Pierwsze kroki z MATLAB: krótkie wprowadzenie

MATLAB (Matrix Laboratory) to platforma programistyczna opracowana przez firmę MathWorks, która wykorzystuje swój zastrzeżony język programowania MATLAB. Język programowania MATLAB jest językiem opartym na macierzach, który umożliwia manipulowanie matrycami, kreślenie funkcji i danych, implementację algorytmów, tworzenie interfejsów użytkownika oraz współpracę z programami napisanymi w innych językach, w tym C, C ++, C #, Java, Fortran i Pyton. Jest używany w szerokim zakresie dziedzin aplikacji, od systemów wbudowanych po sztuczną inteligencję, głównie do analizy danych, opracowywania algorytmów oraz tworzenia modeli i aplikacji.

Główne okno programu MATLAB

Po uruchomieniu oprogramowania MATLAB pojawia się pulpit MATLAB zawierający narzędzia, zmienne i aplikacje związane z programem MATLAB. Pulpit będzie wyglądał jak na poniższym obrazku. Możesz nawet dostosować układ narzędzi i dokumentów do swoich potrzeb. Trzy główne części wyświetlane na ekranie to Okno poleceń, Przestrzeń robocza i Historia.

Narzędzia stacjonarne MATLAB

Narzędzia pulpitu MATLAB to Okno poleceń, Historia poleceń, Przestrzeń robocza, Edytor, Pomoc, Edytor tablicy i Przeglądarka aktualnego katalogu. Tutaj wyjaśnimy kolejno wszystkie narzędzia.

1. Okno poleceń

Okno poleceń służy do wprowadzania zmiennych oraz uruchamiania funkcji i skryptów plików M. Strzałka w górę (↑) służy do przywoływania wcześniej wprowadzonej instrukcji. Po przywołaniu możesz edytować tę funkcję i nacisnąć Enter, aby ją uruchomić.

Podstawowe operacje, które można wykonać w oknie poleceń:

Aby utworzyć wektor wierszowy o dowolnej liczbie 1, 2, 3, 4, 5 i przypisać go do zmiennej 'x', »X = x = 1 2 3 4 5

Aby utworzyć wektor kolumnowy o numerze 6, 7, 8, 9 i przypisać go do zmiennej `` y '', »Y = y = 6 7 8 9

Możemy również stworzyć wektor kolumnowy za pomocą wektora wierszowego (właściwość macierzy), »Y = y = 6 7 8 9 » y ' ans = 6 7 8 9

Jeśli chcemy utworzyć wektor wierszowy z 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, możemy po prostu napisać jako

»A = a = 0 1 2 3 4 5 6 7 8

Jeśli chcemy utworzyć wektor wierszowy z przyrostem o 2, po prostu napisz

»U = u = 0 2 4 6 8

I dla zmniejszenia o 2

»U = u = 12 10 8 6 4 2

Teraz, aby wykonać proste operacje matematyczne, takie jak dodawanie i odejmowanie, weźmy dowolne dwie liczby 12 i 14.

Dodatkowo

»U = 12 + 14 ans = 26

Do odejmowania

»U = 12-14 ans = -2

2. Historia poleceń

Historia poleceń oznacza historię okna poleceń.

Oznacza to, że funkcja lub linie wprowadzone w oknie poleceń są również widoczne w oknie historii poleceń. Nawet my możemy wybrać dowolną wcześniej wprowadzoną funkcję lub linię i ją wykonać. Możesz również utworzyć plik M dla wybranej instrukcji. M-File to nic innego jak plik tekstowy, który zawiera kod MATLAB-a

3. Przestrzeń robocza

Obszar roboczy MATLAB-a składa się z zestawu zmiennych utworzonych podczas wykonywania operacji matematycznych, uruchamiania zapisanych plików M oraz wczytywania zapisanych obszarów roboczych. Aby usunąć zmienne z obszaru roboczego, wybierz dowolną konkretną zmienną, kliknij EDYTUJ, a następnie USUŃ. Gdy wychodzisz z MATLAB, automatycznie czyści obszar roboczy. Aby zapisać go na późniejszą sesję MATLAB, kliknij ikonę działania obszaru roboczego, a następnie ZAPISZ, co spowoduje zapisanie obszaru roboczego do pliku MAT z rozszerzeniem „.mat”. Aby go odczytać w następnej sesji, musisz zaimportować ten plik, klikając PLIK, a następnie IMPORTUJ DANE.

