【正文】 功能： u 分析與綜合 H2 和 H 無窮大最優(yōu)綜合 模型降階連續(xù)和離散系統(tǒng) 11)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱 12)優(yōu)化工具箱 功能： 線性規(guī)劃和二次規(guī)劃 13)偏微分方程工具箱 功能： 二維偏微分方程的圖形處理 自適應(yīng)曲面繪制 。 MATLAB 是美國 MathWork 公司推出的榮譽產(chǎn)品 ,它由主包 !Simulink 和功能各異的工具箱所 組成 ,已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)研究和工程設(shè)計的各個領(lǐng)域 現(xiàn)在MATLAB 已被從事科學(xué)研究 !工程計算的廣大科技工作者確認為必須掌握的計算工遼寧 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 15 頁 具 ,是從理論通向?qū)嶋H的橋梁 ,也是最可信賴的科技資源之一。 領(lǐng)域型工具箱 ： 是專業(yè)性很強的。 MATLAB 信號處理工具箱 介紹 及功能 工具箱介紹 MATLAB 有三十多個工具箱大致可分為兩類 :功能型工具箱和領(lǐng)域型工具箱 ［ 7］ 。 幸運地是 ,隨著計算機在風(fēng)機行業(yè)深入廣泛地應(yīng)用和普及 ,用普通的個人計算機和相應(yīng)的數(shù)值分析計算軟件來進行風(fēng)機噪聲頻譜的詳細分析已經(jīng)變得很容易了。 這兩種噪聲的產(chǎn)生原因不同 ,其控制方式也不相同。 遼寧 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 14 頁 第 3 章 GUI 界面下噪聲信號的頻譜分析與實現(xiàn) 介紹了通風(fēng)噪聲頻譜分析的一種簡單方法，此方法以普通聲級計為一次儀表獲得通風(fēng)機空氣動力噪聲信號，用計算機進行信號采集，用數(shù)值分析軟件 MATLAB進行頻譜分析。 %使用標準響應(yīng)的加窗設(shè)計函數(shù) fir1 freqz(h,1,512)。 %參數(shù)轉(zhuǎn)換，將模擬濾波器的技術(shù)指標轉(zhuǎn)換為數(shù)字濾波器的技術(shù)指標 window=hamming(c+1)。 %定義濾波器階數(shù) 96 階 w1=2*pi*fc1/fs。 程序設(shè)計法 在 MATLAB 中，對各種濾波器的設(shè)計都有相應(yīng)的計算振幅響應(yīng)的函數(shù) ， 可以用來做濾波器的程序設(shè)計。 在設(shè)計過程中，可以對比濾波器幅頻相頻特性和設(shè)計要求，隨時調(diào)整參數(shù)和濾波器類型，以便得到最佳效果。通過菜單選項 Analysis 可以在特性區(qū)看到所設(shè)計濾波器的幅頻 響應(yīng)、相頻響應(yīng)、零極點配置和濾波器系數(shù)等各種特性。本例中，首先在 Filter Type 中 選擇 Bandpass（帶通濾波器）；在 Design Method 選項中選擇 FIR Window（ FIR 濾波器窗函數(shù)法），接著在 Window Specifications 選項中選取 Hamming；指定 Filter Order 項中的 Specify Order＝ 95；由于采用窗函數(shù)法設(shè)計，只要給出通帶下限截止頻率 Fc1 和通帶上限截止頻率 Fc2， 選取 Fc1＝ 70Hz，F(xiàn)c2＝ 84Hz。 遼寧 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 12 頁 圖 濾波器幅頻響應(yīng) 帶通濾波器 設(shè)計實例 本文將以一個 FIR 濾波器的設(shè)計為例來說明如何使用 MATLAB設(shè)計數(shù)字濾波器：在小電流接地系統(tǒng)中注入 的正弦信號，對其進行跟蹤分析，要求設(shè)計一帶通數(shù)字濾波器，濾除工頻及整次諧波，以便在非常復(fù)雜的信號中分離出該注入信號。當(dāng)采用窗函數(shù)設(shè)計時，通帶截止頻率處的幅值衰減固定為 6db，所以不必定義。 Magnitude Specifications 選項，可以定義幅值衰減的情況。它的具體選項由Filter Type 選項和 Design Method 選項決定，例如 Bandpass（帶通）濾波器需要定義 Fstop1（下阻帶截止 頻率）、 Fpass1（通帶下限截止頻率） 、 Fpass2（通帶上限截止頻率）、 Fstop2（上阻帶截止頻率），而 Lowpass（低通）濾波器只需要定義Fstop Fpass1。 