第17講：工具箱簡介與Simulink入門

第17講工具箱簡介

Simulink入門本講教學(xué)目標(biāo)

了解Matlab工具箱掌握工具箱的分類掌握通用型工具箱的內(nèi)容了解專業(yè)型工具箱掌握符號運算和動態(tài)仿真工具箱MATLAB工具箱是其功能的進(jìn)一步擴(kuò)展，是該公司和第三方在MATLAB主包提供的強(qiáng)大的數(shù)值運算的基礎(chǔ)上，對具體的工程問題提供的特殊函數(shù)集，可以幫助用戶解決特殊的工程問題。隨著MATLAB的不斷擴(kuò)充，工具箱將會越來越多，而工具箱實際上就是在其系統(tǒng)上開發(fā)的一組實用的M文件函數(shù)命令或Simulink仿真模型。因此，只要用戶有興趣和要求，自己也可以開發(fā)特殊用途的工具箱。在MATLAB/Simulink基礎(chǔ)之上，MathWorks公司為用戶提供了豐富的擴(kuò)展資源，即大量的工具箱和模塊集。從1985年推出第一個版本以后的近20年發(fā)展過程中，MATLAB已經(jīng)從單純的Fortran數(shù)學(xué)函數(shù)庫演變?yōu)槎鄬W(xué)科、多領(lǐng)域的函數(shù)包及模塊庫的提供者，大大方便了用戶的開發(fā)。隨著MATLABR2007版本的產(chǎn)品，主要包括12個新產(chǎn)品模塊，同時主要升級了28個產(chǎn)品模塊。17.1MATLAB工具箱功能型工具箱——通用型主要用來擴(kuò)充matlab的數(shù)值計算、符號運算功能、圖形建模仿真功能、文字處理功能以及與硬件實時交互功能，能夠用于多種學(xué)科。領(lǐng)域型工具箱——專用型是學(xué)科專用工具箱，其專業(yè)性很強(qiáng)，比如控制系統(tǒng)工具箱(ControlSystemToolbox)；信號處理工具箱(SignalProcessingToolbox)；財政金融工具箱(FinancialToolbox)等，只適用于本專業(yè)。MATLAB常用工具箱MatlabMainToolbox——matlab主工具箱ControlSystemToolbox——控制系統(tǒng)工具箱CommunicationToolbox——通訊工具箱FinancialToolbox——財政金融工具箱SystemIdentificationToolbox——系統(tǒng)辨識工具箱FuzzyLogicToolbox——模糊邏輯工具箱Higher-OrderSpectralAnalysisToolbox——高階譜分析工具箱ImageProcessingToolbox——圖象處理工具箱LMIControlToolbox——線性矩陣不等式工具箱ModelpredictiveControlToolbox——模型預(yù)測控制工具箱續(xù)上頁μ-AnalysisandSynthesisToolbox——μ分析工具箱NeuralNetworkToolbox——神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱OptimizationToolbox——優(yōu)化工具箱PartialDifferentialToolbox——偏微分方程工具箱RobustControlToolbox——魯棒控制工具箱SignalProcessingToolbox——信號處理工具箱SplineToolbox——樣條工具箱StatisticsToolbox——統(tǒng)計工具箱SymbolicMathToolbox——符號數(shù)學(xué)工具箱SimulinkToolbox——動態(tài)仿真工具箱SystemIdentificationToolbox——系統(tǒng)辨識工具箱WaveleToolbox——小波工具箱

等等17.2通用工具箱

17.2.1Matlab主工具箱前面課程所介紹的數(shù)值計算、符號運算、繪圖以及句柄繪圖都是matlab主工具箱的內(nèi)容，是matlab的基本部分，也是我們課程的重點。Matlab主工具箱位于：

c:\matlab\toolbox\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，在比較完整的專業(yè)版matlab語言中有20多個工具箱。這些工具箱是需要單獨選擇購買的。matlab主工具箱共有21個函數(shù)庫datafun

——數(shù)據(jù)分析函數(shù)庫sonnds

——聲音處理函數(shù)庫dde

——動態(tài)數(shù)據(jù)交換函數(shù)庫elfun——初等數(shù)學(xué)函數(shù)庫specmat——特殊矩陣函數(shù)庫elmat

——初等矩陣和時間函數(shù)庫funfun

——函數(shù)功能和數(shù)學(xué)分析函數(shù)庫general——通用命令函數(shù)庫graphics——通用圖形函數(shù)庫iofun——底層輸入輸出函數(shù)庫lang