4. Okno edytora

Editor to edytor tekstu zaprojektowany specjalnie do tworzenia i debugowania plików M. Plik M składa się z co najmniej jednego polecenia do wykonania. Po zapisaniu pliku M możesz nawet wywołać go bezpośrednio, wpisując nazwę pliku w historii poleceń.

5. POMOC

Aby otworzyć przeglądarkę pomocy, kliknij przycisk HELP w narzędziach MATLAB na pulpicie lub alternatywną przeglądarką HELP jest przejście do okna poleceń i wpisanie przeglądarki pomocy. Użyj przeglądarki POMOC, aby znaleźć informacje, indeksować, wyszukiwać i Demos. Czytając dokumentację, możesz dodać zakładkę do dowolnej strony, wydrukować stronę, wyszukać dowolne hasło na stronie i skopiować lub ocenić wybór.

6. Edytor tablicy

W przeglądarce obszaru roboczego kliknij dwukrotnie zmienną, aby wyświetlić ją w edytorze tablicy. Edytor tablic służy do przeglądania i edycji wizualnej reprezentacji zmiennych w obszarze roboczym.

7. Bieżąca przeglądarka katalogów

Operacje na plikach MATLAB używają ścieżki wyszukiwania i bieżącego katalogu jako punktu odniesienia. Szybkim sposobem przeglądania pliku MATLAB jest użycie przeglądarki Current Directory. Możemy użyć przeglądarki Current Directory Browser do wyszukiwania, przeglądania i edycji pliku M lub pliku MATLAB.

Teraz, jeśli zapiszemy więcej niż dwa pliki, z których jeden służy do rysowania wykresu, a drugi do manipulacji macierzą w pliku MATLAB, dzięki czemu możemy uzyskać dostęp do tych zapisanych plików za pomocą okna poleceń.

Zmienna w MATLAB

W MATLABIE nie ma potrzeby stosowania żadnych deklaracji ani instrukcji wymiarów. Kiedy tworzymy nową nazwę zmiennej w MATLAB, automatycznie tworzy ona zmienną i zapewnia odpowiednią ilość pamięci oraz zapisuje w obszarze roboczym. Jeśli zmienna o tej samej nazwie już istnieje, MATLAB zmienia jej zawartość i w razie potrzeby przydziela nową pamięć. Nazwa zmiennej składa się z litery, po której następują litery, cyfry lub podkreślenie. MATLAB rozróżnia również małe i duże litery.

Na przykład:

»X = 0 x = 0 » y = 1 y = 1

Możemy również stworzyć wektor za pomocą prostej zmiennej, takiej jak ta

»X = x = 0 1 2 3 4 5 6

M-Files

Pliki M to pliki tekstowe zawierające kod MATLAB-a utworzony przez użytkownika. Do stworzenia pliku M możesz użyć MATLAB EDITOR lub innego edytora tekstu. Pliki M są zapisywane z rozszerzeniem „.m”. Na przykład:

»A =

Zapisz plik pod nazwą test.m , wtedy instrukcja test w oknie poleceń odczytuje plik i tworzy zmienną A, która zawiera naszą macierz lub dane zapisane w tym pliku M.

Wykresy

MATLAB posiada możliwości wyświetlania wektora i macierzy w postaci wykresu w zależności od typu danych wejściowych.

Na przykład: Narysuj wykres między „x” i „y”.

Niech zakres „x” wynosi od 0 (zero) do π (pi), a „y” jest funkcją sinusoidalną „x” w zakresie od 0 do π (pi)

»X = 0: pi / 5: pi; »Y = sin (x);

poniższe polecenie służy do kreślenia wykresu pomiędzy x i y

»Działka (x, y);

Do opisywania osi X i Y.

