MATLAB 主要工具箱简介
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。
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
第七讲 Matlab工具箱
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Specialized X-Y graphs. polar - Polar coordinate plot. bar - Bar graph. stem - Discrete sequence or "stem" plot. stairs - Stairstep plot. errorbar - Error bar plot. hist - Histogram plot. rose - Angle histogram plot. compass - Compass plot. feather - Feather plot. fplot - Plot function. comet - Comet-like trajectory.
学科前沿最新的工具箱（三）
遗传算法工具箱
遗传算法是受达尔文“物 竞天择、适者生存”进化 论启发而提出的一种优化 算法
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遗传算法 (1/2)
传统优化算法的局限性
-具有一个局部极值点的函数
-具有多个局部极值点的函数
最优解
最优解？ 22
最优解！
遗传算法 (2/2)
- 能否从多个方向同时进行搜索? 遗传算法的基本原理
停止
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。
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常用工具箱与函数库介绍
MATLAB常用工具箱与函数库介绍1. 统计与机器学习工具箱（Statistics and Machine Learning Toolbox）：该工具箱提供了各种统计分析和机器学习算法的函数，包括描述统计、概率分布、假设检验、回归分析、分类与聚类等。
可以用于进行数据探索和建模分析。
2. 信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox）：该工具箱提供了一系列信号处理的函数和算法，包括滤波、谱分析、信号生成与重构、时频分析等。
可以用于音频处理、图像处理、通信系统设计等领域。
3. 控制系统工具箱（Control System Toolbox）：该工具箱提供了控制系统设计与分析的函数和算法，包括系统建模、根轨迹设计、频域分析、状态空间分析等。
可以用于控制系统的设计和仿真。
4. 优化工具箱（Optimization Toolbox）：该工具箱提供了各种数学优化算法，包括线性规划、非线性规划、整数规划、最优化等。
可以用于寻找最优解或最优化问题。
5. 图像处理工具箱（Image Processing Toolbox）：该工具箱提供了图像处理和分析的函数和算法，包括图像滤波、边缘检测、图像分割、图像拼接等。
可以用于计算机视觉、医学影像处理等领域。
6. 神经网络工具箱（Neural Network Toolbox）：该工具箱提供了神经网络的建模和训练工具，包括感知机、多层前馈神经网络、循环神经网络等。
可以用于模式识别、数据挖掘等领域。
7. 控制系统设计工具箱（Robust Control Toolbox）：该工具箱提供了鲁棒控制系统设计与分析的函数和算法，可以处理不确定性和干扰的控制系统设计问题。
8. 信号系统工具箱（Signal Systems Toolbox）：该工具箱提供了分析、设计和模拟线性时不变系统的函数和算法。
可以用于信号处理、通信系统设计等领域。
9. 符号计算工具箱（Symbolic Math Toolbox）：该工具箱提供了符号计算的功能，可以进行符号表达式的运算、求解方程、求解微分方程等。
matlab常用工具箱
Financial（金融工具箱）
金融数据模型分析，研究金融分析算法
Fuzzy Logical（模糊逻辑工具箱）
模糊逻辑系统的设计与仿真分析
Image Processing（图像工具箱）
进行图像处理、分析及其算法研究
Instrument Control（仪表工具箱）
