目錄一、Julia語言及MWORKS簡介二、Julia語言基礎語法三、計算數據可視化四、Syslab工具箱介紹五、Modelica基礎語法及Sysplorer系統建模四、Syslab工具箱簡介Syslab擁有14個工具箱，分為通用（4）、數據科學與統計（2）、數學優化（4）、通信與信號處理（3）及控制系統（1）五大類。四、Syslab工具箱簡介通用部分：基礎、數學、圖形和圖像工具箱，提供通用編程、科學計算和數據可視化的功能；數據科學與統計部分：曲線擬合和統計工具箱，提供數據科學和機器學習的功能；數學和優化部分：地理圖、符號數學、優化和全局優化工具箱，提供多種創建和分析數學模型的建模方法；通信與信號處理部分：信號處理、通信和DSP系統工具箱，提供設計、分析、測試和驗證信號處理系統和通信系統的功能；控制系統部分：控制系統工具箱，提供被控對象建模、控制器設計和系統驗證實現的功能。四、Syslab工具箱簡介四、Syslab工具箱簡介基礎/數學/圖形工具箱：數據類型、集合容器、流程控制、初等函數、初等數學、線性代數、數值積分和微分方程、二維繪圖、三維繪圖等作為科學計算環境Syslab不斷發展壯大的基石，被高度集成在了數學、基礎和圖形工具箱中，它們為其他工具箱中函數和算法的開發提供了最有力的支持。圖像工具箱：支持RGB真彩色圖像、索引圖像、灰度圖像和二值圖像四種類型。RGB圖像索引圖像灰度圖像二值圖像的二維矩陣僅有0、1兩個值組成，0代表黑色、1代表白色，可以看作是灰度圖像的特例。RGB圖像與索引圖像均用來表示彩色圖像，分別用紅色（R）、綠色（G）、藍色（B）三原色的組合來表示每一個像素的顏色。區別是RGB圖像直接將像素的顏色值存放在矩陣中，而索引圖像存放的是顏色索引矩陣?；叶葓D像矩陣元素取值范圍為[0,255]，0表示純黑色，255表示純白色，中間的數字從小到大表示由黑到白的過渡色。二值圖像四、Syslab工具箱簡介圖像工具箱：提供讀取、寫入、顯示和修改圖像的函數。通過這些函數，可以顯示圖形文件并控制圖像的大小和縱橫比，以及處理標準圖像文件格式等。函數名簡介imshow顯示圖像image從數組顯示圖像imagesc使用縮放顏色顯示圖像顯示圖像函數名簡介imread從圖形文件讀取圖像imresize調整圖像大小imtile將多個圖像幀合并為一個矩形分塊圖imwrite將圖像寫入圖形文件imfinfo有關圖形文件的信息函數名簡介frame2im返回與影片幀關聯的圖像數據im2frame將圖像轉換為影片幀im2double將圖像轉換為雙精度值ind2rgb將索引圖像轉換為RGB圖像rgb2gray將RGB圖像或顏色圖轉換為灰度圖rgb2ind將RGB圖像轉換為索引圖像讀取、寫入和修改圖像轉換圖像類型修改圖像顏色imapprox通過減少顏色數量來近似處理索引圖像dither轉換圖像，通過抖動提高表現顏色分辨率cmpermute重新排列顏色圖中的顏色cmunique消除顏色圖中的重復顏色四、Syslab工具箱簡介四、Syslab工具箱簡介曲線擬合工具箱：自然界和社會生活中的許多現象之間都存在著某種必然聯系，考察這些聯系方式的手段：定量分析：利用大量的觀測數據尋找事物內部隱含的規律。無法使用明確的數學方程式，只能通過統計模型來表達現象之間的聯系。當所能收集到的數據樣本不足、不連續或包含誤差時現有統計模型中，擬合是最常用的一種技術。