學(xué)習(xí)Matlab的總結(jié)與感想

1、海南大學(xué)本科生 20102011學(xué)年度 第2學(xué)期課程考查論文學(xué)院（中心、所）： 信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院 專 業(yè)： 電子信息工程 研究方向： 班 級(jí)： 學(xué)生姓名： 學(xué)生證號(hào)： 課程名稱： Matlab應(yīng)用基礎(chǔ) 論文題目： 學(xué)習(xí)Matlab的總結(jié)與感想 任課老師： （以上由學(xué)生填寫）教師評(píng)閱：閱卷教師（簽名）： 年 月 日摘 要本文從計(jì)算機(jī)語(yǔ)言、數(shù)學(xué)建模、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)仿真與結(jié)構(gòu)化思維等方面闡述了半年來(lái)學(xué)習(xí)Matlab的心得體會(huì)與感想。由于個(gè)人知識(shí)有限，在部分細(xì)節(jié)問(wèn)題的理解上可能存有偏差，還請(qǐng)杜老師批評(píng)指正，不吝賜教。關(guān)鍵詞：Matlab語(yǔ)言 數(shù)學(xué)建模軟件 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)仿真 結(jié)構(gòu)化思維學(xué)習(xí)Matlab快半

2、個(gè)學(xué)期了，雖然還有很多問(wèn)題不是很清楚，但通過(guò)實(shí)踐學(xué)習(xí)，我對(duì)于Matlab總算有個(gè)整體的理解，而且每次上機(jī)操作，都會(huì)有一定的收獲和感想，下面，就談?wù)勎覀€(gè)人對(duì)于Matlab的一些看法。（Matlab語(yǔ)言）Matlab和其它語(yǔ)言不一樣，我這個(gè)學(xué)期學(xué)習(xí)的是C語(yǔ)言，另外，對(duì)于Action Script、HTML、php語(yǔ)言也接觸過(guò)一些。C語(yǔ)言主要是面向過(guò)程的，它的靈活性比較強(qiáng)，可根據(jù)自己的意圖編輯程序，但所耗費(fèi)的時(shí)間和精力比較大。例如定義變量，就分為int、float、char等類型，十分麻煩，而Action Script與php就顯得比較隨意，不必糾結(jié)于哪一種類型的變量，比如，定義Var number

3、=3，Var play=true即可。相對(duì)于前兩者而言，Matlab則顯得更為靈活與快捷，它是一門解釋性語(yǔ)言，能自動(dòng)將高級(jí)語(yǔ)言翻譯成機(jī)器語(yǔ)言。比如，求，當(dāng)t=0,1,2,3,4,5時(shí)的值。如果使用C語(yǔ)言則需要定義變量，調(diào)用math函數(shù)，還要應(yīng)用for循環(huán)、輸出函數(shù)，而Matlab則不然，只需輸入t=0:5;f=2.t，然后回車即可。另外，Matlab還配有許多常用公式，操作起來(lái)十分方便，例如，想求出在，時(shí)的零輸入響應(yīng)，應(yīng)用dsolve函數(shù)，只需輸入x=dsolve('D2y+3*Dy+2*y=0','y(0)=1,Dy(0)=1') 回車，即得結(jié)果：x=3*ex

4、p(-t)-2*exp(-2*t)?；蛟S，也正是Matlab語(yǔ)言簡(jiǎn)潔、優(yōu)化的特點(diǎn)，才使得它在學(xué)術(shù)界被廣泛應(yīng)用吧。（數(shù)學(xué)建模）對(duì)于數(shù)學(xué)建模而言，Matlab是一款相當(dāng)不錯(cuò)的建模輔助工具，因?yàn)?Matlab中有統(tǒng)計(jì)函數(shù)，線性分析函數(shù)，插值函數(shù)，非線性分析函數(shù)等等這些數(shù)模必備的函數(shù)，而且，Matlab強(qiáng)大的繪圖功能可使很多數(shù)學(xué)演算過(guò)程變得可視化。這些對(duì)于分析問(wèn)題都很有幫助。雖然我們學(xué)習(xí)的Matlab是電子信息工程方向的，但在下個(gè)學(xué)期,，班里的大部分同學(xué)都要參加數(shù)模競(jìng)賽，所以掌握好Matlab的各種函數(shù)模式就顯得尤為重要了。（Simulink與信號(hào)系統(tǒng)）Matlab除了具有強(qiáng)大的數(shù)學(xué)功能外，還具備Si