测试仪表的控制与通信
Optimization（优化工具箱）
解决一般大规模优化问题
Robust Control（鲁棒工具箱）
多变量反馈式鲁棒控制系统的设计
Signal Processing（信号处理工具箱）
信号处理、分析及其算法实现研究
Spline（样条工具箱）
数据样条逼近的创建与处理
Statistics（统计工具箱）
概率模型与数据统计分析
LMI Control（LMI控制工具箱）
基于优化技术的鲁棒控制器设计
Link for Composer Studio（代码创作室工具箱）
基于MATLAB与RTDX的Texas数字信号处理器
Mapping（制图工具箱）
信息分析及图形的可视化
Model Predictive Comtrol（模型预测工具箱）
表1-1 MATLAB常用工具箱
工具箱名称
工具箱使用说明
Communications（通信系统工具箱）
创建并分析通信系统
Control System（控制系统工具箱）
创建并分析反馈式控制系统
Curve Fitting（曲线拟合工具箱）
进行曲线模型的数据拟合与分析
Data Acquisition（数据采集工具箱）
约束条件下的大型多变量问题的控制分析
MATLAB常用工具箱与函数库介绍
MATLAB常用工具箱与函数库介绍1. 引言MATLAB是一款功能强大的数学软件，广泛应用于工程、科学、计算机科学等领域。
在MATLAB中，有许多常用的工具箱和函数库，可以帮助用户解决各种数学计算和数据处理问题。
本文将介绍几个常用的MATLAB工具箱和函数库，帮助读者更好地理解和使用这些工具。
2. 统计工具箱统计工具箱是MATLAB中一个重要的工具箱，用于统计数据的分析和处理。
这个工具箱提供了许多函数，如直方图、概率分布函数、假设检验等等。
读者可以使用统计工具箱来分析数据的分布特征、计算数据的均值和标准差、进行假设检验等。
3. 信号处理工具箱信号处理工具箱是MATLAB中用于处理信号的一个重要工具箱。
它提供了一些常用的函数，如滤波器、谱分析、窗函数等等。
利用信号处理工具箱，读者可以对信号进行滤波、频谱分析、窗函数设计等操作，帮助解决各种与信号处理相关的问题。
4. 优化工具箱优化工具箱是MATLAB中用于求解优化问题的一个重要工具箱。
它提供了一些常用的函数，如线性规划、非线性规划、整数规划等等。
利用优化工具箱，读者可以求解各种优化问题，如优化算法选择、变量约束等。
优化工具箱在生产、物流、金融等领域具有广泛的应用。
5. 控制系统工具箱控制系统工具箱是MATLAB中一个针对控制系统设计和分析的重要工具箱。
它提供了一些常用的函数，如系统模型构建、控制器设计、系统分析等。
利用控制系统工具箱，读者可以构建控制系统模型、设计控制器、进行系统稳定性分析等操作。
这个工具箱在自动化控制领域非常有用。
6. 图像处理工具箱图像处理工具箱是MATLAB中一个用于处理和分析图像的重要工具箱。
它提供了一些常用的函数，如图像滤波、边缘检测、图像分割等等。
利用图像处理工具箱，读者可以对图像进行滤波、边缘检测、目标分割等操作，帮助解决图像处理中的各种问题。
7. 符号计算工具箱符号计算工具箱是MATLAB中一个用于进行符号计算的重要工具箱。
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MATLAB 主要工具箱简介
1．控制系统工具箱
控制领域的计算机辅助设计自产生以来就一直受到控制界的重视。
而MATLAB 正是控制领域进行计算及
辅助设计的一种非常好的工具语言。
MATLAB 的控制系统工具箱（Control System Toolbox）为用户提供了许多控制领域的专用函数，实际上，
这个工具箱就是一个关于控制系统的算法的集合。
通过使用这些专用函数，月户可以方便地实现控制系统的部
分应用。
此外，使用MATLAB 的控制系统工具箱还可以方便地进行模型间的转换。
下面列出了该工具箱在控
制领域的主要应用：
（1）连续系统设计和离散系统设计；
（2）传递函数和状态空间；
（3）模型转换；
（4）频域响应；
（5）时域响应；
（6）根轨迹和极点配置。
2．小波工具箱
小波工具箱（Wavelet Toolbox）在信号处理领域的主要应用包括：
（1）基于小波的分析和综合；
（2）图形界面和命令行接口；
（3）连续和离散小波变换及小波包；
（4）一维、二维小波；
（5）自适应去噪和压缩。
