- •А.К. Ефремов интегрированная
- •Рекомендовано редсоветом мгту им. Н.Э. Баумана
- •Isbn 5-7038-2301-3 мгту им. Н.Э. Баумана, 2003
- •1. Интерфейс системЫ matlab
- •1.1. Программная группа matlab
- •1.2. Командное окно matlab
- •1.2.1. Главное меню
- •1.2.2. Панель инструментов
- •1.3. Настройка параметров рабочего пространства
- •1.4. Справочная система matlab
- •2. Работа в режиме прямых вычислений
- •3. Базовые объекты системы matlab
- •3.1. Способы формирования матриц и векторов
- •3.2. Матричные операции и функции
- •3.3. Решение линейных уравнений
- •3.4. Вычисление корней полиномов
- •3.5. Обработка данных
- •4. Графические средства системы matlab
- •4.1. Графические объекты на плоскости
- •4.1.1. Функция plot
- •4.1.2. Функции fplot и ezplot
- •4.1.3. Другие графические функции
- •4.1.5. Обработка данных
- •4.2. Построение трехмерных поверхностей и тел
- •4.2.1. Основные графические функции
- •4.2.2. Дополнительные возможности
- •5. Основы программирования в среде matlab
- •5.1. Общие положения
- •5.2. Примеры простых программ
- •Xlabel('sin(X)') % Надпись по оси х
- •Xlabel('X') % Надпись по оси абсцисс
- •5.3. Программа с использованием внешней функции
- •5.4. Дополнительные программы
- •5.4.1. Дифференцирование функций
- •Xlabel('Число элементов массивов')
- •Xlabel('Число элементов массивов')
- •5.4.2. Функции eval, feval
- •Xlabel(‘t’), ylabel(‘y, dy/dt’)
- •Xlabel(‘y’), ylabel(‘dy/dt’)
- •6. Символьные вычисления
- •6.1. Определение символьной переменной
- •6.2. Основные функции
- •6.3. Математический анализ
- •6.3.1. Функция limit – предел функции одной переменной
- •6.3.2. Функция diff – дифференцирование функции одной переменной
- •6.3.3. Функция int – интегрирование функции одной переменной
- •6.3.4. Функция symsum – суммирование членов рядов
- •6.3.5. Функция taylor – разложение функции в ряд Тэйлора
- •6.4. Символьное решение уравнений
- •6.4.1. Решение отдельных уравнений
- •6.4.2. Решение систем уравнений
- •6.4.3. Решение дифференциальных уравнений
- •7. Пакет моделирования динамических систем simulink
- •7.1. Рабочая среда Simulink
- •7.2. Представление динамической системы в виде структурной схемы
- •7.3. Основные приемы работы в среде Simulink
- •7.4. Модель с ветвлением соединений
- •7. 5. Интегрирование дифференциального уравнения
- •Список литературы
- •Оглавление
- •Приложение
- •Разделы справочной системы
- •Программирования и отладки программ
- •Графические средства matlab
- •Символьные вычисления (symbolic math toolbox)
3.4. Вычисление корней полиномов
Если задан полином n-го порядка, то в общем случае он содержит членов: . Система MATLAB позволяет достаточно просто и быстро найти корни этого полинома, т.е. решить уравнение . Для этого необходимо создать матрицу-строку, элементы которой равны коэффициентам полинома: . Корни вычисляются с помощью матричной функции roots(P). В качестве примера найдем корни уравнения
.
» P=[1:4 -10]; r=roots(P)
r =
-0.3560 + 2.0601i
-0.3560 - 2.0601i
-2.2879
1.0000
Обратная операция – построение вектора коэффициентов полинома p по его корням (вектор r) – осуществляется с помощью функции poly: . Продолжаем предыдущий пример:
» p=poly(r)
p =
1.0000 2.0000 3.0000 4.0000 -10.0000
3.5. Обработка данных
Создадим матрицу со случайными (нормальными) элементами
» A=2*randn(6,3)
A =
-0.2549 0.4743 1.9556
1.1083 -3.1737 2.3400
-2.1947 -0.8030 0.3186
-1.4626 -1.5414 0.9990
2.8095 -0.5254 -2.1108
-1.2404 1.9530 -0.9015
и найдем максимальные, минимальные и средние значения элементов в столбцах матрицы:
» max(A), min(A), mean(A)
ans =
2.8095 1.9530 2.3400
ans =
-2.1947 -3.1737 -2.1108
ans =
-0.2058 -0.6027 0.4335
Произведение элементов по столбцам:
» prod(A)
ans =
3.1602 1.9115 2.7718
Сумма элементов по столбцам:
» sum(A)
ans =
-1.2348 -3.6161 2.6011
Среднеквадратическое (стандартное) отклонение ():
» std(A)
ans =
1.8669 1.7452 1.7053
4. Графические средства системы matlab
Результаты работы программы, предназначенной для решения инженерной задачи на основе математического моделирования объекта, обычно имеют вид числовых данных, которые характеризуют работу этого объекта в заданных условиях применения (эксплуатации) или при изменении (варьировании) тех или иных конструктивных (функциональных) параметров. Для исследования данных их необходимо визуализировать, т.е. представить в графической форме, что существенно упрощает процедуру принятия решения о степени соответствия характеристик объекта предъявляемым требованиям.
Графические средства системы MATLAB достаточно развиты. На высоком уровне имеется возможность построения плоских и объемных объектов, реализуются операции автомасштабирования, различного оформления осей координат, задания цвета кривых и способа их нанесения (меток). Графики можно перемещать по экрану, изменять их размеры, вводить название и наносить надписи на осях, а также вставлять текстовые фрагменты с позиционированием по координатам или мышью. Существует возможность создания графических объектов в нескольких окнах.
Графическое окно может быть создано двумя способами: с помощью главного меню: File-New-Figure или программно. Его структура соответствует стандарту. Позиции меню и их опции практически совпадают с соответствующими опциями командного окна MATLAB, за исключением того, что присутствует опция Edit-Copy Figure, с помощью которой производится копирование объекта в буфер обмена для последующей вставки в другие приложения Windows.
Графические возможности MATLAB доступны как в режиме прямых вычислений, так и программно. Некоторые из наиболее часто применяемых функций используются ниже, в примерах и упражнениях.