原創(chuàng)

matlab常用工具箱的作用及如何使用？

時間：2023-06-04 11:20:01

關(guān)鍵字： matlab 工具箱信號處理

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[導(dǎo)讀]MATLAB是美國MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于數(shù)據(jù)分析、無線通信、深度學(xué)習(xí)、圖像處理與計算機(jī)視覺、信號處理、量化金融與風(fēng)險管理、機(jī)器人，控制系統(tǒng)等領(lǐng)域。

MATLAB是美國MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于數(shù)據(jù)分析、無線通信、深度學(xué)習(xí)、圖像處理與計算機(jī)視覺、信號處理、量化金融與風(fēng)險管理、機(jī)器人，控制系統(tǒng)等領(lǐng)域。 [1] MATLAB是matrix&laboratory兩個詞的組合，意為矩陣工廠(矩陣實(shí)驗(yàn)室)，軟件主要面對科學(xué)計算、可視化以及交互式程序設(shè)計的高科技計算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計語言(如C、Fortran)的編輯模式。

MATLAB和Mathematica、Maple并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計算方面首屈一指。行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等。MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB來解算問題要比用C，F(xiàn)ORTRAN等語言完成相同的事情簡捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等軟件的優(yōu)點(diǎn)，使MATLAB成為一個強(qiáng)大的數(shù)學(xué)軟件。在新的版本中也加入了對C，F(xiàn)ORTRAN，C++，JAVA的支持。

20世紀(jì)70年代，美國新墨西哥大學(xué)計算機(jī)科學(xué)系主任Cleve Moler為了減輕學(xué)生編程的負(fù)擔(dān)，用FORTRAN編寫了最早的MATLAB。1984年由Little、Moler、Steve Bangert合作成立了的MathWorks公司正式把MATLAB推向市場。到20世紀(jì)90年代，MATLAB已成為國際控制界的標(biāo)準(zhǔn)計算軟件。MATLAB：統(tǒng)一了用于一維、二維與三維數(shù)值積分的函數(shù)并提升了基本數(shù)學(xué)和內(nèi)插函數(shù)的性能MATLAB Compiler：可以下載 MATLAB Compiler Runtime (MCR)，簡化編譯后的程序和組件的分發(fā)Image Processing Toolbox：通過亮度指標(biāo)優(yōu)化進(jìn)行自動圖像配準(zhǔn)Statistics Toolbox：增強(qiáng)了使用線性、廣義線性和非線性回歸進(jìn)行擬合、預(yù)測和繪圖的界面System Identification Toolbox：識別連續(xù)時間傳遞函數(shù)2022年4月6日消息，MATLAB R2022a 原生 Apple Silicon 平臺開放測試版是 MATLAB 的早期版本，適用于 Apple Silicon Mac 用戶，以評估現(xiàn)有代碼和應(yīng)用程序的執(zhí)行，并測試第三方集成和附加組件。此測試版將持續(xù)到2022年8月31日。

Toolbox工具箱序號工具箱備注一、數(shù)學(xué)、統(tǒng)計與優(yōu)化 1 Symbolic Math Toolbox 符號數(shù)學(xué)工具箱 Symbolic Math Toolbox? 提供用于求解和推演符

號運(yùn)算表達(dá)式以及執(zhí)行可變精度算術(shù)的函數(shù)。您可以通過分析執(zhí)行微分、積分、化簡、轉(zhuǎn)換以及方程求解。另外，還可以利用符號運(yùn)算表達(dá)式為 MATLAB、Simulink 和 Simscape? 生成代碼。

Symbolic Math Toolbox 包含 MuPAD 語言，并已針對符號運(yùn)算

表達(dá)式的處理和執(zhí)?行進(jìn)行優(yōu)化。該工具箱備有 MuPAD 函數(shù)庫，其中包括普通數(shù)學(xué)領(lǐng)域的微積分和線性代數(shù)，以及專業(yè)領(lǐng)域的數(shù)論和組合論。此外，還可以使用 MuPAD 語言編寫自定義的符號函數(shù)和符號庫。MuPAD 記事本支持使用嵌入式文本、圖形和數(shù)學(xué)排版格式來記錄符號運(yùn)算推導(dǎo)。 PDF 的格式分享帶注釋的推導(dǎo)。

