MATLAB工具箱简介.ppt
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Matlab神经网络工具箱介绍ppt课件
自然语言处理
利用神经网络实现文本分类、机器翻译等功 能。
计算机视觉
通过神经网络提高图像识别、目标检测等任 务的准确率。
语音识别
利用神经网络实现更高效和准确的语音转文 字和语音合成。
控制与决策
在机器人、自动驾驶等领域，神经网络能够 提高系统的智能水平和决策能力。
THANKS.
MATLAB神经网络工具箱特点
易于使用 高度可定制 强大的可视化功能 广泛的集成
MATLAB神经网络工具箱提供了直观的图形用户界面，使得用 户可以轻松地创建、训练和测试神经网络模型。
用户可以根据需要自定义神经网络的架构、训练参数和性能指 标。
该工具箱支持数据可视化，使得用户可以更好地理解数据和神 经网络的性能。
初始化网络权重
随机初始化神经网络的权 重和偏置项。
训练神经网络
前向传播
根据输入数据计算输出结果， 计算误差。
反向传播
根据误差调整权重和偏置项， 更新网络参数。
选择优化算法
选择适合的优化算法，如梯度 下降、牛顿法等。
设置训练参数
设置训练轮数、学习率等参数 ，控制训练过程。
测试神经网络
01
测试数据集
混合模型
结合多种神经网络结构和 算法，实现更高效和准确 的预测。
MATLAB神经网络工具箱未来发展方向
集成更多算法
不断集成最新的神经网络算法，满足不同领域 的需求。
优化工具箱性能
提高工具箱的运行速度和稳定性，降低使用门 槛。
增强可视化功能
提供更丰富的可视化工具，帮助用户更好地理解和分析神经网络。
神经网络在人工智能领域的应用前景
MATLAB神经网络
02
工具箱
智能优化方法及MATLABGA工具箱简介PPT课件
使用MATLAB GA工具箱可以 进行多目标优化，通过定义 多个目标函数，找到满足所 有目标的Pareto最优解。
混合优化算法
将GA与其他优化算法（如模 拟退火、遗传算法等）结合 ，形成混合优化算法，提高
优化效果。
并行计算
利用MATLAB的并行计算功 能，加速GA算法的迭代过程 ，提高优化效率。
04
智能优化方法在MATLAB中的实现
遗传算法在MATLAB中的实现
遗传算法是一种基于生物进化原理的优化算法，通过模拟基因遗传和变异的过程来寻找最优 解。在MATLAB中，可以使用GA工具箱来实现遗传算法。
遗传算法的主要步骤包括编码、初始种群生成、适应度函数设计、选择操作、交叉操作和变 异操作等。在MATLAB中，可以使用GA函数来定义适应度函数和遗传操作。
应用案例：例如，在图像分割中，蚁群优化算法可以通过不断迭代和更新蚂蚁的 位置和信息素来寻找最优分割结果，使得图像能够被正确地分割成不同的区域。
模拟退火算法在机器学习中的应用
模拟退火算法是一种基于物理退火过程的优化算法，通过模拟固体退火的过程来进行优化。在机器学习中，模拟退火算法可 以用于求解分类、聚类等问题。
应用案例：例如，在机器人路径规划中，粒子群优化算法可 以通过不断迭代和更新粒子的位置和速度来寻找最优路径， 使得机器人能够在最短时间内完成任务。
蚁群优化算法在图像处理中的应用
蚁群优化算法是一种模拟蚂蚁觅食行为的优化算法，通过模拟蚂蚁的信息素传递 过程来进行优化。在图像处理中，蚁群优化算法可以用于图像分割、边缘检测等 问题。
MATLAB SimulatedAnnealing工具箱提供了丰富的函数和参数设置， 可以根据具体问题调整算法参数，以达到最佳的优化效果。
混合优化算法
将GA与其他优化算法（如模 拟退火、遗传算法等）结合 ，形成混合优化算法，提高
优化效果。
并行计算
利用MATLAB的并行计算功 能，加速GA算法的迭代过程 ，提高优化效率。
04
智能优化方法在MATLAB中的实现
遗传算法在MATLAB中的实现
遗传算法是一种基于生物进化原理的优化算法，通过模拟基因遗传和变异的过程来寻找最优 解。在MATLAB中，可以使用GA工具箱来实现遗传算法。
遗传算法的主要步骤包括编码、初始种群生成、适应度函数设计、选择操作、交叉操作和变 异操作等。在MATLAB中，可以使用GA函数来定义适应度函数和遗传操作。
