Začínáme s MATLAB: rychlý úvod

MATLAB (Matrix Laboratory) je programovací platforma vyvinutá společností MathWorks, která používá svůj vlastní programovací jazyk MATLAB. Programovací jazyk MATLAB je jazyk založený na matici, který umožňuje manipulaci s maticemi, vykreslování funkcí a dat, implementaci algoritmů, vytváření uživatelských rozhraní a propojení s programy napsanými v jiných jazycích, včetně C, C ++, C #, Java, Fortran a Krajta. Používá se v široké škále aplikačních domén od Embedded Systems po AI, hlavně k analýze dat, vývoji algoritmů a vytváření modelů a aplikací.

Hlavní okno MATLABu

Po spuštění softwaru MATLAB se zobrazí plocha MATLAB obsahující nástroje, proměnné a aplikace související s MATLAB. Desktop bude nějak vypadat jako na obrázku níže. Uspořádání nástrojů a dokumentů můžete dokonce upravit podle svých potřeb. Na obrazovce se zobrazí tři hlavní části: Příkazové okno, Pracovní prostor a Historie.

Desktopové nástroje MATLABu

Desktopové nástroje MATLABu jsou Příkazové okno, Historie příkazů, Pracovní prostor, Editor, Nápověda, Editor polí a Aktuální prohlížeč adresářů. Zde postupně vysvětlíme všechny nástroje.

1. Příkazové okno

Příkazové okno slouží k zadávání proměnných a ke spouštění skriptů funkcí a souborů M. Šipka nahoru (↑) se používá k vyvolání dříve zadaného příkazu. Po vyvolání můžete tuto funkci upravit a stisknutím klávesy Enter ji spustit.

Některé základní operace, které lze provést v příkazovém okně:

Pro vytvoření vektoru řádků s libovolným číslem 1, 2, 3, 4, 5 a jeho přiřazení k proměnné 'x', »X = x = 1 2 3 4 5

Chcete-li vytvořit vektor sloupce s číslem 6, 7, 8, 9 a přiřadit jej k proměnné 'y', »Y = y = 6 7 8 9

Také můžeme vytvořit vektor sloupce pomocí vektoru řádků (vlastnost matice), »Y = y = 6 7 8 9 » y ' ans = 6 7 8 9

Pokud chceme vytvořit řádkový vektor z 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, můžeme jednoduše psát jako

»A = a = 0 1 2 3 4 5 6 7 8

Pokud chceme vytvořit řádkový vektor s přírůstkem o 2, jednoduše napíšeme

»U = u = 0 2 4 6 8

A pro snížení o 2

»U = u = 12 10 8 6 4 2

Nyní, pro provádění jednoduchých matematických operací, jako je sčítání a odčítání, pojďme vzít libovolná dvě čísla 12 a 14.

Navíc

»U = 12 + 14 ans = 26

Pro odečtení

»U = 12-14 ans = -2

2. Historie příkazů

Historie příkazů znamená historii příkazového okna.

To znamená, že funkce nebo řádky, které jste zadali v okně Příkaz, jsou také viditelné v okně Historie příkazů. Dokonce můžeme vybrat libovolnou dříve zadanou funkci nebo řádek a provést ji. Můžete také vytvořit M-soubor pro vybraný výpis. Soubor M není nic jiného než textový soubor, který obsahuje kód MATLAB

3. Pracovní prostor

Pracovní prostor MATLAB se skládá ze sady proměnných vytvořených v době provádění matematických operací, spouštění uložených souborů M a načítání uložených pracovních prostorů. Chcete-li odstranit proměnné z pracovního prostoru, vyberte libovolnou konkrétní proměnnou, klikněte na EDIT a poté na DELETE. Jakmile opustíte MATLAB, automaticky se vymaže pracovní prostor. Chcete-li jej uložit pro pozdější relaci MATLAB, klikněte na ikonu Akce pracovního prostoru a poté na ULOŽIT, tím se váš pracovní prostor uloží do souboru MAT s příponou „.mat“. Chcete-li si jej přečíst v další relaci, musíte tento soubor importovat kliknutím na SOUBOR a poté IMPORTOVAT DATA.

4. Okno editoru

Editor je textový procesor speciálně navržený pro vytváření a ladění souborů M. Soubor M se skládá z jednoho nebo více příkazů k provedení. Po uložení souboru M jej můžete dokonce přímo volat zadáním názvu souboru do historie příkazů.

5. POMOC

Chcete-li otevřít prohlížeč nápovědy, klikněte na tlačítko NÁPOVĚDA v desktopových nástrojích MATLABu nebo alternativou pro prohlížeč nápovědy je přejít do příkazového okna a zadat prohlížeč nápovědy. K vyhledání informací, indexování, vyhledávání a ukázek použijte prohlížeč HELP. Během čtení dokumentace můžete označit libovolnou stránku jako záložku, vytisknout stránku, vyhledat libovolný výraz na stránce a zkopírovat nebo vyhodnotit výběr.

6. Editor polí

V prohlížeči pracovního prostoru poklepejte na proměnnou a zobrazte ji v editoru polí. Editor polí se používá k prohlížení a úpravám vizuální reprezentace proměnných v pracovním prostoru.

