学习Matlab的总结与感想

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课程名称： Matlab应用基础 论文题目： 学习Matlab的总结与感想 任课老师：

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阅卷教师（签名）： 年 月 日

摘 要

本文从计算机语言、数学建模、网络控制系统仿真与结构化思维等方面阐述了半年来学习Matlab的心得体会与感想.由于个人知识有限,在部分细节问题的理解上可能存有偏差，还请杜老师批评指正,不吝赐教。

关键词：Matlab语言 数学建模软件 网络控制系统仿真 结构化思维

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学习Matlab快半个学期了，虽然还有很多问题不是很清楚，但通过实践学习，我对于Matlab总算有个整体的理解，而且每次上机操作，都会有一定的收获和感想,下面，就谈谈我个人对于Matlab的一些看法。

（Matlab语言)

Matlab和其它语言不一样，我这个学期学习的是C语言，另外，对于Action Script、HTML、php语言也接触过一些.C语言主要是面向过程的，它的灵活性比较强,可根据自己的意图编辑程序，但所耗费的时间和精力比较大。例如定义变量，就分为int、float、char等类型，十分麻烦，而Action Script与php就显得比较随意，不必纠结于哪一种类型的变量,比如，定义Var number=3,Var play=true即可。相对于前两者而言，Matlab则显得更为灵活与快捷，它是一门解释性语言,能自动将高级语言翻译成机器语言。比如,求f2t，当t=0，1,2,3,4，5时f(t)的值。如果使用C语言则需要定义变量，调用math函数，还要应用for循环、输出函数,而Matlab则不然,只需输入t=0:5；f=2.^t，然后回车即可。

另外,Matlab还配有许多常用公式,操作起来十分方便，例如，想求出

y''(t)3y'(t)2y(t)f'(t)2f(t)在y(0)1,y'(0)1时的零输入响应，应用dsolve函数，只需输入x=dsolve（'D2y+3＊Dy+2＊y=0’，’y(0）=1,Dy（0)=1’) 回车，即得结果：x=3*exp(—t)-2＊exp（—2*t）。或许，也正是Matlab语言简洁、优化的特点，才使得它在学术界被广泛应用吧。

(数学建模）

对于数学建模而言，Matlab是一款相当不错的建模辅助工具，因为 Matlab中有统计函数，线性分析函数,插值函数,非线性分析函数等等这些数模必备的函数,而且，Matlab强大的绘图功能可使很多数学演算过程变得可视化。这些对于分析问题都很有帮助。虽然我们学习的Matlab是电子信息工程方向的,但在下个学期,，班里的大部分同学都要参加数模竞赛，所以掌握好Matlab的各种函数模式就显得尤为重要了。

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（Simulink与信号系统）

Matlab除了具有强大的数学功能外,还具备Simulink仿真功能,这为我们工科的学生提供了许多便利。

没有编辑M—file文件那么麻烦，Simulink很直观、形象，它使整个流程更加清晰明了，方便我们理解.譬如P132的图3。30,上面是一个Discrete Impulse，下面是Gain(-1)和Discrete Impulse，其Delay设置为3。一看便知最终Scope结果是两个间距为3且方向相反的脉冲波,而且修改起来也十分方便。同时，应用Simulink,也省去了部分编辑M-file文件的工作，使得效率更高，我想这也是Simulink为人们广泛接受的原因之一吧。

提起Simulink，便想到《信号与系统》这门课程，Simulink中有大量该课程的常用函数,所以，学习Matlab,对于我们更加深刻地理解《信号与系统》也是非常有帮助的。比如P140的图3。4。3，求系统的输出响应：先从工作空间取出x和h,分别FFT（傅里叶变换），然后相乘，最后求其傅里叶逆变换，即得结果,这就是《信号与系统》第三章所讲的连续系统的频域分析思想。

（网络控制系统仿真）

Matlab之所以能激发创作者的灵感，原因就在于它能把抽象的数学物理与直观形象的具体实例相结合.

在第七章的学习中，我第一次接触到网络控制系统，了解到它的特性与应用情况。网络控制系统与现实社会有着密不可分的联系，无论在工业、军事还是生活,都有自动化控制的身影,比如P305的图7。4，我们可以假设u为“冷气”，经过DC Servo（被控对象)的作用后变为y“暖气\"，再将信号传给Node 4（传感器),传感器将信号传给Network(网络模块),由Node 3（控制器)进行离散PID控制算法处理之后，再将信号传给Node 2（执行器），最后反作用于DC Servo(被控对象），其中，Node 1(干扰节点）能发送干扰网络通信的模拟信号，并在计算机节点中执行干扰的高优先级任务.

