0.5 MATLAB仿真平台

MATLAB（Matrix Laboratory，矩阵实验室）是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的可视化环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案。

MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通信、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。Simulink是MATLAB提供的交互式仿真工具，用于在MATLAB环境下对动态系统的建模、分析和仿真，适用于线性、非线性、连续、离散等多种系统。它提供了非常友好的图形用户界面（Graphical User Interface, GUI），只需用鼠标拖动方式就能快速地建立起系统的框图模型，就像在纸上绘图一样简单。Simulink的仿真过程是交互的，可以很容易地随时修改图形和参数，并立即看到仿真结果。它能充分利用MATLAB丰富的资源，并与MATLAB、C语言程序、Fortran语言程序，甚至硬件之间实现数据交换。它不但可以对系统进行仿真研究，还可以对系统进行模型分析和控制器设计等。

MATLAB得到快速发展和应用，在于它具有一系列重要的特征，其中最主要的特点有：内嵌多种常用的数学数值计算公式，对数据、数组、矩阵具有强大的计算功能；同时，作为一种描述性语言，便于初学者上手，编程效率高。MATLAB还有强大的帮助文件和演示程序，可以方便地查找和查看MATLAB里所有函数的功能和用法以及源代码，还可以查询函数的路径及子目录的函数集合，从而以最快的速度给出任何帮助信息。MATLAB的图形处理显示功能和友好的用户界面也是其一重要的特点和优势，其绘图作用适用于线型、对数、极坐标等不同的坐标系。它还提供了具有各种高级功能的图形函数，可实现二维及三维图形的绘制、平面或空间图形的填充、图形的缩放和图形界面设计。此外，MATLAB还可以方便地调用其他语言（如Basic、Fortran、C语言等）。总之，MATLAB简单易学功能强大，不要求使用者具有很高的数学及程序语言知识，也不需要使用者详细了解具体算法及编程技巧。这些优点使MAT LAB成为当今科学计算、工程设计、辅助教学的有力工具。

MATLAB中针对自动控制领域设置了两个建模与仿真的工具箱组件：控制系统工具箱（Control Systems Toolbox, CST）和仿真环境（Simulink）工具箱，采用这两个工具箱就可以对系统进行状态空间建模，稳定性、能控能观性分析，零极点配置等。MATLAB是自动控制教学与研究的重要工具，学生除了要熟练掌握MATLAB的常用函数外，还要广泛的阅读相关的课外书籍，拓展知识面，将MATLAB用活用精，为将来的控制系统设计与研究打下良好的基础。