MATLAB - podstawy użytkowania

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "MATLAB - podstawy użytkowania"

Natalia Pietrzyk
5 lat temu
Przeglądów:

1 MATLAB - podstawy użytkowania Zbigniew Rudnicki (dr inż) MATLAB (MATrix LABoratory) - pakiet oprogramowania matematycznego firmy MathWorks Inc. (od roku 1984) to język i środowisko programowania do obliczeń naukowo-technicznych oraz obszerny zestaw tematycznych bibliotek podprogramów (toolbox ów) i wiele tysięcy stron podręczników

2 Dlaczego warto poznać MATLABa? Bo : jest powszechnie nauczany na uczelniach Świata jest łatwy (jak BASIC a nie jak C czy C++) staje się najczęściej używanym narzędziem w badaniach naukowych ( publikacje) posiada bardzo obszerną i przystępnie napisaną dokumentację, oraz przykłady i system pomocy specjalistyczne toolbox y czynią go narzędziem dostosowanym do prawie każdej dziedziny pozwala poznawać metody matematyczne w praktyce pozwala tworzyć wykresy, animacje, aplikacje,... jest stale rozwijany i wzbogacany Literatura po polsku: A.Kamińska, B.Pańczyk: Matlab - przykłady i zadania - wyd. Mikom 2002, z serii ćwiczenia z... (150 stron) J.Brzózka, L.Dorobczyński: Programowane w Matlab wyd.mikom (314 stron) B.Mrozek, Zb.Mrozek: MATLAB 5.x, Simulink 2.x. wyd. PLJ 1998 B.Mrozek, Zb.Mrozek: MATLAB uniwersalne środowisko obliczeń naukowo-technicznych. PLJ 1996 Z.Wróbel, R.Koprowski: Przetwarzanie obrazu w programie MATLAB. Wyd. Uniw. Śl., K-ce 2001

3 Interaktywne środowisko Matlab a: Pomoc (podręczniki) Bieżący folder Historia (poprzednie komendy) Okno KOMEND i wyników (dialogu) Niektóre cechy MATLABa (wersja 6) Przyjazne dla użytkownika, interakcyjne środowisko Język programowania wysokiego poziomu Zbiór (ok.30) toolbox ów - zestawów procedur i funkcji Zbiór podręczników (ok.70 x kilkaset stron, 433MB) MATLAB umożliwia m.in: wykonywanie obliczeń naukowych i inżynierskich, modelowanie i symulację, analizę danych (w tym: sygnałów i obrazów) graficzną wizualizację danych i wyników obliczeń. Podstawowym typem danych w MATLABie jest tablica (macierz) o elementach rzeczywistych lub zespolonych.

4 Typy i nazwy zmiennych Wszystkie zmienne w MATLABie sa traktowane jak macierze Wektory i skalary są szczególnymi przypadkami macierzy Nazwy zmiennych rozpoczynają się od litery, a po niej mogą być litery, cyfry i znaki podkreślenia Pamiętanych jest 19 pierwszych znaków Nazwy i deklarowanie zmiennych MATLAB rozróżnia duże i małe litery polecenia standardowe należy pisać małymi literami dla nazw własnych programów i zmiennych można używać małych i dużych liter Deklarowanie typu i wymiarów macierzy odbywa się automatycznie - przez rozpoznanie rodzaju wpisanych wartości oraz maksymalnych wskaźników

5 Łagodny start - kalkulator Znak gotowości do przyjmowania komend: >> Wpisanie w oknie komend 2+3 daje wynik: >> 2+3 ans = 5 >> Nie wstawiliśmy wyniku do żadnej zmiennej dlatego MATLAB użył zmiennej ans Obliczenia kalkulatorowe c.d. Możemy wyniki obliczeń podstawiać do zmiennych np.: >> x=sin(pi/2) x = >> 1 Komenda zakończona średnikiem wykona się lecz nie będzie wyświetlony jej wynik: >> x=sin(pi/2); >>

6 Jakie funkcje mamy do dyspozycji - pokaże HELP Funkcje według kategorii

Alfabetyczny wykaz funkcji Ważniejsze elementarne funkcje matematyczne abs - wartość bezwzględna funkcje trygonometryczne, hiperboliczne i odwrotne ceil - zaokrąglenie w górę exp - e do x fix -

