Matlab kurs

Matlab kurs, Studia, Mechatronika, Semestr V, Teoria i technika sterowania, Laborki

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Laboratorium Komputerowego Wspomagania Analizy
i Projektowania
Ćwiczenie 1. Podstawy obsługi pakietu MATLAB.
Opracował: dr inż. Sebastian Dudzik
1. Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z obsługą pakietu MATLAB. W ćwiczeniu wpro
wadzono opis podstawowych komend środowiska i funkcji matematycznych na przykładzie
prostych obliczeń w trybie linii poleceń.
2. Wprowadzenie
Pakiet MATLAB jest środowiskiem obliczeniowym, umożliwiającym analizę numerycz
ną i symboliczną. Dzięki zastosowaniu wydajnych algorytmów numerycznych pozwala na
szybkie i bezbłędne rozwiązywanie problemów naukowych i inżynierskich. Dodatkowe ko
rzyści daje zastosowanie w obliczeniach wbudowanych funkcji, wchodzących w skład spe
cjalizowanych bibliotek, zwanych przybornikami (
ang. Toolboxes
).
Podstawowe komendy środowiska MATLAB, są związane z często wykonywanymi ope
racjami, takimi jak: zarzÄ…dzanie zmiennymi przestrzeni roboczej (
ang. workspace
), współ
praca z zewnętrznymi plikami dyskowymi, ustalanie formatu wyświetlania liczb i in. Do
zarządzania przestrzenią roboczą w środowisku MATLAB najczęściej wykorzystuje się
polecenia:
•
who, whos
•
load, save
•
clear
Pierwsze dwa z powyższych poleceń umożliwiają uzyskanie informacji o zmiennych
przechowywanych w przestrzeni roboczej, przy czym: who – informacji ogólnej, whos – in
formacji szczegółowej (rozmiar, struktura). Polecenia load oraz save pozwalają na odczyt
oraz zapis zmiennych do plików dyskowych. Dzięki zastosowaniu polecenia clear moż
na usuwać wybrane lub wszystkie zmienne z przestrzeni roboczej środowiska MATLAB.
Oprócz powyżej opisanych poleceń, przydatne jest również polecenie clc. Pozwala ono na
wyczyszczenie ekranu, po przeprowadzonych obliczeniach. Innym poleceniem środowiska,
1
Ćwiczenie 1. Podstawy obsługi pakietu MATLAB.
ZTMAiPC
umożliwiającym kontrolę wyświetlania liczb, jest polecenie format. Zazwyczaj wywołuje
się je z dodatkowym parametrem określającym reprezentację liczb (compact, loose) i in.
W tab.
przedstawiono różne reprezentacje wyniku operacji
e
, zależnie od wyspecyko
wanej opcji (short).
Tab. 1. Efekty zastosowania różnych opcji polecenia format short.
Polecenie
Wynik
format short e
2.2459e+001
format short eng
22.4592e+000
format short g
22.245
format short
22.4592
Przydatną grupą komend środowiska MATLAB, są komendy przeznaczone do współ
pracy z zewnętrznymi plikami dyskowymi i katalogami, oraz z uzyskiwaniem pomocy.
Poniżej wymieniono niektóre z nich:
•
cd, dir, ls, pwd, what
•
mkdir, copyfile, delete, save, load
•
exists, help, lookfor, which
Polecenie cd bez dodatkowych parametrów lub pwd, zwraca ścieżkę dostępu do bieżą
cego katalogu (np.
C:
\
Program Files
\
MATLAB
\
R2006b
\
work
.) Komenda cd z wyspecy
kowaną ścieżką powoduje zmianę katalogu bieżącego na katalog podany jako parametr
wywołania. Zawartość katalogu bieżącego można wyświetlić poleceniami dir, ls, what.
Pierwsze dwa z nich działają identycznie w systemie MS Windows. Polecenie what wyświe
tla pliki skojarzone z programem MATLAB, z podziałem na kategorie (*.g, *.m, *.mdl
itp.). Podstawowe polecenia do operowania na plikach to mkdir, copyfile, delete. Po
