Matlab在電子信息科學與技術專業(yè)上的應用

1、黑龍江科技大學Matlab在電子信息科學與技術專業(yè) 中的應用院系：電子與信息科學工程學院專業(yè)：電子信息科學與技術班級:電技ii-i班姓名：周建華學好：2011021715Matlab在電子信息科學與技術中的應用一、引言本述譯將對Matlab和電子信息科學與技術專業(yè)進行簡單的介紹， 然后根據(jù)自動化專業(yè)所涵蓋的幾項主要技術，條理清晰地論述 Matlab在其應用方面的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，在論述的過程中，列舉 matlab在此技術中的應用實例。二、Matlab的簡單介紹MATLAB （矩陣實驗室）是 MATrix LABoratory的縮寫，是一款 由美國The MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學軟件。

2、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)值計算的高級技術計 算語言和交互式環(huán)境。除了矩陣運算、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)建用戶界面及與調用其它語言（包括 C, C+和FORTRAN編寫的程序。三、電子信息科學與技術專業(yè)的簡單介紹電子信息科學與技術是一個寬口徑的專業(yè)，包括電子科學技術和 信息科學技術與技術兩項內容，學習內容涉及電子學、信息技術、 計算機三大知識板塊，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

3、信息處理、信息傳輸與交換、信息網(wǎng)絡、 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、聲納、導航、遙控與遙測、遙感、電子對抗、測量、控制等領域，以及軍事和國民經(jīng)濟各部門的 各種信息系統(tǒng)。四、Matlab在自動化各項主要技術中的應用現(xiàn)狀和發(fā)展趨 勢1、Matlab在模電技術中的應用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢模電課程是電子信息科學與技術專業(yè)的學生所必修的一門專業(yè)基礎課程，其理論性和實踐性很強，電路圖及波形圖多且復雜、控制理論分析抽象，通常仿真技術在模電技術領域中應用 較少?；贛atlab6. 5對感應電動機變頻調速主電路建立仿真模型得出的可視化波形結果，可以看出

4、Matlab作為一種新型的高性能 的語言，為電力電子技術的研究與應用實現(xiàn)提供了理想的工具，尤 其實在仿真方面。PWM調制調壓模塊廠m負J卩勺f電fli墜示圖1 IGET-PWM變頻調速系統(tǒng)原理圖基于圖1變頻調速系統(tǒng)原理圖建立Matlab仿真模型如圖2所示謝2感應電劫機變頻調速廉攏的紡i無整仿真輸出結果如圖3圖6所示貂 fOtiUU3脂史電前札出建址老95 limmtlltMU2、Matlab在傳感器技術中的應用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢靜態(tài)標定是傳感器技術中一個非常重要的環(huán)節(jié)。MATLAB實現(xiàn)了對傳感器的靜態(tài)標定，以ptIO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 C40

5、C每一分度的電阻值；其次，整理數(shù)據(jù)，利用MATLAB實現(xiàn)對溫度傳感器的靜態(tài)標定。即通過這個實例證實了算法的有效性。利用Matlab可以實現(xiàn)了傳感器非線性度、靈敏度及滯后誤差 等靜態(tài)指標的標定，也可以通過實例證實算法的有效性，而且該方法可以進一步推廣應用團溫度無亦器丿加磁迎藏曲程I i K還XJ *2 Z 如 3840774 哮 /曲乂 痢，痢f辛曲胚部b尼曲毯通過matlab的算法程序計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)絡與通信技術中的應用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢近年來，通信仿真技術越來越廣泛地應用于通信系統(tǒng)的分析與 設計。在信號與系統(tǒng)，通信原

6、理，數(shù)字信號處理等課程的實驗教學 中使用了 matlab語言，我們將會在這些課程中學會使用matlab 這個功能強大的仿真軟件，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)，能夠很快學會借助于仿真技術來分析設計通信系統(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)進行仿真與分析 .在進入 Simulink 仿真環(huán)境后不需要書 寫代碼，只需使用鼠標拖動庫中的功能模塊并將它們連接起來，按 照實驗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

7、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，不需要再重新構建仿真模型圖。 結果分析表明， 用 matlab 仿真的方法與傳統(tǒng)的硬件實驗相比較其仿真結果的可信度 高，不受空間，時間和物質條件的限制。相信 matlab 在此技術上會 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)的設計對象進 行各種參數(shù)計算，及仿真控制系統(tǒng)的響應曲線。 MATLAB包含了進 行控制系統(tǒng)分析與設

8、計所必須的工具箱函數(shù)，控制系統(tǒng)工具箱的內容幾乎包含了經(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，模型實現(xiàn)，模型特性，方程求解，時域響應，頻域 響應，根軌跡等。自動控制技術已廣泛應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸、航空航天 等多個領域，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。在當今的社會生活中，自動化 裝置無處不在，為人類文明的進步做出了重要的貢獻。由于MATLAB的使用極其容易，不要求使用者具備高深的數(shù)學 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，所以受到了廣大學生和科研工作者

9、的青 睞。使用MATLAB對控制系統(tǒng)進行計算機仿真的主要方法是：以控 制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為基礎，使用 MATLAB的Simulink工具箱對其 進行計算機仿真研究。為了保證生產(chǎn)設備的安全經(jīng)濟運行，在設計自動控制系統(tǒng)時， 必須給出明確的系統(tǒng)性能指標，即控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、準確性和快 速性指標。通常用這三項技術指標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：（1）峰值時間tp; （2）調節(jié)時間ts；（3）上升時間 tr; （ 4）超調量 Mp%。怎樣確定控制系統(tǒng)的性能指標是控制系統(tǒng)的分析問題；怎樣使 自動控制系統(tǒng)的性能指標滿足設計要求是控制系統(tǒng)的設計

10、與改造問 題。在以往進行設計時，都需要通過性能指標的定義徒手進行大量、 復雜的計算，如今運用MATLAB可以快速、準確的直接根據(jù)響應曲 線得出性能指標。下面就用一個例子來介紹怎樣利用MATLAB快速得到結果。例如：求如下二階系統(tǒng)的性能指標：G（s）= 2-s2+1.5s+3首先用MATLAB在命令窗口編寫如下幾條簡單命令:num 二3;%傳遞函數(shù)的分子多項式系數(shù)矩陣den二1 1.5 3;%傳遞函數(shù)的分母多項式系數(shù)矩陣G=tf( nu m,de n);%建立傳遞函數(shù)grid on;%圖形上出現(xiàn)表格step(G)%繪制單位階躍響應曲線System:Step GResp。1.4Peakamplit

11、nSe：1圖1二階系統(tǒng)階躍響應及性能指標通過以上命令得到單位階躍響應曲線，同時在曲線上根據(jù)性能 指標的定義單擊右鍵，則分別可以得到此系統(tǒng)的性能指標：峰值時 間tp=1.22s ;調節(jié)時間ts=4.84s ;上升時間tr=0.878s ;超調量 Mp%=22.1%。如圖1所示。通過這個例子可以看到MATLAB軟件給我們的計算帶來了極大 的方便，避免了因手工計算而帶來的誤差，提高了準確度和精度。 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，所以在進行控制 系統(tǒng)的設計時首先判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性。而在自動控制理論的學習過 程中，對判別穩(wěn)