MATLAB 的名称源自 Matrix Laboratory ,它是一种科学计算软件,专门以矩阵的形式处理数据。 MATLAB 将高性能的数值计算和可视化集成在一起,并提供了大量的内置函数,从而被广泛地应用于科学计算、控制系统、信息处理等领域的分析、仿真和设计工作,而且利用 MATLAB 产品的开放式结构,可以非常容易地对 MATLAB 的功能进行扩充,从而在不断深化对问题认识的同时,不断完善 MATLAB 产品以提高产品自身的竞争能力。
目前 MATLAB 产品族可以用来进行:
●数值分析
●数值和符号计算
●工程与科学绘图
●控制系统的设计与方针
●数字图像处理
●数字信号处理
●通讯系统设计与仿真
●财务与金融工程
MATLAB 是 MATLAB 产品家族的基础,它提供了基本的数学算法,例如矩阵运算、数值分析算法, MATLAB 集成了 2D 和 3D 图形功能,以完成相应数值可视化的工作,并且提供了一种交互式的高级编程语言—— M 语言,利用 M 语言可以通过编写脚本或者函数文件实现用户自己的算法。
MATLAB Compiler 是一种编译工具,它能够将那些利用 MATLAB 提供的编程语言—— M 语言编写的函数文件编译生成为函数库、可执行文件 COM 组件等等。这样就可以扩展 MATLAB 功能,使 MATLAB 能够同其他高级编程语言例如 C/C++ 语言进行混合应用,取长补短,以提高程序的运行效率,丰富程序开发的手段。
利用 M 语言还开发了相应的 MATLAB 专业工具箱函数供用户直接使用。这些工具箱应用的算法是开放的可扩展的,用户不仅可以查看其中的算法,还可以针对一些算法进行修改,甚至允许开发自己的算法扩充工具箱的功能。目前 MATLAB 产品的工具箱有四十多个,分别涵盖了数据获取、科学计算、控制系统设计与分析、数字信号处理、数字图像处理、金融财务分析以及生物遗传工程等专业领域。
Simulink 是基于 MATLAB 的框图设计环境,可以用来对各种动态系统进行建模、分析和仿真,它的建模范围广泛,可以针对任何能够用数学来描述的系统进行建模,例如航空航天动力学系统、卫星控制制导系统、通讯系统、船舶及汽车等等,其中了包括连续、离散,条件执行,事件驱动,单速率、多速率和混杂系统等等。 Simulink 提供了利用鼠标拖放的方法建立系统框图模型的图形界面,而且 Simulink 还提供了丰富的功能块以及不同的专业模块集合,利用 Simulink 几乎可以做到不书写一行代码完成整个动态系统的建模工作。
Stateflow 是一个交互式的设计工具,它基于有限状态机的理论,可以用来对复杂的事件驱动系统进行建模和仿真。 Stateflow 与 Simulink 和 MATLAB 紧密集成,可以将 Stateflow 创建的复杂控制逻辑有效地结合到 Simulink 的模型中。
在 MATLAB 产品族中,自动化的代码生成工具主要有 Real-Time Workshop ( RTW )和 Stateflow Coder ,这两种代码生成工具可以直接将 Simulink 的模型框图和 Stateflow 的状态图转换成高效优化的程序代码。利用 RTW 生成的代码简洁、可靠、易读。目前 RTW 支持生成标准的 C 语言代码,并且具备了生成其他语言代码的能力。整个代码的生成、编译以及相应的目标下载过程都是自动完成的,用户需要做得仅仅使用鼠标点击几个按钮即可。 MathWorks 公司针对不同的实时或非实时操作系统平台,开发了相应的目标选项,配合不同的软硬件系统,可以完成快速控制原型( Rapid Control Prototype )开发、硬件在回路的实时仿真( Hardware-in-Loop )、产品代码生成等工作。
另外, MATLAB 开放性的可扩充体系允许用户开发自定义的系统目标,利用 Real-Time Workshop Embedded Coder 能够直接将 Simulink 的模型转变成效率优化的产品级代码。代码不仅可以是浮点的,还可以是定点的。
MATLAB 开放的产品体系使 MATLAB 成为了诸多领域的开发首选软件,并且, MATLAB 还具有 300 余家第三方合作伙伴,分布在科学计算、机械动力、化工、计算机通讯、汽车、金融等领域。接口方式包括了联合建模、数据共享、开发流程衔接等等。
MATLAB 结合第三方软硬件产品组成了在不同领域内的完整解决方案,实现了从算法开发到实时仿真再到代码生成与最终产品实现的完整过程。
主要的典型应用包括:
●控制系统的应用与开发——快速控制原型与硬件在回路仿真的统一平台 dSPACE
●信号处理系统的设计与开发——全系统仿真与快速原型验证, TI DSP 、 Lyrtech 等信号处理产品软硬件平台
●通信系统设计与开发——结合 RadioLab 3G 和 Candence 等产品
●机电一体化设计与开发——全系统的联合仿真,结合 Easy 5 、 Adams 等
(from net)
The MathWorks®於3月1日正式宣佈,MATLAB®及 Simulink® 产品家族最新更新版本-R2007a正式上市。此次改版为The MathWorks 自2006年起实施每年两次产品更新的标準时程。R2007a改版新增2个新产品、82个产品重大改版更新以及bug fix等等。除此之外,R2007a可支援安装Intel处理器的Mac平台、Windows Vista™,和64位元的Sun Solaris™ SPARC等作业系统。
R2007a的改版内容,在MATLAB产品家族部份,包含了下列几个重点:
●可於多核心和多个处理器的系统上,利用MATLAB数学函式,处理多执行绪(Multithreaded)运算
●新版分散式运算工具箱 (DCT)具备4个运算引擎,可在同一台电脑上执行平行运算
●统计工具箱(Statistics Toolbox)具备新的类别资料和资料阵列
●定点工具箱(Fixed-Point Toolbox)加快了C语言的编译速度
●利用控制系统工具箱(Control System Toolbox)对延滞的控制迴路做更精準备的建模及分析
●可利用系统辨识工具箱(System Identification Toolbox)产生非线性模型
●基因演算法及直接法搜寻工具箱(Genetic Algorithm and Direct Search Toolbox)提供模拟退火法(Simulated annealing)
在Simulink产品家族部份,则新增了以下功能:
●许多产品已可支援多面向讯号,如:讯号处理模块组(Signal Processing Blockset)、嵌入式MATLAB函式模块(Embedded MATLAB Function block) 、动态影片及影像处理模块组(Video and Image Processing Blockset),以及C程式码产生器(Real-Time Workshop)等
●嵌入式C程式码产生器(Real-Time Workshop Embedded Coder)程式码产生的效能改善,并可支援MISRA C code
●Simulink定点模块组(Simulink Fixed Point)新增新的图形化界面,用於定点数系统的分析和缩放(scaling)
●事件模拟模块组(SimEvents)可支援向量(Vector)及距阵(matrix))
●新产品—Simscape(物理模型模拟模块组)可支援複域的物理模型模拟 (multidomain physical modeling)