MATLAB工具箱介绍
MATLAB工具箱介绍.
MATLAB工具箱介绍软件Matlab由美国MathWorks, Inc.公司出品，它的前身是C1eveMoler教授(现为美国工程院院士，Mathworks公司首席科学家)为著名的数学软件包LINPACK和EISPACK所写的一个接口程序。
经过近20年的发展，目前Matlab已经发展成一个系列产品，包括它的内核及多个可供选择的工具箱。
Matlab的工具箱数目不断增加，功能不断改善，这里简要介绍其中的几个。
MATLAB 的M文件、工具箱索引和网上资源,可以从处查找。
(1)通讯工具箱 (Communication ToolboX)★提供100多个函数及150多个SIMULINK模块，用于系统的仿真和分析★可由结构图直接生成可应用的C语言源代码(2)控制系统工具箱 (Control System Too1box)★连续系统设计和离散系统设计★状态空间和传递函数★模型转换★频域响应：Bode图、Nyquist图、Nichols图★时域响应：冲击响应、阶跃响应、斜波响应等★根轨迹、极点配置、LQG(3)金融工具箱 (Financial Loo1boX)★成本、利润分析，市场灵敏度分析★业务量分析及优化★偏差分析★资金流量估算★财务报表(4)频率域系统辨识工具箱 (Frequency Domain System Identification Toolbox) ★辨识具有未知延迟的连续和离散系统★计算幅值／相位、零点／极点的置信区间★设计周期激励信号、最小峰值、最优能量谱等(5)模糊逻辑工具箱 (Fuzzy Logic Too1box)★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★支持SIMULINK动态仿真★可生成C语言源代码用于实时应用(6)高阶谱分析工具箱 (Higher—Order Spectral Analysis Toolbox)★高阶谱估计★信号中非线性特征的检测和刻划★延时估计★幅值和相位重构★阵列信号处理★谐波重构(7)图像处理工具箱 (Image Processing Toolbox)★二维滤波器设计和滤波★图像恢复增强★色彩、集合及形态操作★二维变换★图像分析和统计(8)线性矩阵不等式控制工具箱 (LMI Control Too1boX)★LMI的基本用途★基于GUI的LMI编辑器★LMI问题的有效解法★LMI问题解决方案(9)模型预测控制工具箱 (Model Predictive Contro1 Too1box)★建模、辨识及验证★支持MISO模型和MIMO模型★阶跃响应和状态空间模型(10) μ分析与综合工具箱 (μ- Analysis and Synthesis Too1box) ★ μ分析与综合★H2和H∞最优综合★模型降阶★连续和离散系统★μ分析与综合理论(11)神经网络工具箱 (Neural Network Toolbox for MATLAB)★BP，Hopfield，Kohonen、自组织、径向基函数等网络★竞争、线性、Sigmoidal等传递函数★前馈、递归等网络结构★性能分析及反应(12)优化工具箱 (Optimization Too1box)★线性规划和二次规划★求函数的最大值和最小值★多目标优化★约束条件下的优化★非线性方程求解(13)偏微分方程工具箱 (Partial Differential Equation Toolbox) ★二维偏微方程的图形处理★几何表示★自适应曲面绘制★有限元方法(14)鲁捧控制工具箱 (Robust Contro1 Too1box)★LQG／LTR最优综合★H2和H∞最优综合★奇异值模型降阶★谱分解和建模(15)信号处理工具箱 (Signal Processing ToolboX)★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(16)样条工具箱 (Spline Too1box)★分段多项式和B样条★样条的构造★曲线拟合及平滑★函数微分、积分(17)统计工具箱 (Statistics Too1box)★概率分布和随机数生成★多变量分析★回归分析★主元分析★假设检验(18)符号数学工具箱 (Symbolic Math Too1box) ★符号表达式和符号短阵的创建★符号微积分、线性代数、方程求解★因式分解、展开和简化★符号函数的二维图形★图形化函数计算器(19)系统辨识工具箱 (System Identification Toolbox) ★状态空间和传递函数模型★模型验证★ MA，AR，ARMA等★基于模型的信号处理★谱分析(20)小波工具箱 (WaveLab)★基于小波的分析和综合★图形界面和命令行接口★连续和离散小波变换及小波包★一维、二维小波★自适应去噪和压缩。
Matlab所有工具箱说明
Matlab所有工具箱说明工具箱或模块名称模块说明*MA TLAB Compiler 把MA TLAB的M文件编译成DLL文件,或EXE独立应用程序*MA TLABC/C++GraphicsLibrary MA TLABC/C++图形库*MA TLABC/C++Math Library MA TLABC/C++数学计算库*Optimization Toolbox 包含求函数零点,极值,规划等优化程序的工具箱*Partial Differential Equation Toolbox偏微分方程工具箱*Statistics Toolbox包含进行复杂统计分析所需程序的工具箱*StatisticsToolbox统计工具箱*Symbolic Math Toolbox 符号类数据的操作和运算工具箱，通过符号数学工具箱，MA TLAB 用户可以方便地将数学与符号运算纳入统一的环境当中，并且完全不丧失速度和精度DA TA Acquisition Toolbox数据采集工具箱Database Toolbox数据库工具箱Datafeed Toolbox数据流入工具箱Dials and Gauges Blockset刻度标尺模块集DSP Blockset数字信号模块集Embedded Target for Motorola HC12摩托罗拉HC12的嵌入目标Embedded Target for