TureTime工具箱在网络控制系统仿真中有着重要的应用.首先,传感器、控制器、执行器及干扰节点是网络控制的重要组成部分,有了TrueTime工具箱，我们只需调用TrueTime Kernel模块生成节点,然后对各个程序进行编辑,再建立对应的

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M-file文件，便可达到预期效果,用不着自设模块那么麻烦了.另外，网络控制系统存在时延、丢包、乱序等问题，这些问题会使系统的稳定性变差，严重时甚至使系统失稳,如果没有一个精确的波形模拟，那么所造成的现实经济损失是无法估量的。而TrueTime的每个模块都内置了各式各样的参数，通过改变参数可在屏幕上直观形象地看到信号的传输情况，进而不断改错,完善系统。例如在Network模块的网络参数中有一个Data rate(bit/s），即网络传输速率，其含义为每秒钟传输的二进制数，通过改变参数再运行的结果可知：在其它参数不变的情况下，网速越低，丢包越严重.

通过有线网络与无线网络的对比学习,我对无线网络的控制系统也有了一定的了解。其大部分参数设置与有线网络控制系统是相同的，所不同的是无线网络有其独特的功率问题。譬如:transmit power(发射功率），分别将其参数设置为20、40，从运行结果可以看到,如果发射功率过大，则会造成信号的资源浪费。另外，无线网络在各个节点内的反馈环上设置了电池模块，可通过积分模块来实现功耗变化情况的模拟。

其实，当你了解某一参数的具体作用之后，在未运行之前,往往就能猜出大概结果了.例如:Receiver signal threshold（接受信号功率门限)参数，它的作用是节省功率消耗，将个别闲置的内核功率降至接近于零的状态，那么,将它的参数由—48变为-10,则信号必失真,因为功率门限一旦提高，就会将一些非闲置（即有用的）内核功率也降为零的状态，必然导致信号失真。

(图像处理模块)

再谈谈Simulink图像处理模块，其实，视频图像处理模块库中的大部分功能，都可以应用其他软件来实现。比如，分析和增强模块库，我们可以在PS中将两个相同的图层叠加，然后设置混合模式为柔光即可实现相同效果.

但所不同的是，Matlab是以矩阵运算为基础的软件，其强大的数学功能保证了它的精准性。例如在P244例5—9中，应用了opening模块库(即形态学操作开启)，电脑自动将颜色与背景色接近的硬币的白色目标区合为一块,从而得出正确的运算结果。

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（Help功能)

通过对Matlab的学习，我的自学能力也有了一定的提高,毕竟，学习任何一款软件都要多做多练习，遇到不会的内容要多查些资料。Matlab软件中有Help功能，每当遇到不懂的函数，我就向Help请教.有一次遇到一个名为residuez的函数，Help之后，通过解释可知，该函数的作用是将F（z)展开成部分分式之和的形式，于是我按照调用格式进行编辑，得到了正确的结果.

（结构化思维)

学习Simulink之后，我感觉它不仅是一个仿真组件，它教给我的更是一种思维，一种建立模型分析问题的结构化思维方式。任何事物，从不同的角度来看，都可以想成是一个从头至尾、环环相扣的系统，我们想要了解整个系统的功能，就必须以每一块结构为思维对象,层层分析，最后得出客观的规律的正确结果。

譬如P98，例2—12,，它表述的是一个系统在激励u（t）作用下的响应。而分析的方式不同，所建立的模型肯定也不一样。若将微分方程式转化为

x''0.2u(t)0.2x'0.4x，则仿真结果为图2。33所示，若两边同时求拉普拉斯变换，得G（s），则仿真结果如图2。25所示，另外，还可通过计算状态方程进行仿真。但无论是哪一种模型的分析，我们都可以通过改变某一个小模块的参数来观察整个系统的变化，也可以从整体思路出发去设计每一个模块的内容，这就是Matlab所体现的结构化思维。

当然,Matlab博大精深，仅凭短时间的学习不可能掌握得很熟，这就要求我们在今后的学习中慢慢地品味，细细地琢磨,只有经常去做，才能熟悉各个模块的功能，多思考才能体会其中的乐趣。

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参考文献

[1]陈生潭,郭宝龙,李学武,高建宁.信号与系统（第三版）［M］。西安：西安电子科技大学出版社,2008.1， 403—445。

[2]尚月强，杨一都。 Matlab及其在数学建模中的应用［J]。贵州:贵州师范大学学报（自然科学版)，2005,(1）,77—81.

［3］钱美，单勇，谢国善。基于Matlab的网络控制系统仿真[J］.微计算机信息,2007，(12）,117-118+75.

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