Matlab在電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)上的應(yīng)用.doc

Matlab在電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)中的應(yīng)用院系：電子與信息科學(xué)工程學(xué)院專業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)班級:電技11-1班姓名：周建華學(xué)好：2011021715Matlab在電子信息科學(xué)與技術(shù)中的應(yīng)用一、引言本述譯將對Matlab和電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)進(jìn)行簡單的介紹，然后根據(jù)自動化專業(yè)所涵蓋的幾項(xiàng)主要技術(shù)，條理清晰地論述Matlab在其應(yīng)用方面的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，在論述的過程中，列舉matlab在此技術(shù)中的應(yīng)用實(shí)例。二、Matlab的簡單介紹 MATLAB（矩陣實(shí)驗(yàn)室）是MATrix LABoratory的縮寫，是一款由美國The MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件。MATLAB是一種用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級技術(shù)計(jì)算語言和交互式環(huán)境。除了矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)/數(shù)據(jù)圖像等常用功能外，MATLAB還可以用來創(chuàng)建用戶界面及與調(diào)用其它語言（包括C，C+和FORTRAN）編寫的程序。三、電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的簡單介紹電子信息科學(xué)與技術(shù)是一個寬口徑的專業(yè)，包括電子科學(xué)技術(shù)和信息科學(xué)技術(shù)與技術(shù)兩項(xiàng)內(nèi)容，學(xué)習(xí)內(nèi)容涉及電子學(xué)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)三大知識板塊，其培養(yǎng)方向有些院校涉及三個方向，如無線通訊、圖像傳輸與處理、信息電子技術(shù)等，有的院校則涵蓋兩個專業(yè)方向，如通信與電子系統(tǒng)和信號與信息處理?？傮w來說，包括了通信與信息系統(tǒng)、信號與信息處理、信息傳輸與交換、信息網(wǎng)絡(luò)、信息處理和信息控制等為主體的各類通信與信息系統(tǒng)。所涉及的范圍則包括電信、廣播、電視、雷達(dá)、聲納、導(dǎo)航、遙控與遙測、遙感、電子對抗、測量、控制等領(lǐng)域，以及軍事和國民經(jīng)濟(jì)各部門的各種信息系統(tǒng)。四、Matlab在自動化各項(xiàng)主要技術(shù)中的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1、Matlab在模電技術(shù)中的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢模電課程是電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生所必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，其理論性和實(shí)踐性很強(qiáng)，電路圖及波形圖多且復(fù)雜、控制理論分析抽象，通常仿真技術(shù)在模電技術(shù)領(lǐng)域中應(yīng)用較少?；贛atlab 65對感應(yīng)電動機(jī)變頻調(diào)速主電路建立仿真模型得出的可視化波形結(jié)果，可以看出Matlab作為一種新型的高性能的語言，為電力電子技術(shù)的研究與應(yīng)用實(shí)現(xiàn)提供了理想的工具，尤其實(shí)在仿真方面。 基于圖1變頻調(diào)速系統(tǒng)原理圖建立Matlab仿真模型如圖2所示。仿真輸出結(jié)果如圖3圖6所示。2、Matlab在傳感器技術(shù)中的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢靜態(tài)標(biāo)定是傳感器技術(shù)中一個非常重要的環(huán)節(jié)。 MATLAB實(shí)現(xiàn)了對傳感器的靜態(tài)標(biāo)定，以ptl0熱敏電阻為例，利用恒溫水溶箱多次采集傳感器加載卸載溫度值，著重測量 20 40每一分度的電阻值；其次，整理數(shù)據(jù)，利用 MATLAB實(shí)現(xiàn)對溫度傳感器的靜態(tài)標(biāo)定。即通過這個實(shí)例證實(shí)了算法的有效性。利用 Matlab可以實(shí)現(xiàn)了傳感器非線性度、靈敏度及滯后誤差等靜態(tài)指標(biāo)的標(biāo)定，也可以通過實(shí)例證實(shí)算法的有效性，而且該方法可以進(jìn)一步推廣應(yīng)用。通過matlab的算法程序計(jì)算所需的非線性度和靈敏度，然后通過matlab具有的制圖功能繪制出所需曲線。3、Matlab在網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)中的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢近年來，通信仿真技術(shù)越來越廣泛地應(yīng)用于通信系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)。在信號與系統(tǒng)，通信原理，數(shù)字信號處理等課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中使用了matlab語言，我們將會在這些課程中學(xué)會使用matlab 這個功能強(qiáng)大的仿真軟件，可以幫助我們更好地綜合理解這幾門主干課程的內(nèi)容，發(fā)揮自己的創(chuàng)造性和主觀能動性，在matlab的幫助下，我們的創(chuàng)新思維能夠得到更多的啟發(fā)，能夠很快學(xué)會借助于仿真技術(shù)來分析設(shè)計(jì)通信系統(tǒng)。