(完整版)MATLAB簡介(2)

1、MATLABMATLAB 簡介簡介MATLAB 的名稱源自 MatrixLaboratory，它是一種科學(xué)計(jì)算軟件，專門以矩陣的形式處理數(shù)據(jù)。MATLAB 將高性能的數(shù)值計(jì)算和可視化集成在一起，并提供了大量的內(nèi)置函數(shù)，從而被廣泛地應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算、控制系統(tǒng)、信息處理等領(lǐng)域的分析、仿真和設(shè)計(jì)工作，而且利用 MATLAB 產(chǎn)品的開放式結(jié)構(gòu)，可以非常容易地對 MATLAB 的功能進(jìn)行擴(kuò)充，從而在不斷深化對問題認(rèn)識的同時，不斷完善MATLAB 產(chǎn)品以提高產(chǎn)品自身的競爭能力。目前 MATLAB 產(chǎn)品族可以用來進(jìn)行：數(shù)值分析數(shù)值和符號計(jì)算工程與科學(xué)繪圖控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真數(shù)字圖像處理數(shù)字信號處理通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2、與仿真財(cái)務(wù)與金融工程MATLAB 產(chǎn)品家族的構(gòu)成見上圖，下面對各個組成部分進(jìn)行介紹：MATLAB 是 MATLAB 產(chǎn)品家族的基礎(chǔ)，它提供了基本的數(shù)學(xué)算法，例如矩陣運(yùn)算、數(shù)值分析算法，MATLAB 集成了 2D 和 3D 圖形功能，以完成相應(yīng)數(shù)值可視化的工作，并且提供了一種交互式的高級編程語言一一M 語言，利用 M 語言可以通過編寫腳本或者函數(shù)文件實(shí)現(xiàn)用戶自己的算法。MATLABCompiler 是一種編譯工具，它能夠?qū)⒛切├?MATLAB 提供的編程語言一一M 語言編寫的函數(shù)文件編譯生成為函數(shù)庫、可執(zhí)行文件、COM 組件等等，這樣就可以擴(kuò)展 MATLAB 功能，使 MATLAB 能夠同其他

3、高級編程語言例如 C/C+語言進(jìn)行混合應(yīng)用，取長補(bǔ)短，以提高程序的運(yùn)行效率，豐富程序開發(fā)的手段。利用 M 語言還開發(fā)了相應(yīng)的 MATLAB 專業(yè)工具箱函數(shù)供用戶直接使用。這些工具箱應(yīng)用的算法是開放的可擴(kuò)展的，用戶不僅可以查看其中的算法，還可以針對一些算法進(jìn)行修改，甚至允許開發(fā)自己的算法擴(kuò)充工具箱的功能。目前MATLAB 產(chǎn)品的工具箱有四十多個，分別涵蓋了數(shù)據(jù)采集、科學(xué)計(jì)算、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析、數(shù)字信號處理、數(shù)字圖像處理、金融財(cái)務(wù)分析以及生物遺傳工程等專業(yè)領(lǐng)域。Simulink 是基于 MATLAB 的框圖設(shè)計(jì)環(huán)境，可以用來對各種動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、分析和仿真，它的建模范圍廣泛，可以針對任何能夠用

4、數(shù)學(xué)來描述的系統(tǒng)進(jìn)行建模，例如航空航天動力學(xué)系統(tǒng)、衛(wèi)星控制制導(dǎo)系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、船舶及汽車動力學(xué)系統(tǒng)等等，其中包括連續(xù)、離散，條件執(zhí)行，事件驅(qū)動，單速率、多速率和混雜系統(tǒng)等等。 Simulink 提供了利用鼠標(biāo)拖放的方法建立系統(tǒng)框圖模型的圖形界面，而且 Simulink 還提供了豐富的功能塊以及不同的專業(yè)模塊集合，利用Simulink 幾乎可以做到不書寫一行代碼完成整個動態(tài)系統(tǒng)的建模工作。Stateflow 是一個交互式的設(shè)計(jì)工具，它基于有限狀態(tài)機(jī)的理論，可以用來對復(fù)雜的事件驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行建模和仿真。Stateflow 與 Simulink 和 MATLAB 緊密集成,可以將Stateflow創(chuàng)建

5、的復(fù)雜控制邏輯有效地結(jié)合到Simulink的模型中。在 MATLAB 產(chǎn) 品 族 中 ， 自 動 化 的 代 碼 生 成 工 具 主 要 有Real-TimeWorkshop(RTW)和 StateflowCoder，這兩種代碼生成工具可以直接將 Simulink 的模型框圖和 Stateflow 的狀態(tài)圖轉(zhuǎn)換成高效優(yōu)化的程序代碼。利用 RTW 生成的代碼簡潔、可靠、易讀。目前 RTW 支持生成標(biāo)準(zhǔn)的 C 語言代碼，并且具備了生成其他語言代碼的能力。整個代碼的生成、編譯以及相應(yīng)的目標(biāo)下載過程都可以自動完成，用戶需要做的僅僅使用鼠標(biāo)點(diǎn)擊幾個按鈕即可。MathWorks 公司針對不同的實(shí)時或非實(shí)時

