系信息。 框圖表示比較直觀，容易構(gòu)造，運(yùn)行速度較快。第25頁(yè)/共48頁(yè)Simulink優(yōu)點(diǎn)適應(yīng)面廣：包括線(xiàn)性、非線(xiàn)性系統(tǒng)；離散、連續(xù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和流程清晰：以方塊圖形式呈現(xiàn)，仿真精細(xì)、貼近實(shí)際第26頁(yè)/共48頁(yè)simulink 的模型： simulink模型在視覺(jué)上表現(xiàn)為方框圖，在文件上則是擴(kuò)展名為m的ASCII代碼（matlab6是擴(kuò)展名為mdl的ASCII代碼）；在數(shù)學(xué)上體現(xiàn)為一組微分方程或差分方程；在行為上模擬了物理器件構(gòu)成的實(shí)際系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。simulink 的一般結(jié)構(gòu)：輸入系統(tǒng)輸出第27頁(yè)/共48頁(yè) 仿真原理 當(dāng)在框圖視窗中進(jìn)行仿真的同時(shí)，matlab 實(shí)際上

15、是運(yùn)行保存于simulink內(nèi)存中s函數(shù)的映象文件，而不是解釋運(yùn)行該m文件。 s函數(shù)并不是標(biāo)準(zhǔn)m文件，它m文件的一種特殊形式。 結(jié)構(gòu)圖創(chuàng)建方法 一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的創(chuàng)建過(guò)程，就是一個(gè)方框圖的繪制過(guò)程第28頁(yè)/共48頁(yè) 具體步驟： 在matlab命令窗口鍵入simulink信號(hào)源庫(kù)離散模塊庫(kù)非線(xiàn)性模塊庫(kù)其它模塊庫(kù)仿真連接模塊庫(kù)線(xiàn)性模塊庫(kù)輸出模塊庫(kù)第29頁(yè)/共48頁(yè) 選則Fine菜單New選項(xiàng)，出現(xiàn)一個(gè)新窗口，即可繪制結(jié)構(gòu)圖。第30頁(yè)/共48頁(yè)第31頁(yè)/共48頁(yè)例：模擬一個(gè)微分方程 x = -2x + uu xx-2x.第32頁(yè)/共48頁(yè)方框圖繪制完畢，一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型也就創(chuàng)建好了。選擇File菜單Sa

16、ve保存圖形，就自動(dòng)生成一個(gè)可在matlab命令窗口運(yùn)行的m文件。然后就可用simulation菜單中start開(kāi)始仿真了。第33頁(yè)/共48頁(yè)仿真結(jié)果 ：第34頁(yè)/共48頁(yè)第35頁(yè)/共48頁(yè)第36頁(yè)/共48頁(yè)t,x,y=sim(sim5,20);plot(t,y)plot(t,yout)第37頁(yè)/共48頁(yè)三、工具箱和工具箱函數(shù)的查詢(xún)辦法1.matlab的目錄結(jié)構(gòu)目錄樹(shù)c:matlabbinc:matlabexternc:matlabsimulinkc:matlabtoolboxcommc:matlabtoolboxcontrolc:matlabtoolboxsymbolic.第38頁(yè)/共48頁(yè)

17、 matlabbin 該目錄包含matlab系統(tǒng)運(yùn)行文件，matlab幫助文件及一些必需的二進(jìn)制文件。 matlabextern 包含MATLAB與 C, FORTRAN 語(yǔ)言的交互所需的函數(shù)定義和連接庫(kù)。 matlabsimulink 包含建立simulink MEX-文件所必需的函數(shù)定義及接口軟件。 matlabtoolbox 各種工具箱，Math Works公司提供的商品化matlab工具箱有30多種。toolbox目錄下的子目錄數(shù)量是隨安裝情況而變的。第39頁(yè)/共48頁(yè)2. 工具箱matlab toolbox工具箱在windows下由目錄檢索得到。也可以在matlab下得到，啟動(dòng)mat

18、lab后 cd_ . matlab缺省目錄是bin，回到 matlab目錄下 cd_toolbox 第40頁(yè)/共48頁(yè)dir 工具箱清單. compiler fixpoint lmi nag qft . control fuzzy local ncd robust ada symbolic dspblks hosa matlab nnet signal uitools codegen fdident ident mpc optim simulink wavelet comm finance splines pde esmutools stats 第41頁(yè)/共48頁(yè)3. 工具箱函數(shù)清單的獲得 所有工具箱中都有函數(shù)清單文件contents.m,可用各種方法得到工具箱函數(shù)清單 執(zhí)行在線(xiàn)幫助命令 help 工具箱名稱(chēng) 列出該工具箱中contents.m的內(nèi)容，顯示該工具箱中所有函數(shù)清單 例如： help symbolic help optim 函數(shù)的查詢(xún)：help 函數(shù)名 第42頁(yè)/共48頁(yè) 使用type命令得到工具箱函數(shù)的清單 type signalcontents type optimcontents 如果在當(dāng)前工具箱目錄下可用 help contents type contents 得到該工具箱的函數(shù)清單 由于content