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MATLAB简介

发布日期: 2010/05/20 23:25 点击量: 3727

MATLAB 产品家族是美国 MathWorks公司开发的用于概念设计,算法开发,建模仿真,实时实现的理想的集成环境。由于其完整的专业体系和先进的设计开发思路，使得 MATLAB 在多种领域都有广阔的应用空间，特别是在 MATLAB 的主要应用方向 — 科学计算、建模仿真以及信息工程系统的设计开发上已经成为行业内的首选设计工具，全球现有超过五十万的企业用户和上千万的个人用户，广泛的分布在航空航天，金融财务，机械化工，电信，教育等各个行业。

           
在MATLAB产品家族中，MATLAB工具箱是整个体系的基座，它是一个语言编程型（M语言）开发平台，提供了体系中其他工具所需要的集成环境（比如M语言的解释器）。同时由于MATLAB对矩阵和线性代数的支持使得工具箱本身也具有强大的数学计算能力。 MATLAB产品体系的演化历程中最重要的一个体系变更是引入了Simulink，用来对动态系统建模仿真。其框图化的设计方式和良好的交互性，对工程人员本身计算机操作与编程的熟练程度的要求降到了最低，工程人员可以把更多的精力放到理论和技术的创新上去。
针对控制逻辑的开发，协议栈的仿真等要求，MathWorks公司在Simulink平台上还提供了用于描述复杂事件驱动系统的逻辑行为的建模仿真工具— Stateflow，通过Stateflow，用户可以用图形化的方式描述事件驱动系统的逻辑行为，并无缝的结合到Simulink的动态系统仿真中。
在MATLAB/Simulink基本环境之上，MathWorks公司为用户提供了丰富的扩展资源，这就是大量的Toolbox和Blockset。从1985年推出第一个版本以后的近二十年发展过程中，MATLAB已经从单纯的Fortran数学函数库演变为多学科，多领域的函数包，模块库的提供者。用户在这样的平台上进行系统设计开发就相当于已经站在了巨人的肩膀上，众多行业中的专家、精英 们的智慧结晶可以信手拈来。
同时，MATLAB开放的体系结构允许用户在平台上进行自由扩展，目前在全世界范围内已经有大量的商业的或者免费的MATLAB二次开发产品发布（比如FEMLAB和PSS）。换句话说，用户购买一套MATLAB，获得的是世界范围的专家支持。而对于用户自己开发的算法包，MATLAB也提供了包括Compiler应用发布和Web网络发布在内的众多方式的发布途径，使得用户一方面能够充分地利用MATLAB的算法资源形成技术成果，同时又可以有效的保护自己的知识产权。
在这样一个产品体系中，我们可以看到，由于MATLAB及其丰富的Toolbox资源的支持，使得用户可以方便的进行具有开创性的建模与算法开发工作，并通过MATLAB强大的图形和可视化能力反映算法的性能和指标。所得到的算法则可以在Simulink环境中以模块化的方式实现，通过全系统建模，进行全系统的动态仿真以得到算法在系统中的动态验证。
但是这样一个开发流程总是欠缺和工程实现的有效连接，系统级的设计产物无法和硬件产品直接挂钩。工程师无法直接应用 MATLAB/Simulink 的宝贵资源。为了改善设计流程中的这一缺陷， MATLAB 产品体系中加入了连接工程实现的桥梁 — 实时代码生成工具 Real-Time Workshop （ RTW ）。 RTW 使用户可以直接将 Simulink 框图模型转化为实时标准 C 代码，进而为快速原型系统、半物理仿真系统或者产品提供设计输入。 RTW 的主要特点有：
·     开放的，可扩充的结构，可以完全定制代码生成过程，满足不同用户对实时目标的不同要求
·     支持连续/离散/混合系统及异步系统仿真
·     支持定点和浮点目标机，代码具有很强的工程实用性
·     支持在线监控和调参
·     高度优化的代码效率
有了 RTW 的支持，就可以应用 MATLAB 平台以全新的开发思路解决我们的问题：
·     真正自顶向下的设计流程
·     统一的开发平台
·     减小系统开发的人为错误因素
·     压缩产品研发周期，加快产品面市时间
另外随着 MATLAB 在行业内影响力的快速扩大，与 MathWorks公司形成战略联合的公司和寻求与 MATLAB 进行接口的软硬件产品的也日益增多。目前 MATLAB 所支持的第三方产品已经有三百余种，分布在科学计算、机械动力学设计、化工、信息工程，汽车、金融财务等各个学科领域，接口方式包括联合建模、数据共享、开发流程拼接等等。
从 MATLAB 的产品体系可以看到，应用 MATLAB 作为统一的集成开发平台结合第三方软硬件工具，可以实现从算法开发到系统仿真优化再到硬件实现的完整过程。这一平台在工业领域的典型应用有：
·     控制器及控制对象的设计开发 — 快速控制原型及硬件在回路仿真（比如结合 dSPACE硬件仿真机系统）
·     信号处理系统的设计开发 — 全系统仿真及快速原型验证（比如结合 TIDSP ）
·     通信系统设计开发 — Bit True 和 Cycle True 的算法验证（比如结合 RadioLab3G和Candence）
·     机电液一体化设计开发 — 全系统联合仿真（比如结合 Easy5和 Adams）
总之， MathWorks致力于为工程师，科研工作者提供最好的语言，最好的工具和环境，扩大工程师的视野，提高生产率，增进学习能力，进行开创性的研究工作。今天， MATLAB 已经成为广大科研人员的最值得信赖的助手和朋友！
二、MATLAB模块介绍
基础工具 
MATLAB
Matlab report generator
Simulink
Simulink performance tool
Simulink report generator
Stateflow
Stateflow Coder
Real-Time Workshop  
控制  
Control System
Fuzzy Logic
Fixed-Point Blockset
System Identification
LMI Control
Model Predictive
Mu-Synthesis
Nonlinear Control Design Blockset
Robust Control  
实时目标系统  
Real-Time Workshop Embedded Coder
EmTrg for Infineon C166 Microcontrollers
MATLAB Link for Code Composer Studio
Embedded Target for Motorola HC12
Embedded Target for Motorola MPC555 
Embedded Target for OSEK/VDX
Embedded Target for TI C6000 DSP
Real-Time Windows Target
xPC Target Embedded Option
xPC Target
Embedded Target for TI C2000 DSP 
应用接口
MATLAB Compiler
MATLAB COM Builder
MATLAB Excel Builder
Excel Link
Requirements Management Interface
MATLAB Runtime Server
MATLAB Web Server
数学 & 金融  
Curve fitting
Database Toolbox
Financial Derivatives
Datafeed Toolbox
Extended Symbolic Math
Financial
Financial Time Series
Fixed-Income Toolbox
GARCH Toolbox
Optimization
Partial Differential Equation
Symbolic Math
Spline
Statistics
Neural Network
Bioinformatrics Toolbox  
信号处理 / 图像处理 / 通信系统开发  
CDMA Reference Blockset
Communications Blockset
Communications Toolbox
DSP Blockset
Image Acquisition Toolbox
Signal Processing
Image Processing
Filter Design
Wavelet
Link for ModelSim  
测试测量  
Data Acquisition Toolbox
Instrument Control  
其他  
Aerospace Blockset
Model-Based Calibration Toolbox
Mapping
SimMechanics
SimPowerSystems
Virtual Reality Toolbox
Dials & Gauges