使用某一個適當的曲線（曲面）類型或者方程式，將一系列的數據連成平滑的曲線（曲面），并用擬合的曲線（曲面）方程分析兩變量或多變量之間的內在聯系，以實現對數據之間變化趨勢的預測。什么是擬合？最小二乘法、梯度下降法、高斯牛頓法等根據自變量個數，可分為曲線擬合和曲面擬合四、Syslab工具箱簡介曲線擬合工具箱：提供擬合曲線和曲面的函數和算法，可用于：進行數據預處理和后處理，并比較候選模型以移除掉數據中存在的極端值；使用內置的線性和非線性模型或自定義的函數進行回歸分析；支持非參數建模功能，例如樣條、插值和平滑。插值平滑曲線擬合曲面擬合Chebyshev樣條插值的自動節點選擇四、Syslab工具箱簡介統計工具箱：提供描述數據、分析數據以及為數據建模的函數和算法，可用于：使用描述性統計量和繪圖方式進行探索性數據分析；對數據進行概率分布擬合并生成蒙特卡洛模擬的隨機數；執行參數化假設檢驗和非參數化假設檢驗，確定樣本數據是否來自具有特定特征的總體。統計作為一門收集、處理、分析、解釋數據并從數據中得出結論的科學，無論在科學研究領域還是在實際工程領域中都有著非常廣泛的應用。四、Syslab工具箱簡介測量和描述數據分布特征的三個方面：1）反映各數據向其中心值靠攏或聚集的程度——分布的集中趨勢；2）反映各數據遠離中心值的趨勢——分布的離散程度；3）反映數據分布的偏態和峰態——分布的形狀；通過生成匯總統計量，以數值方式反映數據分布特征的不同側面；提供箱線圖、直方圖和概率圖等一元圖、二元圖和多元圖實現數據的可視化。假設檢驗假設檢驗是利用樣本對總體進行某種推斷，主要分為：1）對某個值提出一種假設；2）利用樣本信息去檢驗這個假設是否成立；可檢驗樣本數據是否來自具有特定分布總體的分布檢驗，例如卡方擬合優度檢驗、單樣本檢驗；可檢驗樣本數據是否來自具有特定均值和中位數總體的位置檢驗，例如Z檢驗、單樣本T檢驗；可檢驗樣本數據是否來自具有特定方差總體的散度檢驗，例如卡方方差檢驗。描述性統計量和可視化概率分布對離散型、連續型和多元型等不同類型樣本數據進行擬合，計算它們的概率密度函數和累積密度函數。四、Syslab工具箱簡介四、Syslab工具箱簡介地理圖工具箱：可用于地理數據的變換和地圖顯示創建。一組表示地理位置、區域屬性或是地球表面特征的變量集合。指定坐標在地理圖上創建線圖、散點圖、點密度圖和氣泡圖。定義：地理圖指的是地表起伏形態和地理位置、形狀在水平面上的投影圖。具體來講，就是將地面上的地物和地貌按水平投影的方法以一定比例縮繪形成的圖形，是地理空間數據在平面上的可視化表達；分類：等高線圖和分層設色地理圖。繪制地理數據函數名簡介geoplot在地理坐標中繪制線條geoscatter地理坐標中的散點圖geobubble以可視方式呈現特定地理位置的數據值geodensityplot地理密度圖函數名簡介geobasemap設置或查詢底圖geolimits設置或查詢地理范圍geoaxes創建地理坐標區geotickformat設置或查詢地理刻度標簽格式geotext在地理坐標區標注文本自定義地理坐標區四、Syslab工具箱簡介在解算數學表達式或方程式時，不在離散化的數值點上進行，而在一系列恒等式和數學定理基礎上，通過推理和演繹獲得解析結果的一種運算方式；是一種符號之間的運算，其運算結果仍以標準的符號形式表達。什么是符號數學？