您可以采用 HTML 或

Partial Differential

Euqation Toolbox 偏微分方程工具箱偏微分方程工

具箱?提供了用于在2D，3D求解偏微分方程(PDE)以及一次使用有限元分析。它可以讓你指定和網(wǎng)格二維和三維幾何形狀和制定邊界條件和公式。你能解決靜態(tài)，時域，頻域和特征值問題在幾何領(lǐng)域。功能進(jìn)行后處理和繪圖效果使您能夠直觀地探索解決方案。你可以用偏微分方程工具箱，以解決從標(biāo)準(zhǔn)問題，如擴(kuò)散，傳熱學(xué)，結(jié)構(gòu)力學(xué)，靜電，靜磁學(xué)，和AC電源電磁學(xué)，以及自定義，偏微分方程的耦合系統(tǒng)偏微分方程。

Statistics Toolbox 統(tǒng)計學(xué)工具箱 Statistics and

Machine Learning Toolbox 提供運(yùn)用統(tǒng)計與機(jī)器學(xué)習(xí)來描述、分析數(shù)據(jù)和對數(shù)據(jù)建模的函數(shù)和應(yīng)用程序。您可以使用用于探查數(shù)據(jù)分析的描述性統(tǒng)計和繪圖，使用概率分布擬合數(shù)據(jù)，生成用于 Monte Carlo 仿真的隨機(jī)數(shù)，以及執(zhí)行假設(shè)檢驗(yàn)?；貧w和分類算法用于依據(jù)數(shù)據(jù)執(zhí)行推理并構(gòu)建預(yù)測模型。

對于分析多維數(shù)據(jù)，Statistics and Machine Learning Toolbox 可

讓您通過序列特征選擇、逐步回歸、主成份分析、規(guī)則化和其他降維方法確定影響您的模型的主要變量或特征。該工具箱提供了受監(jiān)督和不受監(jiān)督機(jī)器學(xué)習(xí)算法，包括支持向量機(jī) (SVM)、促進(jìn)式 (boosted) 和袋裝 (bagged) 決策樹、k-最近鄰、k-均值、k-中心點(diǎn)、分層聚類、高斯混合模型和隱馬爾可夫模型。 4

Curve Fitting Toolbox 曲線擬合工具箱 Curve

Fitting Toolbox? 提供了用于擬合曲線和曲面數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序和函數(shù)。使用該工具箱可以執(zhí)行探索性數(shù)據(jù)分析，預(yù)處理和后處理數(shù)據(jù)，比較候選模型，刪除偏值。您可以使用隨帶的線性和非線性模型庫進(jìn)行回歸分析，也可以指定您自行定義的方程式。該庫提供了優(yōu)化的解算參數(shù)和起始條件，以提高擬合質(zhì)量。該工具箱還提供非參數(shù)建模方法，比如樣條、插值和平滑。在創(chuàng)建一個擬合之后，您可以運(yùn)用多種后處理方法進(jìn)行繪圖、插值和外推，估計置信區(qū)間，計算積分和導(dǎo)數(shù)。

Optimization Toolbox 優(yōu)化工具箱 OptimizationToolbox? 提供了尋找最小化或最大化目標(biāo)并同時滿足限制條件的函數(shù)。工具箱中包括了線性規(guī)劃、混合整型線性規(guī)劃、二次規(guī)劃、非線性優(yōu)化、非線性最小二乘的求解器。您可以使用這些求解器尋找連續(xù)與離散優(yōu)化問題的解決方案、執(zhí)行折衷分析、以及將優(yōu)化的方法結(jié)合到其算法和應(yīng)用程序中。

