这段代码定义了一个 MATLAB 类 DynamicElement
,用于表示随时间动态变化的元素(例如状态变量、控制变量、参数等)。DynamicElement
类的主要功能是封装动态元素的属性(如标签、定义、值等),并提供一系列方法用于操作这些元素(如算术运算、绘图、统计分析等)。以下是代码的详细解释:
1. 类的定义
classdef DynamicElement < matlab.mixin.Copyable
-
DynamicElement
继承自matlab.mixin.Copyable
,这意味着该类的对象可以被复制。
2. 类的属性
properties label % 元素的名称(字符串),例如 'x.state1' def % 元素的定义(函数句柄或字符串),例如微分方程 val % 元素的值(数值),可以是标量或两列矩阵(时间-值轨迹) end
-
label
:元素的名称,用于标识该元素。 -
def
:元素的定义,可以是字符串、字符数组或函数句柄,表示元素的动态行为(例如微分方程)。 -
val
:元素的值,可以是以下形式:-
空数组(未定义值)。
-
标量(参数或初始值)。
-
两列矩阵(时间-值轨迹,第一列是时间,第二列是对应的值)。
-
3. 构造函数
function obj = DynamicElement(varargin)
-
构造函数支持多种输入形式,用于创建
DynamicElement
对象:-
空对象:
DynamicElement()
。 -
复制对象:
DynamicElement(de)
,其中de
是另一个DynamicElement
对象。 -
仅设置标签:
DynamicElement(lab)
,其中lab
是字符串。 -
设置标签和值:
DynamicElement(lab, val)
,其中val
是数值。 -
设置标签和定义:
DynamicElement(lab, def)
,其中def
是字符串或函数句柄。 -
设置标签、定义和值:
DynamicElement(lab, def, val)
或DynamicElement(lab, val, def)
。
-
4. 设置方法
setLabel
function setLabel(obj, label)
-
设置
label
属性,输入必须是字符串或字符数组。
setDef
function setDef(obj, def)
-
设置
def
属性,输入可以是字符串、字符数组、函数句柄或空数组。
setVal
function setVal(obj, val)
-
设置
val
属性,输入必须是数值(标量或两列矩阵)。
5. 获取方法
getDefStr
function defStr = getDefStr(obj)
-
将
def
属性(函数句柄)转换为字符串形式。
6. 绘图方法
plot
function plot(obj, varargin)
-
绘制
val
属性(时间-值轨迹)。
plotMeans
function plotMeans(obj, block, varargin)
-
绘制每个时间块的均值。
plotSums
function plotSums(obj, block, varargin)
-
绘制每个时间块的和。
plotMinMax
function plotMinMax(obj, block, varargin)
-
绘制每个时间块的最小值和最大值。
scatter
function scatter(obj)
-
绘制
val
属性的散点图。
7. 数学运算方法
trapz
function sum = trapz(obj)
-
计算
val
属性的积分(使用梯形法)。
rmse
function r = rmse(obj1, obj2)
-
计算两个
DynamicElement
对象之间的均方根误差(RMSE)。
rrmse
function r = rrmse(obj1, obj2)
-
计算两个
DynamicElement
对象之间的相对均方根误差(RRMSE)。
mean
function avg = mean(obj)
-
计算
val
属性的均值。
8. 算术运算
DynamicElement
类支持多种算术运算(如加、减、乘、除、幂等),这些运算通过重载 MATLAB 的运算符实现。例如:
-
加法:
de = obj1 + obj2
。 -
乘法:
de = obj1 * obj2
。 -
幂运算:
de = obj1 ^ obj2
。
这些运算通过 binaryArithmetic
和 binaryFunction
方法实现。
9. 辅助方法
binaryArithmetic
function de = binaryArithmetic(obj1, obj2, operator, bracks)
-
对两个
DynamicElement
对象执行二元算术运算(如加、减、乘、除等)。
binaryFunction
function de = binaryFunction(obj1, obj2, func)
-
对两个
DynamicElement
对象执行二元函数运算(如max
、min
等)。
unaryFunction
function de = unaryFunction(obj, func)
-
对单个
DynamicElement
对象执行一元函数运算(如abs
、exp
、sqrt
等)。
getProperties
function [def1, def2, val1, val2, lab1, lab2] = getProperties(obj1,obj2)
-
获取两个对象的
def
、val
和label
属性。
10. 总结
DynamicElement
类是一个功能强大的工具,用于表示和操作动态系统中的元素。它支持以下功能:
-
动态元素的定义和值管理。
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多种数学运算和函数操作。
-
数据可视化和统计分析。
-
事件处理和状态重置(通过
def
和val
属性)。
该类的设计非常灵活,适用于动态系统建模、仿真和优化等场景。