符號數學運算特點科學計算對象從具體的某一數值抽象化為一般文字符號；運算之前事先對變量賦值變化為預先定義符號變量并創建符號表達式。符號數學工具箱：可以解決、繪制和操作數學領域常見的符號數學方程，例如微積分、線性代數、多項式和常微分方程等，并且能夠進行維度計算和單位制之間的相互轉換。四、Syslab工具箱簡介優化/全局優化工具箱：提供在滿足約束同時求出可最小化或最大化目標參數的函數；提供針對線性規劃、混合整數線性規劃、二次規劃、二階錐規劃、非線性規劃、約束線性最小二乘、非線性最小二乘和非線性方程等具體問題的求解器；提供全局搜索、模式搜索、遺傳算法、多目標遺傳算法、模擬退火算法和粒子群優化算法等多種主流全局優化算法。非線性優化解決非線性函數的極值問題和約束極值問題；可求解單變函數在區間上的最小值、線性或非線性約束條件下多變量函數的最小值、無約束多變量函數的最小值以及多目標優化問題。四、Syslab工具箱簡介優化問題中最基本、最常見的一類問題，本質上與非線性規劃問題一樣，也是求解極大值或極小值問題，但它們的目標函數和約束函數軍事線性的；提供求解線性規劃問題、混合整數線性規劃問題、約束線性最小二乘問題、非負線性最小二乘問題的函數。非線性方程組與非線性最小二乘非線性最小二乘問題是一類特殊的無約束優化問題，非線性方程組問題借助2-范數與一階最優性條件可轉化為無約束優化問題；非線性方程組問題方程個數與變量個數一般相等，需求得方程組的根；非線性最小二乘問題方程個數一般大于變量個數，通常需求得殘量的最小范數解；提供求解非線性方程組、非線性函數的根、用最小二乘求解非線性曲線擬合、非線性最小二乘（非線性數據擬合）。線性規劃與線性最小二乘全局優化求解目標函數或約束函數連續、不連續、隨機、導數不存在以及包含仿真或黑箱函數的優化問題；利用混合函數選項在第一個求解器之后應用第二個求解器來改進解算。四、Syslab工具箱簡介四、Syslab工具箱簡介信號處理工具箱：提供解決信號處理相關問題的多種函數和算法，可用于：均勻和非均勻采樣信號的管理、分析、預處理和特征提??；濾波器設計和分析、重采樣、平滑處理、去趨勢和功率譜估計；設計和分析有限脈沖響應（FIR）和無線脈沖響應（IIR）數字濾波器，提取特征（如變化點和包絡）、尋找波峰和信號模式、量化信號相似性以及執行SNR和失真等測量。從數據中去除噪聲、離群值和亂真內容；增強信號以對其可視化并發現信號模式；更改信號的采樣率，或使不規則采樣信號或帶缺失數據信號的采樣率趨于恒定；生成脈沖、正弦、周期性/非周期性和編碼脈沖等合成信號。信號生成及預處理四、Syslab工具箱簡介測量和特征提取快速測量信號的常見不同特征、定位信號波峰并確定其高度、寬度和與鄰點的距離等統計量；獲得峰間幅值、信號包絡和各種脈沖和瞬態指標；測量基頻、均值頻率、中位數頻率和諧波頻率、通道帶寬和頻帶功率。變換、相關性和建模使用變換將數據分解成若干頻率分量或壓縮數據；使用互相關、自相關、互協方差、自協方差、線性卷積和循環卷積，可以量化信號的相關性；使用線性預測、自回歸模型、Yule-Walker等參數化建模方法，可以估計描述信號、系統或過程的有理傳遞函數。數字和模擬濾波器提供Bessel、Butterworth、橢圓等濾波器設計方法，并能夠使用沖激不變性和雙線性變換等離散化方法執行模數濾波器轉換；分析數字濾波器在頻域和時域中的響應，可視化幅值、相位、群延遲、沖激和復平面中的濾波器極點和零點。