——語言結(jié)構(gòu)函數(shù)庫matfun——矩陣線性代數(shù)函數(shù)庫續(xù)21個函數(shù)庫ops——運算符和邏輯函數(shù)庫plotxy

——二維繪圖函數(shù)庫plotxyz

——三維繪圖函數(shù)庫color——顏色和光照函數(shù)庫polyfun——多項式函數(shù)庫sparfun——稀疏矩陣函數(shù)庫strfun——字符串函數(shù)庫demos——matlab演示函數(shù)庫uitools

——圖形界面函數(shù)庫datatypes——數(shù)據(jù)類型函數(shù)庫graphics——句柄繪圖函數(shù)庫graph3d——三維繪圖各函數(shù)庫中的函數(shù)可用help函數(shù)庫名查詢，或type函數(shù)名方法查詢

例1：helpplotxyTwodimensionalgraphics.ElementaryX-Ygraphs.plot-Linearplot.

loglog-Log-logscaleplot.

semilogx-Semi-logscaleplot.

semilogy-Semi-logscaleplot.fill-Drawfilled2-Dpolygons.17.2.2符號運算工具箱主要功能以符號為對象的數(shù)學(xué)運算。在大學(xué)教學(xué)中，符號數(shù)學(xué)是各專業(yè)都能用到的。符號運算無須事先對獨立變量賦值，運算結(jié)果以標(biāo)準(zhǔn)的符號形式表達(dá)。特點：運算對象可以是沒賦值的符號變量可以獲得任意精度的解

例2：z='a*t^2+b*t+c';r=solve(z,‘t’)——對缺省變量求解r=[1/2/a*(-b+(b^2-4*a*c)^(1/2))][1/2/a*(-b-(b^2-4*a*c)^(1/2))]對任意變量求解r=solve(z,'b')

r=-(a*t^2+c)/tr=solve(z,'c')

r=-a*t^2-b*t17.2.3Simulink動態(tài)仿真工具箱

simulink工具箱簡介simulink

是實現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個集成環(huán)境，使得matlab的功能得到進(jìn)一步擴(kuò)展，它可以非常容易的實現(xiàn)可視化建模，把理論研究和工程實踐有機(jī)的結(jié)合在一起。大部分專用工具箱只要以matlab主包為基礎(chǔ)就能運行，有少數(shù)工具箱（通訊工具箱、信號處理工具箱等）則要求有simulink工具箱的支持。續(xù)simulink工具箱簡介由于matlab

和simulink

是集成在一起的，因此用戶可以在兩種環(huán)境下對自己的模型進(jìn)行仿真、分析和修改。不用命令行編程，由方框圖產(chǎn)生m文件（s函數(shù)）。當(dāng)創(chuàng)建好的框圖保存后，相應(yīng)的m文件就自動生成，這個.m文件包含了該框圖的所有圖形及數(shù)學(xué)關(guān)系信息?？驁D表示比較直觀，易構(gòu)造，運行速度較快。1.Simulink優(yōu)點適應(yīng)面廣包括線性、非線性系統(tǒng)；離散、連續(xù)系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)和流程清晰以方塊圖形式呈現(xiàn)。仿真精細(xì)、貼近實際2.simulink

的模型：simulink模型在視覺上表現(xiàn)為方框圖，在文件上則是擴(kuò)展名為m的ASCII代碼；在數(shù)學(xué)上體現(xiàn)為一組微分方程或差分方程；在行為上模擬了物理器件構(gòu)成的實際系統(tǒng)的動態(tài)特性。simulink

的一般結(jié)構(gòu)：輸入系統(tǒng)輸出3.仿真原理當(dāng)在框圖視窗中進(jìn)行仿真的同時，matlab

實際上是運行保存于simulink內(nèi)存中s函數(shù)的映象文件，而不是解釋運行該m文件。s函數(shù)并不是標(biāo)準(zhǔn)m文件，它m文件的一種特殊形式。4.結(jié)構(gòu)圖創(chuàng)建方法一個動態(tài)系統(tǒng)的創(chuàng)建過程，就是一個方框圖的繪制過程。具體步驟：在matlab命令窗口鍵入simulink選擇File菜單New選項，出現(xiàn)一個新窗口，即可繪制結(jié)構(gòu)圖。例3：模擬一個微分方程。u