学习Matlab的总结与感想

海南大学本科生 2010—2011学年度第2学期

课程考查论文

学院（中心、所）：信息科学技术学院专业：电子信息工程研究方向：班级：

学生姓名：学生证号：

课程名称：Matlab应用基础

论文题目：学习Matlab的总结与感想

任课老师：

（以上由学生填写）

教师评阅：

阅卷教师（签名）：年月日

摘要

本文从计算机语言、数学建模、网络控制系统仿真与结构化思维等方面阐述了半年来学习Matlab的心得体会与感想。由于个人知识有限，在部分细节问题的理解上可能存有偏差，还请杜老师批评指正，不吝赐教。

关键词：Matlab语言数学建模软件网络控制系统仿真结构化思维

学习Matlab 快半个学期了，虽然还有很多问题不是很清楚，但通过实践学习，我对于Matlab 总算有个整体的理解，而且每次上机操作，都会有一定的收获和感想，下面，就谈谈我个人对于Matlab 的一些看法。

（Matlab 语言）

Matlab 和其它语言不一样，我这个学期学习的是C 语言，另外，对于Action Script 、HTML 、php 语言也接触过一些。C 语言主要是面向过程的，它的灵活性比较强，可根据自己的意图编辑程序，但所耗费的时间和精力比较大。例如定义变量，就分为int 、float 、char 等类型，十分麻烦，而Action Script 与php 就显得比较随意，不必纠结于哪一种类型的变量，比如，定义Var number=3，Var play=true 即可。相对于前两者而言，Matlab 则显得更为灵活与快捷，它是一门解释性语言，能自动将高级语言翻译成机器语言。比如，求t f 2=，当t=0,1,2,3,4,5时)(t f 的值。如果使用C 语言则需要定义变量，调用math 函数，还要应用for 循环、输出函数，而Matlab 则不然，只需输入t=0:5;f=2.^t ，然后回车即可。

另外，Matlab 还配有许多常用公式，操作起来十分方便，例如，想求出)(2)()(2)(3)(''''t f t f t y t y t y +=++在1)0(=y ，1)0('=y 时的零输入响应，应用dsolve 函数，只需输入x=dsolve('D2y+3*Dy+2*y=0','y(0)=1,Dy(0)=1') 回车，即得结果：x=3*exp(-t)-2*exp(-2*t)。或许，也正是Matlab 语言简洁、优化的特点，才使得它在学术界被广泛应用吧。

（数学建模）

对于数学建模而言，Matlab 是一款相当不错的建模辅助工具，因为 Matlab 中有统计函数，线性分析函数，插值函数，非线性分析函数等等这些数模必备的函数，而且，Matlab 强大的绘图功能可使很多数学演算过程变得可视化。这些对于分析问题都很有帮助。虽然我们学习的Matlab 是电子信息工程方向的，但在下个学期,，班里的大部分同学都要参加数模竞赛，所以掌握好Matlab 的各种函数模式就显得尤为重要了。

（Simulink与信号系统）

Matlab除了具有强大的数学功能外，还具备Simulink仿真功能，这为我们工科的学生提供了许多便利。

没有编辑M-file文件那么麻烦，Simulink很直观、形象，它使整个流程更加清晰明了，方便我们理解。譬如P132的图3.30，上面是一个Discrete Impulse，下面是Gain(-1)和Discrete Impulse，其Delay设置为3。一看便知最终Scope 结果是两个间距为3且方向相反的脉冲波，而且修改起来也十分方便。同时，应用Simulink，也省去了部分编辑M-file文件的工作，使得效率更高，我想这也是Simulink为人们广泛接受的原因之一吧。

提起Simulink，便想到《信号与系统》这门课程，Simulink中有大量该课程的常用函数，所以，学习Matlab，对于我们更加深刻地理解《信号与系统》也是非常有帮助的。比如P140的图3.4.3，求系统的输出响应：先从工作空间取出x和h，分别FFT（傅里叶变换），然后相乘，最后求其傅里叶逆变换，即得结果，这就是《信号与系统》第三章所讲的连续系统的频域分析思想。

（网络控制系统仿真）

Matlab之所以能激发创作者的灵感，原因就在于它能把抽象的数学物理与直观形象的具体实例相结合。

在第七章的学习中，我第一次接触到网络控制系统，了解到它的特性与应用情况。网络控制系统与现实社会有着密不可分的联系，无论在工业、军事还是生活，都有自动化控制的身影，比如P305的图7.4，我们可以假设u为“冷气”，经过DC Servo(被控对象)的作用后变为y“暖气”，再将信号传给Node 4（传感器），传感器将信号传给Network（网络模块），由Node 3（控制器）进行离散PID控制算法处理之后，再将信号传给Node 2（执行器），最后反作用于DC Servo(被控对象)，其中，Node 1（干扰节点）能发送干扰网络通信的模拟信号，并在计算机节点中执行干扰的高优先级任务。

TureTime工具箱在网络控制系统仿真中有着重要的应用。首先，传感器、控制器、执行器及干扰节点是网络控制的重要组成部分，有了TrueTime工具箱，

我们只需调用TrueTime Kernel模块生成节点，然后对各个程序进行编辑，再建立对应的M-file文件，便可达到预期效果，用不着自设模块那么麻烦了。另外，网络控制系统存在时延、丢包、乱序等问题，这些问题会使系统的稳定性变差，严重时甚至使系统失稳，如果没有一个精确的波形模拟，那么所造成的现实经济损失是无法估量的。而TrueTime的每个模块都内置了各式各样的参数，通过改变参数可在屏幕上直观形象地看到信号的传输情况，进而不断改错，完善系统。例如在Network模块的网络参数中有一个Data rate(bit/s)，即网络传输速率，其含义为每秒钟传输的二进制数，通过改变参数再运行的结果可知：在其它参数不变的情况下，网速越低，丢包越严重。

通过有线网络与无线网络的对比学习，我对无线网络的控制系统也有了一定的了解。其大部分参数设置与有线网络控制系统是相同的，所不同的是无线网络有其独特的功率问题。譬如：transmit power（发射功率），分别将其参数设置为20、40，从运行结果可以看到，如果发射功率过大，则会造成信号的资源浪费。另外，无线网络在各个节点内的反馈环上设置了电池模块，可通过积分模块来实现功耗变化情况的模拟。

其实，当你了解某一参数的具体作用之后，在未运行之前，往往就能猜出大概结果了。例如：Receiver signal threshold（接受信号功率门限）参数，它的作用是节省功率消耗，将个别闲置的内核功率降至接近于零的状态，那么，将它的参数由-48变为-10，则信号必失真，因为功率门限一旦提高，就会将一些非闲置（即有用的）内核功率也降为零的状态，必然导致信号失真。

（图像处理模块）

再谈谈Simulink图像处理模块，其实，视频图像处理模块库中的大部分功能，都可以应用其他软件来实现。比如，分析和增强模块库，我们可以在PS中将两个相同的图层叠加，然后设置混合模式为柔光即可实现相同效果。

但所不同的是，Matlab是以矩阵运算为基础的软件，其强大的数学功能保证了它的精准性。例如在P244例5-9中，应用了opening模块库（即形态学操作开启），电脑自动将颜色与背景色接近的硬币的白色目标区合为一块，从而得出正确的运算结果。