7 Alfabetyczny wykaz funkcji Ważniejsze elementarne funkcje matematyczne abs - wartość bezwzględna funkcje trygonometryczne, hiperboliczne i odwrotne ceil - zaokrąglenie w górę exp - e do x fix - zaokrągla w stronę zera floor - zaokrągla w dół gcd - największy wspólny podzielnik imag - część urojona lcm - najmniejsza wspólna wielokrotność log - logarytm naturalny log2 - logarytm o podstawie 2 log10 - logarytm o podst 10 mod - reszta z dzielenia round - zaokrągla do najbliższej całkowitej sign - znak sqrt- pierwiastek

8 Ciągi i wektory Przykłady definiowania ciągów: >> i=1:6 i = >> a(i)=(i-1)/2 a = >> x=-0.2:0.1:0.3 x = >> v=[12.1, -3.2, 0.03, 44.4] v = Macierze >> A=[4,1,5; 2,3,6] A = Dwukropek zastępuje wszystkie wartości wskaźnika A więc pierwszy wiersz macierzy to: >> A(1,: ) ans = Podobnie aby wybrać trzecią kolumnę wpisujemy: >> A(:,3) ans = 5 6 >> A(2,2) ans = 3

Operacje na macierzach czy na ich elementach? Wpisanie x=0 : 0.1 : 0.5 daje macierz wierszową: >> x=0 : 0.1 : 0.5 x = 0 0.1000 0.2000 0.3000 0.4000 0.

9 Operacje na macierzach czy na ich elementach? Wpisanie x=0 : 0.1 : 0.5 daje macierz wierszową: >> x=0 : 0.1 : 0.5 x = Operatory bez kropki to działania macierzowe a mnożenie dwu macierzy to mnożenie wierszy przez kolumny a więc nie można: >> y=x^2??? Error using ==> ^ Matrix must be square. ani nie da się: >> y=x*x??? Error using ==> * Inner matrix dimensions must agree. natomiast trzeba użyć działania na elementach czyli operatora z kropką: >> y=x.* x y = Jak otrzymać wykres funkcji >> x=0:0.1:4*pi; >> plot(x,sin(x)); >> grid on

10 Wykres powierzchni trójwymiarowej >> [x,y]=meshgrid(-3*pi:0.1:3*pi,-3*pi:0.1:3*pi); >> z=600-x.*y+50*sin(x)+50*sin(y); >> mesh(x,y,z) Programy czyli m-pliki : skrypty i funkcje Programy (wieloliniowe) można pisać w edytorze MATLABa lub w Notatniku Zapisywane są do plików z rozszerzeniem *.m Uruchamiane są przez wpisanie nazwy pliku (bez rozszerzenia.m w oknie komend Rozróżniamy: skrypty - operujące na zmiennych przestrzeni roboczej Matlaba funkcje - posiadające zmienne lokalne

11 Przykład m-pliku skryptowego % po znaku procentu są tzw. komentarze % program rozwiazywania równania kwadratowego a=input('a='); b=input('b='); c=input('c='); delta = b*b-4*a*c; if delta<0 disp('brak pierwiastkow rzeczywistych'); else x1=(-b-sqrt(delta))/(2*a); x2=(-b+sqrt(delta))/(2*a); disp('x1='); disp(x1); disp('x2='); disp(x2); end To samo napisane jako funkcja prkw(a, b, c): function [x1, x2] = prkw(a, b, c) % ta funkcja oblicza pierwiastki x1, x2 % rownania: a*x^2 + b*x + c = 0 delta = b*b-4*a*c; if delta<0 % dla delta<0 podstawimy NaN = "nieokreslone" else x1=nan; x2=nan x1=(-b-sqrt(delta))/(2*a); x2=(-b+sqrt(delta))/(2*a); end

12 Tematyka toolbox-ów Matlaba SIMULINK - Symulacja układów dynamicznych Układy Sterowania Przetwarzanie i analiza Sygnałów Przetwarzanie i analiza Obrazów Sieci Neuronowe; Logika rozmyta Statystyka; Finanse i giełda Akwizycja danych Projektowanie filtrów Bazy danych Matematyka symboliczna Identyfikacja systemów Analiza falkowa i Fourier'a Optymalizacja Równania różniczkowe Sterowanie nieliniowe Sterowanie predykcyjne Analiza chemiczna Geografia i mapy Funkcje sklejane (splajny) Metoda elem. skończonych Teoria grafów

Podobne dokumenty

Matlab MATrix LABoratory Mathworks Inc.

Małgorzata Jakubowska Matlab MATrix LABoratory Mathworks Inc. MATLAB pakiet oprogramowania matematycznego firmy MathWorks Inc. (www.mathworks.com) rozwijany od roku 1984 język programowania i środowisko