Global

Optimization Toolbox 全局優(yōu)化工具箱 Global

Optimization Toolbox 所提供的方法可為包含多個極大值或極小值的問題搜索全局解。它包含全局搜索、多初始點(diǎn)、模式搜索、遺傳算法和模擬退火求解器。對于目標(biāo)

函數(shù)或約束函數(shù)連續(xù)、不連續(xù)、隨機(jī)、導(dǎo)數(shù)不存在以及包含未

確定參數(shù)的仿真模型或黑箱函數(shù)的優(yōu)化問題，都可使用這些求解器來求解。遺傳算法和模式搜索求解器都支持算法定制。你可以修改初始種群和適應(yīng)度尺度變換選項(xiàng)、定義親本選配、交叉和變異函數(shù)，創(chuàng)建自定義的遺傳算法。還可通過定義輪詢、搜索和其它函數(shù)來自定義模式搜索。 7 Neural Network

Toolbox 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱?提供的功

能和應(yīng)用服務(wù)建模是不容易建模與封閉形式方程復(fù)雜的非線性系統(tǒng)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱支持監(jiān)督學(xué)習(xí)與前饋，徑向基和動態(tài)網(wǎng)絡(luò)。它也支持無監(jiān)督學(xué)習(xí)與自組織地圖和有競爭力的層。有了你可以設(shè)計，培訓(xùn)，可視化和模擬神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱。可以使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱等應(yīng)用數(shù)據(jù)擬合，模式識別，聚類，時間序列預(yù)測，和動態(tài)系統(tǒng)建模和控制。要加快培養(yǎng)和處理大型數(shù)據(jù)集，您可以在多核處理器，GPU和計算機(jī)集群使用并行計算工具箱所謂Matlab工具箱就是一些M文件的集合, 用戶可以修改工具箱中的函數(shù)，更為重要的是用戶可以通過編制M文件來任意地添加工具箱中原來沒有的工具函數(shù)。此功能充分體現(xiàn)了matlab語言的開放性。許多的專業(yè)領(lǐng)域在Matlab中都有自己的工具箱, 假如你發(fā)現(xiàn)你的專業(yè)領(lǐng)域沒有的話, 你也可以自己開發(fā)一個哦。

還是先通過下面這篇Matlab的各個工具箱功能介紹的小文章，來看看有沒有你所需要的吧,有感興趣的朋友,可以到網(wǎng)上搜各工具箱函數(shù)的細(xì)節(jié),相信你會好運(yùn)的~~~~

有三十多個工具箱大致可分為兩類：功能型工具箱和領(lǐng)域型工具箱。功能型工具箱主要用來擴(kuò)充MATLAB的符號計算功能、圖形建模仿真功能、文字處理功能以及與硬件實(shí)時交互功能，能用于多種學(xué)科。

而領(lǐng)域型工具箱是專業(yè)性很強(qiáng)的。如控制系統(tǒng)工具箱(Control System Toolbox)、信號處理工具箱(Signal Processing Toolbox)、財政金融工具箱(Financial Toolbox)等。下面，將MATLAB工具箱內(nèi)所包含的主要內(nèi)容做簡要介紹：

1)通訊工具箱(Communication Toolbox)。

令提供100多個函數(shù)和150多個SIMULINK模塊用于通訊系統(tǒng)的仿真和分析

——信號編碼

——調(diào)制解調(diào)

——濾波器和均衡器設(shè)計

——通道模型

——同步可由結(jié)構(gòu)圖直接生成可應(yīng)用的C語言源代碼?？刂葡到y(tǒng)工具箱(Control System Toolbox)。

魯連續(xù)系統(tǒng)設(shè)計和離散系統(tǒng)設(shè)計

* 狀態(tài)空間和傳遞函數(shù)

* 模型轉(zhuǎn)換

* 頻域響應(yīng)：Bode圖、Nyquist圖、Nichols圖 * 時域響應(yīng)：沖擊響應(yīng)、階躍響應(yīng)、斜波響應(yīng)等

* 根軌跡、極點(diǎn)配置、LQG