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

1、黑龍江科技大學(xué)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(jí):電技ii-i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(duì)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(dòng)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。

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(jì)算的高級(jí)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(gè)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(shí)板塊，其培養(yǎng)方向有些院校涉及三個(gè)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(gè)專 業(yè)方向，如通信與電子系統(tǒng)和信號(hào)與信息處理?？傮w來說，包括了 通信與信息系統(tǒng)、信號(hào)與

3、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(duì)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(dòng)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atlab6. 5對(duì)感應(yīng)電動(dòng)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

4、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。PWM調(diào)制調(diào)壓模塊廠m負(fù)J卩勺f電fli墜示圖1 IGET-PWM變頻調(diào)速系統(tǒng)原理圖基于圖1變頻調(diào)速系統(tǒng)原理圖建立Matlab仿真模型如圖2所示謝2感應(yīng)電劫機(jī)變頻調(diào)速廉?dāng)n的紡i無整仿真輸出結(jié)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(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(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。MATLAB實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳感器的靜態(tài)標(biāo)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(shí)現(xiàn)對(duì)溫度傳感器的靜態(tài)標(biāo)定。即通過這個(gè)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)用團(tuán)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(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(hào)與系統(tǒng)，通信原

6、理，數(shù)字信號(hào)處理等課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué) 中使用了 matlab語言，我們將會(huì)在這些課程中學(xué)會(huì)使用matlab 這個(gè)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(dòng)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(huì)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(duì) 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(dòng)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

7、路變得有趣味，動(dòng)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(duì)應(yīng)不同的條件。只要對(duì)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(shí)間和物質(zhì)條件的限制。相信 matlab 在此技術(shù)上會(huì) 發(fā)展的越來越快。4、Matlab 在自動(dòng)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(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)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)

8、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(shí)域響應(yīng)，頻域 響應(yīng)，根軌跡等。自動(dòng)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(gè)領(lǐng)域，極大的提高了社會(huì)勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善了人們的勞動(dòng)條件，豐富與提高了人們的生活水平。在當(dāng)今的社會(huì)生活中，自動(dòng)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(shí)，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

9、的青 睞。使用MATLAB對(duì)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(duì)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(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)， 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(píng)價(jià)一個(gè)系統(tǒng)的控制水平。 對(duì)于一個(gè)穩(wěn)定的控制系統(tǒng)，定量衡量性能的好壞有以下幾個(gè)性能指 標(biāo)：（1）峰值時(shí)間tp; （2）調(diào)節(jié)時(shí)間ts；（3）上升時(shí)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(dòng)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)

10、與改造問 題。在以往進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，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(gè)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）= 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(xiàng)式系數(shù)矩陣den二1 1.5 3;%傳遞函數(shù)的分母多項(xiàng)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(yīng)曲線System:Step GResp。1.4Peakamplit

11、nSe：1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(shí)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(shí) 間tp=1.22s ;調(diào)節(jié)時(shí)間ts=4.84s ;上升時(shí)間tr=0.878s ;超調(diào)量 Mp%=22.1%。如圖1所示。通過這個(gè)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(gè)系統(tǒng)的好壞要根據(jù)這個(gè)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(shí)首先判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性。而在自動(dòng)控制理論的學(xué)習(xí)過 程中，對(duì)判別穩(wěn)