基于 MATLAB 信號處理工具箱的數(shù)字濾波器設(shè)計與仿真 階數(shù)（ N 階濾波器， Specify Order＝ N1） ，如果選擇 Minimum Order 則 MATLAB根據(jù)所選擇的濾波器類型自動使用最小階數(shù)。 至此完成了主界面的設(shè)計 ， 運行后 MATLAB 將把該圖形界面保存于文件 和 中 ， 其中 ， 圖形文件將保存 GUI 面板以及相應(yīng)控件菜單設(shè)計 ，遼寧 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 11 頁 M 文件則保存程序代碼。 主界面 在 MATLAB 命令窗口中輸入 guide 打開 GUI 的快速開發(fā)環(huán)境 GUIDE， 如圖 1所示本軟件的主界面包括一個命令按鈕，一個位圖格式的圖片和幾個靜態(tài)文本框 ，要改變 最上邊靜態(tài)文本框的屬性 ， 需首先選中該控件 ， 然后點擊工具條上的屬性設(shè)置按鈕打開屬性編輯器 ， 當(dāng)然也可通過其他的方式打開屬性編輯器 ， 然后通過該編輯器為靜態(tài)文本框設(shè)置相關(guān)屬性 String 屬性用來設(shè)置控件對象所顯示的內(nèi)容 ， 這里設(shè)置為 基于 MATLAB 的圖形用戶界面 ， 字體角度屬性 FontAngle 設(shè)置為 italic， 即斜體 ， 字體大小屬性 FontSize 設(shè)置為 30， ForegroundColor 屬性用來設(shè)置文本框的前景顏色 ,這里設(shè)置為黑色 ,控件的位置和大小可通過改變 Position 屬性中的值來調(diào)整 ,也可在 GUI 面板中用 鼠標拖動控件來調(diào)整控件的位置和大小其他控件的屬性也都是如此設(shè)置的另外 ， 當(dāng)有控件需要對齊時 ， 可以通過對齊編輯器進行修正。 編制回調(diào)程序 完成控件的布局之后 ， 也就完成了整個圖形界面的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ， 接下來則是最為重要的功能設(shè)計 ， 即要編制菜單 ［ 5］ 。 如按鈕，單選按鈕，復(fù)選框，文本框等 。選擇 GUIDE 主菜單中的 Tools/GUIOptions 即可打開 GUI 應(yīng)用屬性設(shè)置編輯器。選擇 GUIDE 主菜單中的 Tools/GridandRulers 即可打開網(wǎng)標尺設(shè)置編輯器。 (4)菜單編輯器 (MenuEditor) 在 GUI 面板中點擊菜單編輯按鈕可打開菜單編輯器 ， 通過菜單編輯器可以為圖形界面添加設(shè)置 和修改菜單項 ， 以及為右鍵添加快捷菜單。 (2)控件布置編輯器 (AlignmentObjects) 在編輯 CUI 過程中 ， 通過控 件布置編輯器可以方便地設(shè)置面板上 GUI 控件的布局選中需要對齊的對象 ， 然后選擇工具條上的控件布置按鈕 ， 即可打開控件布置編輯器在控件布置編輯器中可以設(shè)置 GUI 控件水平以及垂直布局 ， 包括對齊方式以及控件間距等。 在 GUIDE 設(shè)計環(huán)境中 ， 需要用到的工具有屬性編輯器控件布置編輯器菜單編輯器對象瀏覽器網(wǎng)格標尺設(shè)置編輯器以及 GUI 應(yīng)用屬性設(shè)置編輯器等。利用 GUIDE 設(shè)計圖形用戶界面時 ， 可通過 GUI 應(yīng)用屬性設(shè)置編輯器來設(shè)置對句柄操作的響應(yīng) ,findobj 命令可以獲得所需對象的句柄。 句柄圖形 屬性 ： Children 屬性、 Parent 屬性、 Tag 屬性、 Type 屬性、 UserData屬性、 Visible 屬性、 ButtonDownF 屬性、 CreateF 屬性、 DeleteF 屬性。 遼寧 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 8 頁 第 2 章 MATLAB 工具箱的概述及 GUI 界面的簡介 引 言 MATLAB 是由 MathWorks 公司于 1984 年推出的數(shù)學(xué)軟件 ， 早期以矩陣運算為主 ,但隨著科學(xué)可視化的需求日增 ， MATLAB 在第 4 版推出了句柄圖形 ， 自此之后 ，所有的 Demos 都包含友好的圖形用戶界面 ， MATLAB 的圖形界面設(shè)計功能也日益完善如今 ， MATLAB 已成為集數(shù)值計算功能符號運算功能和圖形處理功能為一身的超級科學(xué)計算語言 ， 滿足了不同領(lǐng)域用戶的需求。 