matlab各種應用工具箱

講matlab工具箱matlab工具箱已經(jīng)成為一個系列產(chǎn)品，matlab主工具箱和各種工具箱（toolbox）。2021/5/9?1?一、工具箱簡介?2021/5/9功2能型工具箱——通用型功能型工具箱主要用來擴充matlab的數(shù)值計算、符號運算功能、圖形建模仿真功能、文字處理功能以及與硬件實時交互功能，能夠用于多種學科。領域型工具箱——專用型?2021/5/9領域型工具箱是學科專用工具箱，其專業(yè)性很強，比如控制系統(tǒng)工具箱（

Control

System

Toolbox）；信號處理

工具箱（Signal

Processing

Toolbox）；財政金融工具箱（

Financial

Toolbox）等等。只適用于本專業(yè)。3Matlab常用工具箱?2021/5/9Matlab

Main

Toolbox——matlab主工具箱C4ontrol

System

Toolbox——控制系統(tǒng)工具箱Communication

Toolbox——通訊工具箱Financial

Toolbox——財政金融工具箱

System

Identification

Toolbox——系統(tǒng)辨識工具箱Fuzzy

Logic

Toolbox——模糊邏輯工具箱

Higher-Order

Spectral

Analysis

Toolbox——高階譜分析工具箱Image

Processing

Toolbox——圖象處理工具箱

LMI

Control

Toolbox——線性矩陣不等式工具箱

Mo5eld

predictive

Control

Toolbox——模型預測控制工具箱

μ-Analysis

and

Synthesis

Toolbox——μ分析工具箱Neural

Network

Toolbox——神經(jīng)網(wǎng)絡工具箱Optimization

Toolbox——優(yōu)化工具箱

Partial

Differential

Toolbox——偏微分方程具箱Robust

Control

Toolbox——魯棒控制工具箱?2021/5/9

Signal

Processing

Toolbox——信號處理工具箱Spline

Toolbox——樣條工具箱Statistics

Toolbox——統(tǒng)計工具箱

Symbolic

Math

Toolbox——符號數(shù)學工具箱Simulink

Toolbox——動態(tài)仿真工具箱

System

Identification

Toolbox——系統(tǒng)辨識工具箱

Wavele

Toolbox——小波工具箱等等?2021/5/96例如：控制系統(tǒng)工具箱?2021/5/97連續(xù)系統(tǒng)設計和離散系統(tǒng)設計狀態(tài)空間和傳遞函數(shù)以及模型轉(zhuǎn)換

時域響應（脈沖響應、階躍響應、斜坡響應）頻域響應（Bode圖、Nyquist圖）根軌跡、極點配置優(yōu)化工具箱8線型規(guī)劃和二次規(guī)劃求函數(shù)的最大值和最小值多目標優(yōu)化約束條件下的優(yōu)化非線型方程求解?2021/5/9信號處理工具箱數(shù)9

字和模擬濾波器設計、應用及仿真譜分析和估計FFT、DCT等變換參數(shù)化模型?2021/5/9學科前沿最新的工具箱?2021/5/9模糊控制邏輯工具箱

10友好的交互設計界面，自適應神經(jīng)-模糊學習、聚類以及Sugeno推理神經(jīng)網(wǎng)絡工具箱神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)具有集體運算的能力和自適應的學習能力。具有很強的容錯性和魯棒性，善于聯(lián)想、綜合和推廣。matlab6功能擴充的工具箱有：?2021/5/9

控制系統(tǒng)工具箱、圖象處理工具箱、神經(jīng)元網(wǎng)絡工具箱、信號處理工具箱、

simulink仿真工具箱Matlab6新增工具箱有：虛擬現(xiàn)實工具箱電力系統(tǒng)工具箱儀器儀表控制工具箱報告編輯工具箱11工具箱的擴充功能：?2021/5/9用戶可以修改工具箱中的函數(shù)，更為重要的是用戶可以通過編制m文件來任意地添加工具箱中原來沒有的工具函數(shù)。此功能充分體現(xiàn)了