MotorolaMPC555摩托罗拉MPC555的嵌入目标Embedded Target for OSEK VDX OSEK VDX 嵌入目标Embedded TargetforInfineon C166 Infineon C166微控制器嵌入目标Embedded TargetforTIC6000 DSP（tm）TIC6000 DSP（tm）嵌入目标Excel Link EXCEL外链接Extended Symbolic Math 扩展符号数学，用于符号运算Filter Design Toolbox滤波器设计工具箱FilterDesign HDL Coder滤波器设计HDL 编码器，可生成HDL代码Financial Derivatives Toolbox金融系统工具箱Financial Time Series Toolbox金融时间系列工具箱Financial Toolbox金融财政工具箱Fixed-Income Toolbox固定收益证券建模和分析Fixed-Point Blockset定点模块集Fuzzy Logic Toolbox模糊逻辑工具箱GARCH Toolbox 单变量广义自回归条件异方差工具箱，用于对金融市场中反复无常的变化性进行分析Genetic Algorithm Direct SearchToolbox遗传算法直接搜索工具箱Image Processing Toolbox图像处理工具箱Instrument Control Toolbox仪表控制工具箱Link for Code Composer Studio编码复合工作室链接Link for ModelSim模型仿真链接Mapping Toolbox制图工具箱MA TLAB Builder for COM COM的MA TLAB 生成器MA TLAB Builder for Excel Excel的MA TLAB 生成器MA TLAB Report Generator MA TLAB报告生成器Model Predictive Control Toolbox模型预测控制工具箱Model-Based Calibration Toolbox 基于模型的标定工具箱，用于复杂动力传动系统标定的设计ModelPredictive Control Toolbox模型预测控制工具箱Mu-Analysis and Synthesis Toolbox Mu分析与合成工具箱Neural Network Toolbox神经网络工具箱Nonlinear Control Design Blockset非线性设计模块集OPC Toolbox OPC 工具箱Power System Blockset动力系统模块集Real-Time Windows Target实时Windows目标Real-Time Workshop实时工作空间Real-time Workshop Ada Coder实时工作间Ada编码器Real-Time Workshop Embedded Coder实时工作空间内置编码器Requirements Management Interface需求管理界面RF Blockset RF模块RF Toolbox RF工具箱Robust Control Toolbox鲁棒控制工具箱SB2SL(convert models to Simulink)模型转换成Simulink工具Signal Processing Blokset信号处理模块Signal Processing Toolbox信号处理工具箱SimPowerSystems电力电子仿真系统Simulink Accelerator加速器仿真Simulink ControlDesign控制设计仿真Simulink Fixed Point定点控制仿真Simulink ParameterEstimation参数估计仿真Simulink ReportGenerator仿真报告生成器Simulink Response Optimization仿真响应优化Simulink V erification and V alidation仿真确认和生效Spline Toolbox内含样条和插值函数的工具箱Stateflow 与Simulink配合使用, 主要用于较大型, 复杂动态系统的建模,分析,仿真Stateflow状态流Stateflow Coder状态流编码器System Identification Toolbox据时域信号进行动态系统辨别工具箱System Identification Toolbox系统辨识工具箱Video and Image Processing Blockset视频和图像处理模块VirtualReality Toolbox虚拟现实工具箱Wavelet Toolbox小波工具箱xPC Target xPC对象xPC Target Embedded Option xPC对象内置属性。
第6讲 matlab工具箱介绍与仿真基础
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
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
变量 f fun H A,b Aeq,beq vlb,vub X0 x1,x2 options 描 述 线性规划的目标函数f*X 或二次规划的目标函 数X’*H*X+f*X 中线性项的系数向量 非线性优化的目标函数.fun必须为行命令对象 或M文件、嵌入函数、或MEX文件的名称 二次规划的目标函数X’*H*X+f*X 中二次项的系 数矩阵 A矩阵和b向量分别为线性不等式约束： AX b 中的系数矩阵和右端向量 Aeq矩阵和beq向量分别为线性等式约束： Aeq X beq 中的系数矩阵和右端向量 X的下限和上限向量：vlb≤X≤vub 迭代初始点坐标 函数最小化的区间 优化选项参数结构，定义用于优化函数的参数 调用函数 linprog,quadprog fminbnd,fminsearch,fminunc, fmincon,lsqcurvefit,lsqnonlin, fgoalattain,fminimax quadprog linprog,quadprog,fgoalattain, fmincon, fminimax linprog,quadprog,fgoalattain, fmincon, fminimax linprog,quadprog,fgoalattain, fmincon,fminimax,lsqcurvefit, lsqnonlin 除fminbnd外所有优化函数 fminbnd 所有优化函数
