MATLAB_lec
MATLAB
Одна из сфер применений персонального компьютера, это математические и технические расчеты, т.е. то ради чего компьютеры (от слова: computer- вычисление) создавались.
Разработаны мощные, универсальные, простые в применении интегрированные системы (пакеты программ) предназначенные для автоматизации автоматических и научных расчетов. Это MachCad, Derive, Machematica, Maple, MATLAB и т.д. Применение этих пакетов требует от пользователя знания математики.
MATLAB является надежной апробированной системой рассчитанной на решение математических задач с представлением данных в матричной форме. Система MATLAB широко распространена в России, в СНГ и за рубежом. MATLAB был разработан C.В.Молером ( в 1970 гг), вначале использовался на больших ЭВМ, затем был подработан для персональных компьютеров. MATLAB является расширяемой системой, которую можно приспособить для решения нужного класса задач. Для неё разработаны десятки пакетов расширения – от пакета символьной математики Symbolic до пакета имитационного моделирования блочно заданных систем Simulink.
Круг пользователей системы:
инженеры связи, инженеры проектировщики;
разработчики новых устройств;
студенты, аспиранты, научные работники;
физики, математики, и т.д..
Система может применяться в любой области науки и техники, содержит удобные средства для электро и радиотехнических расчетов, т.е. позволяет производить операции с комплексными числами, матрицами, векторами и полиномами, обрабатывать данные, анализировать сигналы, производить цифровую фильтрацию. MATLAB – MATrixLABoratory (матричная лаборатория). Система MATLAB может использоваться для арифметических и алгебраических действий, а также выполнять действия с матрицами, вычислять собственные значения векторов, решать системы линейных уравнений и т.д.
Основное преимущество системы - это возможность ее модификации и приспосабливания к конкретным задачам пользователя. В MATLAB можно ввести любую новую команду, оператор или функцию.
Система MATLAB имеет входной язык, напоминающий Basic, но не использует объявления. Базовый набор слов:
специальные знаки;
знаки арифметических и логических операций;
арифметические, алгебраические, тригонометрические и некоторые специальные функции;
векторные и матричные функции;
функции быстрого преобразования Фурье;
операторы построения графиков в декартовой и полярной системах координат;
операторы построения трехмерных поверхностей.
Графики выводятся отдельно от текста. Система позволяет редактировать текст программ с помощью любого текстового редактора.
Запуск системы matlab
Для MATLAB 7:
Д
ля
MATLAB
4:
Загрузочный
файл MATLAB
\ bin \ MATLAB-s.exe
или
в Главном
меню Windows: Пуск
Программы
MATLAB
for Windows
MATLAB
with SIMULINK
Для MATLAB 5: Загрузочный файл MATLAB \ bin \ MATLAB.exe или в Главном меню Windows: Пуск Программы MATLAB MATLAB
Справочные и управляющие команды и функции
demo – команда, выводящая на экран список демонстрационных программ.
Например:
demo MATLAB
demo toolbox signal
demo matlab graphics
info - выводит на экран ссылку на сайт производителя системы MATLAB.
ver - выводит номера версий: операционной системы, системы MATLAB, пакетов расширения системы MATLAB.
help - выводит справку о командах и функции системы.
Управление переменными и рабочей средой.
who - выводит список переменных текущей рабочей области;
whos - выводит подробную информацию по текущим переменным включая имя, размеры, число элементов, используемых в массивах, длину байта, тип матрицы;
save - выгрузка переменной из рабочей области на диск, т.е позволяет выгрузить все переменные в двоичный файл с расширением *.mat;
load - загрузка переменной с диска в рабочую область;
clear - освобождение рабочей области памяти: удаляет все переменные из рабочей области;
size - определение размеров матрицы,
length - определяет длину вектора,
disp - выводит значение переменной и текста на экран.
Операции могут выполняться в двух режимах:
прямых вычислений (функции калькулятора) – в командном окне MATLAB Command Window,
п
рограммирования.
Команды управления окном
Полезно сразу усвоить некоторые команды управления окном командного режима:
clс — очищает экран и размещает курсор в левом верхнем углу пустого экрана.
home — возвращает курсор в левый верхний угол окна.
Режим прямых вычислений (функции калькулятора)
Работа с системой в режиме прямых вычислений носит диалоговый характер и происходит по правилу «задал вопрос, получил ответ». Пользователь набирает на клавиатуре вычисляемое выражение, редактирует его (если нужно) в командной строке и завершает ввод нажатием клавиши ENTER. При этом:
для указания места ввода исходных данных система использует символ >>;
данные вводятся с помощью простейшего строчного редактора;
для блокировки вывода результата вычислений некоторого выражения после него надо установить знак ; (точка с запятой);
если не указана переменная для значения результата вычислений, то MATLAB назначает такую переменную с именем ans;
знаком присваивания является привычный математикам знак равенства =, а не комбинированный знак :=, как во многих других языках программирования и математических системах;
результат вычислений выводится в строках вывода (без знака »);
встроенные функции (например, sin) записываются строчными буквами, и их аргументы указываются в круглых скобках;
диалог происходит в стиле «задал вопрос — получил ответ».
Работа с файлами и операционной системой
MATLABroot - выводит корневой каталог системы.
pwd - выводит текущий каталог при работе в системе MATLAB
cd… - выводит на экран путь доступа к текущему каталогу.
dir, ls - выводит листинг текущего каталога.
computer - возвращает строку с информацией о типе компьютера.
TERMINAL выводит на экран меню с перечнем типов графических терминалов, выбираете нужный тип, тем самым настраивая систему на работу с определенным видеоадаптером.
Операторы, константы, служебные символы и переменные
Язык MATLAB- это язык операторов. Операторы вводимые пользователем в командной строке исполняются системой MATLAB в режиме интерпретации. Операторы имеют 2 формы записи:
1. С явным присваиванием:
переменная= выражению
2. С неявным присваиванием:
выражение
Операторы состоят из специальных символов, имен функций и переменных, а также числовых констант и могут оканчиваться запятой или точкой с запятой, которые управляют выводом результата на экран. Для изменения стандартного выполнения порядка операций используют круглые скобки. Результат вычисления присваивается заданной переменной в левой части от знака равенства для дальнейшего использования вычисление и если после выражения нет точки с запятой, то результат выводиться на экран. При записи нескольких операторов в одной строке следует использовать разделители.
при выполнении простых операций без указания переменной, которой присваивается результат. MATLAB сам назначает переменную ans, которой присваивается результат и значение которой затем выводится на экран.
При использовании оператора с неявным заданием переменной MATLAB автоматически создает переменную с именем ans (Answer) и присваивает ей значение результата. Переменная ans сохраняет значение результата выполнения последнего оператора с неявным присваиванием. Длина командной строки ограничена 256 символами. Если оператор не помещается на одной строке, то для перехода на следующую строку вводится ... нажимается клавиша ENTER и продолжается ввод оператора в следующей строке. Имена переменных и функций могут быть составлены из любых символов алфавита системы MATLAB кроме специальных. Имя должно начинается с буквы за которой может следовать произвольное сочетание букв и цифр. Могут использоваться скаляры- константы и числа, и массивы- одномерные(вектор) и двумерные(матрица). В MATLAB можно работать с константами, переменными, массивами содержащими числовую и символьную информацию. Вычисление в системе MATLAB вводится с двойной точностью.