matlab工具箱函数讲解.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第六讲,matlab,工具箱,matlab,工具箱已经成为一个系列产品，,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,常用工具箱,Matlab,Main Toolbox,matlab,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 predictive 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,Simulink,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,非线型方程求解,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,、,DCT,等变换,参数化模型,学科前沿最新的工具箱,模糊控制逻辑工具箱,友好的交互设计界面，自适应神经,-,模糊学习、聚类以及,Sugeno,推理,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。,matlab6,功能扩充的工具箱有：,控制系统工具箱、图象处理工具箱、,神经元网络工具箱、信号处理工具箱、,simulink,仿真工具箱,Matlab6,新增工具箱有：,虚拟现实工具箱,电力系统工具箱,仪器仪表控制工具箱,报告编辑工具箱,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,主工具箱位于：,c:matlabtoolboxmatlab,matlab,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，在比较完整的专业版,matlab,语言中有,20,多个工具箱。这些工具箱是需要单独选择购买的。,matlab,主工具箱共有,21,个函数库,datafun,数据分析函数库,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,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,strfun,字符串函数库,demos,matlab,演示函数库,matlab6,新增函数库,:,uitools,图形界面函数库,datatypes,数据类型函数库,graphics,句柄绘图函数库,graph3d,三维绘图,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 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.,comet -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.,help,specmat,compan,-Companion matrix.,gallery -Several small test matrices.,hadamard,-,Hadamard,matrix.,hankel,-,Hankel,matrix.,hilb,-Hilbert matrix.,invhilb,-Inverse Hilbert matrix.,magic -Magic square.,pascal,-Pascal matrix.,toeplitz,-,Toeplitz,matrix.,vander,-,Vandermonde,matrix.,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：,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,符号运算的功能,符号表达式、符号矩阵的创建,符号可变精度求解,符号线性代数,因式分解、展开和简化,符号代数方程求解,符号微积分,符号微分方程,例如：,z=a*t2+b*t+c;,r=solve(z,t),对缺省变量求解,r=,1/2/a*(-b+(b2-4*a*c)(1/2),1/2/a*(-b-(b2-4*a*c)(1/2),对任意变量求解,r=solve(z,b),r=,-(a*t2+c)/t,r=solve(z,c),r=,-a*t2-b*t,r=solve(z,a),r=,-(b*t+c)/t2,3.,Simulink,动态仿真工具箱,simulink,工具箱简介,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,.m,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,模型在视觉上表现为方框图，在文件上则是扩展名为,m,的,ASCII,代码（,matlab6,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,仿真原理,当在框图视窗中进行仿真的同时，,matlab,实际上是运行保存于,simulink,内存中,s,函数的映象文件，而不是解释运行该,m,文件。,s,函数并不是标准,m,文件，它,m,文件的一种特殊形式。,结构图创建方法,一个动态系统的创建过程，就是一个方框图的绘制过程,具体步骤：,在,matlab,命令窗口键入,simulink,信号源库,离散模块库,非线性模块库,其它模块库,仿真连接模块库,线性模块库,输出模块库,选则,Fine,菜单,New,选项，出现一个新窗口，即可绘制结构图。,例：模拟一个微分方程,x=-2x+u,u,x,x,-2x,.,.,方框图绘制完毕，一个动态系统模型也就创建好了。,选择,File,菜单,Save,保存图形，就自动生成一个可在,matlab,命令窗口运行的,m,文件。,然后就可用,simulation,菜单,中,start,开始仿真了。,仿真结果：,t,x,y=sim(sim5,20);,plot(t,y),plot(t,yout,),三、工具箱和工具箱函数的查询办法,matlab,的目录结构,目录树,c:matlabbin,c:matlabextern,c:matlabsimulink,c:matlabtoolboxcomm,c:matlabtoolboxcontrol,c:matlabtoolboxsymbolic,.,.,.,matlab,bin,该目录包含,matlab,系统运行文件，,matlab,帮助文件及一些必需的二进制文件。,matlab,extern,包含,MATLAB,与,C,FORTRAN,语言的交互所需的函数定义和连接库。,matlabsimulink,包含建立,simulink,MEX-,文件所必需的函数定义及接口软件。,matlab,toolbox,各种工具箱，,Math Works,公司提供的商品化,matlab,工具箱有,30,多种。,toolbox,目录下的子目录数量是随安装情况而变的。,2.,工具箱,matlab,toolbox,工具箱在,windows,下由目,录检索得到。,也可以在,matlab,下得到，启动,matlab,后,cd_.,matlab,缺省目录是,bin,，,回到,matlab,目录下,cd_toolbox,dir,工具箱清单,.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,3.,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,help,optim,函数的查询：,help,函数名,使用,type,命令得到工具箱函数的清单,type signalcontents,type,optim,contents,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：,edit,、,word,、,写字板、记事本,4.,matlab,函数的查阅与定位,which,函数名,给函数定位,例如,:,which,laplace,d:matlab42toolboxsymboliclaplace.m,which fft2,d:matlab42toolboxmatlabdatafunfft2.m,which poly,d:matlab42toolboxmatlabpolyfunpoly.m,which,constr,d:matlab42toolboxoptimconstr.m,which plot,plot is a built-in function.,which,命令只能定位,matlab,的外部命令，而对内部命令是无效的。,matlab,内部函数只能通过,contents.m,工具箱清单文件来查询,实验补充,matlab,函数的查询与定位,在,matlab,命令窗口键入,peaks,type peaks,得到,peaks.m,函数的清单,试确定下面,matlab,函数在工具箱中的位置,if,nargin,isstudent,meshgrid,max,disp,surf axis,xlabel,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,