主要内容

在MATLAB中使用系统对象进行系统设计

系统设计与MATLAB仿真

系统对象允许您在MATLAB中设计和模拟系统®。在MATLAB中使用System对象,如图所示。

  1. 创建单个组件-创建系统对象以在您的系统中使用。创建单个组件。除了系统工具箱提供的系统对象之外,您还可以创建自己的系统对象。看到创建系统对象

  2. 配置组件-如果需要,改变对象的属性值来建模你的特定系统。所有System对象™属性都有默认值,您可以使用它们而不需要更改它们。看到配置组件

  3. 将组件组装成系统-编写一个MATLAB程序,包括这些系统对象,使用MATLAB变量作为输入和输出来模拟你的系统连接它们。看到连接系统对象

  4. 你的系统运行-运行程序。您可以在系统运行时更改可调属性。看到你的系统运行重新配置对象

创建单个组件

本节中的示例展示了如何使用软件中预定义的System对象。如果使用函数创建和使用System对象,请使用条件代码指定对象创建。如果在循环中调用该函数,条件化创建可以防止出现错误。您还可以创建自己的System对象,请参阅创建系统对象

本节展示如何使用DSP系统工具箱™和音频工具箱™中的预定义组件来设置系统:

  • dsp。AudioFileReader—读取音频数据文件

  • dsp。FIRFilter—过滤音频数据

  • audioDeviceWriter—播放过滤后的音频数据

首先,使用默认属性设置创建组件对象。

audioIn = dsp.AudioFileReader;filtLP = dsp.FIRFilter;audioOut = audioDeviceWriter;

配置组件

何时配置组件

如果在创建对象时没有设置对象的属性,并且不想使用默认值,则必须显式设置这些属性。有些属性允许您在系统运行时更改它们的值。看到重新配置对象获取信息。

大多数属性是相互独立的。但是,一些系统对象属性启用或禁用另一个属性或限制另一个属性的值。为了避免错误或警告,您应该在设置依赖属性之前设置控制属性。

显示组件属性值

要显示对象的当前属性值,请在命令行键入该对象的句柄名(例如audioIn)。要显示特定属性的值,键入objecthandle.propertyname(如audioIn。文件名)。

配置组件属性值

本节展示如何通过设置组件对象的属性来为系统配置组件。

如果您是单独创建组件而不是配置组件,请使用此过程。您还可以同时创建和配置组件,如后面的示例所述。

对于文件读取器对象,指定要读取的文件并设置输出数据类型。

对于滤波器对象,使用fir1函数指定滤波器分子系数,fir1函数指定低通滤波器阶数和截止频率。

对于音频设备写入器对象,请指定采样速率。在这种情况下,使用与输入数据相同的采样率。

audioIn。文件名=“speech_dft_8kHz.wav”;audioIn。OutputDataType =“单身”;filtLP。分子= fir1(160 .15点);audioOut。SampleRate = audioIn.SampleRate;

同时创建和配置组件

这个例子展示了如何创建系统对象组件并同时配置所需的属性。使用“Name”、“Value”参数对指定每个属性。

创建文件读取器对象,指定要读取的文件,并设置输出数据类型。

audioIn = dsp。AudioFileReader (“speech_dft_8kHz.wav”,“OutputDataType”,“单身”);

创建过滤器对象并使用fir1函数指定过滤器分子。指定低通滤波器的阶数和第一个函数的截止频率。

filtLP = dsp。FIRFilter (“分子”fir1(160 .15点));

创建音频播放器对象,并将采样速率设置为与输入数据相同的速率。

audioOut = audioDeviceWriter (“SampleRate”, audioIn.SampleRate);

将组件组装成系统

连接系统对象

在确定了所需的组件并创建和配置了System对象之后,组装系统。您可以像使用其他MATLAB变量一样使用System对象,并将它们包含在MATLAB代码中。您可以将MATLAB变量传入和传出System对象。

使用系统对象和使用函数之间的主要区别是,系统对象使用两个步骤的过程。首先创建对象并设置其参数,然后运行该对象。运行该对象将初始化它并控制系统的数据流和状态管理。通常在代码循环中调用System对象。

您使用一个对象的输出作为另一个对象的输入。对于某些System对象,您可以使用这些对象的属性来更改输入或输出。要验证正在使用的输入和输出的适当数量,您可以使用输入参数个数nargout在任何System对象上。有关所有可用的系统对象函数的信息,请参见系统对象的功能

连接系统中的组件

本节展示如何将这些组件连接在一起来读取、筛选和播放音频数据文件。while循环使用结束函数来读取整个文件。

~isDone(audioIn) audio = audioIn();%读取音频源文件y = filtLP(音频);%过滤数据audioOut (y);%播放过滤后的数据结束

你的系统运行

通过直接在命令行输入或运行包含程序的文件来运行代码。当您运行系统的代码时,数据将通过对象进行处理。

系统运行时不能更改的内容

对System对象的第一次调用将初始化并运行该对象。当System对象已经开始处理数据时,您不能更改不可调优的属性。

根据System对象的不同,其他规范也可能受到限制:

  • 输入的大小

  • 输入的复杂性

  • 输入数据类型

  • 可调属性数据类型

  • 离散状态数据类型

如果System对象作者限制了这些规范,那么如果在使用System对象时试图更改它们,就会得到一个错误。

重新配置对象

改变属性

当系统对象已经开始处理数据时,您不能更改nontunable属性。您可以使用isLocked来验证对象是否正在处理数据。处理完成后,可以使用释放函数释放资源并允许更改不可调属性。

一些对象属性是可调,即使对象正在使用中,也可以更改它们。大多数System对象属性是不可调的。引用对象的引用页以确定单个属性是否可调。

更改输入复杂性、维度或数据类型

在对象使用期间,调用算法后,一些System对象不允许更改输入复杂度、大小或数据类型。如果System对象限制了这些规范,则可以调用释放更改这些规格。调用释放也会重置System对象的其他方面,比如状态和离散状态。

在系统中更改可调属性

在代码运行时,通过修改分子过滤器对象的属性。下次调用对象时,更改生效。

重置(audioIn);%重置音频文件Wn = (0.05, 0.1, 0.15, 0.2);Wn_X =1 /1000;filtLP。分子= fir1 (Wn (Wn_X), 160年“高”);音频= audioIn ();%读取音频源文件y = filtLP(音频);%过滤数据audioOut (y);%播放过滤后的数据结束