应用案例：例如，在图像分割中，蚁群优化算法可以通过不断迭代和更新蚂蚁的 位置和信息素来寻找最优分割结果，使得图像能够被正确地分割成不同的区域。
模拟退火算法在机器学习中的应用
模拟退火算法是一种基于物理退火过程的优化算法，通过模拟固体退火的过程来进行优化。在机器学习中，模拟退火算法可 以用于求解分类、聚类等问题。
应用案例：例如，在机器人路径规划中，粒子群优化算法可 以通过不断迭代和更新粒子的位置和速度来寻找最优路径， 使得机器人能够在最短时间内完成任务。
蚁群优化算法在图像处理中的应用
蚁群优化算法是一种模拟蚂蚁觅食行为的优化算法，通过模拟蚂蚁的信息素传递 过程来进行优化。在图像处理中，蚁群优化算法可以用于图像分割、边缘检测等 问题。
MATLAB SimulatedAnnealing工具箱提供了丰富的函数和参数设置， 可以根据具体问题调整算法参数，以达到最佳的优化效果。
MATLAB工具箱与Simulink.ppt
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
2020/4/7
15
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
MATLAB都不可缺少的。
2020/4/7
13
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
sounds —— 声音处理函数库
dde —— 动态数据交换函数库
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。
2020/4/7
2
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
2020/4/7
10
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
2020/4/7
11
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。
补充学习3—matlab工具箱介绍PPT教学课件
pathtool 也可以使用菜单: File Set Path ✓修改 Matlab 的相关配置文件 pathdef.m % 位于 $MATLAB\toolbox\local\
无需手工修改该配置文件，可以先使用 path 或
addpath 命令将指定的目录加入到当前搜索路径中，
然后使用 saveptah 命令将当前搜索路径写入
2020/12/10
7
Matlab 搜索路径
数学实验
Matlab 搜索路径
当用户在 Matlab 的命令窗口中输入一个命令时， Matlab 会按照一个固定的路径取查找该命令，然后 执行它，这个固定的路径就称为搜索路径。
path % 显示 Matlab 的搜索路径
2020/12/10
8
添加搜索路径
pathdef.m
2020/12/10
10
永久添加到搜索路径 数学实验
✓将前面添加路径的命令加到 Matlab 的启动文件中 startup.m % 位于 $MATLAB\toolbox\local\ 该文件的初始文件名为startupsav.m，修改后将文件 名改为 startup.m 即可。
2020/12/10
2020/12/10
2
Matlab 工具箱
数学实验
放入一个目录中的为某种目的专门编写的一组 Matlab 函数就可以组成一个工具箱。
从某种意义上说，任何一个 Matlab 语言的使用 者都可以是工具箱的作者。
2020/12/10
3
工具箱介绍
数学实验
在一个工具箱中，应该有一个名为 Contents.m 的文件，用来描述工具箱中所有 Matlab 函数的名 称和意义。在该文件中第 1 行应该给出该工具箱的 名称，在第 2 行中给出该工具箱的版本与修改时间 等信息。然后分类地给出该工具箱中各类函数的最 基本功能。注意，本文件中所有的语句都应该是注 释语句，由百分号 % 引导，空行也应该由 % 引导。
2024年度Matlab简介PPT课件
2024/2/2
7
Matlab基础知识
02
2024/2/2
8
数据类型与变量声明
数据类型
Matlab支持多种数据类型，包括数值型 、字符型、逻辑型、结构体、单元数组 等。
VS
变量声明