復(fù)雜的：確定硬件芯片，加外圍，考慮現(xiàn)場、干擾、編碼等諸多因素，并將整個信號的傳輸過程都仿真出來，如采集端的 DSP，信道里面的傳輸，接受的解碼編碼，最好是用一段具體的聲音來建模，并給出在頻域、時域的圖像 [6]。 SIMULINK 仿真原理 簡單的：用 SIMULINK 的工具箱做仿真 。 SIMULINK 具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和 流程清晰及仿真精細、貼近實際、效率高、靈活等優(yōu)點，并基于以上優(yōu)點 SIMULINK 已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計。 SIMULINK 是 MATLAB 最重要的組件之一，它提供一個動態(tài)系統(tǒng)建模 仿真和綜合分析的集成環(huán)境。 （ 4） 關(guān)閉模型。 （ 3） 保存模型。 （ 2） 打開模型。 （ 1） 創(chuàng)建新模型。它可以遼寧 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 7 頁 處理的系統(tǒng)包括：線性、非線性系統(tǒng)；離散、連續(xù)及混合系統(tǒng)；單任務(wù)、多任務(wù)離散事件系統(tǒng)。故本窗口只設(shè)置了一個以示說明。用于控制輸出圖形的明暗程度。在使用該軟件時 ,第一步便是按下 “參數(shù)輸入 ”按鈕 ， 進行系統(tǒng)設(shè)置 ,否則將給出錯信息 。當(dāng)用戶的輸入?yún)?shù)發(fā)生變化時 ,可通過單擊響應(yīng)的單選按鈕 ， 實現(xiàn)顯示結(jié)果的實時刷新與顯示 。 (3)對象模型區(qū) ： 動態(tài)的顯示系統(tǒng)各相應(yīng)環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型 (傳遞函數(shù)或脈沖傳遞函數(shù) )。其中兩項的具遼寧 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 6 頁 體內(nèi)容如圖 。隱含了 Matlab 自帶的所有基本菜單 (將figure 對象的 “MenuBar”屬性設(shè)置為 “None”)， 添加了 file、 tool、 system、最小拍、大林算法、 Simulink、 help7 個菜單。分真真移可表示為： 1( ) ( )mx n x n N m? ? ? n=0,…N 1, 1N N () GUI 界面設(shè)計實現(xiàn) 動態(tài)數(shù)字調(diào)節(jié)器設(shè)計與仿真軟件的界面。 為提高頻域分辨率而加大 N 值，會使頻譜在時域中是的分辨率降低。根據(jù) Nyquist 采樣定理， 0sff 和 N 之間的關(guān)系滿足 | ( , ) | , | ( , ) |( , ) , | ( , ) |x m k x m k Bas ec m k Bas e x m k Bas e???? ????? () 這與信號 nx 原來所包括的頻率成分無關(guān)。以 C={c(m,k)}表示 彩色值矩陣，由 |X（ m,k） |到 c (m,k)的映射的數(shù)學(xué)表示如下： ( , )( , ) [ ( ( , ) ( , ) ) ]B m k B a s ec m k M a s B M K m k B a s e?? ?? （ ） 其中 | ( , ) |, | ( , ) |( , ), | ( , ) |x m k x m k B a s ec m k B a s e x m k B a s e???? ????? （ ） 寬帶頻譜圖與窄帶頻譜圖 根據(jù) DFT 分析原理，頻譜的頻域分辨力是指離散的頻率的頻率間隔，也即 X( )中相鄰的 k 值之間所代表的頻率間隔 0f 。為了充分利用彩色空間的范圍，選折適當(dāng)?shù)幕鶞暑l譜值 Base。把 |X(m,k)|的最小值 minX 映射為歸一化的 0 電平，最大值 maxX 映射歸一化的 1 電平，而將 |X（ m,k） |線性映射為 01 之間的電平值 iC 。 偽彩色編碼的動態(tài)頻譜圖顯 示 在二維平面坐標上，將 m 作為橫坐標， k 作為縱坐標，把 |X（ m,k） |的值作為灰則得到 X(n)的動態(tài)頻譜圖。輸出信號頻譜 39。)。 ylabel(39。頻率 hz39。 grid on。 ylim([100 120])。 fftmov1=fftshift(fftmov1)。 s=(sin(2*pi*f1*t)+sin(2*pi*f2*t))。 a3=。 figure(1)。 f