- •Федеральное агенство по образованию
- •1.Вывод списка пакетов расширения
- •Определение переменных, нечетких правил и функций принадлежности;
- •Интерактивный просмотр нечеткого логического вывода;
- •Современные методы: адаптивный нечеткий вывод с использованием нейронных сетей, нечеткая кластеризация;
- •Интерактивное динамическое моделирование в Simulink;
- •2. Пакеты анализа и синтеза систем управления
- •Проектирование регуляторов, оптимальных в равномерной и интегральной норме;
- •Оценка действительного и комплексного сингулярного параметра мю;
- •3. Пакеты идентификации систем
- •4. Дополнительные пакеты расширения matlab
- •5. Пакеты для обработки сигналов и изображений
- •Часть №2
- •Часть №3
- •1. Работа с матрицами Обращение к элементу матрицы
- •2. Операции и функции в matlab
- •3. Основные операции с массивами
- •4. Арифметические операторы
- •5. Операторы отношения
- •Действия над файлами
- •Поддерживаемые графические форматы
- •Форматы файлов и их краткое описание
- •4. Типы м-файлов
- •Задание и порядок выполнения работы
- •Решатели оду в matlab
- •Задание и порядок выполнения работы
- •Содержание отчЕтА
- •Вопросы для защиты лабораторной работы:
- •Список литературы
4. Дополнительные пакеты расширения matlab
4.1. Communications Toolbox
Пакет прикладных программ для построения и моделирования разнообразных телекоммуникационных устройств: цифровых линий связи, модемов, преобразователей сигналов и др. Имеет богатейший набор моделей самых различных устройств связи и телекоммуникаций. Содержит ряд интересных примеров моделирования коммуникационных средств, например модема, работающего по протоколу v34, модулятора для обеспечения однополосной модуляции и др.
4.2. Digital Signal Processing (DSP) Blockset
Пакет прикладных программ для проектирования устройств, использующих процессоры цифровой обработки сигналов. Это прежде всего высокоэффективные цифровые фильтры с заданной или адаптируемой к параметрам сигналов частотной характеристикой (АЧХ). Результаты моделирования и проектирования цифровых устройств с помощью этого пакета могут использоваться для построения высокоэффективных цифровых фильтров на современных микропроцессорах цифровой обработки сигналов.
4.3. Fixed-Point Blockset
Этот специальный пакет ориентирован на моделирование цифровых систем управления и цифровых фильтров в составе пакета Simulink. Специальный набор компонентов позволяет быстро переключаться между вычислениями с фиксированной и плавающей запятой (точкой). Можно указывать 8-, 16- или 32-битовую длину слова. Пакет обладает рядом полезных свойств:
применение беззнаковой или двоичной арифметики;
выбор пользователем положения двоичной точки;
автоматическая установка положения двоичной точки;
просмотр максимального и минимального диапазонов сигнала модели;
переключение между вычислениями с фиксированной и плавающей точкой;
коррекция переполнения и наличие ключевых компонентов для операций с фиксированной точкой; логические операторы, одно- и двумерные справочные таблицы.
5. Пакеты для обработки сигналов и изображений
5.1. Signal Processing Toolbox
Мощный пакет по анализу, моделированию и проектированию устройств обработки всевозможных сигналов, обеспечению их фильтрации и множества преобразований.
Пакет Signal Processing обеспечивает чрезвычайно обширные возможности создания программ обработки сигналов для современных научных и технических приложений. В пакете используется разнообразная техника фильтрации и новейшие алгоритмы спектрального анализа. Пакет содержит модули для разработки линейных систем и анализа временных рядов. Пакет будет полезен, в частности, в таких областях, как обработка аудио- и видеоинформации, телекоммуникации, геофизика, задачи управления в реальном режиме времени, экономика, финансы и медицина. Основные свойства пакета:
моделирование сигналов и линейных систем;
проектирование, анализ и реализация цифровых и аналоговых фильтров;
быстрое преобразование Фурье, дискретное косинусное и другие преобразования;
оценка спектров и статистическая обработка сигналов;
параметрическая обработка временных рядов;
генерация сигналов различной формы.
Пакет Signal Processing — идеальная оболочка для анализа и обработки сигналов. В нем используются проверенные практикой алгоритмы, выбранные по критериям максимальной эффективности и надежности. Пакет содержит широкий спектр алгоритмов для представления сигналов и линейных моделей. Этот набор позволяет пользователю достаточно гибко подходить к созданию сценария обработки сигналов. Пакет включает алгоритмы для преобразования модели из одного представления в другое.
Пакет Signal Processing включает полный набор методов для создания цифровых фильтров с разнообразными характеристиками. Он позволяет быстро разрабатывать фильтры верхних и нижних частот, полосовые пропускающие и задерживающие фильтры, многополосные фильтры, в том числе фильтры Чебышева, Юла-Уолкера, эллиптические и др.
