Початок роботи з Matlab: короткий вступ

MATLAB (Matrix Laboratory) - це платформа програмування, розроблена MathWorks, яка використовує власну мову програмування MATLAB. Мова програмування MATLAB - це мова на основі матриці, що дозволяє маніпулювати матрицями, складати графіки функцій та даних, реалізовувати алгоритми, створювати користувацькі інтерфейси та взаємодіяти з програмами, написаними іншими мовами, включаючи C, C ++, C #, Java, Fortran та Python. Він використовується в широкому діапазоні прикладних областей від вбудованих систем до ШІ, головним чином для аналізу даних, розробки алгоритмів та створення моделей та додатків.

Головне вікно MATLAB

Коли ви запускаєте програмне забезпечення MATLAB, з’являється робочий стіл MATLAB, що містить інструменти, змінні та програми, пов’язані з MATLAB. Робочий стіл буде якось виглядати як на малюнку нижче. Ви навіть можете налаштувати розташування інструментів та документів відповідно до ваших потреб. На екрані з’являються три основні частини: Вікно команд, Робоча область та Історія.

Настільні інструменти MATLAB

Інструментами робочого столу MATLAB є Вікно команд, Історія команд, Робочий простір, Редактор, Довідка, Редактор масивів та Поточний браузер каталогів. Тут ми пояснимо всі інструменти по одному.

1. Вікно команд

Вікно команд використовується для введення змінних та запуску функції та сценаріїв M-файлів. Вгору (↑) Клавіша зі стрілкою використовується для виклику твердження, яке було введено раніше. Після виклику ви можете відредагувати цю функцію та натиснути клавішу Enter, щоб її запустити.

Деякі основні операції, які можна виконати у вікні команд:

Для створення вектора рядка з будь-яким номером 1, 2, 3, 4, 5 і присвоєння йому змінної 'x', »X = x = 1 2 3 4 5

Щоб створити вектор стовпця з цифрами 6, 7, 8, 9 та присвоївши йому змінну 'y', »Y = y = 6 7 8 9

Також ми можемо створити вектор стовпця за допомогою вектора рядка (властивість матриці), »Y = y = 6 7 8 9 » y ' ans = 6 7 8 9

Якщо ми хочемо створити вектор рядка з 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, тоді ми можемо просто записати як

»A = a = 0 1 2 3 4 5 6 7 8

Якщо ми хочемо зробити вектор рядка із збільшенням на 2, просто напишіть

»U = u = 0 2 4 6 8

І для зменшення на 2

»U = u = 12 10 8 6 4 2

Тепер для виконання простих математичних операцій, таких як додавання і віднімання, давайте візьмемо будь-які два числа 12 і 14.

Крім того, »U = 12 + 14 ans = 26

Для віднімання

»U = 12-14 ans = -2

2. Історія команд

Історія команд означає історію командного вікна.

Це означає, що функція або рядки, які ви ввели у вікні команди, також видно у вікні історії команд. Навіть ми можемо вибрати будь-яку раніше введену функцію або рядок і виконати її. Крім того, ви можете створити M-файл для вибраного виписки. M-File - це не що інше, як текстовий файл, що містить код MATLAB

3. Робоча область

Робоча область MATLAB складається з набору змінних, створених під час виконання математичних операцій, запуску збережених M-файлів та завантаження збережених робочих областей. Для видалення змінних із робочої області виберіть будь-яку конкретну змінну, клацніть на EDIT, а потім ВИДАЛИТИ. Коли ви виходите з MATLAB, він автоматично очищає робочу область. Щоб зберегти його для наступного сеансу MATLAB, натисніть піктограму "Робоча область", потім ЗБЕРЕГТИ, це збереже вашу робочу область у MAT-файлі з розширенням ".mat". Щоб прочитати його в наступному сеансі, вам потрібно імпортувати цей файл, натиснувши ФАЙЛ, а потім ІМПОРТУВАТИ ДАНІ.

4. Вікно редактора

Редактор - це текстовий процесор, спеціально розроблений для створення та налагодження M-файлів. M-файл складається з однієї або декількох команд для виконання. Після збереження M-файлу ви можете навіть викликати його безпосередньо, ввівши ім'я файлу в історії команд.

5. ДОПОМОГА

Щоб відкрити браузер довідки, натисніть на кнопку ДОПОМОГА в інструментах робочого столу MATLAB, або замість браузера ДОПОМОГИ перейдіть у вікно команд і введіть довідку браузера. Використовуйте браузер HELP для пошуку інформації, індексації, пошуку та демонстраційних демонстрацій. Під час читання документації ви можете додати будь-яку сторінку в закладки, роздрукувати сторінку, знайти будь-який термін на сторінці та скопіювати або оцінити вибір.

6. Редактор масивів

У браузері робочої області двічі клацніть на змінну, щоб побачити її в редакторі масивів. Редактор масивів використовується для перегляду та редагування візуального представлення змінних у робочій області.

7. Поточний браузер каталогів

Операції з файлами MATLAB використовують шлях пошуку та поточний каталог як орієнтир. Швидкий спосіб перегляду файлу MATLAB - це використання поточного браузера каталогів. Ми можемо використовувати Current Directory Browser для пошуку, перегляду та редагування файлу M або файлу MATLAB.