优化设计-Matlab工具箱简介
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.
plot(t,y)
plot(t,yout)
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:\matlab\bin c:\matlab\extern c:\matlab\simulink c:\matlab\toolbox\comm\ c:\matlab\toolbox\control\ . . . c:\matlab\toolbox\symbolic\
例如：控制系统工具箱
主要用途： • 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
• 求时域响应（脉冲响应、阶跃响应、斜 坡响应） • 求频域响应（Bode图、Nyquist图） • 根轨迹、极点配置Leabharlann 优化工具箱主要功能及对应函数
一元函数极小值 无约束极小值 X=fminbnd(‘F’,x1,x2) X=fminunc(‘F’,X0) X=fminsearch(‘F’,X0)
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。
MATLAB工具箱简介
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 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。
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
9.4.4 通信系统模块工具箱简介
课件结束，谢谢各位！ 课件结束，谢谢各位！
西安电子科技大学 陈怀琛
9.4 以Simulink为基础的模块工具箱
这种工具箱发展很快，现已有近30个。本 这种工具箱发展很快，现已有近 个 书只简要地介绍以下四个模块工具箱， 书只简要地介绍以下四个模块工具箱， 9.4.1 电力系统（Powersys）模块工具箱 9.4.2 数字信号处理（DSP Blocks）模块 工具箱 9.4.3 定点处理（Fix-Point Blocks）模块 工具箱 9.4.4 通信系统（Comm）模块工具箱
9.2.5 子系统屏蔽功能
它有如下的一些特点： (1)把子系统中的多个对话框集中成为一个。因此， 改变系统参数时就不必逐个去打开子系统中的各 个环节，这种功能称为屏蔽。经过屏蔽的子系统 就成为一个黑盒子，可以从外部改变其参数而不 涉及其内部结构。 (2)允许用户为该子系统创建自己喜欢的参数修改对 话框。 (3)允许用户为该子系统创建自己定义的图标，建立 相应的帮助文本。 (4)避免由于偶然因素而破坏或改动子系统的参数， 同时也有知识产权保密作用。
MATLAB工具箱的使用
MATLAB工具箱的使用MATLAB®是一种强大的科学计算软件，广泛应用于各个领域的数学建模、数据分析、仿真和算法开发等工作中。
为了满足不同领域的需求，MATLAB提供了许多不同的工具箱。
这些工具箱包含了各种不同领域的函数和工具，可以帮助用户更加高效地进行数据处理、模拟和算法开发等工作。
下面将介绍几个常用的MATLAB工具箱，以及它们的使用方法：1.信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox）：这个工具箱提供了一系列处理数字信号的函数和工具。
用户可以使用这些函数和工具进行信号滤波、功率谱估计、频谱分析、时间频率分析等操作。
该工具箱还提供了许多基本信号处理算法，如滤波器设计、卷积和相关等。
例如，用户可以使用`filtfilt(`函数对信号进行零相移滤波，以去除噪声。
2.图像处理工具箱（Image Processing Toolbox）：图像处理工具箱提供了一系列处理数字图像的函数和工具。
用户可以使用这些函数和工具进行图像的读取、显示、修改、增强和分析等操作。
该工具箱包含了许多常用的图像处理算法，如图像滤波、边缘检测、形态学处理和图像分割等。
例如，用户可以使用`imread(`函数读取图像，然后使用`imshow(`函数显示图像。
3.控制系统工具箱（Control System Toolbox）：这个工具箱提供了一系列用于分析和设计控制系统的函数和工具。
用户可以使用这些函数和工具进行控制系统的建模、稳定性分析、根轨迹设计和频域分析等操作。
该工具箱还提供了许多常用的控制系统设计方法，如PID控制器设计和状态空间控制器设计等。
例如，用户可以使用`tf(`函数创建传递函数模型，然后使用`step(`函数绘制系统的阶跃响应。
4.优化工具箱（Optimization Toolbox）：优化工具箱提供了一系列用于求解优化问题的函数和工具。
用户可以使用这些函数和工具进行线性规划、非线性规划和整数规划等操作。
matlab toolbox类型
matlab toolbox类型Matlab Toolbox 类型Matlab 是一种强大的数值计算与科学编程工具，由于其卓越的性能和丰富的功能，被广泛应用于科学、工程和金融等领域。
为了更好地满足不同领域用户的需求，Matlab 提供了丰富的工具箱（Toolbox），包含了各种专门用于特定领域的函数和工具。
本文将介绍 Matlab Toolbox 的类型及其应用。
一、控制系统工具箱（Control System Toolbox）控制系统工具箱是 Matlab 中用于设计、分析和模拟控制系统的重要工具箱。
它包含了许多在控制工程中常用的函数和算法，如PID 控制器设计、稳定性分析、系统响应等。
控制系统工具箱的使用可以帮助工程师快速实现对控制系统的建模、仿真和优化。