在Matlab中，变量无需事先声明，可以 直接赋值使用。同时，Matlab也支持显 式声明变量类型和大小。
2024/2/2
通过系数矩阵和常数向量表示线性方程组， 例如`Ax = b`。
2024/2/2
求解方法
利用Matlab内置函数`solve()`或左除运算符``求解 线性方程组，例如`x = Ab`。
解的性质
讨论线性方程组解的存在性、唯一性和稳定 性等问题。
15
特征值和特征向量计算实例
特征值和特征向量定义
介绍特征值和特征向量的概念和性质。
图像处理功能展示
展示了图像处理工具箱中的基本功能，如滤波、变换等。
地图制作与可视化
介绍了如何使用数据可视化工具箱制作地图并进行可视化展示。
2024/2/2
22
数值计算与优化方
05
法探讨
2024/2/2
23
插值法、拟合曲线原理及实现
插值法基本概念
通过已知数据点，估计未知数 据点的方法。
2024/2/2
件执行不同的代码块。
循环语句
02
Matlab提供了for循环和while循环两种循环结构，用于重复执
行某段代码。
其他流程控制语句
03
Matlab还支持break、continue、return等流程控制语句，用
于在特定条件下控制程序的执行流程。
11
函数定义和调用方式
《Matlab工具箱》课件
信号处理算法
使用信号处理算法处理音频 信号、图像信号和生物信号 等。
运筹学算法
应用运筹学算法解决排队问题、优化问题和调 度问题等。
金融工程算法
利用金融工程算法进行投资组合优化、风险管 理和衍生品定价等。
广泛的应用领域
工具箱可以应用于各种领域， 包括机器学习、图像处理、 信号处理、运筹学、金融工 程等，方便解决复杂的数学 和工程问题。
简化工作流程
工具箱提供了丰富的函数和 算法，使得数据处理和分析 变得更加高效和简化，帮助 用户节省时间和精力。
常用的工具箱
ห้องสมุดไป่ตู้数据分析工具箱
用于处理和分析数据的工具，包 括统计分析、回归分析、数据可 视化等功能。
3
工作空间窗口
工作空间窗口展示当前Matlab环境中的变量和数据，方便查看和操作。
4
图形窗口
图形窗口用于展示绘图结果、图像处理结果以及其他可视化操作。
数据类型和变量
1 数值类型
包括整数和浮点数，支持 各种数学运算和函数。
2 字符串类型
3 布尔类型
用于存储和操作文本数据， 包括字符串连接和处理函 数。
图像处理工具箱
提供了一系列用于图像处理和分 析的函数和算法，方便进行图像 增强、特征提取等操作。
机器学习工具箱
支持各种机器学习算法和模型， 方便进行数据分类、聚类、预测 等任务。
图形界面
1
命令窗口
在命令窗口中输入Matlab命令，进行交互式的数据处理和计算操作。
2
编辑窗口
在编辑窗口中编写和编辑Matlab脚本和函数，方便组织和管理代码。
数组运算
对数组进行元素级别 的运算，如加法、减 法、乘法和除法。
matlab常用工具箱.ppt
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。
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
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
1. 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:\matlab\toolbox\matlab • 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
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。
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
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
1. 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:\matlab\toolbox\matlab • 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
