Začíname s programom Matlab: rýchly úvod

MATLAB (Matrix Laboratory) je programovacia platforma vyvinutá spoločnosťou MathWorks, ktorá používa svoj vlastný programovací jazyk MATLAB. Programovací jazyk MATLAB je jazyk založený na maticiach, ktorý umožňuje manipuláciu s maticami, vykresľovanie funkcií a údajov, implementáciu algoritmov, vytváranie používateľských rozhraní a prepojenie s programami napísanými v iných jazykoch vrátane jazykov C, C ++, C #, Java, Fortran a Python. Používa sa v širokej škále aplikačných domén od Embedded Systems po AI, hlavne na analýzu údajov, vývoj algoritmov a vytváranie modelov a aplikácií.

Hlavné okno MATLABu

Po spustení softvéru MATLAB sa zobrazí pracovná plocha MATLAB obsahujúca nástroje, premenné a aplikácie súvisiace s MATLABom. Desktop bude nejako vyzerať ako na obrázku nižšie. Usporiadanie nástrojov a dokumentov môžete dokonca prispôsobiť podľa svojich potrieb. Na obrazovke sa zobrazujú tri hlavné časti: Príkazové okno, Pracovný priestor a História.

Desktopové nástroje MATLABu

Nástroje na pracovnej ploche MATLABu sú príkazové okno, história príkazov, pracovný priestor, editor, pomocník, editor polí a prehľadávač aktuálneho adresára. Tu postupne vysvetlíme všetky nástroje.

1. Príkazové okno

Príkazové okno slúži na zadávanie premenných a na spúšťanie funkčných a skriptov súborov M. Šípka hore (↑) sa používa na vyvolanie predtým zadaného výpisu. Po vyvolaní môžete túto funkciu upraviť a spustiť ju stlačením klávesu Enter.

Niektoré základné operácie, ktoré je možné vykonať v príkazovom okne:

Na vytvorenie vektora riadkov s ľubovoľným číslom 1, 2, 3, 4, 5 a jeho priradenie k premennej „x“, »X = x = 1 2 3 4 5

Ak chcete vytvoriť vektor stĺpca s číslom 6, 7, 8, 9 a priradiť ho k premennej „y“, »Y = y = 6 7 8 9

Tiež môžeme vytvoriť vektor stĺpca pomocou vektora riadkov (vlastnosť matice), »Y = y = 6 7 8 9 » y ' ans = 6 7 8 9

Ak chceme vytvoriť radový vektor z 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, môžeme jednoducho napísať ako

»A = a = 0 1 2 3 4 5 6 7 8

Ak chceme vytvoriť radový vektor s prírastkom o 2, jednoducho napíšeme

»U = u = 0 2 4 6 8

A na zníženie o 2

»U = u = 12 10 8 6 4 2

Teraz, na vykonávanie jednoduchých matematických operácií, ako je sčítanie a odčítanie, si vezmime akékoľvek dve čísla 12 a 14.

Okrem toho

»U = 12 + 14 ans = 26

Na odčítanie

»U = 12-14 ans = -2

2. História príkazov

História príkazov znamená históriu príkazového okna.

Znamená to, že funkcia alebo riadky, ktoré ste zadali v okne príkazov, sú viditeľné aj v okne histórie príkazov. Dokonca môžeme vybrať ktorúkoľvek predtým zadanú funkciu alebo riadok a vykonať ju. Môžete tiež vytvoriť M-súbor pre vybraný výpis. Súbor M nie je nič iné ako textový súbor, ktorý obsahuje kód MATLAB

3. Pracovný priestor

Pracovný priestor MATLAB pozostáva zo sady premenných vytvorených v čase vykonávania matematických operácií, spustenia uložených M-súborov a načítania uložených pracovných priestorov. Ak chcete odstrániť premenné z pracovného priestoru, vyberte ľubovoľnú konkrétnu premennú, kliknite na položku EDIT a potom na príkaz DELETE. Pri výstupe z MATLABu sa automaticky vyčistí pracovný priestor. Ak ho chcete uložiť na neskoršiu reláciu MATLAB, kliknite na ikonu Akcia pracovného priestoru a potom na ULOŽIŤ, tým sa váš pracovný priestor uloží do súboru MAT s príponou „.mat“. Aby ste si ich mohli prečítať v ďalšej relácii, musíte tento súbor importovať kliknutím na SÚBOR a potom IMPORTOVAŤ ÚDAJE.

4. Okno editora

Editor je textový procesor špeciálne navrhnutý na vytváranie a ladenie súborov M. M-súbor pozostáva z jedného alebo viacerých vykonaných príkazov. Po uložení súboru M ho môžete dokonca priamo zavolať zadaním názvu súboru do histórie príkazov.

5. POMOC

Prehliadač pomoci otvoríte kliknutím na tlačidlo HELP v nástrojoch na pracovnej ploche MATLAB. Alternatívou pre prehľadávač HELP je prechod do príkazového okna a napísanie prehľadávača pomoci. Na vyhľadávanie informácií, indexovanie, vyhľadávanie a ukážky použite prehľadávač HELP. Počas čítania dokumentácie môžete označiť ľubovoľnú stránku ako záložku, vytlačiť stránku, vyhľadať ľubovoľný výraz na stránke a skopírovať alebo vyhodnotiť výber.

6. Editor polí

V prehľadávači pracovného priestoru dvakrát kliknite na premennú, aby sa zobrazila v editore polí. Editor polí sa používa na prezeranie a úpravu vizuálneho zobrazenia premenných v pracovnom priestore.