二、图像处理工具箱（Image Processing Toolbox）图像处理工具箱是专门用于数字图像处理的工具箱，提供了丰富的图像处理函数和算法。
它可以帮助用户实现图像的滤波、增强、分割、配准等操作，还支持图像的压缩和编码。
图像处理工具箱被广泛应用于计算机视觉、医学影像分析、遥感图像处理等领域。
三、信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox）信号处理工具箱提供了丰富的信号处理函数，用于设计和分析各种类型的信号。
这些函数包括了离散傅里叶变换（DFT）、滤波器设计、频谱分析等。
信号处理工具箱在音频处理、通信系统设计、生物医学信号处理等领域具有广泛的应用。
四、机器学习工具箱（Machine Learning Toolbox）机器学习工具箱是 Matlab 中用于实现各种机器学习算法的工具箱。
它包含了常用的分类、回归、聚类、降维等算法，如支持向量机（SVM）、决策树、神经网络等。
机器学习工具箱的使用使得用户能够在数据挖掘、模式识别、预测分析等任务中实现自动化的学习与决策。
五、优化工具箱（Optimization Toolbox）优化工具箱是用于解决数学最优化问题的工具箱，提供了各种优化算法和函数。
MATLAB工具箱简介.ppt
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。
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Fixed-Income Toolbox
固定收益工具箱
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Financial Derivatives Toolbox
衍生金融工具箱
计算生物
33
Bioinformatics Toolbox
生物信息工具箱
34
SimBiology
生物学工具箱
并行计算
35
Parallel Computing Toolbox
并行计算工具箱
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MATLAB Distributed Computing Server
MATLAB[size=+0]分布式计算服务器
数据库访问与报告
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Database Toolbox
数据库工具箱
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MATLAB Report Generator
MATLAB[size=+0]报告生成
MATLAB[size=+0]代码生成
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SimulinkControl Design
Simulink[size=+0]控制器设计
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SimulinkDesign Optimization
Simulink[size=+0]设计优化
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航空航天模块
物理建模
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Simscape
物理模型仿真模块组
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SimMechanics
for Framework
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for Java Language
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45
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for Microsoft Excel
Ｓimulink模块
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MATLAB Coder
MATLAB[size=+0]代码生成
40
Filter Design HDL Coder
[size=+0]滤波器设计HDL[size=+0]代码生成
MATLAB[size=+0]应用发布
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MATLAB Compiler
MATLAB[size=+0]编译器 混合编程
42
MATLAB Builder NE
信号处理工具箱
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DSP System Toolbox
DSP[size=+0]系统工具箱
11
Communications System Toolbox
通信系统工具箱
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Wavelet Toolbox
小波工具箱
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定点运算工具箱
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射频工具箱
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计算机视觉工具箱
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地图工具箱
测试与测量
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数据采集工具箱
27
Instrument Control Toolbox
仪表控制工具箱