《MATLAB简介》课件
文件类型和文件名的规则
MATLAB中的文件有不同的扩展名，如.m文件用于 存储脚本和函数，.fig文件用于存储图形。
文件和目录的操作指令
MATLAB提供了一系列的文件和目录操作函数，可 以创建、复制、删除和移动文件，以及查找和导航 目录。
应用案例
工程、科研和教学
MATLAB在工程设计、科学研究和教育教学中有广泛 的应用，能够辅助解决复杂的数据分析和数值计算 问题。
《MATLAB简介》PPT课件
欢迎来到《MATLAB简介》的PPT课件！本课程将介绍MATLAB的基本概念、 安装与启动、基本操作、图形化界面、文件与目录、应用案例、学习资源以 及结语。让我们一起来探索MATLAB的奥秘吧！
什么是MATLAB？
MATLAB是一种高级技术计算语言和环境，广泛应用于工程、科学和教育领域。它具有强大的数值计算能力和 丰富的工具箱，能够进行数据分析、可视化和模拟等操作。
特性和功能简介
灵活性
MATLAB支持脚本式编程和函数式编程，让用户 能够根据需求自由选择编程方式。
可视化能力
MATLAB提供了强大的图形化功能，能够创建高 质量的曲线图、三维图像、动画等。
快速开发
MATLAB的语法简洁明了，加上丰富的内置函数 和工具箱，能够大大提高开发效率。
迭代计算
MATLAB支持矩阵操作和向量化计算，能够有效 地处理大规模数据并进行高效的数值计算。
第三方工Байду номын сангаас包
除了官方提供的功能，还有许 多第三方工具包可供用户使用， 扩展MATLAB的功能和应用领域。
结语
MATLAB作为一种强大的技术计算工具，将在未来持续发展，应用范围会越来 越广泛。初学者可以根据个人兴趣和需求，选择相应的学习路线，来掌握 MATLAB的使用。
MATLAB中的文件有不同的扩展名，如.m文件用于 存储脚本和函数，.fig文件用于存储图形。
文件和目录的操作指令
MATLAB提供了一系列的文件和目录操作函数，可 以创建、复制、删除和移动文件，以及查找和导航 目录。
应用案例
工程、科研和教学
MATLAB在工程设计、科学研究和教育教学中有广泛 的应用，能够辅助解决复杂的数据分析和数值计算 问题。
《MATLAB简介》PPT课件
欢迎来到《MATLAB简介》的PPT课件！本课程将介绍MATLAB的基本概念、 安装与启动、基本操作、图形化界面、文件与目录、应用案例、学习资源以 及结语。让我们一起来探索MATLAB的奥秘吧！
什么是MATLAB？
MATLAB是一种高级技术计算语言和环境，广泛应用于工程、科学和教育领域。它具有强大的数值计算能力和 丰富的工具箱，能够进行数据分析、可视化和模拟等操作。
特性和功能简介
灵活性
MATLAB支持脚本式编程和函数式编程，让用户 能够根据需求自由选择编程方式。
可视化能力
MATLAB提供了强大的图形化功能，能够创建高 质量的曲线图、三维图像、动画等。
快速开发
MATLAB的语法简洁明了，加上丰富的内置函数 和工具箱，能够大大提高开发效率。
迭代计算
MATLAB支持矩阵操作和向量化计算，能够有效 地处理大规模数据并进行高效的数值计算。
第三方工Байду номын сангаас包
除了官方提供的功能，还有许 多第三方工具包可供用户使用， 扩展MATLAB的功能和应用领域。
结语
MATLAB作为一种强大的技术计算工具，将在未来持续发展，应用范围会越来 越广泛。初学者可以根据个人兴趣和需求，选择相应的学习路线，来掌握 MATLAB的使用。
MATLAB优化工具箱ppt
要点三
问题求解
整数规划问题通常比较复杂，需要利 用专门的整数规划函数进行求解，通 过定义问题的目标函数和约束条件， 选择适合的整数规划函数可以求解不 同场景下的整数规划问题。
05
使用matlab优化工具箱的注意事项
选择合适的求解器
线性规划
使用`linprog`函数求解线性规 划问题，可以选择内置的单纯 形法或者内点法等求解器。
适用场景
适用于制造业、物流业、服务业等 行业的生产计划、调度和资源配置 问题。
投资组合优化问题
总结词
在风险和收益之间寻求平衡，构建最优投资组合，以最大化投资回报并控制风险。
详细描述
