Matlab课件第五讲matlab工具箱

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1、第五讲 matlab工具箱,matlab工具箱已经成为一个系列产品，包括matlab主工具箱和各种工具箱（toolbox ）。,一、工具箱简介,功能型工具箱 通用型 功能型工具箱主要用来扩充matlab的数值计算、符号运算功能、图形建模仿真功能、文字处理功能以及与硬件实时交互功能，能够用于多种学科。,领域型工具箱 专用型 领域型工具箱是学科专用工具箱，其专业性很强，比如控制系统工具箱（ Control System Toolbox）；信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox）；财政金融工具箱（ Financial Toolbox）等等。只适用于本专业。,Matlab常

2、用工具箱,Matlab Main Toolboxmatlab主工具箱 Control System Toolbox控制系统工具箱 Communication Toolbox通讯工具箱 Financial Toolbox财政金融工具箱 System Identification Toolbox系统辨识工具箱 Fuzzy Logic Toolbox模糊逻辑工具箱 Higher-Order Spectral Analysis Toolbox高阶谱分析工具箱,Image Processing Toolbox图象处理工具箱 LMI Control Toolbox线性矩阵不等式工具箱 Model pred

3、ictive Control Toolbox模型预测控制工具箱 -Analysis and Synthesis Toolbox分析工具箱 Neural Network Toolbox神经网络工具箱 Optimization Toolbox优化工具箱 Partial Differential Toolbox偏微分方程工具箱 Robust Control Toolbox鲁棒控制工具箱,Signal Processing Toolbox信号处理工具箱 Spline Toolbox样条工具箱 Statistics Toolbox统计工具箱 Symbolic Math Toolbox符号数学工具箱 Si

4、mulink Toolbox动态仿真工具箱 System Identification Toolbox系统辨识工具箱 Wavele Toolbox小波工具箱 等等,例如：控制系统工具箱,连续系统设计和离散系统设计 状态空间和传递函数以及模型转换 时域响应（脉冲响应、阶跃响应、斜坡响应） 频域响应（Bode图、Nyquist图） 根轨迹、极点配置,优化工具箱,线型规划和二次规划 求函数的最大值和最小值 多目标优化 约束条件下的优化 非线性方程求解,信号处理工具箱 数字和模拟滤波器设计、应用及仿真 谱分析和估计 FFT、DFT等变换 参数化模型, 模糊控制逻辑工具箱 友好的交互设计界面，自适应神经

5、-模糊学习、聚类等。 神经网络工具箱 神经网络系统具有集体运算的能力和自适应的学习能力。具有很强的容错性和鲁棒性，善于联想、综合和推广。,工具箱的扩充功能：,用户可以修改工具箱中的函数，更为重要的是用户可以通过编制 m文件来任意地添加工具箱中原来没有的工具函数。此功能充分体现了matlab语言的开发性。,二、通用工具箱,Matlab主工具箱 前面课程所介绍的数值计算、符号运算、绘图以及句柄绘图都是matlab主工具箱的内容，是matlab的基本部分，也是我们课程的重点。 matlab主工具箱是任何版本的matlab都不可缺少的。,matlab主工具箱共有21个函数库 datafun 数据分析函

6、数库 sonnds 声音处理函数库 dde 动态数据交换函数库 elfun 初等数学函数库 specmat 特殊矩阵函数库 graphics 句柄绘图函数库 graph3d 三维绘图,elmat 初等矩阵和时间函数库 funfun 函数功能和数学分析函数库 general 通用命令函数库 graphics 通用图形函数库 iofun 底层输入输出函数库 lang 语言结构函数库 matfun 矩阵线性代数函数库 ops 运算符和逻辑函数库 plotxy 二维绘图函数库 plotxyz 三维绘图函数库,color 颜色和光照函数库 polyfun 多项式函数库 sparfun 稀疏矩阵函数库 s

7、trfun 字符串函数库 demos matlab演示函数库 uitools 图形界面函数库 datatypes 数据类型函数库,各函数库中的函数可用help 函数库名查询，或type 函数名方法查询 例：help plotxy Two 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

8、polygons.,Specialized 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. co

9、met - Comet-like trajectory.,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.,2. 符号运算工具箱,主要功能以符号为对象的数学。 在大学教学中，符号数学是各专业都能用到的。 符号运算无须事先对独立变量赋值，运算结果以标准的符号形式表达。 特点