Тепер, якщо ми збережемо більше двох файлів, в якому один призначений для побудови графіку, а інший - маніпуляції з матрицею у файлі MATLAB, щоб ми могли отримати доступ до цих збережених файлів за допомогою командного вікна.

Змінна в MATLAB

У MATLAB не потрібні будь-які декларації чи оператори розмірів. Коли ми створюємо нову назву змінної в MATLAB, вона автоматично створює змінну та забезпечує відповідний обсяг пам’яті та збереження в робочій області. Якщо змінна з тим самим іменем вже присутня, MATLAB змінює її вміст та виділяє нове сховище, якщо потрібно. Назва змінної складається з літери, за якою слідують літери, цифри або підкреслення. Крім того, MATLAB чутливий до регістру, він розрізняє малі та великі регістри.

Наприклад:

»X = 0 x = 0 » y = 1 y = 1

Ми також можемо створити вектор за допомогою такої простої змінної

»X = x = 0 1 2 3 4 5 6

M-файли

M-файли - це текстові файли, що містять код MATLAB, створений користувачем. Для створення M-файлу ви можете використовувати MATLAB EDITOR або інший текстовий редактор. M-файли зберігаються з розширенням “.m”. Наприклад:

»A =

Зберігайте файл під назвою test.m , тоді тест оператора у вікні команди зчитує файл і створює змінну A, яка містить нашу матрицю або дані, збережені в цьому M-файлі.

Побудова графіків

MATLAB має засоби для відображення вектора та матриці у вигляді графіка, залежно від типу вхідних даних.

Наприклад: Побудуйте графік між 'x' та 'y'.

Нехай діапазон 'x' дорівнює 0 (нуль) до π (pi), а 'y' - це синусова функція 'x' з діапазоном від 0 до π (pi)

»X = 0: pi / 5: pi; »Y = sin (x);

команда нижче використовується для побудови графіку між x та y

»Сюжет (х, у);

Для маркування осей x та y

»Xlabel ('діапазон y'); »Ylabel ('гріх x');

І заголовок графіка подано як

»Заголовок ('змова про гріх (x)');

Результат

Ще один приклад побудови графіку кривої

Нехай дві змінні будуть x, y для побудови простої прямої y = x, »X = 0: 2: 20; »Y = x; »Сюжет (х, у); »Xlabel ('X'); »Ylabel ('Y'); »Заголовок ('графік прямої лінії y = x');

Результат

Ми також можемо побудувати графік будь-якої тригонометричної функції, алгебраїчної функції та графік маніпулювання матрицями.

Заяви про стан у MATLAB

Подібно до того, як ми використовуємо заяву про стан в різному програмному забезпеченні під час програмування наших мікроконтролерів, ми також можемо використовувати їх у програмуванні MATLAB. Кілька висловлювань умов, що використовуються в MATLAB:

• для циклу
• while циклу
• якщо твердження
• продовжити заяву
• заява про перерву
• оператор перемикання

Якщо

Для обчислення логічного виразу і виконує групу операторів лише тоді, коли умова є істинною, використовується оператор 'if'. 'elseif' та 'else' використовуються для виконання альтернативних груп операторів.

»Якщо a> b fprintf ('більше); elseif a == b fprintf ('дорівнює'); elseif a <b fprintf ('менше'); Else fprintf ('помилка'); кінець

Перемикач

У операторі switch група операторів виконується на основі значення змінної або виразу.

Приклад:

»X = input ('Введіть no:'); перемикач x case 1 disp ('число від'ємне') case 2 disp ('zero') case 3 disp ('the number is positive') інакше disp ('інше значення') end

Перерву

Оператор Break використовується для виходу з циклу while або для раннього циклу. Поки він обривається із внутрішнього циклу лише у вкладених циклах.

Приклад:

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

Після виконання коду результат буде:

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

Продовжуйте

Цей оператор використовується всередині циклів. Елемент управління переходить до початку циклу для наступної ітерації, пропускаючи виконання оператора всередині тіла поточної ітерації програми.

Приклад:

»X = 2; в той час як (x <12), якщо x == 7 x = x + 1; продовжувати; кінець fprintf ('значення x:% d \ n', x); x = x + 1; кінець

Отже, результат буде:

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

Для

Цикл FOR повторює групу операторів з фіксованим номером. разів. Синтаксис циклу FOR такий:

для ………………. кінець

Приклад:

»Для x = disp (x) кінець 2 1 3 4 5

Поки

Коли вказана умова є істинною , цикл while неодноразово виконує оператор

Синтаксис циклу while такий:

поки кінець

Приклад:

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

Результат цього циклу при виконанні коду

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

Це лише вступ до MATLAB, він має дуже широкі та складні програми. Новачок може запустити MATLAB з наступних базових проектів:

• Взаємодія Arduino з MATLAB - блимає світлодіод
• Система домашньої автоматизації на основі графічного інтерфейсу з використанням Arduino та MATLAB
• Управління сервомотором за допомогою MATLAB