5、mulink仿真功能，這為我們工科的學(xué)生提供了許多便利。沒(méi)有編輯M-file文件那么麻煩，Simulink很直觀、形象，它使整個(gè)流程更加清晰明了，方便我們理解。譬如P132的圖3.30，上面是一個(gè)Discrete Impulse，下面是Gain(-1)和Discrete Impulse，其Delay設(shè)置為3。一看便知最終Scope結(jié)果是兩個(gè)間距為3且方向相反的脈沖波，而且修改起來(lái)也十分方便。同時(shí)，應(yīng)用Simulink，也省去了部分編輯M-file文件的工作，使得效率更高，我想這也是Simulink為人們廣泛接受的原因之一吧。提起Simulink，便想到信號(hào)與系統(tǒng)這門課程，Simulink中有大

6、量該課程的常用函數(shù)，所以，學(xué)習(xí)Matlab，對(duì)于我們更加深刻地理解信號(hào)與系統(tǒng)也是非常有幫助的。比如P140的圖3.4.3，求系統(tǒng)的輸出響應(yīng)：先從工作空間取出x和h，分別FFT（傅里葉變換），然后相乘，最后求其傅里葉逆變換，即得結(jié)果，這就是信號(hào)與系統(tǒng)第三章所講的連續(xù)系統(tǒng)的頻域分析思想。（網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)仿真）Matlab之所以能激發(fā)創(chuàng)作者的靈感，原因就在于它能把抽象的數(shù)學(xué)物理與直觀形象的具體實(shí)例相結(jié)合。在第七章的學(xué)習(xí)中，我第一次接觸到網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，了解到它的特性與應(yīng)用情況。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)與現(xiàn)實(shí)社會(huì)有著密不可分的聯(lián)系，無(wú)論在工業(yè)、軍事還是生活，都有自動(dòng)化控制的身影，比如P305的圖7.4，我們可以假設(shè)u

7、為“冷氣”，經(jīng)過(guò)DC Servo(被控對(duì)象)的作用后變?yōu)閥“暖氣”，再將信號(hào)傳給Node 4（傳感器），傳感器將信號(hào)傳給Network（網(wǎng)絡(luò)模塊），由Node 3（控制器）進(jìn)行離散PID控制算法處理之后，再將信號(hào)傳給Node 2（執(zhí)行器），最后反作用于DC Servo(被控對(duì)象)，其中，Node 1（干擾節(jié)點(diǎn)）能發(fā)送干擾網(wǎng)絡(luò)通信的模擬信號(hào)，并在計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)中執(zhí)行干擾的高優(yōu)先級(jí)任務(wù)。TureTime工具箱在網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)仿真中有著重要的應(yīng)用。首先，傳感器、控制器、執(zhí)行器及干擾節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)控制的重要組成部分，有了TrueTime工具箱，我們只需調(diào)用TrueTime Kernel模塊生成節(jié)點(diǎn)，然后對(duì)各個(gè)程

8、序進(jìn)行編輯，再建立對(duì)應(yīng)的M-file文件，便可達(dá)到預(yù)期效果，用不著自設(shè)模塊那么麻煩了。另外，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)存在時(shí)延、丟包、亂序等問(wèn)題，這些問(wèn)題會(huì)使系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差，嚴(yán)重時(shí)甚至使系統(tǒng)失穩(wěn)，如果沒(méi)有一個(gè)精確的波形模擬，那么所造成的現(xiàn)實(shí)經(jīng)濟(jì)損失是無(wú)法估量的。而TrueTime的每個(gè)模塊都內(nèi)置了各式各樣的參數(shù)，通過(guò)改變參數(shù)可在屏幕上直觀形象地看到信號(hào)的傳輸情況，進(jìn)而不斷改錯(cuò)，完善系統(tǒng)。例如在Network模塊的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)中有一個(gè)Data rate(bit/s)，即網(wǎng)絡(luò)傳輸速率，其含義為每秒鐘傳輸?shù)亩M(jìn)制數(shù)，通過(guò)改變參數(shù)再運(yùn)行的結(jié)果可知：在其它參數(shù)不變的情況下，網(wǎng)速越低，丟包越嚴(yán)重。通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的

