matlab工具箱函数讲解.pptx

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1、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。第1页/共48页领域型工具箱 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。第2页/共48页Matlab常用工具箱Matlab Main Toolboxmatlab 主工具箱Control System Tool

2、box 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 高阶谱分析工具箱第3页/共48页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

3、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 鲁棒控制工具箱第4页/共48页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 Identifica

4、tion Toolbox 系统辨识工具箱Wavele Toolbox 小波工具箱 等等第5页/共48页例如：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、极点配置第6页/共48页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第7页/共48页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等变换参数化模型第8页/共48页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Suge

5、no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。第9页/共48页 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 第10页/共48页工具箱的扩充功能：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。第11页/共48页二、通用工具箱1.Matlab主工具箱前面

6、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。第12页/共48页除toolboxmatlab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 特殊矩阵函数库第13页/共48页elm

7、at 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 三维绘图函数库第14页/共48页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

8、维绘图第15页/共48页 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 plotxyTwo 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.第16页/共48页Specialized X-Y graphs.polar -Polar coordinate

9、plot.bar -Bar graph.stem -Discrete sequence or stem plot.stairs -Stairstep plot.errorbar -Error bar plot.hist -Histogram plot.rose -Angle histogram pass -Compass plot.feather -Feather plot.fplot -Plot et -Comet-like trajectory.第17页/共48页Graph annotation.title -Graph title.xlabel -X-axis label.ylabel

10、-Y-axis label.text -Text annotation.gtext -Mouse placement of text.grid -Grid lines.See also PLOTXYZ,GRAPHICS.第18页/共48页 help specmat compan -Companion matrix.gallery -Several small test matrices.hadamard -Hadamard matrix.hankel -Hankel matrix.hilb -Hilbert matrix.invhilb -Inverse Hilbert matrix.magi

11、c -Magic square.pascal -Pascal matrix.toeplitz -Toeplitz matrix.vander -Vandermonde matrix.第19页/共48页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第20页/共48页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第21页/共48页例如：z=a*t2+b*t+c

12、;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)第22页/共48页对任意变量求解r=solve(z,b)r=-(a*t2+c)/tr=solve(z,c)r=-a*t2-b*tr=solve(z,a)r=-(b*t+c)/t2第23页/共48页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mat

13、lab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。第24页/共48页由于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。第25页/共48页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、贴近实际第26页/共48页simulink 的模型：si

14、mulink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：输入系统输出第27页/共48页 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第28页/共48页具体步骤：在matlab命令窗口键入simulink信号源库离

15、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第29页/共48页 选则Fine菜单New选项，出现一个新窗口，即可绘制结构图。第30页/共48页第31页/共48页例：模拟一个微分方程 x=-2x+uu xx-2x.第32页/共48页方框图绘制完毕，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。第33页/共48页仿真结果：第34页/共48页第35页/共48页第36页/共48页t,x,y=sim(sim5,20);plot(t,y)plot(t,yout

16、)第37页/共48页三、工具箱和工具箱函数的查询办法1.matlab的目录结构目录树c:matlabbinc:matlabexternc:matlabsimulinkc:matlabtoolboxcommc:matlabtoolboxcontrolc:matlabtoolboxsymbolic.第38页/共48页matlabbin 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。matlabextern 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

17、接口软件。matlabtoolbox 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。第39页/共48页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 第40页/共48页dir 工具箱清单.compiler fixpoint lmi nag qft .control fuzzy local ncd robust ada symbolic dspblks

18、 hosa matlab nnet signal uitools codegen fdident ident mpc optim simulink wavelet comm finance splines pde esmutools stats 第41页/共48页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 第42页/共48页 使用type命

19、令得到工具箱函数的清单 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：edit、word、写字板、记事本第43页/共48页4.matlab函数的查阅与定位which 函数名 给函数定位例如:which laplaced:matlab42toolboxsymboliclaplace.mwhich fft2d:matlab42toolboxmatlabdatafunfft2.mwhich

20、polyd:matlab42toolboxmatlabpolyfunpoly.m第44页/共48页which constrd:matlab42toolboxoptimconstr.mwhich plotplot 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第45页/共48页实验补充matlab函数的查询与定位在matlab命令窗口键入peakstype 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 maxdisp surf axis xlabel第46页/共48页小 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第47页/共48页感谢您的观看！第48页/共48页