通过使用matlab优化工具箱，可以建立投资组合优化模型。首先定义投资组合中的资产及其权重、收益和风险等参数，然 后构建合适的数学模型并使用求解器求解最优解。
专业性强
优化工具箱采用了先进的优化算 法和数学模型，能够针对不同类 型的问题进行优化。
易用性高
使用简单的操作界面，可以方便地 设置和执行优化任务。
常见优化问题的求解方法
非线性规划
用于解决非线性优化问题，如 最优化投资组合、生产成本最 小化等。
整数规划
用于解决决策变量为整数的问 题，如车辆路径问题、排班计 划等。
区别不同模块之间也存在区别，如算法模块中的不同算法 适用于不同的优化问题，使用者需要根据自己的需求选择 合适的算法；而应用模块中不同的应用领域也需要使用者 根据实际情况进行选择和调整。
03
求解优化问题
求解优化问题的基本步骤
确定优化目标和变量
明确优化问题的目标函数和决策变量。
分析结果
根据优化结果，分析目标函数的最优解和 变量的最优值。
相关主题
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- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
行的结果自然是表达式而不是数值解。如果要做 进一步的工作，例如化简、代换、代入数值、解 联立方程等等，那就需要对这个工具箱有较完整 的了解。
9.2 系统仿真(Simulink)工具箱
• Simulink是面向框图的仿真软件，有以下功能：
• (1)用方框图的绘制代替程序的编写。构成系统框 图有三个步骤，即选定典型环节、相互联接和给 定环节参数。都可以用鼠标和键盘来完成。
鼠标指在线段的始端，按下左键不放，移动鼠标， 一直引到线段的终点端口再释放。此时在终点上 将出现箭头。一般环节都只有一个输入端，有些 环节如乘法器、逻辑运算等具有双输入端，相加 器则可能有更多的输入端，需要先定义输入端的 数目。 • 3．环节参数的设定 用“双击左键”的方法，逐个打开各个环节的参数 设定窗口以修改其中的参数，这些参数可以用 MATLAB中任何合法的方式表示。
• 双击Sources图标，屏幕上将弹出信号源中包含的所有子 图标，如图9.1左下方所示。包括常数信号、信号发生器、 阶跃信号、斜坡信号、重复序列、时钟信号、随机序列、 从文件输入、从工作空间输入等十多种。
环节库及框图的建立3
• 双击Sinks图标，屏幕上弹出的子图标如图9.1右 下方所示。其中包括示波器、X-Y记录仪（X坐标 是状态变量）、数字显示、输出到文件、输出到 工作空间等等。
9.2.3 仿真方法和参数的设定1
仿真方法和参数的设定2
• 在仿真框图菜单项【Simulation】的下拉菜单中 选择【Parameter】项，此时将出现如图9.2所示 的仿真参数菜单。其中右边的下拉菜单可选项包 括数值积分的6种方法（ode45、ode23、ode113、 ode15s、ode23s和全离散），左边的下拉菜单可 选项有定步长或变步长，选变步长时必须规定数 值积分的相对精度（默认值为0.001）和绝对精度 （默认值为10-6）。必要时还可限定最大和初始 积分步长。特别要注意设定仿真的起始和终止时 间。如果不对仿真方法和参数进行设定，系统将 按其默认值进行仿真。
9.1.1 Symbolic工具箱的主要功能
(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
环节库及框图的建立2
• 1．环节库及其输入
• 在Simulink中，设有几十种典型环节，分列在信号源 （Sources）、输出信号漏（Sinks）、线性（Linear）、 非线性（Nonlinear）、离散（Discret）、联接 （Connections）等几大类图标子菜单中。要开始建立框 图，可在MATLAB的命令窗中，键入simulink，屏幕上会 出现两个视窗。一个是上述的几类库图标，另一个是供绘 制框图用的空白视窗，如图9.1。
• 国外用MATLAB介绍科学计算的教科书中，大概 有15%~20%的例题和习题会用到这个工具箱。
• 考虑到在大学教学中，推理还是一项基本功。而 且在大多数大学课程中，也没有太复杂的推理。 一般说，把数值计算交给计算机做，绝大多数老 师还是能接受的，如果把推理也交给计算机，对 教学是否有利，可能会有较大争议。
