PODSTAWY INŻYNIERII SYSTEMÓW TECHNICZNYCH

Transkrypt

1 PODSTAWY INŻYNIERII SYSTEMÓW TECHNICZNYCH Charakterystyka programu MATLAB Dzadz Łukasz pok. 114 Tel Katedra Inżynierii Systemów WNT UWM w Olsztynie

2 TEMATYKA ĆWICZEŃ Charakterystyka programu MATLAB. Pulpit MATLAB i jego okna. Operatory matematyczne i logiczne. Proste działania. Macierze. Budowa i operacje na macierzach. Funkcje graficzne. Wykresy 2D oraz 3D. Programowanie. M-pliki skryptowe i funkcyjne. Równania. Układy równań. Rozwiązywanie równań różniczkowych Modelowanie i symulacja układów fizycznych w środowisku MATLAB Wprowadzenie do środowiska MATLAB - Simulink Budowa modeli w środowisku MATLAB - Simulink Modelowanie i symulacja układów fizycznych w środowisku MATLAB - Simulink

3 CZYM JEST PAKIET MATLAB MATLAB jest interaktywnym systemem, którego podstawowym typem danych jest macierz. Umożliwia to rozwiązywanie wielu technicznych problemów, w szczególności tych sformułowanych przy użyciu macierzy i wektorów

4 CZYM JEST PAKIET MATLAB MATLAB jest to program komputerowy będący interaktywnym środowiskiem do wykonywania obliczeń naukowych i inżynierskich, oraz do tworzenia symulacji komputerowych.

5 CZYM JEST PAKIET MATLAB Typowe zastosowania MATLAB-a obejmują: matematykę i prowadzenie obliczeń opracowanie algorytmów modelowanie, symulację i prototypowanie analizę, eksplorację i wizualizację danych grafikę naukową i techniczną opracowanie aplikacji, włączając w to budowanie graficznego interfejsu użytkownika (ang. Graphical User Interface)

6 PRACA Z PAKIETEM MATLAB Wprowadzenie danych Obróbka i analiza Udostępnianie danych

7 PRACA Z PAKIETEM MATLAB Wprowadzanie danych: Wprowadzanie z klawiatury Pobieranie z plików Pobieranie z innego oprogramowania Pobieranie z wprost ze sprzętu

8 BUDOWA PROGRAMU Domyślny widok pulpitu MATLAB

9 BUDOWA PROGRAMU Okno Current Folder dokonujemy w nim wyboru katalogu w którym będzie pracował MATLAB

10 BUDOWA PROGRAMU Okno Command Window służy do wprowadzania poleceń z klawiatury.

11 BUDOWA PROGRAMU W oknie Workspace widoczne są nazwy aktualnie dostępnych zmiennych i ich zawartość. W oknie tym możliwa jest też ich edycja.

12 BUDOWA PROGRAMU Okno Command History przedstawia polecenia wprowadzane do programu wraz z data i godziną sesji programu MATLAB.

13 MATERIAŁY NA TEMAT PAKIETU MATLAB Wbudowany system pomocy pakietu MATLAB, Poradniki użytkowania w formie papierowej i elektronicznej, Strona domowa MATLABA Strona polskiego dystrybutora produktów firmy Mathworks Fora i inne strony internetowe

14 DOSTĘP DO PROGRAMU POZA PRACOWNIĄ Dostęp zdalny do pakietu MATLAB: Pobieramy i instalujemy klienta View domyślny serwer view.uwm.edu.pl /vmware_horizon_view_clients/1_0#win Uruchamiamy klienta i logujemy się na serwer podając login i hasło

15 OPERATORY MATEMATYCZNE Operatory matematyczne Operator Działanie + Dodawanie - Odejmowanie * Mnożenie.* Mnożenie tablicowe / \ Dzielenie./.\ Dzielenie tablicowe ^ Potęgowanie.^ Potęgowanie tablicowe

16 FUNKCJE MATEMATYCZNE Funkcje matematyczne Funkcja Opis sin(x) cos(x) tan(x) asin(x) acos(x) atan(x) sqrt(x) exp(x) Sinus Cosinus Tangens Arcus sinus Arcus cosinus Arcus tangens Pierwiastek x ex log(x) ln(x) log2(x) log2(x) log10(x) log10(x) abs(x) Moduł liczby x gcd(x,y) największy wspólny dzielnik lcm(x,y) najmniejsza wspólna wielokrotność mod(x,y) reszta z dzielenia sign(x) zwraca znak

17 ZAOKRĄGLENIA Zaokrąglenia Funkcja round(x) ceil(x) fix(x) floor(x) Opis zaokrągla do najbliższej całkowitej zaokrąglenie w górę obcina cz. ułamk. - zaokrągla w stronę zera zaokrągla w dół

18 Formaty liczb Format Postać format short format long format shorte format longe e e+000 format rat 355/113 format loose oddziela pustą linia polecenie od odpowiedzi