6、操作系統(tǒng)平臺，開發(fā)了相應(yīng)的目標(biāo)選項(xiàng)，配合不同的軟硬件系統(tǒng)，可以完成快速控制原型(RapidControlPrototype)開發(fā)、硬件在回路的實(shí)時仿真(Hardware-in-Loop)、產(chǎn)品代碼生成等工作。另外，MATLAB 開放性的可擴(kuò)充體系允許用戶開發(fā)自定義的嵌入式系統(tǒng)目標(biāo)，利用Real-TimeWorkshopEmbeddedCoder 能夠直接將Simulink 的 模型轉(zhuǎn)變成效率優(yōu)化的產(chǎn)品級代i 訂：卡碼。代碼不僅可以是浮點(diǎn)的，還可以是定點(diǎn)的。MATLAB 開放的產(chǎn)品體系使 MATLAB 成為了諸多領(lǐng)域的開發(fā)首選軟件，并且，MATLAB 還具有 300 余家第三方合作伙伴，分布在科

7、學(xué)計(jì)算、機(jī)械動力、化工、計(jì)算機(jī)通訊、汽車、金融等領(lǐng)域。接口方式包括了聯(lián)合建模、數(shù)據(jù)共享、開發(fā)流程銜接等等。GenericReal-TimeInterface7kDSP目標(biāo)控制索城MATLAB 結(jié)合第三方軟硬件產(chǎn)品組成了在不同領(lǐng)域內(nèi)的完整解決方案， 實(shí)現(xiàn)了從算法開發(fā)到實(shí)時仿真再到代碼生成與最終產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的完整過程。主要的典型應(yīng)用包括：控制系統(tǒng)的應(yīng)用與開發(fā)一一快速控制原型與硬件在回路仿真的統(tǒng)一平臺Concurrent、A&D、NI；信號處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)一一全系統(tǒng)仿真與快速原型驗(yàn)證，TIDSP、Lyrtech 等信號處理產(chǎn)品軟硬件平臺；通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)結(jié)合 RadioLab3G 和 Ca

8、ndenee 等產(chǎn)品；機(jī)電一體化設(shè)計(jì)與開發(fā)全系統(tǒng)的聯(lián)合仿真，結(jié)合 Easy5、AdamsSimulinkSimulink 基礎(chǔ)平臺基礎(chǔ)平臺SimulinkSimulink 基于模型的設(shè)計(jì)、仿真工具Simulink 是用來建模、分析和仿真各種動態(tài)系統(tǒng)的交互環(huán)境，包括連續(xù)系統(tǒng)，離散系統(tǒng)和混合系統(tǒng)。Simulink 提供了采用鼠標(biāo)拖放的方法建立系統(tǒng)框圖模型的圖形交互平臺。 通過 Simulink 提供的豐富的功能塊， 可以迅速地創(chuàng)建動態(tài)系統(tǒng)模型。同時 Simulink 還集成了 Stateflow，用來建模、仿真復(fù)雜事件驅(qū)動系統(tǒng)的邏輯行為。另外，Simulink 也是實(shí)時代碼生成工具 Real-Ti

9、meWorkshop 的支持平臺。特點(diǎn)特點(diǎn)豐富的可擴(kuò)充的預(yù)定義模塊庫；交互式的圖形編輯器；模型分割實(shí)現(xiàn)復(fù)雜模型的管理；通過 ModelExplorer 導(dǎo)航、配置、搜索模型中的任意信號、參數(shù)、屬性；支持 M 語言和 C 語言方式的功能模塊擴(kuò)展；進(jìn)行系統(tǒng)交互式或批處理式仿真；支持交互式定義輸入和瀏覽輸出；圖形化調(diào)試工具檢查和診斷模型行為；通過 MATLAB 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和可視化數(shù)據(jù)，開發(fā)圖形用戶界面，以及創(chuàng)建模型數(shù)據(jù)、參數(shù)；提供模型分析和診斷工具。-1ModelExplorer工具強(qiáng)大功能強(qiáng)大功能基于模型的系統(tǒng)設(shè)計(jì)Simulink 是層次化建模工具，數(shù)據(jù)管理工具，定制子系統(tǒng)工具。無論工程師的系統(tǒng)

10、有多復(fù)雜，都可以輕松完成簡明精確的模型描述。Simulink 包括超過一千個模塊以實(shí)現(xiàn)對構(gòu)建系統(tǒng)常用的應(yīng)用函數(shù)的描述。它們包括：連續(xù)、離散動態(tài)系統(tǒng)模塊。例如：積分和單位延遲模塊算法模塊。例如：加法、乘法和查表模塊結(jié)構(gòu)模塊。例如：mux，switch 和信號和總線選擇特定領(lǐng)域的應(yīng)用。例如：航空航天，通訊，信號處理，機(jī)械，電力采用 MATLAB，F(xiàn)ORTRAN、Ada 和 C 代碼生成自定義模塊基于模型和單個模塊的完善的 CallBack 機(jī)制，允許用戶對模型的仿真過程進(jìn)行定制F邯伽sErcUPl|EWjd_FHftsgKWf*eMBmi壬MMmnillAtWlbrd*1111嗡RaMFiw嗨4呼