3．模糊逻辑工具箱
模糊逻辑工具箱（FuzzyLogicToolbox）是MATLAB 用于解决模糊逻辑问题的工具箱。
其主要应用包括：
（1）友好的交互设计界面；
（2）自适应神经——模糊学习、聚类以及Sugeno 推理；
（3）支持SIMULINK 动态仿真；
（4）可生成C 语言源代码用于实时应用。
4．神经网络工具箱
神经网络工具箱（NeuralNetworkToolbox）的主要应用包括：
（1）BP 网络；
（2）Hopfield，Kohonen 网络：
（3）径向基函数网络：
（4）竞争、线性、Sigmoidal 等传递函数；
（5）前馈、递归等网络结构；
（6）性能分析及应用；
（7）感知器：
（8）自组织网络。
5．通信工具箱
通信工具箱（Communication Toolbox）提供了100 多个函数和150 多个SIMULINK 模块用于通信系统的仿
真和分析，其主要应用包括：
（1）信号编码；
（2）调制解调；
（3）滤波器和均衡器设计；
（4）通道模型；
（5）同步：
（6）多路访问；
（7）错误控制编码。
6．线性矩阵不等式控制工具箱
线性矩阵不等式控制工具箱（LMI Control Toolbox）的主要应用包括：
（1）LMI 的基本用途；
（2）基于GUI 的LMI 编辑器LMI 问题的有效解法；
（3）LMI 问题解决方案。
7．图像处理工具箱
图像处理工具箱（Image Processing Toolbox）的主要应用包括：
（1）二维滤波器设计和滤波输入；
（2）图像恢复增强；
（3）色彩、集合及形态操作；．
（4）二维变换；
（5）图像分析和统计。
8．优化工具箱
优化工具箱（Optimization Toolbox）的主要应用包括：
（1）线性规划和二次规划；
（2）求函数的最大值和最小值；
（3）多目标优化；
（4）约束条件下的优化；
（5）非线性方程求解。
9．m 分析与综合工具箱
m 分析与综合工具箱（m -Analysis and Synthesis Toolbox）主要应用包括：（1）m 分析与综合；
（2）H2 和H 最优综合；
（3）模型降阶；
（4）连续和离散系统；
（5）m 分析与综合理论。
10．偏微分方程工具箱
偏微分方程工具箱（Partial Differential Equation Toolbox）的主要应用包括：（1）二维偏微分方程的图形处理；
（2）几何表示；
（3）自适应曲面绘制；
（4）有限元方法。
11．高阶谱分析工具箱
高阶谱分析工具箱（Higher-Order Spectral Analysis Toolbox）的主要应用包括：（1）高阶谱估计；
（2）信号中非线性特征的检测和刻画；
（3）延时估计；
（4）幅值和相位重构；
（5）阵列信号处理；
（6）谐波重构。
12．频率域系统辩识工具箱
频率域系统辩识工具箱（Frequency Domain System Identification Toolbox）的主要应用包括：（1）辨识具有未知延迟的连续和离散系统；
（2）计算幅值／相位、零点／极点的置信区间；
（3）设计周期激励信号、最小峰值、最优能量谱等。
13．财政金融工具箱
财政金融工具箱（Financial Toolbox）的主要应用包括：
（1）成本、利润分析；
（2）市场灵敏度分析；
（3）业务量及分析优化；
（4）偏差分析；
（5）资金流量估算；
（6）财务报表。
14．模型预测控制工具箱
模型预测控制工具箱（Model Predictive Control Toolbox）的主要应用包括：
（1）建模、辨识及验证；
（2）支持MISO 模型和MIMO 模型；
（3）阶跃响应和状态空间模型。
15．样条工具箱
样条工具箱（Spline Toolbox）的主要应用包括：
（1）分段多项式和B 样条；
（2）样条的构造；
（3）曲线拟合及平滑；
（4）函数微分、积分。
16．统计工具箱
统计工具箱（Statistics Toolbox）的主要应用包括：
（1）概率分布和随机数生成；
（2）多变量分析；
（3）回归分析；
（4）主殛分析；
（5）假设检验。
17．信号处理工具箱
信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox）的主要应用包括：
（1）数字和模拟滤波器设计、应用及仿真；
（2）参数化模型：
（3）谱分析和估计；
（4）FFT 变换；
（5）DCT 变换。