matlab常用工具箱的作用及如何使用？

時間：2023-06-04 11:20:01

關鍵字： matlab 工具箱信號處理

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[導讀]MATLAB是美國MathWorks公司出品的商業(yè)數學軟件，用于數據分析、無線通信、深度學習、圖像處理與計算機視覺、信號處理、量化金融與風險管理、機器人，控制系統(tǒng)等領域。

MATLAB是美國MathWorks公司出品的商業(yè)數學軟件，用于數據分析、無線通信、深度學習、圖像處理與計算機視覺、信號處理、量化金融與風險管理、機器人，控制系統(tǒng)等領域。 [1] MATLAB是matrix&laboratory兩個詞的組合，意為矩陣工廠(矩陣實驗室)，軟件主要面對科學計算、可視化以及交互式程序設計的高科技計算環(huán)境。它將數值分析、矩陣計算、科學數據可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中，為科學研究、工程設計以及必須進行有效數值計算的眾多科學領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)非交互式程序設計語言(如C、Fortran)的編輯模式。

MATLAB和Mathematica、Maple并稱為三大數學軟件。它在數學類科技應用軟件中在數值計算方面首屈一指。行矩陣運算、繪制函數和數據、實現算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等。MATLAB的基本數據單位是矩陣，它的指令表達式與數學、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB來解算問題要比用C，FORTRAN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，使MATLAB成為一個強大的數學軟件。在新的版本中也加入了對C，FORTRAN，C++，JAVA的支持。

20世紀70年代，美國新墨西哥大學計算機科學系主任Cleve Moler為了減輕學生編程的負擔，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90年代，MATLAB已成為國際控制界的標準計算軟件。MATLAB：統(tǒng)一了用于一維、二維與三維數值積分的函數并提升了基本數學和內插函數的性能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：通過亮度指標優(yōu)化進行自動圖像配準Statistics Toolbox：增強了使用線性、廣義線性和非線性回歸進行擬合、預測和繪圖的界面System Identification Toolbox：識別連續(xù)時間傳遞函數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，以評估現有代碼和應用程序的執(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、數學、統(tǒng)計與優(yōu)化 1 Symbolic Math Toolbox 符號數學工具箱 Symbolic Math Toolbox? 提供用于求解和推演符

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

Symbolic Math Toolbox 包含 MuPAD 語言，并已針對符號運算

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

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域。功能進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，以解決從標準問題，如擴散，傳熱學，結構力學，靜電，靜磁學，和AC電源電磁學，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)計學工具箱 Statistics and

Machine Learning Toolbox 提供運用統(tǒng)計與機器學習來描述、分析數據和對數據建模的函數和應用程序。您可以使用用于探查數據分析的描述性統(tǒng)計和繪圖，使用概率分布擬合數據，生成用于 Monte Carlo 仿真的隨機數，以及執(zhí)行假設檢驗?；貧w和分類算法用于依據數據執(zhí)行推理并構建預測模型。

對于分析多維數據，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)督機器學習算法，包括支持向量機 (SVM)、促進式 (boosted) 和袋裝 (bagged) 決策樹、k-最近鄰、k-均值、k-中心點、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據的應用程序和函數。使用該工具箱可以執(zhí)行探索性數據分析，預處理和后處理數據，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)化的解算參數和起始條件，以提高擬合質量。該工具箱還提供非參數建模方法，比如樣條、插值和平滑。在創(chuàng)建一個擬合之后，您可以運用多種后處理方法進行繪圖、插值和外推，估計置信區(qū)間，計算積分和導數。

Optimization Toolbox 優(yōu)化工具箱 OptimizationToolbox? 提供了尋找最小化或最大化目標并同時滿足限制條件的函數。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)化的方法結合到其算法和應用程序中。

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、模式搜索、遺傳算法和模擬退火求解器。對于目標

函數或約束函數連續(xù)、不連續(xù)、隨機、導數不存在以及包含未

確定參數的仿真模型或黑箱函數的優(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度尺度變換選項、定義親本選配、交叉和變異函數，創(chuàng)建自定義的遺傳算法。還可通過定義輪詢、搜索和其它函數來自定義模式搜索。 7 Neural Network

Toolbox 神經網絡工具箱神經網絡工具箱?提供的功

能和應用服務建模是不容易建模與封閉形式方程復雜的非線性系統(tǒng)。神經網絡工具箱支持監(jiān)督學習與前饋，徑向基和動態(tài)網絡。它也支持無監(jiān)督學習與自組織地圖和有競爭力的層。有了你可以設計，培訓，可視化和模擬神經網絡工具箱?？梢允褂蒙窠浘W絡工具箱等應用數據擬合，模式識別，聚類，時間序列預測，和動態(tài)系統(tǒng)建模和控制。要加快培養(yǎng)和處理大型數據集，您可以在多核處理器，GPU和計算機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，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。此功能充分體現了matlab語言的開放性。許多的專業(yè)領域在Matlab中都有自己的工具箱, 假如你發(fā)現你的專業(yè)領域沒有的話, 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,可以到網上搜各工具箱函數的細節(jié),相信你會好運的~~~~

有三十多個工具箱大致可分為兩類：功能型工具箱和領域型工具箱。功能型工具箱主要用來擴充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時交互功能，能用于多種學科。

而領域型工具箱是專業(yè)性很強的。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工具箱內所包含的主要內容做簡要介紹：

1)通訊工具箱(Communication Toolbox)。

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

——信號編碼

——調制解調

——濾波器和均衡器設計

——通道模型

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

魯連續(xù)系統(tǒng)設計和離散系統(tǒng)設計

* 狀態(tài)空間和傳遞函數