Toolbox (hộp công cụ) là những công cụ trợ giúp giải quyết những vấn đề đặc biệt đối với từng lĩnh vực cụ thể, ví dụ Student Edition của MATLAB bao gồm cả Toolbox điều khiển hệ thống, Toolbox xử lý tín hiệu, Toolbox biểu t- ợng toán học. Ngoài ra, ngời dùng cũng có thể tự tạo thêm các Toolbox cho riêng mình.
MATLAB 5.2 trở về trớc có khoảng 25 Toolbox nhng với phiên bản mới MATLAB 6.5 có trợ giúp gần 30 Toolbox. Dới đây xin giới thiệu một số Toolbox tiêu biểu:
- Control System Toolbox: là nền tảng cho họ Toolbox thiết kế điều khiển bằng MATLAB. Nó chứa các hàm cho việc mô phỏng, phân tích và thiết kế các hệ thống điều khiển tự động.
- Frequency-Domain System Identification Toolbox: gồm các M-Files cho việc mô phỏng các hệ thống tính toán trên cơ sở phép đo đáp ứng tần số của hệ thống.
- Fuzzy Logic Toolbox: cung cấp một tập hợp đầy đủ các công cụ cho việc thiết kế mô phỏng và phân tích các hệ thống logic mờ.
- High-Oder Spectral Analysis Toolbox: cung cấp các công cụ cho việc xử lý tín hiệu dùng phổ bậc cao. Các phơng pháp này đặc biệt hữu dụng cho phân tích các tín hiệu có nguồn gốc từ một quá trình phi tuyến hay bị nhiễu phi Gaussian xâm nhập.
- Image Processing Toolbox: chứa các công cụ phục vụ cho việc xử lý ảnh. Nó bao gồm các công cụ cho việc thiết kế các bộ lọc và lu trữ ảnh, nâng cấp ảnh, phân tích và thiết kế.
- Model Predictive Control Toolbox: đặc biệt hữu ích cho các ứng dụng điều khiển với nhiều biến đầu vào và đầu ra mà phần lớn là các giới hạn, nhất là trong kỹ thuật hoá chất.
- Mu-Alalysis and Synthesis Toolbox: chứa các công cụ chuyên môn hoá cho điều khiển tối u hoá phân tích tổng hợp à, đặc biệt trong kỹ thuật robot cao cấp mà các hệ thống đa biến tuyến tính.
- Signal Processing Toolbox: là một tập hợp các công cụ đợc xây dựng trên môi trờng tính toán số học của MATLAB. Toolbox cung cấp một số lợng lớn các công cụ xử lý tín hiệu.
Các hàm lệnh tuyến tính dới các dạng: phân tích bộ lọc số và t- ơng tự; thiết kế bộ lọc tơng tự; hàm chuyển đổi dạng phổ; dự đoán tuyến tính; tạo dạng sóng tín hiệu...
Tập hợp các giao diện đồ hoạ với ngời sử dụng dùng cho: thiết kế bộ lọc và phân tích; thiết kế giao diện và phân tích; vẽ đồ thị tín hiệu và phân tích; phân tích phổ tín hiệu; dạng tín hiệu của bộ lọc.
- Non - Liner Control Design Toolbox: cho phép thiết kế các hệ thống điều khiển tuyến tính và phi tuyến tính sử dụng kỹ thuật tối u hoá trên cơ sở miền thời gian.
- Optimization Toolbox: các lệnh dùng cho sự tối u hoá các hàm tuyến tính và phi tuyến tổng quát.
- Synbolic Math Toolbox: gồm các công cụ cho việc tính toán trên các biểu thức.
- System Identification Toolbox: tập hợp các công cụ cho ớc lợng và nhận dạng ( tìm mô hình toán học cho một hệ thống vật lý)
- Robust Control Toolbox: là các công cụ phân tích và tổng hợp các hệ thống điều khiển bằng Robo.
- Filter design Toolbox: là tập hợp các công cụ đợc xây dựng dựa trên môi trờng tính toán của MATLAB và Toolbox xử lý tín hiệu. Toolbox chứa đựng một số lợng lớn các công nghệ thiết kế bộ lọc cho trớc và có thể trợ giúp trong việc thiết kế, mô phỏng, và việc phân tích tại những điểm cố định và di động trong phạm vi ứng dụng của bộ lọc số. Toolbox này có thể đợc sử dụng để:
Thiết kế bộ lọc sử dụng các phơng pháp thiết kế đã đợc cung cấp
Thiết kế các bộ lọc thích nghi
Bộ lọc chuyển đổi từ một loại đáp ứng tần số này sang một loại khác, ví dụ từ tần số lọc băng thấp tới tần số lọc băng cao
Bộ lọc chuyển đổi từ và thành bộ lọc thông hai băng
- System Identification Toolbox: là Toolbox đợc sử dụng để xây dựng các mô hình dới dạng giản lợc nhng chính xác cho các hệ thống phức tạp. Nó cung cấp các công cụ cho việc tạo các mô hình toán học cho các hệ thống động lực học dựa trên các dữ liệu quan sát đầu vào/ ra. Những công nghệ chuyên biệt đợc cung cấp trong Toolbox này rất hữu ích cho các ứng dụng thuộc nhiều phạm vi nh thiết kế hệ thống điều khiển, xử lý dữ liệu.