lecenie mkdir służy do tworzenia katalogów (folderów) na dysku lokalnym, copyfile
umożliwia kopiowanie plików, natomiast delete ich kasowanie. Ostatnią grupą poleceń
wymienioną wyżej są polecenia do uzyskiwania pomocy. Do uzyskiwania pomocy na te
mat określonej funkcji, operatora, konstrukcji języka itp., służy komenda help. Z kolei
polecenie lookfor pozwala na przeszukanie nagłówków funkcji i plików pomocy pod ką
tem określonej frazy. Poniżej przedstawiono pierwsze osiem wierszy wyniku wyszukiwania
frazy
transform
za pomocą polecenia lookfor(’transform’).
CART2POL Transform Cartesian to polar coordinates.
CART2SPH Transform Cartesian to spherical coordinates.
POL2CART Transform polar to Cartesian coordinates.
SPH2CART Transform spherical to Cartesian coordinates.
FFT Discrete Fourier transform.
FFT2 Two-dimensional discrete Fourier Transform.
FFTN N-dimensional discrete Fourier Transform.
IFFT Inverse discrete Fourier transform. ...
Polecenie which, zwraca pełną ścieżkę dostępu do obiektu (np. funkcji) wyspecykowa
nego jako parametr. Polecenie exists sprawdza, czy w przestrzeni roboczej lub na dysku
znajduje się obiekt o nazwie podanej jako parametr wywołania.
2
Częstochowa 2007
  ZTMAiPC
Laboratorium Komputerowego Wspomagania Analizy i Projektowania
MATLAB oznacza również nazwę języka programowania wysokiego poziomu. Zmien
ne, przechowujące dane liczbowe, nie wymagają deklaracji – powstają w momencie użycia
(zainicjowania) (np. x = 10.25). Zmienne służą do programowego prowadzenia obliczeń,
przechowywania danych wejściowych oraz wyników. W języku MATLAB, występują nastę
pujące, podstawowe operatory arytmetyczne: (+) – dodawanie, (-) – odejmowanie, (*) –
mnożenie, (
\
) – dzielenie, (ˆ) – potęgowanie. Powyższe operatory mogą być wykorzystane
w prostych obliczeniach numerycznych. Do wykonania bardziej skomplkiowanych działań
niezbędne jest użycie funkcji. Funkcje pozwalają na wykorzystanie wbudowanych procedur
obliczeniowych oraz umożliwiają wielokrotne wywoływanie raz wprowadzonych fragmen
tów kodu. Wywołanie funkcji polega zwykle na przypisaniu jej wartości do zmiennej (ist
niejącej lub tworzonej). Dane wejściowe dla funkcji przekazuje się specykując parametry
wywołania w nawiasach zwykłych (np. a = round(6/4)). W tab.
zestawiono funkcje
wykorzystywane w realizacji ćwiczenia. Oprócz funkcji matematycznych, MATLAB ofe
Tab. 2. Zestawienie funkcji języka MATLAB, wykorzystywanych w ćwiczeniu.
Funkcja
Zapis w języku
MATLAB
p
x
sqrt(x)
e
x
exp(x)
ln
x
log(x)
sin
x
sin(x)
cos
x
cos(x)
ctg
−
1
x
acot(x)
ruje wiele funkcji organizujących prowadzenie obliczeń. Do tej grupy należą np. funkcje
zaokrągleń. Przykładowo – funkcja round(x), zaokrągla liczbę x do najbliższej wartości
całkowitej, floor(x) w dół a ceil(x) w górę. W p. 3 (program ćwiczenia), zaprezento
wano praktyczne przykłady użycia poszczególnych operatorów, konstrukcji językowe oraz
funkcji programu MATLAB.
Częstochowa 2007
3
  Ćwiczenie 1. Podstawy obsługi pakietu MATLAB.
ZTMAiPC
3. Program ćwiczenia
1. Uruchomienie programu MATLAB.
W ćwiczeniu wykorzystano program MATLAB w wersji 5.3 (R11.1). Uruchomienie
programu następuje poprzez skrót na pulpicie (Matlab5.3) lub bezpośrednio z kata
logu
C:
\
MatlabR11
\
bin
\