matlab語言的開發(fā)性。12二、通用工具箱?2021/5/9Matlab主工具箱

前面課程所介紹的數(shù)值計算、符號運算、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。

Matlab主工具箱位于：

c:\matlab\toolbox\matlab

matlab主工具箱是任何版本的matlab都不可缺少的。13

除toolbox\matlab之外的工具箱，在比較完整的專業(yè)版matlab語言中有20多個工

具箱。這些工具箱是需要單獨選擇購買1的4

。matlab主工具箱共有21個函數(shù)庫

datafun——數(shù)據(jù)分析函數(shù)庫sonnds——聲音處理函數(shù)庫

dde——動態(tài)數(shù)據(jù)交換函數(shù)庫

elfun——初等數(shù)學函數(shù)庫

specmat——特殊矩陣函數(shù)庫?2021/5/9elmat——初等矩陣和時間函數(shù)庫

funfun——函數(shù)功能和數(shù)學分析函數(shù)庫

general——通用命令函數(shù)庫

gr1a5phics——通用圖形函數(shù)庫iofun——底層輸入輸出函數(shù)庫

lang——語言結(jié)構函數(shù)庫

matfun——矩陣線性代數(shù)函數(shù)庫

ops——運算符和邏輯函數(shù)庫

plotxy——二維繪圖函數(shù)庫

plotxyz——三維繪圖函數(shù)庫?2021/5/9color——顏色和光照函數(shù)庫

polyfun——多項式函數(shù)庫

sparfun——稀疏矩陣函數(shù)庫

str1f6un——字符串函數(shù)庫

demos——matlab演示函數(shù)庫

matlab6新增函數(shù)庫:uitools——圖形界面函數(shù)庫

datatypes——數(shù)據(jù)類型函數(shù)庫

graphics——句柄繪圖函數(shù)庫

graph3d——三維繪圖?2021/5/9各函數(shù)庫中的函數(shù)可用help函數(shù)庫名查詢，或type函數(shù)名方法查詢?2021/5/9例：help

plotxyplotloglog-

Linear

plot.-

Log-log

scale

plot.semilogx

-

Semi-log

scale

plot.semilogy

-

Semi-log

scale

plot.fill -

Draw

filled

2-D

polygons.17Two

dimensional

graphics.Elementary

X-Y

graphs.Specialized

X-Y

graphs.?2021/5/9-

Polar

coordinate

plot.-

Bar

graph.-

Discrete

sequence

or

"stem"

plot.-

Stairstep

plot.errorbar

-

Error

bar

plot.histroseHistogram

plot.Angle

histogram

plot.compassfeatherfplotcometCompass

plot.Feather

plot.Plot

function.Comet-like

trajectory.polarbars1t8em

stairsGraph

annotation.?2021/5/9Graph

title.X-axis

label.Y-axis

label.Text

annotation.-

Mouse

placement

of

text.Grid

lines.See

also

PLOTXYZ,

GRAPHICS.titlex1l9abel

ylabeltextgtextgridhelp

specmat?2021/5/9Companion

matrix.-

Several

small

test

matrices.-

Hadamard

matrix.Hankel

matrix.hilbinvhilbmagicpascal-

Hilbert

matrix.-

Inverse

Hilbert

matrix.-

Magic

square.-

Pascal

matrix.toeplitzvander-

Toeplitz

matrix.-

Vandermonde

matrix.compangalleryh2a0damard

hankel2.符號運算工具箱?2021/5/9主要功能以符號為對象的數(shù)學。2在1

大學教學中，符號數(shù)學是各專業(yè)都能用到的。

符號運算無須事先對獨立變量賦值，運算結(jié)果以標準的符號形式表達。特點：運算對象可以是沒賦值的符號變量可以獲得任意精度的解符號運算的功能?2021/5/9符號表達式、符號矩陣的創(chuàng)建22符號可變精度求解符號線性代數(shù)因式分解、展開和簡化符號代數(shù)方程求解符號微積分符號微分方程例如：?2021/5/9z

="a*t^2+b*t+c";23r

=solve(z,‘t’)——對缺省變量求解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^224?2021/5/93.Simulink動態(tài)仿真工具箱simulink工具箱簡介

s2i5mulink是實現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個集成環(huán)境，使得matlab的功能得到進一步擴展，它可以非常容易的實現(xiàn)可視化建模，把理論研究和工程實踐有機的結(jié)合在一起。

大部分專用工具箱只要以matlab主包為基礎就能運行，有少數(shù)工具箱（通訊工具箱、信號處理工具箱等）則要求有simulink工具箱的支持。?2021/5/9