利用matlab中模塊化的圖形仿真軟件Simulink可以很方便的對各種通信系統(tǒng)進(jìn)行仿真與分析.在進(jìn)入Simulink仿真環(huán)境后不需要書寫代碼，只需使用鼠標(biāo)拖動庫中的功能模塊并將它們連接起來，按照實(shí)驗(yàn)要求修改各模塊的參數(shù) 通過仿真環(huán)境建立通信系統(tǒng)模型，可使一些枯燥的電路變得有趣味，動態(tài)的通信系統(tǒng)更加形象直觀 通過仿真可清晰直觀地觀察系統(tǒng)的輸出對應(yīng)不同的條件。只要對模塊的參數(shù)稍作修改即可，不需要再重新構(gòu)建仿真模型圖。 結(jié)果分析表明，用matlab仿真的方法與傳統(tǒng)的硬件實(shí)驗(yàn)相比較其仿真結(jié)果的可信度高，不受空間，時間和物質(zhì)條件的限制。相信matlab在此技術(shù)上會發(fā)展的越來越快。4、Matlab在自動控制原理及系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢MATLAB在控制系統(tǒng)仿真中具有的重要作用。利用MATLAB提供的模塊及簡單命令可以方便、快速的對自動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對象進(jìn)行各種參數(shù)計(jì)算，及仿真控制系統(tǒng)的響應(yīng)曲線。MATLAB包含了進(jìn)行控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)所必須的工具箱函數(shù)，控制系統(tǒng)工具箱的內(nèi)容幾乎包含了經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論的主要內(nèi)容，其中包括的函數(shù)有：模型建立，模型交換，模型簡化，模型實(shí)現(xiàn)，模型特性，方程求解，時域響應(yīng)，頻域響應(yīng)，根軌跡等。 自動控制技術(shù)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、航空航天等多個領(lǐng)域，極大的提高了社會勞動生產(chǎn)率，改善了人們的勞動條件，豐富與提高了人們的生活水平。在當(dāng)今的社會生活中，自動化裝置無處不在，為人類文明的進(jìn)步做出了重要的貢獻(xiàn)。由于MATLAB的使用極其容易，不要求使用者具備高深的數(shù)學(xué)與程序語言的知識，不需要使用者深刻了解算法與編程技巧，且提供了豐富的矩陣處理功能，所以受到了廣大學(xué)生和科研工作者的青睞。使用MATLAB對控制系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真的主要方法是：以控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)，使用MATLAB的Simulink工具箱對其進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真研究。 為了保證生產(chǎn)設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，在設(shè)計(jì)自動控制系統(tǒng)時，必須給出明確的系統(tǒng)性能指標(biāo)，即控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和快速性指標(biāo)。通常用這三項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)來綜合評價一個系統(tǒng)的控制水平。對于一個穩(wěn)定的控制系統(tǒng)，定量衡量性能的好壞有以下幾個性能指標(biāo)：（1）峰值時間tp；（2）調(diào)節(jié)時間ts；（3）上升時間tr；（4）超調(diào)量Mp%。 怎樣確定控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)是控制系統(tǒng)的分析問題；怎樣使自動控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求是控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與改造問題。在以往進(jìn)行設(shè)計(jì)時，都需要通過性能指標(biāo)的定義徒手進(jìn)行大量、復(fù)雜的計(jì)算，如今運(yùn)用MATLAB可以快速、準(zhǔn)確的直接根據(jù)響應(yīng)曲線得出性能指標(biāo)。下面就用一個例子來介紹怎樣利用MATLAB快速得到結(jié)果。例如：求如下二階系統(tǒng)的性能指標(biāo)： G(s)= 首先用MATLAB在命令窗口編寫如下幾條簡單命令： num=3; 傳遞函數(shù)的分子多項(xiàng)式系數(shù)矩陣 den=1 1.5 3; 傳遞函數(shù)的分母多項(xiàng)式系數(shù)矩陣 G=tf(num,den); 建立傳遞函數(shù) grid on; 圖形上出現(xiàn)表格 step(G) 繪制單位階躍響應(yīng)曲線 圖1 二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)及性能指標(biāo)通過以上命令得到單位階躍響應(yīng)曲線，同時在曲線上根據(jù)性能指標(biāo)的定義單擊右鍵，則分別可以得到此系統(tǒng)的性能指標(biāo)：峰值時間tp=1.22s；調(diào)節(jié)時間ts=4.84s；上升時間tr=0.878s；超調(diào)量Mp%=22.1%。如圖1所示。 通過這個例子可以看到MATLAB軟件給我們的計(jì)算帶來了極大的方便，避免了因手工計(jì)算而帶來的誤差，提高了準(zhǔn)確度和精度。控制系統(tǒng)穩(wěn)定性能的分析 眾所周知，一個系統(tǒng)的好壞要根據(jù)這個系統(tǒng)是否穩(wěn)定來判斷，因而穩(wěn)定性是控制系統(tǒng)能否正常工作的首要條件，所以在進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時首先判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性。而在自動控制理論的學(xué)習(xí)過程中，對判別穩(wěn)定性一般采用勞斯