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基于iir数字滤波器的设计matlab.doc
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基于iir数字滤波器的设计matlab.doc
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引言
MATLAB 是矩阵实验室(Matrix Laboratory)的简称,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。
MATLAB 和 Mathematica、Maple 并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件
中在数值计算方面首屈一指。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
号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。
MATLAB 的基本数据单位是矩阵,它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十
分相似,故用 MATLAB 来解算问题要比用 C,FORTRAN 等语言完成相同的事情简捷
得多,并且 mathwork 也吸收了像 Maple 等软件的优点,使 MATLAB 成为一个强大的数
学软件。在新的版本中也加入了对 C,FORTRAN,C++ ,JAVA 的支持。可以直接调
用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到 MATLAB 函数库中方便自己以后调用,此
外许多的 MATLAB 爱好者都编写了一些经典的程序,用户可以直接进行下载就可以用
MATLAB 语言是一种面向科学与工程计算的高级语言,它集科学计算,自动控制,信号
处理、神经网络和图象处理等于一体,具有极高的编程效率。它是一个高级的数学分析与运
算软件,可用作动态系统的建模与仿真。
I I R 数 字 滤 波 器 的 设 计
2
正文
一、MATLAB 语言的简介
1、MATLAB 的特点及优势
MATLAB 作为一种使用广泛的数学软件,具有强大的编程能力,可以进行矩阵的运算、
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。它具有以下几个
显著特点:
●此高级语言可用于技术计算
●此开发环境可对代码、文件和数据进行管理
●交互式工具可以按迭代的方式探查、设计及求解问题
●数学函数可用于线性代数、统计、傅立叶分析、筛选、优化以及数值积分等
●二维和三维图形函数可用于可视化数据
●各种工具可用于构建自定义的图形用户界面
●各种函数可将基于 MATLAB 的算法与外部应用程序和语言(如 C、C++、
Fortran、Java、COM 以及 Microsoft Excel)集成
●不支持大写输入,内核仅仅支持小写
同时 MATLAB 和 Mathematica、Maple 并称为三大数学软件,自然有它的显著优势,
以下简单的介绍它的优势。
(1)友好的工作平台和编程环境
MATLAB 由一系列工具组成。这些工具方便用户使用 MATLAB 的函数和文件,其
中许多工具采用的是图形用户界面。包括 MATLAB 桌面和命令窗口、历史命令窗口、
编辑器和调试器、路径搜索和用于用户浏览帮助、工作空间、文件的浏览器。随着
MATLAB 的商业化以及软件本身的不断升级,MATLAB 的用户界面也越来越精致,更
加接近 Windows 的标准界面,人机交互性更强,操作更简单。而且新版本的 MATLAB
提供了完整的联机查询、帮助系统,极大的方便了用户的使用。简单的编程环境提供了
比较完备的调试系统,程序不必经过编译就可以直接运行,而且能够及时地报告出现的
错误及进行出错原因分析。
(2)简单易用的程序语言
MATLAB 一个高级的矩阵/阵列语言,它包含控制语句、函数、数据结构、输入
和输出和面向对象编程特点。用户可以在命令窗口中将输入语句与执行命令同步,也可
以先编写好一个较大的复杂的应用程序(M 文件)后再一起运行。新版本的 MATLAB
3
语言是基于最为流行的 C++语言基础上的,因此语法特征与 C++语言极为相似,而
且更加简单,更加符合科技人员对数学表达式的书写格式。使之更利于非计算机专业的
科技人员使用。而且这种语言可移植性好、可拓展性极强,这也是 MATLAB 能够深入
到科学研究及工程计算各个领域的重要原因。
(3)强大的科学计算机数据处理能力
MATLAB 是一个包含大量计算算法的集合。其拥有 600 多个工程中要用到的数学
运算函数,可以方便的实现用户所需的各种计算功能。函数中所使用的算法都是科研和
工程计算中的最新研究成果,而前经过了各种优化和容错处理。在通常情况下,可以用
它来代替底层编程语言,如 C 和 C++ 。在计算要求相同的情况下,使用 MATLAB 的
编程工作量会大大减少。MATLAB 的这些函数集包括从最简单最基本的函数到诸如矩
阵,特征向量、快速傅立叶变换的复杂函数。函数所能解决的问题其大致包括矩阵运算
和线性方程组的求解、微分方程及偏微分方程的组的求解、符号运算、傅立叶变换和数
据的统计分析、工程中的优化问题、稀疏矩阵运算、复数的各种运算、三角函数和其他
初等数学运算、多维数组操作以及建模动态仿真等。
(4)出色的图形处理功能
MATLAB 自产生之日起就具有方便的数据可视化功能,以将向量和矩阵用图形表
现出来,并且可以对图形进行标注和打印。高层次的作图包括二维和三维的可视化、图
象处理、动画和表达式作图。可用于科学计算和工程绘图。新版本的 MATLAB 对整个
图形处理功能作了很大的改进和完善,使它不仅在一般数据可视化软件都具有的功能
(例如二维曲线和三维曲面的绘制和处理等)方面更加完善,而且对于一些其他软件所
没有的功能(例如图形的光照处理、色度处理以及四维数据的表现等),MATLAB 同
样表现了出色的处理能力。同时对一些特殊的可视化要求,例如图形对话等,MATLAB
也有相应的功能函数,保证了用户不同层次的要求。另外新版本的 MATLAB 还着重在
图形用户界面(GUI)的制作上作了很大的改善,对这方面有特殊要求的用户也可以得
到满足。
(5)应用广泛的模块集合工具箱
MATLAB 对许多专门的领域都开发了功能强大的模块集和工具箱。一般来说,它
们都是由特定领域的专家开发的,用户可以直接使用工具箱学习、应用和评估不同的方
法而不需要自己编写代码。目前,MATLAB 已经把工具箱延伸到了科学研究和工程应
用的诸多领域,诸如数据采集、数据库接口、概率统计、样条拟合、优化算法、偏微分
方程求解、神经网络、小波分析、信号处理、图像处理、系统辨识、控制系统设计、LMI
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