»Xlabel ('zakres y'); »Ylabel ('grzech x');

I tytuł wykresu podany jako

»Tytuł ('działka grzechu (x)');

Wynik

Kolejny przykład wykreślenia krzywej

Niech dwie zmienne będą x, y dla wykreślenia prostej y = x prostej, »X = 0: 2: 20; »Y = x; »Działka (x, y); »Xlabel ('X'); »Ylabel („ Y ”); »Tytuł ('działka y = x prosta');

Wynik

Możemy również wykreślić wykres dowolnej funkcji trygonometrycznej, funkcji algebraicznej i wykres manipulacji macierzami.

Instrukcje warunków w programie MATLAB

Tak jak używamy instrukcji warunkowych w różnych programach podczas programowania naszych mikrokontrolerów, możemy ich również używać w programowaniu MATLAB. Kilka instrukcji warunku używanych w MATLAB to:

• dla pętli
• gdy pętla
• jeśli oświadczenie
• kontynuuj oświadczenie
• instrukcja break
• instrukcja przełączania

Gdyby

Do oceny wyrażenia logicznego i wykonywania grupy instrukcji tylko wtedy, gdy warunek jest prawdziwy, używana jest instrukcja „if”. „elseif” i „else” służą do wykonywania alternatywnych grup instrukcji.

»Jeśli a> b fprintf ('większy); elseif a == b fprintf ('equal'); elseif a <b fprintf ('mniej'); W przeciwnym razie fprintf („błąd”); koniec

Przełącznik

W instrukcji switch grupa instrukcji jest wykonywana na podstawie wartości zmiennej lub wyrażenia.

Przykład:

»X = input ('Wpisz nie:'); przełącznik x przypadek 1 disp ('liczba jest ujemna') przypadek 2 disp ('zero') przypadek 3 disp (' liczba jest dodatnia') w przeciwnym razie disp ('inna wartość') koniec

Przerwa

Instrukcja Break służy do wcześniejszego wyjścia z pętli while lub for. Podczas gdy zrywa się z najbardziej wewnętrznej pętli tylko w zagnieżdżonych pętlach.

Przykład:

»X = 2; while (x <12) fprintf ('wartość x:% d \ n', x); x = x + 1; if ('x> 7') przerwa; koniec koniec

Po wykonaniu kodu wynikiem będzie:

wartość x: 2 wartość x: 3 wartość x: 4 wartość x: 5 wartość x: 6 wartość x: 7

Kontyntynuj

Ta instrukcja jest używana wewnątrz pętli. Sterowanie przeskakuje na początek pętli do następnej iteracji, pomijając wykonywanie instrukcji wewnątrz treści bieżącej iteracji programu.

Przykład:

»X = 2; while (x <12) if x == 7 x = x + 1; kontyntynuj; end fprintf ('wartość x:% d \ n', x); x = x + 1; koniec

Stąd wynik będzie:

wartość x: 2 wartość x: 3 wartość x: 4 wartość x: 5 wartość x: 6 wartość x: 8 wartość x: 9 wartość x: 10 wartość x: 11

Dla

Pętla FOR powtarza grupę instrukcji w ustalonym nr. razy. Składnia pętli FOR jest następująca: -

dla ………………. koniec

Przykład:

»Dla x = disp (x) koniec 2 1 3 4 5

Podczas

Gdy określony warunek jest spełniony , pętla while jest wielokrotnie wykonywana

Składnia pętli while jest następująca: -

podczas koniec

Przykład:

»X = 2; while (x <18) fprintf ('wartość x:% d \ n', x); x = x + 1; koniec

Wynik tej pętli podczas wykonywania kodu

wartość x: 2 wartość x: 3 wartość x: 4 wartość x: 5 wartość x: 6 wartość x: 7 wartość x: 8 wartość x: 9 wartość x: 10 wartość x: 11 wartość x: 12 wartość x: 13 wartość x: 14 wartość x: 15 wartość x: 16 wartość x: 17

To tylko wprowadzenie do MATLABA, ma bardzo rozległe i złożone aplikacje. Początkujący może rozpocząć MATLAB od poniższych podstawowych projektów:

• Łączenie Arduino z MATLAB - migająca dioda LED
• System automatyki domowej oparty na GUI wykorzystujący Arduino i MATLAB
• Sterowanie serwomotorem za pomocą MATLAB