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优化工具箱
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基于模型矫正工具箱
信号处理与通信
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Signal Processing Toolbox
快速原型和硬件再回路仿真
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xPCTarget
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xPCTarget Embedded Option
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Real-Time Windows Target
仿真绘图与报告
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Simulink3D Animation
21
GaugesBlockset
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SimulinkReport Generator
验证、确认和测试
鲁棒控制工具箱
20
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模型预测控制工具箱
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航空航天工具箱
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Image Processing Toolbox
图像处理工具箱
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23
SimulinkVerficationand Validation
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SimulinkDesign Verifier
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System Test
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EDA Simulator Link
27
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定点建模
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SimulinkFixed Point
代码生成
29
SimulinkCoder
Phased Array System Toolbox
相控阵系统工具箱
控制系统设计与分析
16
Control system Toolbox
控制系统工具箱
17
SystemIndentificationToolbox
系统辨识工具箱
18
Fuzzy Logic Toolbox
模糊逻辑工具箱
19
Robust Control Toolbox
图像采集工具箱
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OPC Toolbox
OPC[size=+0]开发工具
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Vehicle Network Toolbox
车载网络工具箱
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Financial Toolbox
金融工具箱
32
Econometrics Toolbox
计算经济学工具箱
33
DatafeedToolbox
数据输入工具箱
30
Embedded Coder
31
SimulinkHDL Coder
32
SimulinkPLC Coder
33
Do Qualification Kit
for DO-178
34
IEC Certification Kit
for ISO 26262 and IEC 61508
机构动态仿真模块组
10
SimDriveline
传动系统系统仿真模块组
11
SimHydraulics
液压仿真模块组
12
SimRF
RF[size=+0]仿真模块组
13
SimElectronics
电子仿真模块组
14
SimPowerSystems
动力系统仿真模块组
基于事件的建模
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Stateflow
16
SimEvents
序号
工具箱
备注
信号处理与通信
1
DSP System Toolbox
DSP[size=+0]系统工具箱
2
Communications System Toolbox
通信系统工具箱
3
Computer Vision System Toolbox
计算机视觉工具箱
4
SimRF
RF[size=+0]模块集功能
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工具箱
备注
数学、统计与优化
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Symbolic Math Toolbox
符号数学工具箱
2
Partial DifferentialEuqationToolbox
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3
Statistics Toolbox
统计学工具箱
4
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