9、對(duì)比學(xué)習(xí)，我對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng)也有了一定的了解。其大部分參數(shù)設(shè)置與有線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是相同的，所不同的是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)有其獨(dú)特的功率問(wèn)題。譬如：transmit power（發(fā)射功率），分別將其參數(shù)設(shè)置為20、40，從運(yùn)行結(jié)果可以看到，如果發(fā)射功率過(guò)大，則會(huì)造成信號(hào)的資源浪費(fèi)。另外，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在各個(gè)節(jié)點(diǎn)內(nèi)的反饋環(huán)上設(shè)置了電池模塊，可通過(guò)積分模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)功耗變化情況的模擬。其實(shí)，當(dāng)你了解某一參數(shù)的具體作用之后，在未運(yùn)行之前，往往就能猜出大概結(jié)果了。例如：Receiver signal threshold（接受信號(hào)功率門限）參數(shù)，它的作用是節(jié)省功率消耗，將個(gè)別閑置的內(nèi)核功率降至接近于零的狀態(tài)，那么，將它的參

10、數(shù)由-48變?yōu)?10，則信號(hào)必失真，因?yàn)楣β书T限一旦提高，就會(huì)將一些非閑置（即有用的）內(nèi)核功率也降為零的狀態(tài)，必然導(dǎo)致信號(hào)失真。（圖像處理模塊）再談?wù)凷imulink圖像處理模塊，其實(shí)，視頻圖像處理模塊庫(kù)中的大部分功能，都可以應(yīng)用其他軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。比如，分析和增強(qiáng)模塊庫(kù)，我們可以在PS中將兩個(gè)相同的圖層疊加，然后設(shè)置混合模式為柔光即可實(shí)現(xiàn)相同效果。但所不同的是，Matlab是以矩陣運(yùn)算為基礎(chǔ)的軟件，其強(qiáng)大的數(shù)學(xué)功能保證了它的精準(zhǔn)性。例如在P244例5-9中，應(yīng)用了opening模塊庫(kù)（即形態(tài)學(xué)操作開(kāi)啟），電腦自動(dòng)將顏色與背景色接近的硬幣的白色目標(biāo)區(qū)合為一塊，從而得出正確的運(yùn)算結(jié)果。（Help功能

11、）通過(guò)對(duì)Matlab的學(xué)習(xí)，我的自學(xué)能力也有了一定的提高，畢竟，學(xué)習(xí)任何一款軟件都要多做多練習(xí)，遇到不會(huì)的內(nèi)容要多查些資料。Matlab軟件中有Help功能，每當(dāng)遇到不懂的函數(shù)，我就向Help請(qǐng)教。有一次遇到一個(gè)名為residuez的函數(shù)，Help之后，通過(guò)解釋可知，該函數(shù)的作用是將F(z)展開(kāi)成部分分式之和的形式，于是我按照調(diào)用格式進(jìn)行編輯，得到了正確的結(jié)果。（結(jié)構(gòu)化思維）學(xué)習(xí)Simulink之后，我感覺(jué)它不僅是一個(gè)仿真組件，它教給我的更是一種思維，一種建立模型分析問(wèn)題的結(jié)構(gòu)化思維方式。任何事物，從不同的角度來(lái)看，都可以想成是一個(gè)從頭至尾、環(huán)環(huán)相扣的系統(tǒng)，我們想要了解整個(gè)系統(tǒng)的功能，就必須以

12、每一塊結(jié)構(gòu)為思維對(duì)象，層層分析，最后得出客觀的規(guī)律的正確結(jié)果。譬如P98，例2-12,，它表述的是一個(gè)系統(tǒng)在激勵(lì)u(t)作用下的響應(yīng)。而分析的方式不同，所建立的模型肯定也不一樣。若將微分方程式轉(zhuǎn)化為，則仿真結(jié)果為圖2.33所示，若兩邊同時(shí)求拉普拉斯變換，得G(s)，則仿真結(jié)果如圖2.25所示，另外，還可通過(guò)計(jì)算狀態(tài)方程進(jìn)行仿真。但無(wú)論是哪一種模型的分析，我們都可以通過(guò)改變某一個(gè)小模塊的參數(shù)來(lái)觀察整個(gè)系統(tǒng)的變化，也可以從整體思路出發(fā)去設(shè)計(jì)每一個(gè)模塊的內(nèi)容，這就是Matlab所體現(xiàn)的結(jié)構(gòu)化思維。當(dāng)然，Matlab博大精深，僅憑短時(shí)間的學(xué)習(xí)不可能掌握得很熟，這就要求我們?cè)诮窈蟮膶W(xué)習(xí)中慢慢地品味，細(xì)細(xì)地琢磨，只有經(jīng)常去做，才能熟悉各個(gè)模塊的功能，多思考才能體會(huì)其中的樂(lè)趣