10、： 运算对象可以是没赋值的符号变量 可以获得任意精度的解,符号运算工具箱的功能,(1)用符号定义各种函数(syms，symop)等； (2)对这些函数式进行代数和三角运算，包括因式分解(factor)、变量置换(subs)等； (3)微分和积分运算(diff，int)等； (4)函数的整理和化简(simplify，simple)等； (5)可变精度的运算； (6)解非线性方程(solve)、微分方程(dsolve)等； (7)线性代数和矩阵运算(linsolve)等； (8)拉普拉斯变换(laplace)、傅里叶变换等,3. Simulink动态仿真工具箱,Simulink工具箱简介: Sim

11、ulink是The MathWorks公司于1990年推出的产品，是用于MATLAB下建立系统框图和仿真的环境。该环境刚推出时的名字叫Simulab，由于其名字很类似于当时的一个著名语言Simula语言，所以次年更名为Simulink。从名字上看，立即就能看出该程序有两层含义，首先，“simu”一词表明它可以用于计算机仿真，而“link”一词表明它能进行系统连接，即把一系列模块连接起来，构成复杂的系统模型。,simulink 是实现动态系统建模、仿真和分析的一个集成环境，使得matlab的功能得到进一步扩展，它可以非常容易的实现可视化建模，把理论研究和工程实践有机的结合在一起。 大部分专用工具

12、箱只要以matlab主包为基础就能运行，有少数工具箱（通讯工具箱、信号处理工具箱等）则要求有simulink工具箱的支持。,由于matlab和simulink是集成在一起的，因此用户可以在两种环境下对自己的模型进行仿真、分析和修改。 不用命令行编程，由方框图产生m文件（s函数） 当创建好的框图保存后，相应的m文件就自动生成，这个文件包含了该框图的所有图形及数学关系信息。 框图表示比较直观，容易构造，运行速度较快。,Simulink优点 适应面广：包括线性、非线性系统；离散、连续系统 结构和流程清晰：以方块图形式呈现， 仿真精细、贴近实际,simulink 的模型： simulink模型在视觉上

13、表现为方框图，在文件上则是扩展名为mdl的ASCII代码；在数学上体现为一组微分方程或差分方程；在行为上模拟了物理器件构成的实际系统的动态特性。 simulink 的一般结构：,输入,系统,输出,内部工作过程简介,用Simulink进行仿真主要经过两个阶段，第一阶段是用图形方式来画结构图，并进行编辑；第二阶段是进行运算仿真。前一阶段所采用的数据结构要便于以图形表示动力学系统，它并不适合于仿真运算，因此，进行仿真时第一件事就是要产生最适于仿真的数据结构。 当用户建立了一个Simulink模型后，在MATLAB中也同时建立了一个S函数，这个S函数定义了系统的动力学，并且在求积分、线性化等过程中都要

14、用到它。S函数是一个从框图图形界面转为仿真数据结构的中间桥梁，Simulink靠它获得了既有优良人机交互，又有较高的仿真速度的特点。,例1:绘制如下图所示模型,例2：模拟一个微分方程 x = -2x + u,.,例3：控制系统框图,例4：状态方程为：,三、工具箱函数的查询办法 1. 工具箱函数清单的获得 所有工具箱中都有函数清单文件contents.m, 可用各种方法得到工具箱函数清单 执行在线帮助命令 help 工具箱名称 列出该工具箱中contents.m的内容，显示该工具箱中所有函数清单 例如： help symbolic 函数的查询：help 函数名, 使用type命令得到工具箱函数的

15、清单 type signalcontents type optimcontents 如果在当前工具箱目录下可用 help contents type contents 得到该工具箱的函数清单 由于contents .m为文本文件，可以通过任何文本编辑器打开阅读 如：word、写字板、记事本,2. matlab函数的查阅与定位,which 函数名 给函数定位 例如: which if D:Program FilesMATLAB704toolboxmatlablangif.m which surf D:ProgramFilesMATLAB704toolboxmatlabgraph3dsurf.m which plot D:ProgramFilesMATLAB704toolboxmatlabgraph2dplot.bi,小 结,能够熟练掌握通用工具箱函数的用法 能够绘制simulink仿真结构图 掌握matlab工具箱函数的查询与定位,