Алматы энергетика және байланыс институты
Инженерлік кибернетика кафедрасы
Matlab ортасында жұмыс істеудің негізгі амалдары
Әдістемелік практикум
Алматы 2006
ҚҰРАСТЫРУШЫ: Ибраева Л.К. Matlab ортасында жұмыс істеудің негзігі амалдары. Әдістемелік практикум. – Алматы: АЭжБИ, 2006 – 57 б.
MatLab (MATrix LABoratory) жүйесі инженерлік және ғылыми есептеулерді жасауға негізделген интерактивті жүйе. Әдістемелік практикум мұғалімдерге, аспиранттарға, студенттерге жүйелерді зерттеуге қолдануға негізделген. Практикумда жүйемен жұмыс жасаудың тек қана негізгі амалдары бейнеленген.
Практикумның міндеті пайдаланушыларды жүйемен таныстыру болып табылады. Қолданатын пакет бойынша көбірек мәліметтерді алу қажет болса жүйенің өзінің көмек беру жүйесін немесе қосымша әдебиеттерді қолдануға болады.
Әр бөлікте мысалдар келтірілген. Жүйемен танысқан кезде осы мысалдарды орындағанда әрекет нәтижесі бірден бұйрық терезесінде көрсетіледі. Сондықтан әдістемелік практикумде нәтижелер терезелері келтірілмеген.
Без. - 10 , библиогр. - 4 атау.
Пікір беруші: техн.ғыл.канд., проф. Хисаров Б.Д.
Алматы энергетика және байланыс институтының 2006 ж. жоспары бойынша басылады.
© Алматы энергетика және байланыс институты, 2006 ж.
|
|
Мазмұны |
|
|
|
1 MatLab-ты ғылыми калькулятор ретінде қолдану |
4 |
|
|
1.1 Бұйрық терезесі |
4 |
|
|
1.2 Сандармен жасалатын операциялар |
5 |
|
|
1.3 Векторлар мен матрицаларға қолданатын қарапайым операциялар |
6 |
|
|
1.3.1 Векторларға қолданатын әрекеттер |
7 |
|
|
1.3.2 Матрицаларға қолданатын әрекеттер |
8 |
|
|
1.4 Қолданбалы сандық математика функциялары |
10 |
|
|
1.4.1 Полиномдармен жұмыс жасау |
10 |
|
|
1.4.2 Өлшеулер мәліметтерін өңдеу |
11 |
|
|
1.4.3 Мәліметтерді аппроксимациялау |
12 |
|
|
1.4.4 Графиктерді салу |
12 |
|
|
2 MatLab ортасында бағдарламалау |
15 |
|
|
3 Сигналдарды цифрлік өңдеу (Signal Processing Toolbox) |
19 |
|
|
3.1 Типтік сигналдарды тұрғызу |
19 |
|
|
3.2 Фильтрлеудің негізгі құралдары |
21 |
|
|
3.3 Процестерді спектрлік анализдеу |
22 |
|
|
3.4 Процестерді статистикалық анализдеу |
25 |
|
|
4 Сызықты стационарлы жүйелерді зерттеу (Control Toolbox) |
26 |
|
|
4.1 Үлгілерді енгізу және түрлендіру |
26 |
|
|
4.2 Үлгі туралы мәліметтерді шығару |
27 |
|
|
4.3. Жүйелерді анализдеу |
28 |
|
|
4.4 Ltiview интерактивті шолушы |
28 |
|
|
5 SimuLink пакетінде жүйелерді үлгілеу |
32 |
|
|
5.1 SimuLink пакетінің жалпы сипаттамасы |
32 |
|
|
5.2 SimuLink блоктарының (модульдерінің) бейнелеуі |
33 |
|
|
5.2.1 Sources (Сигналдар көздері) бөлігі. |
33 |
|
|
5.2.2 Sinks (Сигналдарды қабылдаушылар) бөлігі |
36 |
|
|
5.2.3 Continuous (Үздіксіз элементтер) бөлігі |
41 |
|
|
5.2.4 Discontinuous (Үздіксіз емес элементтер) бөлігі |
42 |
|
|
5.2.5 Discrete (Дискретті элементтер) бөлігі |
43 |
|
|
5.2.6 Math Operators (Математикалық операциялар) бөлігі |
44 |
|
|
5.2.7 Port&Subsystems (Порттар мен ішкі жүйелер) |
46 |
|
|
5.2.8 Signal Attributes (Сигналдардың қасиеттері) |
46 |
|
|
5.2.9 Signal Routing (Сигналдар бағыттары) |
46 |
|
|
5.2.10 User-Defined Functions (Пайдаланушымен анықталған функциялар) |
48 |
|
|
5.2.11 Additional Extras (Библиотеканың қосымша блоктары) |
49 |
|
|
5.3 Блок-диаграммаларды құрудың мысалдары |
50 |
|
|
Әдебиетттер тізімі |
57 |
MatLab (MATrix LABoratory) жүйесі мәліметтер массивтерімен жұмыс істеуге, инженерлік және ғылыми есетпеулерді орындауға негізделген интерактивті жүйе болып табылады.