7. Aktuálny prehľadávač adresárov

Operácie so súborom MATLAB používajú ako referenčný bod hľadanú cestu a aktuálny adresár. Rýchly spôsob prehliadania vášho súboru MATLAB je pomocou prehľadávača aktuálneho adresára. Aktuálny prehľadávač adresárov môžeme použiť na vyhľadávanie, prezeranie a úpravy súborov M alebo MATLAB.

Teraz, ak uložíme viac ako dva súbory, z ktorých jeden slúži na vykreslenie grafu a druhý na manipuláciu s maticami v súbore MATLAB, aby sme k týmto uloženým súborom mali prístup pomocou príkazového okna.

Premenná v MATLABe

V MATLABe nie je potrebný žiadny typ deklarácie ani dimenzné príkazy. Keď v MATLABe vytvoríme nový názov premennej, automaticky ju vytvorí a poskytne príslušné množstvo úložného priestoru a uloženia v pracovnom priestore. Ak premenná s rovnakým názvom už existuje, MATLAB zmení jej obsah a v prípade potreby pridelí nové úložisko. Názov premennej pozostáva z písmena a za ním nasledujú písmená, číslice alebo podčiarkovník. MATLAB tiež rozlišuje veľké a malé písmená a rozlišuje medzi malými a veľkými písmenami.

Napríklad:

»X = 0 x = 0 » y = 1 y = 1

Vektor môžeme vytvoriť aj pomocou takejto jednoduchej premennej

»X = x = 0 1 2 3 4 5 6

Súbory M.

M-súbory sú textové súbory, ktoré obsahujú MATLAB kód vytvorený používateľom. Na vytvorenie súboru M môžete použiť program MATLAB EDITOR alebo iný textový editor. Súbory M sa ukladajú s príponou „.m“. Napríklad:

»A =

Uložte súbor pod názvom test.m , potom príkazový test v príkazovom okne súbor načíta a vytvorí premennú A, ktorá obsahuje našu maticu alebo údaje uložené v danom M-súbore.

Vynesenie grafu

MATLAB má možnosti na zobrazenie vektora a matice vo forme grafu v závislosti od typu vstupných údajov.

Napríklad: Vytvorte graf medzi znakmi „x“ a „y“.

Nech rozsah 'x' je 0 (nula) až π (pi) a 'y' je sínusová funkcia 'x' s rozsahom 0 až π (pi)

»X = 0: pi / 5: pi; »Y = hriech (x);

príkaz dole sa používa na vykreslenie grafu medzi x a y

»Plot (x, y);

Na označovanie osí x a y

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

A názov grafu uvedený ako

»Názov ('zápletka hriechu (x)');

Výsledok

Ďalším príkladom vykreslenia krivky

Nech dve premenné sú x, y na vykreslenie jednoduchej priamky y = x, »X = 0: 2:20; »Y = x; »Plot (x, y); »Xlabel ('X'); »Ylabel („ Y “); »Názov ('vykreslenie priamky y = x');

Výsledok

Môžeme tiež vykresliť graf ľubovoľnej trigonometrickej funkcie, algebraickej funkcie a graf manipulácie s maticami.

Výpisy podmienok v MATLABe

Rovnako ako pri programovaní našich mikrokontrolérov používame vyhlásenie o stave v rôznych softvéroch, môžeme ich použiť aj v programovaní MATLAB. Niekoľko príkazov podmienky použitých v MATLABe je:

• pre slučku
• zatiaľ čo slučka
• ak vyhlásenie
• pokračovať vo vyhlásení
• zlomové vyhlásenie
• prepínací príkaz

Ak

Na vyhodnotenie logického výrazu a vykonanie skupiny príkazov iba v prípade, že je podmienka splnená, sa použije príkaz „if“. 'elseif' a 'else' sa používajú na vykonávanie alternatívnych skupín výpisov.

»Ak a> b fprintf ('väčší); elseif a == b fprintf ('rovnocenne'); elseif a <b fprintf ('menej'); Else fprintf ('chyba'); koniec

Prepnúť

V príkaze switch sa skupina príkazov vykonáva na základe hodnoty premennej alebo výrazu.

Príklad:

»X = vstup ('Zadajte číslo:'); prepínač x prípad 1 disp ('číslo je záporné') prípad 2 disp ('nula') prípad 3 disp (' číslo je kladné') inak disp ('iná hodnota') koniec

Prestávka

Príkaz Break sa používa na ukončenie cyklu while alebo for early. Zatiaľ čo sa láme z najvnútornejšej slučky iba vo vnorených slučkách.

Príklad:

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

Po vykonaní kódu bude výsledok:

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

ďalej

Toto vyhlásenie sa použilo vo vnútri slučiek. Ovládací prvok skočí na začiatok slučky pre ďalšiu iteráciu tým, že preskočí vykonávanie príkazu vo vnútri tela aktuálnej iterácie programu.

Príklad:

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

Výsledkom teda 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

Pre

Smyčka FOR opakuje skupinu výpisov v pevnom čísle. krát. Syntax slučky FOR je nasledovná: -

pre ………………. koniec

Príklad:

»Pre x = koniec disp (x) 2 1 3 4 5

Zatiaľ čo

Ak zadaná podmienka je pravda, že zatiaľ čo slučka opakovane vykonať príkaz

Syntax slučky while je nasledovná: -

zatiaľ čo koniec

Príklad:

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

Výsledok tejto slučky pri spustení 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 iba úvod do MATLABu, ktorý má veľmi rozsiahle a zložité aplikácie. Začiatočník môže začať s programom MATLAB s nižšie uvedenými základnými projektmi:

• Prepojenie Arduina s MATLAB - blikajúca LED
• Domáci automatizačný systém založený na GUI využívajúci Arduino a MATLAB
• Ovládanie servomotora pomocou MATLABu