В пакет включены следующие новые методы проектирования фильтров:
обобщенный метод Чебышева для создания фильтров с нелинейной фазовой характеристикой, комплексными коэффициентами или произвольным откликом. Алгоритм разработан Макленаном и Карамом в 1995 г.;
метод наименьших квадратов с ограничениями позволяет пользователю явно контролировать максимальную ошибку (сглаживание);
метод расчета минимального порядка фильтра с окном Кайзера;
обобщенный метод Баттерворта для проектирования низкочастотных фильтров с максимально однородными полосами пропускания и затухания.
Новый графический интерфейс позволяет просматривать и визуально оценивать характеристики сигналов, проектировать и применять фильтры, производить спектральный анализ, исследуя влияние различных методов и их параметров на получаемый результат. Графический интерфейс особенно полезен для визуализации временных рядов, спектров, временных и частотных характеристик, расположения нулей и полюсов передаточных функций систем.
5.2. Higher-Order Spectral Analysis Toolbox
Пакет Higher-Order Spectral Analysis содержит специальные алгоритмы для анализа сигналов с использованием моментов высшего порядка. Пакет предоставляет широкие возможности для анализа негауссовых сигналов, так как содержит алгоритмы, пожалуй, самых передовых методов для анализа и обработки сигналов. Основные возможности пакета:
оценка спектров высокого порядка;
традиционный или параметрический подход;
восстановление амплитуды и фазы;
адаптивное линейное прогнозирование;
восстановление гармоник;
оценка запаздывания;
блочная обработка сигналов.
Пакет Higher-Order Spectral Analysis позволяет анализировать сигналы, поврежденные негауссовым шумом, и процессы, происходящие в нелинейных системах. Спектры высокого порядка, определяемые в терминах моментов высокого порядка сигнала, содержат дополнительную информацию, которую невозможно получить, пользуясь только анализом автокорреляции или спектра мощности сигнала. Спектры высокого порядка позволяют:
подавить аддитивный цветной гауссов шум;
идентифицировать неминимально-фазовые сигналы;
выделить информацию, обусловленную негауссовым характером шума;
обнаружить и проанализировать нелинейные свойства сигналов.
Возможные приложения спектрального анализа высокого порядка включают акустику, биомедицину, эконометрию, сейсмологию, океанографию, физику плазмы, радары и локаторы. Основные функции пакета поддерживают спектры высокого порядка, взаимную спектральную оценку, линейные модели прогноза и оценку запаздывания
5.3. Image Processing Toolbox
Пакет Image Processing предоставляет ученым, инженерам и даже художникам широкий спектр средств для цифровой обработки и анализа изображений. Будучи тесно связанным со средой разработки приложений MATLAB, пакет Image Processing Toolbox освобождает вас от выполнения длительных операций кодирования и отладки алгоритмов, позволяя сосредоточить усилия на решении основной научной или практической задачи. Основные свойства пакета:
восстановление и выделение деталей изображений;
работа с выделенным участком изображения;
анализ изображения;
линейная фильтрация;
преобразование изображений;
геометрические преобразования;
увеличение контрастности важных деталей;
бинарные преобразования;
обработка изображений и статистика;
цветовые преобразования;
изменение палитры;
преобразование типов изображений.
Пакет Image Processing дает широкие возможности для создания и анализа графических изображений в среде MATLAB. Этот пакет обеспечивает чрезвычайно гибкий интерфейс, позволяющий манипулировать изображениями, интерактивно разрабатывать графические картины, визуализировать наборы данных и аннотировать результаты для технических описаний, докладов и публикаций
Этот пакет позволяет пользователю тратить значительно меньше времени и сил на создание стандартных графических изображений и, таким образом, сконцентрировать усилия на важных деталях и особенностях изображений.
5.4. Wavelet Toolbox
Пакет Wavelet предоставляет пользователю полный набор программ для исследования многомерных нестационарных явлений с помощью вейвлетов (коротких волновых пакетов). Сравнительно недавно созданные методы пакета Wavelet расширяют возможности пользователя в тех областях, где обычно применяется техника Фурье-разложения. Пакет может быть полезен для таких приложений, как обработка речи и аудиосигналов, телекоммуникации, геофизика, финансы и медицина. Основные свойства пакета:
усовершенствованный графический пользовательский интерфейс и набор команд для анализа, синтеза, фильтрации сигналов и изображений;
преобразование многомерных непрерывных сигналов;
дискретное преобразование сигналов;
декомпозиция и анализ сигналов и изображений;
широкий выбор базисных функций, включая коррекцию граничных эффектов;
пакетная обработка сигналов и изображений;
анализ пакетов сигналов, основанный на энтропии;
фильтрация с возможностью установления жестких и нежестких порогов;
оптимальное сжатие сигналов.
Пользуясь пакетом, можно анализировать такие особенности, которые упускают другие методы анализа сигналов, т. е. тренды, выбросы, разрывы в производных высоких порядков. Пакет позволяет сжимать и фильтровать сигналы без явных потерь даже в тех случаях, когда нужно сохранить и высоко- и низкочастотные компоненты сигнала. Обширное руководство пользователя объясняет принципы работы с методами пакета, сопровождая их многочисленными примерами и полноценным разделом ссылок.