19 ZNAKI SPECJALNE Funkcja Znaki specjalne Opis = przypisanie zmiennej wartości wyrażenia {} indeksy struktur () określenie kolejności działań, indeksowanie tablic oraz przedstawianie argumentów wejsciowych funkcji [] tworzenie tablic, argumenty wyjsciowe funkcji. separator dziesiętny kontunuacja polecenia w nastepnej lini, separator indeksów tablic, argumentów funkcji oraz instrukcji(poleceń) ' operator transpozycji, początek i koniec łańcucha znaków ; koniec wiersza macierzy, rezygnacja z wyświetlania wyniku operacji na ekranie % poprzedza komentarz w programach

20 GENEROWANIE MACIERZY A = [1 4 2; 3 7 8; 3 2 5] A = [ ] B = [1,2,3] B = [1 2 3]

21 GENEROWANIE MACIERZY x = ( j : k ) taki zapis generuje wektor [ j, j+1,..., k] y = ( j : i : k ) taki zapis generuje wektor [ j, j+i, j+2i,..., k ]

22 GENEROWANIE MACIERZY SPECJALNYCH Generowanie macierzy specjalnych Funkcja Opis eye(j,k) macierz jednostkowa linspace(j,k,n) wektor o wartościach rozłożonych równomiernie logspace(j,k,n) wektor o wartościach rozłożonych logarytmicznie ones(j,k) macierz o elementach równych 1 rand(j,k) macierz losowa o rozkładzie równomiernym randn(j,k) macierz losowa o rozkładzie normalnym zeros(j,k) macierz z elementami zerowymi magic(j) kwadrat magiczny

23 WYBÓR ELEMENTÓW MACIERZY Wybór elementów macierzy Funkcja Opis A( :, j ) wypisanie j-tej kolumny macierzy A A( :, j:k ) wypisywanie kolumn A(j), A(j+1),..., A(k) A( i, : ) wypisanie i-tego wiersza macierzy A A( : ) A( j : k ) wypisanie wszystkich elementów macierzy w jednej kolumnie wypisanie, w jednym wierszu, el. macierzy A począwszy od el. o indeksie j aż do indeksu k A( j, k ) wypisanie elementu z j-go wiersza i k-tej kolumny

24 OPERACJE NA MACIERZACH Operacje specjalne na macierzach ' det(a) inv(a) size(a) max(a) min(a) sum(a) prod(a) mean(a) transpozycja macierzy wyznacznik macierzy A macierz odwrotna do macierzy A wyświetla rozmiar macierzy A (liczb wierszy i kolumn) zwraca najwikęszy element wektora A zwraca najmniejszy element wektora A zwraca sum elementów wektora A zwraca iloczyn elementów wektora A zwraca średnią arytmetyczną elementów wektora A

25 OBSŁUGA PLIKÓW I KATALOGÓW Obsługa plików i katalogów Funkcja exit dir, ls who whos pwd clc clear clear X help Sposób działania funkcji kończy prace z pakietem MATLAB wyświetla zawartość katalogu wyświetla na ekranie bieżące zmienne wyświetla na ekranie bieżące zmienne i podaje ich wymiary wyświetla nazwę nieżącego katalogu czyści okno Command Window czyści okno Workspace usuwa z okna Workspace zmienną X dostęp do pomocy matlab

26 GRAFIKA 2D Wykresy 2D plot(x,y) semilogx(x,y) semilogy(x,y) loglog(x,y) Polar(x,y) area(x,y) bar(x,y) barh(x,y) standardowy wykres 2D wykres o skali logarytmicznej na osi y wykres o skali logarytmicznej na osi x wykres o skali logarytmicznej na bu osiach wykres o współrzędnych biegunowych rysuje wykres jak polecenie plot, ale obszar między krzywą a osią x jest zaznaczony wykres słupkowy wykres słupkowy przekręcony o 90 stopni

27 GRAFIKA 3D Wykresy 3D contour3(x,y,z) ezmesh (funx,funy,funz) ezsurf (funx,funy,funz) mesh(x,y,z) meshc(x,y,z) Surf (X,Y,Z) Surfc(X,Y,Z) Surfl(X,Y,Z) Wykres konturowy Wykres siatkowy Wykres powierzchnia Wykres siatkowy Wykres typu mesh z poziomicami Wykres powierzchniowy Wykres powierzchniowy z poziomicami Wykres powierzchniowy z cieniowaniem

28 KOLOR LINII NA WYKRESIE Kolor lini na wykresie Symbol y m c r g b w k Kolor żółty purpura błękit czerwony zielony niebieski biały czarny

29 SYMBOL PUNKTU NA WYKRESIE Symbol punktu na wykresie. punkt o x okrąg znak x + plus * gwiazdka - ciągła : punktowa -. kresdkowo-punktowa -- kreskowa

30 OPISYWANIE WYKRESÓW Opisywanie wykresów title xlabel ylabel legend text(x,y,'tekst') gtext hold on/off grid on/off Subplot nadaje tytuł wykresowi opisuje oś x opisuje oś y umieszcza legndę na wykresie umieszcza tekst w punkcie (x,y) umieszcza tekst w miejscu kliknięcia myszką pozwala/nie pozwala na czyszczenie okna graficznego włączenie / wyłączenie wyświetlania siatki Umieszczanie kilku wykresów w jednym oknie