• (2)仿真的建立和运行是智能化的。首先，画好了 框图并存起来，它就自动建立起了仿真的方程； 其次，在运行时用户可以不给步长，只给出要求 的仿真精度，软件会自动选择步长，使得仿真具 有最快的速度。
• (3)输入输出信号来源形式的多样化。这就扩大了 仿真系统与各种外环节库及框图的建立1
• Linear图标下的库，包含放大环节、纯积分环节、 纯微分环节、传递函数模型、零极增益模型、状 态空间模型、相加器等等。读者可自行打开其他 库来查看其内容，此处从略。
• 为了建立所需的框图，可以用鼠标器拖曳的方法， 将所要的环节移到那个空白的文件中，排列在需 要的位置上。
环节库及框图的建立4
• 2．环节的联接 把各环节的端口按框图联接起来，联接的方法是把
第9章 MATLAB工具箱简介
9.1 符号数学工具箱简介
• 顾名思义，符号数学是以符号(如a，b，c，x，y， z)为对象的数学，区别于以数字为对象的 MATLAB基本部分。在大学教育中，符号数学是 每门课都用到的，因此，专门以不到100美元提 供给大学生的版本(Student Edition of MATLAB) 中就包括了这个工具箱。
9.1.2 符号数学式的表示方法2
• 为了节省篇幅，表中尽量选了一些简单的推导式， 实际上可以推导很繁的式子。一般说来，在公式 推导意义下使用MATLAB是很方便的。只是不给 自变量赋以数值，而代之以符号，其语句为。
syms 自变量1 自变量2 自变量3 … • 以后的编程和普通MATLAB程序完全相同。其执
9.1.2 符号数学式的表示方法1
• Symbolic工具箱要能分析字符串的含义。首先要 对符号变量作出定义，用语句“x = sym('x')；” 就定义了x是一个字符串变量，此后键入的算式 f=3*x^2+5*x+2，或y=sin(x)就具有了符号函数的 意义，f和y也自然成为字符串变量。
• 如果一个数学符号表示式中有多个符号，如 • z = a*t^2+b*t+c • 可以用多个符号变量定义语句放在此式前面。 • syms a b c t
9.2.4 仿真的运行1
仿真的运行2
• 在仿真框图菜单项【Simulation】的下拉菜单中 选择【Start】项，系统就开始仿真。在输出的仪 表上可以看到输出曲线。同时Start项就变为Stop， 在任何时候单击它，仿真就会停止。
• 为了全面观察和处理系统运行的结果，可以在多 个观察点上设置示波器模块，也可以在一个观察 点上同时接上示波器和工作空间模块；这时既可 看到曲线的大体形状，又可用MATLAB程序对送 来的数据直接进行处理。也可以将结果送给一个 文件保存起来，以便事后处理。要把两个或多个 过程显示在一个坐标系内，可以让它们通过一个 多路器（connections中的Mux环节）接到示波器 上去。
9.2 系统仿真(Simulink)工具箱
• Simulink是面向框图的仿真软件，有以下功能：
• (1)用方框图的绘制代替程序的编写。构成系统框 图有三个步骤，即选定典型环节、相互联接和给 定环节参数。都可以用鼠标和键盘来完成。
鼠标指在线段的始端，按下左键不放，移动鼠标， 一直引到线段的终点端口再释放。此时在终点上 将出现箭头。一般环节都只有一个输入端，有些 环节如乘法器、逻辑运算等具有双输入端，相加 器则可能有更多的输入端，需要先定义输入端的 数目。 • 3．环节参数的设定 用“双击左键”的方法，逐个打开各个环节的参数 设定窗口以修改其中的参数，这些参数可以用 MATLAB中任何合法的方式表示。
• 双击Sources图标，屏幕上将弹出信号源中包含的所有子 图标，如图9.1左下方所示。包括常数信号、信号发生器、 阶跃信号、斜坡信号、重复序列、时钟信号、随机序列、 从文件输入、从工作空间输入等十多种。
环节库及框图的建立3
• 双击Sinks图标，屏幕上弹出的子图标如图9.1右 下方所示。其中包括示波器、X-Y记录仪（X坐标 是状态变量）、数字显示、输出到文件、输出到 工作空间等等。
9.2.3 仿真方法和参数的设定1
仿真方法和参数的设定2