- Toolbox communication:
Toolbox communication là một tập các chức năng của MATLAB đợc sử dụng trong việc thiết kế và phân tích các hệ thống thông tin cho trớc. Các chức năng trong Toolbox này có thể đợc liệt kê nh sau:
Tín hiệu ngẫu nhiên
Phân tích lỗi, bao gồm cả biểu đồ và đồ thị minh hoạ
Mã hoá nguồn, bao gồm lợng tử vô hớng, điều chế mã xung vi sai
Mã hoá điều khiển lỗi, bao gồm mã hoá khỗi tuyến tính và mã xoắn
Điều chế / giải điều chế số và tơng tự
Sử dụng communication Toolbox: một hệ thống thông tin điển hình bao gồm có nguồn tín hiệu, th viện chứa các khối hiển thị, kênh truyền, cũng nh là các quá trình phát và nhận tin. Phần này miêu tả và minh hoạ cách sử dụng các khối thông tin với các hàm đợc cho trong Communication Toolbox gồm có: quá trình ngẫu nhiên hoá tín hiệu; mã nguồn; mã khỗi; mã xoắn; điều chế; và các bộ lọc đặc biệt.
Mô phỏng một hệ thống thông tin kèm theo việc phân tích đáp ứng của nó khi có sự tác động của các nhiễu của các thành phần cấu thành thực. Việc phân tích này nhằm mục đích minh hoạ đáp ứng của hệ thống và thiết kế một hệ thống tơng ứng với các loại nhiễu điển hình nhất.
Các đặc tính phân tích lỗi của Toolbox: các chức năng phân tích lỗi của Toolbox gồm có:
- Mô phỏng tạp âm hoặc mã hoá nguồn tin sử dụng tín hiệu ngẫu nhiên
- Tính toán tỉ số lỗi hoặc số lợng lỗi
- Vẽ đồ thị và biểu đồ
- Tạo một biểu đồ phân tán
Tín hiệu ngẫu nhiên: tín hiệu ngẫu nhiên đợc sử dụng cho mô phỏng tạp âm, lỗi, hoặc nguồn tín hiệu, thờng sử dụng các hàm nh rand và hàm randn, ngoài ra Toolbox còn cung cấp một số hàm khác nữa.
Tỉ số lỗi: so sánh các bức điện trớc và sau khi phát có thể giúp cho ta xác định đợc chất lợng của hệ thống thông tin. Nếu hệ thống thông tin sử dụng nhiều bit tin mã hoá cho một symbol đơn, thì việc tính xác suất lỗi bit khác với tính xác suất lỗi symbol. Dù tính xác suất lỗi bit hay xác suất lỗi symbol, tỉ số lỗi là số lợng lỗi đợc tính trên tổng số lợng bit hoặc symbol đã đợc phát đi. Hàm biterr so sánh hai bản tin trớc và sau khi phát để tính ra số bit lỗi từ đó tính ra tỉ số lỗi bit. Hàm symerr tính ra số symbol lỗi từ đó tính ra tỉ số lỗi symbol.
Biểu đồ mắt là một công cụ đơn giản và hiệu quả trong việc nghiên cứu những tác động của xuyên nhiễu và các suy giảm kênh khác trong quá trình truyền phát số. Để tạo ra một đồ hình mắt, vẽ tín hiệu thu đợc dựa vào trục thời gian cố định. Cách sử dụng đồ hình mắt là tìm ra nơi mà "mắt" mở rộng nhất, và sử dụng điểm đó nh là điểm quyết định khi vẽ lại tín hiệu giải điều chế để khôi phục lại một bản tin số. Để tạo ra một đồ hình mắt từ một tín hiệu, sử dụng hàm eyediagram.
Mã nguồn: Mã hoá nguồn hay còn gọi là quá trình lợng tử hay định dạng tín hiệu là một phơng pháp xử lí dữ liệu nhằm giảm sự d thừa và chuẩn bị cho quá trình xử lý tiếp theo. Biến đổi tơng tự- số và nén dữ liệu là hai loại mã hoá nguồn.
Mã hoá nguồn đợc chia ra thành hai chu trình cơ bản: mã hoá nguồn và giải mã nguồn. Mã hoá nguồn biến đổi một nguồn tín hiệu sang tín hiệu số sử dụng phơng pháp lợng tử hoá. Giải mã nguồn khôi phục lại thông tin gốc từ nguồn tín hiệu đã đợc mã hoá.
Mã khối: Công nghệ mã hoá điều khiển lỗi tạo khả năng phát hiện và sửa các lỗi xuất hiện khi các bản tin đợc phát đợc một hệ thống thông tin số. Quá trình đó đợc thực hiện nh sau: bộ mã hoá phát không chỉ các symbol mang tin mà nó còn phát một hoặc nhiều symbol d thừa. Bộ giải mã sử dụng các symbol d thừa để phát hiện lỗi và có thể sửa bất kỳ lỗi nào xuất hiện trong suốt quá trình phát.
Mã xoắn: Mã xoắn là một trờng hợp đặc biệt của mã hoá điều khiển lỗi. Không giống nh mã khỗi, mã xoắn không phải là mã không nhớ. Mặc dù mã xoắn chấp nhận một số lợng cố định các symbol mang tin và tạo ra số lợng hữu hạn các symbol mã, việc tính toán phụ thuộc vào không chỉ tập symbol vào mà còn phụ thuộc vào các symbol đầu vào trớc đó.
Trong hầu hết các phơng thức thông tin, chỉ có một số lợng giới hạn dải tần số đợc sử dụng cho quá trình truyền phát thông tin. Một phơng pháp để truyền phát thông tin phù hợp với kênh truyền là chuyển đổi tín hiệu mang tin thành tín hiệu có thể truyền phát đợc. Quá trình chuyển đổi này gọi là quá trình điều chế. Máy thu có thể khôi phục lại tín hiệu mang tin gốc thông qua quá trình giải điều chế.
Các bộ lọc đặc biệt: Toolbox communication chứa đựng rất nhiều các hàm có thể giúp cho việc thiết kế và sử dụng các bộ lọc.