第六章 MATLAB工具箱

第六章Matlab工具箱一、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。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（ControlSystemToolbox）；信號(hào)處理工具箱（SignalProcessingToolbox）；財(cái)政金融工具箱（FinancialToolbox）等等。只適用于本專(zhuān)業(yè)。Matlab常用工具箱MatlabMainToolbox——matlab主工具箱ControlSystemToolbox——控制系統(tǒng)工具箱CommunicationToolbox——通訊工具箱FinancialToolbox——財(cái)政金融工具箱SystemIdentificationToolbox——系統(tǒng)辨識(shí)工具箱FuzzyLogicToolbox——模糊邏輯工具箱Higher-OrderSpectralAnalysisToolbox——高階譜分析工具箱ImageProcessingToolbox——圖像處理工具箱LMIControlToolbox——線(xiàn)性矩陣不等式工具箱ModelpredictiveControlToolbox——模型預(yù)測(cè)控制工具箱μ-AnalysisandSynthesisToolbox——μ分析工具箱N(xiāo)euralNetworkToolbox——神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱OptimizationToolbox——優(yōu)化工具箱PartialDifferentialToolbox——偏微分方程工具箱RobustControlToolbox——魯棒控制工具箱SignalProcessingToolbox——信號(hào)處理工具箱SplineToolbox——樣條工具箱StatisticsToolbox——統(tǒng)計(jì)工具箱SymbolicMathToolbox——符號(hào)數(shù)學(xué)工具箱SimulinkToolbox——?jiǎng)討B(tài)仿真工具箱SystemIdentificationToolbox——系統(tǒng)辨識(shí)工具箱WaveleToolbox——小波工具箱等等例如：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。

其它的工具箱有：神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)工具箱虛擬現(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

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。二、通用工具箱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:\matlab\toolbox\matlabmatlab主工具箱是任何版本的matlab都不可缺少的。除toolbox\matlab之外的工具箱，在比較完整的專(zhuān)業(yè)版matlab語(yǔ)言中有60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——?jiǎng)討B(tài)數(shù)據(jù)交換函數(shù)庫(kù)elfun——初等數(shù)學(xué)函數(shù)庫(kù)specmat——特殊矩陣函數(shù)庫(kù)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)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)uitools——圖形界面函數(shù)庫(kù)datatypes——數(shù)據(jù)類(lèi)型函數(shù)庫(kù)graphics——句柄繪圖函數(shù)庫(kù)graph3d——三維繪圖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)賦值的符號(hào)變量可以獲得任意精度的解

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)微分方程例如：z='a*t^2+b*t+c';r=solve(z,‘t’)——對(duì)缺省變量求解r=[1/2/a*(-b+(b^2-4*a*c)^(1/2))][1/2/a*(-b-(b^2-4*a*c)^(1/2))]對(duì)任意變量求解r=solve(z,'b')r=-(a*t^2+c)/tr=solve(z,'c')r=-a*t^2-b*tr=solve(z,'a')r=-(b*t+c)/t^23.Simulink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。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文件包含了該框圖的所有圖形及數(shù)學(xué)關(guān)系信息?？驁D表示比較直觀(guān)，容易構(gòu)造，運(yùn)行速度較快。三、工具箱和工具箱函數(shù)的查詢(xún)辦法matlab的目錄結(jié)構(gòu)目錄樹(shù)c:\matlab\binc:\matlab\externc:\matlab\simulinkc:\matlab\toolbox\comm\c:\matlab\toolbox\control\c:\matlab\toolbox\symbolic\...matlab\bin——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。matlab\extern——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)。matlab\simulink——包含建立simulinkMEX-文件所必需的函數(shù)定義及接口軟件。matlab\toolbox——各種工具箱，MathWorks公司提供的商品化matlab工具箱有60多種。toolbox目錄下的子目錄數(shù)量是隨安裝情況而變的。2.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：helpsymbolichelpoptim函數(shù)的查詢(xún)：help函數(shù)名使用type命令得到工具箱函數(shù)的清單typesignal\contentstypeoptim\contents如果在當(dāng)前工具箱目錄下可用helpcontentstypecontents得到該工具箱的函數(shù)清單由于contents.m為文本文