由于matlab和simulink是集成在一起的，因此用戶可以在兩種環(huán)境下對自己的模

型進行仿真、分析和修改。2不6

用命令行編程，由方框圖產(chǎn)生m文件（s函數(shù)）

當創(chuàng)建好的框圖保存后，相應的m文件就自動生成，這個.m文件包含了該框圖的所有圖形及數(shù)學關系信息。

框圖表示比較直觀，容易構造，運行速度較快。?2021/5/9Simulink優(yōu)點

適應面廣：包括線性、非線性系統(tǒng)27；離散、連續(xù)系統(tǒng)

結(jié)構和流程清晰：以方塊圖形式呈現(xiàn)，仿真精細、貼近實際?2021/5/9simulink的模型：輸入系統(tǒng)輸出simulink模型在視覺上表現(xiàn)為方框圖，在文件2上8

則是擴展名為m的ASCII代碼（matlab6是擴展名為mdl的ASCII代碼）；在數(shù)學上

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成的實際系統(tǒng)的動態(tài)特性。simulink的一般結(jié)構：?2021/5/9仿真原理

當在框圖視窗中進行仿真的同時，matlab

2實9際上是運行保存于simulink內(nèi)存中s函數(shù)的映象文件，而不是解釋運行該m文件。

s函數(shù)并不是標準m文件，它m文件的一種特殊形式。結(jié)構圖創(chuàng)建方法

一個動態(tài)系統(tǒng)的創(chuàng)建過程，就是一個方框圖的繪制過程?2021/5/9信號源庫

離散模塊庫其它模塊庫仿真連接模塊庫線性模塊庫輸出模塊庫2021非/5/9線性模塊庫具體步驟：在matlab命令窗口鍵入simulink30選則Fine菜單New選項，出現(xiàn)一個新窗口，即可繪制結(jié)構圖。31?2021/5/932?2021/5/9x

=

-2x

+

uu?2021/5/9xx-2x.例：模擬一個微分方程.33

方框圖繪制完畢，一個動態(tài)系統(tǒng)模型也就創(chuàng)建好了。34選擇File菜單Save保存圖形，就自動生成一個可在matlab命令窗口運行的

m文件。

然后就可用simulation菜單中start開始仿真了。?2021/5/9仿真結(jié)果：35?2021/5/936?2021/5/937?2021/5/9[t,x,y]=sim("sim5",20);plot(t,y)?2021/5/9plot(t,yout)38三、工具箱和工具箱函數(shù)的查詢辦法?2021/5/9..c:\matlab\toolbox\.symbolic\matlab的目錄結(jié)構39目錄樹

c:\matlab\binc:\matlab\externc:\matlab\simulinkc:\matlab\toolbox\comm\c:\matlab\toolbox\control\

matlab\bin

——該目錄包含matlab系統(tǒng)運行文件，matlab幫助文件及一些必需的二進制文件。

m4a0tlab\extern

——包含MATLAB與C,FORTRAN語言的交互所需的函數(shù)定義和連接庫。

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

30多種。toolbox目錄下的子目錄數(shù)量是隨安裝情況而變的。?2021/5/9工具箱matlab

toolbox工具箱在windows下由目錄檢41索得到。也可以在matlab下得到，啟動matlab后cd_..——matlab缺省目錄是bin，回到

matlab目錄下cd_toolbox?2021/5/9dir

——工具箱清單?2021/5/9qftfixpoint

lmifuzzy

localrobusdspblks

hosanagncdmatlabnnetsignal.

compiler..

controlada

symbolicuitoolscodegen

fdident

ident

mpcoptim

simulink

wavelet

comm

finance

splinepde

esmutools

stats423.工具箱函數(shù)清單的獲得?2021/5/9所有工具箱中都有函數(shù)清單文件contents.m,可用43各種方法得到工具箱函數(shù)清單執(zhí)行在線幫助命令

help工具箱名稱列出該工具箱中contents.m的內(nèi)容，顯示該工具箱中所有函數(shù)清單例如：help

symbolichelp

optim函數(shù)的查詢：help函數(shù)名使用type命令得到工具箱函數(shù)的清單?2021/5/9signal\contentsoptim\contents如果在當前工具箱目錄下可用helptypecontentscontents