.
2. Uruchomienie programu Wordpad.exe.
Program można uruchomić poprzez wywołanie:
Start
\
Programy
\
Akcesoria
\
Word
pad
lub poprzez skrót na pulpicie.
3. Tworzenie katalogu roboczego dla grupy laboratoryjnej.
Domyślnym katalogiem startowym (roboczym) programu MATLAB jest
C:
\
MatlabR11
\
work
\
. Zadanie polega na utworzeniu podkatalogu katalogu
work
. Podkatalog powi
nien być nazwany wybranymi 2 nazwiskami studentów, wchodzących w skład grupy
laboratoryjnej.
(a) Wprowadzić:
>>pwd
W programie MATLAB każde wprowadzone polecenie zatwierdza się klawiszem
<ENTER>. Zwrócić uwagę na ścieżkę dostępu do katalogu bieżącego.
(b) Wprowadzić:
>>mkdir
nazwa_podkatalogu
Polecenie mkdir
nazwa_podkatalogu
powoduje utworzenie w katalogu bieżącym
podkatalogu o nazwie
nazwa_podkatalogu
. Parametr
nazwa_podkatalogu
po
winien składać się z nazwisk 2 wybranych studentów grupy laboratoryjnej (np.
mkdir KowalskiNowak).
(c) Wprowadzić:
>>cd
nazwa_podkatalogu
Polecenie cd zmienia katalog bieżący na katalog o podanej nazwie. Wyrażenie
nazwa_podkatalogu
— patrz wyżej.
(d) Wprowadzić:
>>cd
Polecenie
bez parametru wyświetla nazwę bieżącego katalogu (patrz
pwd).
(e) Powtórzyć polecenie pwd. Porównać wyniki cd i pwd.
Do powtarzania poprzednio wydanych poleceń służy klawisz kursora (
"
). Na
leży naciskać klawisz kursora (
"
), dopóki w lini poleceń nie pojawi się żądane
polecenie.
(f) Skopiować zawartość okna poleceń programu MATLAB do programu Wordpad.
(g) Wyczyścić zawartość okna poleceń programu MATLAB poleceniem:
>>clc
4. Operacje na zmiennych skalarnych. ZarzÄ…dzanie przestrzeniÄ… roboczÄ….
4
Częstochowa 2007
cd
ZTMAiPC
Laboratorium Komputerowego Wspomagania Analizy i Projektowania
(a) Utworzyć zmienną x poleceniem:
>>x = 5.5
a następnie zmienne a, b i c poleceniami:
>>a=3
>>b=2
>>c=3
Uwaga:
W programie MATLAB do oddzielenia części ddziesiętnej od całkowi
tej używa się znaku kropki (.) a nie przecinka (,).
(b) Wprowadzić:
>>a*xˆ2+b*x+c
Zaobserwować pojawienie się nowej zmiennej o nazwie
ans. Wprowadzić:
>>y=a*xˆ2+b*x+c
Zaobserwować przypisanie wyniku obliczeń do zmiennej
y. Powyższe polecenia
obliczają wartość wyrażenia:
y
=
ax
2
+
bx
+
c
(
wynik:
104
.
7500).
(c) Wyświetlić zawartość przestrzeni roboczej poleceniami:
>>who
>>whos
Zaobserwować różnice w wynikach dla who i whos.
(d) Skopiować zawartość okna poleceń programu MATLAB do programu Wordpad.
(e) Wyczyścić zawartość okna poleceń programu MATLAB poleceniem:
>>clc
5. Zapis i odczyt zmiennych z plików dyskowych.
(a) Wprowadzić:
>>save abcxy
Polecenie save
nazwa_pliku
zapisuje wszystkie zmienne przestrzeni roboczej
w pliku
nazwa_pliku.mat
.
(b) Wprowadzić:
>>save y y
Polecenie save
nazwa_pliku nazwa_zmiennej
zapisuje zmiennÄ…
nazwa _zmien
nej
w pliku
nazwa_pliku.mat
.
(c) Wprowadzić:
>>save ab a b
Polecenie save
nazwa_pliku nazwa_zmiennej1 nazwa_zmiennej2
. . . , zapisuje
zmienne
nazwa_zmiennej1
,
nazwa_zmiennej2
, . . . , w pliku
nazwa_pliku.mat
.
(d) Wprowadzić:
>>dir
>>what
Polecenie dir wyświetla zawartość bieżącego katalogu. Polecenie what wyświe
tla zawartość katalogu z podziałem na kategorie plików skojarzonych z progra
mem MATLAB (tu: MATles, czyli *.mat).
Częstochowa 2007
5
[ Pobierz całość w formacie PDF ]

zanotowane.pl

doc.pisz.pl

pdf.pisz.pl

mement.xlx.pl