11、1EKLtftlg:i=;*5(Hf：lMnij凰1建lujw昨粘|K2卜津Ajyie?1P占嚥占嚥.:.TIB”*HngThCaiirfLcoicidTIDJad.4LIH|JfltiaiZ.T3Qrt和-12J：jUP冊i-licrwlHPT|1II|CljGWHM1C-aiBerfti-Ewe叭Imt垃IlliosnsSonpit-nMla-:Enne耳亡襯甜VehcJe11AlJJ沁lerwbljFlULS1JHlElciaoftdta：K*IQ匚cnfertFrf:B-KeVG4EBpeCe-KivAor怙4E即曲5each|tyebdi.IrtZlTI3包Swrtft4HLyHIM

12、 Frf155詩毎ds-k-r赳厲何殆rFMfdOfrPuipHWSimulink 模型中可以包括用 M 語言寫的模塊，并且支持代碼生成模型的組織Simulink 通過信號及子系統(tǒng)打包模塊達(dá)到模型層次化管理的目的Simulink 支持模型功能分解Simulink 支持模型分割Simulink 模型支持版本管理以及需求管理模型信號和參數(shù)的管理Simulink 允許定義和控制模型的信號、參數(shù)。用戶可以定義如下的信號、參數(shù)屬性：RfflE3申6#尸Pen.畤疋61田-H-尼曠用嚴(yán)呼S*H*在 Simulink 模型中使用模型引用數(shù)據(jù)類型單精度浮點(diǎn)，雙精度浮點(diǎn)，8，16 或 32 位整型（有符號或無符

13、號）;定點(diǎn)數(shù)據(jù)和布爾數(shù)據(jù)維數(shù)標(biāo)量，矢量，矩陣實(shí)復(fù)數(shù)特性實(shí)數(shù)、虛數(shù)或復(fù)數(shù)數(shù)值范圍和單位采樣類型基于采樣、基于幀使用 Simulink 數(shù)據(jù)對象，用戶可以定義總線信號、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及用戶自定義的數(shù)據(jù)類型。用戶可以通過局部工作空間限制定義的數(shù)據(jù)屬性的僅適用于模型的特定部分。數(shù)據(jù)對象通過 M 語言腳本或在 ModelExplorer 的數(shù)據(jù)字典中配置。調(diào)試系統(tǒng)仿真用戶可以通過 MATLAB 命令行形式批量仿真SimulinkDebugger 工具是一個交互式的調(diào)試 Simulink 模型的工具。該工具可以設(shè)置斷點(diǎn)，控制仿真的執(zhí)行，顯示模型的運(yùn)行信息。SimulinkDebugger工具分析結(jié)果Simul

14、ink 提供了諸多工具用來分析模型，測試驗(yàn)證系統(tǒng)，可視化結(jié)果以及模型的文檔生成。可視化結(jié)果用戶可以通過 Simulink 提供的 Display 模塊和 Scopes 模塊觀察信號；也可以通過 MATLAB 可視化函數(shù)和 GUI 開發(fā)工具搭建定制的顯示模塊；還可以把這些信號信息記錄起來留待以后處理。為了對動態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜的3-D 運(yùn)動獲得深層次的認(rèn)識，用戶可以結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)模塊(VirtualRealityBlocksets)進(jìn)行可視化。fr) )：Nqniri.辦!*ipiiruJ.ikJvtiA-iLHEAtWdEEL.町o:urJ.CsurpuLi.DHULurtMUCifYU：瓦匚TIMI.

15、；fe-Tpwd-CLEL.&ICSE_rp4T4rLrl.aMI4S.CH4I1EIMMsiiri1.hatu.KH) )idsqMirT9qM44rLrl.-Mit9.CH-FHiJlrnlmi.3血XiFWihAdW 環(huán)il由+時屮THMUISHIblMvF4a4v；rjsj-iltadfrtrRHC7n.HiILVIE：-VU1a*t_B4MKMOOCWiMMI.1I:&.4MK&UEJBFIaiecB-Tm|Ti-ErUd.-=.FLtWl3mulink 包括了用于創(chuàng)建仿真測試用例的模塊oSingalBuilderblock 模塊通過圖形方式創(chuàng)建方波來測試模型o使用 Singal&ScopeManager 工具，用戶可以在不增加模塊的前提下插入信號到模型中oSimulink 還提供各種模型驗(yàn)證模塊來驗(yàn)證模塊的信號輸出是否符合設(shè)計(jì)需求o模型、測試用例以及驗(yàn)證模塊可以實(shí)現(xiàn)需求跟蹤模型的文檔生成o添加文檔到 Simulink 模型非常容易。注釋可以直接加到模型中，描述也可