頻譜分析提供基于快速傅里葉變換（FFT）的非參數化方法、參數化方法和子空間法用于表征信號的頻率成分；設計和分析Hamming、Chebyshev、Bartlett和其他數據窗，比較窗在不同大小和其他參數設置下的主瓣寬度和旁瓣電平。四、Syslab工具箱簡介通信工具箱：為通信系統的設計、分析以及從發射端到接收端的仿真和驗證提供了完整的算法和應用程序，可用于：驗證設計方案，生成和分析信號、可視化通道特性，并獲得包含誤差向量幅度等在內的性能指標；設計Rayleigh信號、Rician信道和WINNERⅡ信道；射頻無線電建模與損傷校正，能夠真實地建模鏈路級規范，補償信道降級的影響。四、Syslab工具箱簡介提供與通信系統創建有關的函數命令，包括信源產生函數、信源編碼/解碼函數、信道函數、對信號進行加擾、穿刺、交織等操作函數、模擬和數字調制/解調函數以及濾波器函數，實現快速地構建和表征通信系統的鏈路。傳播和信道模型提供高斯白噪聲信道awgn函數和二進制對稱信道函數bsc，可以建立信道模型以描述通信系統鏈路中的空間環境；提供創建射頻傳播模型的函數，能夠描述當信號穿過周圍環境時，來自傳輸點的電磁輻射行為。射頻元件建模提供一系列函數和對象可用于設計、建模、分析和可視化射頻元件；可以對包含放大器、混頻器、濾波器、傳輸線、匹配網絡和數字預失真的射頻前端進行建模仿真、實現對射頻信號的損失和校正。測試和測量計算濾波器帶寬和測試輸入數據的誤碼率；生成波形以及使用定量工具測量通信系統的性；通過星座圖、眼圖等圖形工具可視化各種損失和校正的效果物理層組件四、Syslab工具箱簡介1.數字信號處理（DSP）是一門涉及眾多學科的新興學科，是利用計算機或專用處理設備，以數字形式對信號進行分析、采集、合成、變換、濾波、估算、壓縮等加工處理，以便提取有用的信息進行有效傳輸與應用的理論和技術。2.在通信、雷達、聲納、語音合成和識別、圖像處理等許多科學和工程領域得到廣泛應用。DSP系統工具箱：提供函數滿足信號處理系統的設計、仿真與分析。在信號處理工具箱的基礎上，增加或突出適應數字信號處理的函數和算法四、Syslab工具箱簡介與信號處理工具箱的信號生成及預處理部分不同，提供生成和傳輸信號的函數和工具；對信號執行操作實現將一個復雜信號分解為若干簡單信號分量之和，或用有限的一組參量表示一個復雜波形的信號。濾波器實現提供FIR濾波器和IIR濾波器，FIR濾波器的沖激響應在有限時間內衰減為零，輸出僅取決于當前和過去的輸入信號值；IIR濾波器的沖激響應無限長，輸出不僅取決于當前和過去的輸入信號值，也取決于過去的信號輸出值；提供多速率多級濾波器和自適應濾波器等。濾波器設計與分析數字濾波器是一種專門用來過濾時間離散信號的數字系統，通過修改濾波器參數可以很容易地改變濾波器的性能，使得只用一種程序濾波器即可完成多重濾波任務；DSP系統工具箱提供可用于設計和分析各種數字FIR和IIR濾波器，包括一些高級濾波器，例如奈奎斯特濾波器。變換與譜分析提供時域分析和頻域分析函數和算法，時域分析研究信號的波形參數、波形變化、持續時間、重復周期等；頻域分析研究信號的頻率結構（頻譜成分）、頻率分量的相對大小（能量分布）、主要頻率分量占有的范圍等；提供將時域信號與頻域信號相互轉換的函數。信號產生、處理和分析四、Syslab工具箱簡介四、Syslab工具箱簡介控制系統工具