МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное агентство по образованию

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

"Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова"

ПРОГРАММИРОВАНИЕ в matlab

Учебное пособие

Чебоксары 2012

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное агентство по образованию

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

"Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова"

программирование в matlab

Учебное пособие

Чебоксары 2012

УДК 681.3.06

ББК 32.973.26-018.2

Л***

Рецензенты:

кафедра ТОЭ и РЗА ЧГУ

(зав. кафедрой д-р техн. наук, профессор Г.С. Нудельман);

начальник отдела ОМС НПП «Технотрон», канд. техн. наук О.Б. Гецкин

Лазарева Н.М.

Л** Программирование в Matlab: учебное пособие / Н.М. Лазарева. Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та. 2012. 150 с.

ISBN ***

Подготовлено в соответствии с рабочей программой курса "Инженерное программирование". Содержит изложение правил программирования на языке системы компьютерной математики Matlab. Приведено множество примеров, даны задания к лабораторным работам.

Для студентов I курса направления 210100 "Электроника и наноэлектроника" по профилю "Промышленная электроника"

Ответственный редактор д-р техн. наук, профессор Г.А. Белов

Утверждено Учебно-методическим советом университета

УДК 681.3.06

ББК 32.973.26-018.2

ISBN *** © Издательство Чувашского

университета, 2012

© Лазарева Н.М., 2012

Введение

Система компьютерной математики (СКМ) Matlab предназначена для моделирования, анализа и визуализации динамических процессов, возникающих в различных областях человеческой деятельности. Моделирование можно выполнять с использованием виртуальных блоков, не прибегая к программированию, и с применением функций, реализующих численные методы и средства визуализации результатов. Простой встроенный язык позволяет легко реализовывать и собственные алгоритмы.

Уникальность СКМ Matlab определяется следующими ее особенностями: ориентирована на выполнение матричных операций; имеет в своем составе богатейшую библиотеку функций, которые предназначены для решения широкого круга научных и инженерных задач; возможен диалог с другими математическими системами, такими как Mathcad, MS Excel, Maple; прекрасно интегрируется со многими приложениями (MS Word, MS Access, MS SQL Server, Oracle) и средами программирования (C, Fortran, Java); имеет около сорока расширений для профессиональных приложений (Simulink – интерактивное моделирование и анализ динамических систем, Filter Design Toolbox – проектирование, имитация и анализ цифровых фильтров; Image Processing Toolbox – обработка изображений; Signal Processing Toolbox – обработка цифровых и аналоговых сигналов; SimPowerSystems – моделирование электрических силовых систем и др.); обладает хорошо развитыми возможностями визуализации двумерных и трехмерных данных.

Разумеется, ограниченность объема пособия не позволяет подробно описать все средства, которые предоставляет Matlab пользователю. Ориентация на студентов первого курса сужает круг решаемых задач. Тем не менее, материал, изложенный в пособии, позволяет освоить азы программирования на языке СКМ Matlab и изучить элементарные компьютерные технологии решения инженерных задач.

Предполагается, что читатель обладает навыками программирования на каком-либо алгоритмическом языке.

Лабораторная работа ип1 Знакомство с Matlab

1. Рабочая среда Matlab

После запуска системы компьютерной математики Matlab на экране появляется главное окно (рис. 1.1). Внешний вид и конфигурация окна СКМ соответствуют стилю современных Windows-приложений: титульная строка с кнопками свернуть/развер­нуть/закрыть; меню с командами File, Edit, …; панель инструментов с кнопками Open, Cut, Copy, Paste, … и раскрывающимся списками; окна (панели) и строка состояния с кнопкой Start. По умолчанию главное окно включает в себя четыре наиболее важные панели – Command Window (Окно команд), Command History (История команд), Workspace (Рабочее пространство) и Current Directory (Текущий каталог). Две последние панели закрывают друг друга, и для выдвижения нужной панели на передний план следует щелкнуть левой клавишей мыши (ЛКМ) по соответствующей вкладке. Активная панель подсвечивается (на рис 1.1 активной является Workspace – выделена ее титульная строка).

Рис. 1.1. Главное окно Matlab

Это так называемый интерфейс по умолчанию (Default). Панели, вписанные в главное окно СКМ, "поставлены на якоря". Они передвигаются вместе с главным окном и вместе с ним изменяют свои размеры. Границы между панелями можно передвигать мышью. Каждую панель можно снять с якоря с помощью кнопок Undock (Отстыковать), размещенных в верхнем правом углу титульных строк соответствующих панелей. Отстыкованная панель может располагаться на экране автономно. Пользователь может самостоятельно сформировать удобный для него интерфейс рабочего стола, выполнив команду меню Desktop→Desktop Layout и выбрав из списка необходимую конфигурацию.

Самой часто используемой панелью является Окно команд. В ней задаются команды пользователя, подлежащие немедленному исполнению, здесь же выдаются результаты выполненных команд. В командном окне можно обратиться за помощью. Command Window превращает Matlab в калькулятор с практически неограниченными возможностями и памятью. Чтобы многочисленные панели не загромождали экран, можно выполнить Desktop→Desktop Layout→Command Window Only – оставить в главном окне только панель команд.

Начинающему пользователю очень полезным бывает окно Workspace. В нем отражается текущий набор переменных с указанием имен (колонка Name), значений (Value) и размеров (Size). Чтобы эти три колонки отображались необходимо активизировать окно Workspace (ткнуть в него мышкой) и выполнить команду меню View→Choose Columns и в выпадающем списке выбрать необходимые опции. Использование информации о рабочем пространстве позволяет легче исправлять ошибки. Встроенный редактор массивов Array Editor (активизируется нажатием правой клавиши мыши (ПКМ) на изображении переменной в колонке Name) открывает дополнительные возможности для обработки данных – можно изменять значения переменных, строить различные графики, как для всего набора значений, так и для его части, копировать, сохранять данные на диске, удалять и т.п.

Остальные окна для начинающего пользователя, как правило, представляют меньший интерес.