Бұл жүйенің дамыған матрицалық және комплексті арифметикасы бар. Векторлар, матрицалар және мәліметтер массивтарімен жұмыс істеуге, сингулярлық және спектралдық жіктеуді алуға, алгебралық полиномдармен жұмыс істеуге, сызықты емес теңдеулерді, оптимизациялау есептерді, дифференциалды және айырым теңдеулерді шешуге, әртүрлі графиктерді құруға жүйе мүмкіндік береді. Жүйенің операциондық ортасы пайдаланушыға ыңғайлы, ол шешімдерді математикалық түрде бағдарламалауды қолданбай алуға мүмкіндік береді.
Жүйенің негізгі объектісі төртбұрышты сандық массив болып табылады. Бұл массив комплексті элементтерді және өлшемін тікелей орнатпай, матрицаларды еңгізуге мүмкіндік береді.
MatLab жүйесінде операцияларды бағдарламалауды қолданбай, тікелей есептеу жолымен орындауға болады. Бұл есептеулерде кәдімгі арифметикалық және алгебралық операциялармен бірге векторлармен матрицаларды айналдыру, матрицалардың жеке мәндерімен векторларын есептеу, сызықты алгебралық теңдеулер жүйелерін есептеу, т.б. күрделі операцияларды орындауға болады.
Жүйенің негізгі ерекше сипаттамасы – оны өзгертіп, пайдаланушының белгілі есебіне қолданудың жеңілдігі. Пайдаланушы жүйеге кез-келген өзінің бұйрығын, операторын, функциясын оларды бейнелемей еңгізіп, пайдалануына болады. Тек қана оларды .m кеңейтуі бар файлда сақтап қою қажет.
MatLab жүйесінің өзінің бағдарламалау тілі бар (Basic тіліне ұқсас). Кез-келген редакторды қолданып бағдарлама мәтінін өңдеуге болады.
MatLab жүйесінде сигналдармен жұмыс істеудің көп мүмкіншіліктері бар (аналогты және цифрлік фильтрлерді есептеу және жобалау, жиілік, импульсты және өтпелі сипаттамаларды құрастыру, тіке және кері Фурье түрлендірулерін орнату, т.б.). Сондықтан жүйені электронды құрылғыларды жобалағанда қолдануға болады.
MatLab ортасында жұмыс келесі режимдерде орындалады:
- “калькулятор” режимінде, бұл кезде есептеулер бұйрық терезесінде орындалады;
- жүйенің немесе пайдаланушының бағдарламасын қолданып;
- зерттелетін жүйенің үлгісінің графикалық диаграммасын
құрастыруға Simulink пакетін қолдану.
1. MatLab-ты ғылыми калькулятор ретінде қолдану
1.1 Бұйрық терезесі
Бағдарламаны жұмысқа қосқанда экранда бұйрық терезесі орнатылады. Бұл жүйенің негізгі терезесі. Осы терезеде клавиатурадан терген бұйрықтар, олардың нәтижелері, бағдарламаның қателері көрінеді. Бұйрықтар >> белгілерден кейін енгізіледі.
Терезенің жоғарғы жағында әдеттегідей меню жолы орнатылған.
1.2 Сандармен жасалатын операциялар
Сандарды енгізу әдеттегі бағдарламалау тілдердегі ережелер бойынша орындалады; ондық көрсеткішті орнату үшін е символынан кейін бүтін сан орнатылады Мысалы:
>> 1.25е-17
Сандардың форматын орнату үшін Файл-Свойства (File-Preferences) менюін қолданамыз.
Қарапайым арифметикалық әрекеттері:
+ қосу
- алу
* көбейту
/ оңнан солға қарай бөлу
\ солдан оңға қарай бөлу
^ дәрежесін табу.
Нәтижелерді шығару:
- егер де оператор соңында үтірлі нүкте (‘;’) орнатылмаса, нәтиже бірдей бұйрық терезеде көрсетіледі;
- егер де оператор соңында үтірлі нүкте (‘;’) орнатылса, нәтиже бұйрық терезеде көрсетілмейді;
- егер де операторда меншіктеу символы (=) болмаса, нәтиже мәні жүйенің ans айнымалысына меншіктеледі;
- алынған мәнді ans атымен келесі операторларда қолдануға болады; ans айнымалының мәні келесі меншіктеуі жоқ оператордан кейін өзгереді;
- жалпы кезде нәтижені шығару түрі келесі болады:
<айнымалы аты> = <нәтиже>