7. Aktuální prohlížeč adresářů

Operace se soubory MATLAB používají jako referenční bod vyhledávací cestu a aktuální adresář. Rychlý způsob procházení souboru MATLAB je pomocí prohlížeče aktuálního adresáře. Pro vyhledávání, prohlížení a úpravy souboru M nebo MATLAB můžeme použít Current Directory Browser.

Pokud nyní uložíme více než dva soubory, z nichž jeden je pro vykreslení grafu a druhý pro manipulaci s maticemi v souboru MATLAB, abychom k těmto uloženým souborům měli přístup pomocí příkazového okna.

Proměnná v MATLABu

V MATLABu není potřeba žádný typ deklarace nebo dimenze. Když vytvoříme nový název proměnné v MATLABu, automaticky vytvoří proměnnou a poskytne příslušné množství úložiště a uložení v pracovním prostoru. Pokud proměnná se stejným názvem již existuje, MATLAB změní její obsah a v případě potřeby přidělí nové úložiště. Název proměnné se skládá z písmene a následovaného písmeny, číslicemi nebo podtržítkem. MATLAB také rozlišuje malá a velká písmena a rozlišuje velká a malá písmena.

Například:

»X = 0 x = 0 » y = 1 y = 1

Můžeme také vytvořit vektor pomocí jednoduché proměnné, jako je tato

»X = x = 0 1 2 3 4 5 6

Soubory M.

M-soubory jsou textové soubory obsahující MATLAB kód vytvořený uživatelem. Pro vytvoření souboru M můžete použít MATLAB EDITOR nebo jiný textový editor. Soubory M se ukládají s příponou „.m“. Například:

»A =

Uložte soubor pod názvem test.m , poté příkazový test v příkazovém okně soubor přečte a vytvoří proměnnou A, která obsahuje naši matici nebo data uložená v tomto souboru M.

Grafické vykreslování

MATLAB má možnosti pro zobrazení vektoru a matice ve formě grafu, v závislosti na typu vstupních dat.

Například: Vyneste graf mezi znaky „x“ a „y“.

Nechť rozsah 'x' je 0 (nula) až π (pi) a 'y' je sinusová funkce 'x' s rozsahem 0 až π (pi)

»X = 0: pi / 5: pi; »Y = sin (x);

níže uvedený příkaz se používá pro vykreslení grafu mezi x a y

»Plot (x, y);

Pro označení os x a y

»Xlabel ('range of y'); »Ylabel ('sin of x');

A název grafu uveden jako

»Title ('děj hříchu (x)');

Výsledek

Další příklad vykreslení křivky

Nechť dvě proměnné jsou x, y pro zakreslení jednoduché přímky y = x, »X = 0: 2:20; »Y = x; »Plot (x, y); »Xlabel ('X'); »Ylabel („ Y “); »Název ('vykreslení přímky y = x');

Výsledek

Můžeme také vykreslit graf jakékoli trigonometrické funkce, algebraické funkce a graf manipulace s maticemi.

Výpisy podmínek v MATLABu

Stejně jako při programování našich mikrokontrolérů používáme prohlášení o stavu v různých softwarech, můžeme je také použít v programování MATLAB. Několik příkazů podmínky použitých v MATLABu je:

• pro smyčku
• zatímco smyčka
• pokud prohlášení
• pokračovat v prohlášení
• prohlášení o přestávce
• příkaz switch

Li

Pro vyhodnocení logického výrazu a provedení skupiny příkazů pouze v případě, že je podmínka splněna, je použit příkaz „if“. 'elseif' a 'else' se používají k provádění alternativních skupin příkazů.

»Pokud a> b fprintf ('větší); elseif a == b fprintf ('stejný'); elseif a <b fprintf ('less'); Jinak fprintf ('chyba'); konec

Přepínač

V příkazu switch se skupina příkazů provádí na základě hodnoty proměnné nebo výrazu.

Příklad:

»X = vstup ('Zadejte číslo:'); switch x případ 1 disp ('číslo je záporné') případ 2 disp ('nula') případ 3 disp (' číslo je kladné') jinak disp ('jiná hodnota') konec

Přestávka

Příkaz break se používá pro ukončení smyčky while nebo pro smyčku dříve. I když se zlomí z nejvnitřnější smyčky pouze ve vnořených smyčkách.

Příklad:

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

Po provedení kódu bude výsledek:

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

Pokračovat

Toto prohlášení použité uvnitř smyček. Ovládací prvek přeskočí na začátek smyčky pro další iteraci tím, že přeskočí provádění příkazu uvnitř těla aktuální iterace programu.

Příklad:

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

Výsledkem tedy bude:

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

Pro

Smyčka FOR opakuje skupinu výpisu v pevném čísle. časů. Syntaxe smyčky FOR je následující: -

pro ………………. konec

Příklad:

»Pro x = disp (x) konec 2 1 3 4 5

Zatímco

Když je zadaná podmínka pravdivá, smyčka while opakovaně provede příkaz

Syntaxe while smyčky je následující: -

zatímco konec

Příklad:

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

Výsledek této smyčky při spuštění kódu

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

Toto je pouze úvod do MATLABu, který má velmi rozsáhlé a složité aplikace. Začátečník může začít MATLAB s níže uvedenými základními projekty:

• Propojení Arduina s MATLAB - blikající LED
• GUI domácí automatizační systém využívající Arduino a MATLAB
• Řízení servomotoru pomocí MATLABu