• 在仿真框图菜单项【Simulation】的下拉菜单中 选择【Parameter】项，此时将出现如图9.2所示 的仿真参数菜单。其中右边的下拉菜单可选项包 括数值积分的6种方法（ode45、ode23、ode113、 ode15s、ode23s和全离散），左边的下拉菜单可 选项有定步长或变步长，选变步长时必须规定数 值积分的相对精度（默认值为0.001）和绝对精度 （默认值为10-6）。必要时还可限定最大和初始 积分步长。特别要注意设定仿真的起始和终止时 间。如果不对仿真方法和参数进行设定，系统将 按其默认值进行仿真。
9.1.1 Symbolic工具箱的主要功能
(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
环节库及框图的建立2
• 1．环节库及其输入
• 在Simulink中，设有几十种典型环节，分列在信号源 （Sources）、输出信号漏（Sinks）、线性（Linear）、 非线性（Nonlinear）、离散（Discret）、联接 （Connections）等几大类图标子菜单中。要开始建立框 图，可在MATLAB的命令窗中，键入simulink，屏幕上会 出现两个视窗。一个是上述的几类库图标，另一个是供绘 制框图用的空白视窗，如图9.1。
• 国外用MATLAB介绍科学计算的教科书中，大概 有15%~20%的例题和习题会用到这个工具箱。
• 考虑到在大学教学中，推理还是一项基本功。而 且在大多数大学课程中，也没有太复杂的推理。 一般说，把数值计算交给计算机做，绝大多数老 师还是能接受的，如果把推理也交给计算机，对 教学是否有利，可能会有较大争议。
• (2)仿真的建立和运行是智能化的。首先，画好了 框图并存起来，它就自动建立起了仿真的方程； 其次，在运行时用户可以不给步长，只给出要求 的仿真精度，软件会自动选择步长，使得仿真具 有最快的速度。
• (3)输入输出信号来源形式的多样化。这就扩大了 仿真系统与各种外环节库及框图的建立1
• Linear图标下的库，包含放大环节、纯积分环节、 纯微分环节、传递函数模型、零极增益模型、状 态空间模型、相加器等等。读者可自行打开其他 库来查看其内容，此处从略。
• 为了建立所需的框图，可以用鼠标器拖曳的方法， 将所要的环节移到那个空白的文件中，排列在需 要的位置上。
环节库及框图的建立4
• 2．环节的联接 把各环节的端口按框图联接起来，联接的方法是把
第9章 MATLAB工具箱简介
9.1 符号数学工具箱简介
• 顾名思义，符号数学是以符号(如a，b，c，x，y， z)为对象的数学，区别于以数字为对象的 MATLAB基本部分。在大学教育中，符号数学是 每门课都用到的，因此，专门以不到100美元提 供给大学生的版本(Student Edition of MATLAB) 中就包括了这个工具箱。
9.1.2 符号数学式的表示方法2
• 为了节省篇幅，表中尽量选了一些简单的推导式， 实际上可以推导很繁的式子。一般说来，在公式 推导意义下使用MATLAB是很方便的。只是不给 自变量赋以数值，而代之以符号，其语句为。
syms 自变量1 自变量2 自变量3 … • 以后的编程和普通MATLAB程序完全相同。其执
9.1.2 符号数学式的表示方法1
• Symbolic工具箱要能分析字符串的含义。首先要 对符号变量作出定义，用语句“x = sym('x')；” 就定义了x是一个字符串变量，此后键入的算式 f=3*x^2+5*x+2，或y=sin(x)就具有了符号函数的 意义，f和y也自然成为字符串变量。
• 如果一个数学符号表示式中有多个符号，如 • z = a*t^2+b*t+c • 可以用多个符号变量定义语句放在此式前面。 • syms a b c t
9.2.4 仿真的运行1
仿真的运行2
• 在仿真框图菜单项【Simulation】的下拉菜单中 选择【Start】项，系统就开始仿真。在输出的仪 表上可以看到输出曲线。同时Start项就变为Stop， 在任何时候单击它，仿真就会停止。
• 为了全面观察和处理系统运行的结果，可以在多 个观察点上设置示波器模块，也可以在一个观察 点上同时接上示波器和工作空间模块；这时既可 看到曲线的大体形状，又可用MATLAB程序对送 来的数据直接进行处理。也可以将结果送给一个 文件保存起来，以便事后处理。要把两个或多个 过程显示在一个坐标系内，可以让它们通过一个 多路器（connections中的Mux环节）接到示波器 上去。