Начало работы с Matlab: краткое введение

MATLAB (Matrix Laboratory) - это платформа программирования, разработанная MathWorks, в которой используется собственный язык программирования MATLAB. Язык программирования MATLAB - это язык на основе матриц, который позволяет манипулировать матрицами, строить графики функций и данных, реализовывать алгоритмы, создавать пользовательские интерфейсы и взаимодействовать с программами, написанными на других языках, включая C, C ++, C #, Java, Fortran и Python. Он используется в широком спектре областей приложений от встроенных систем до искусственного интеллекта, в основном для анализа данных, разработки алгоритмов и создания моделей и приложений.

Главное окно MATLAB

Когда вы запускаете программное обеспечение MATLAB, появляется рабочий стол MATLAB, содержащий инструменты, переменные и приложение, связанное с MATLAB. Рабочий стол каким-то образом будет выглядеть как на изображении ниже. Вы даже можете настроить расположение инструментов и документов в соответствии с вашими потребностями. На экране появляются три основные части: окно команд, рабочая область и история.

Настольные инструменты MATLAB

Инструменты рабочего стола MATLAB - это окно команд, история команд, рабочая область, редактор, справка, редактор массива и браузер текущего каталога. Здесь мы объясним все инструменты один за другим.

1. Командное окно

Командное окно используется для ввода переменных и запуска скриптов функций и M-файлов. Вверх (↑) Клавиша со стрелкой используется для вызова ранее введенного оператора. После вызова вы можете отредактировать эту функцию и нажать Enter, чтобы запустить ее.

Некоторые основные операции, которые можно выполнить в командном окне:

Для создания вектора-строки с любым числом 1, 2, 3, 4, 5 и присвоения его переменной 'x', »Х = х = 1 2 3 4 5

Чтобы создать вектор-столбец с номерами 6, 7, 8, 9 и присвоить его переменной 'y', »Y = y = 6 7 8 9

Также мы можем создать вектор-столбец с помощью вектора-строки (свойство матрицы), »Y = y = 6 7 8 9 » y ' ans = 6 7 8 9

Если мы хотим создать вектор-строку из 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, мы можем просто написать как

»А = а = 0 1 2 3 4 5 6 7 8

Если мы хотим создать вектор-строку с приращением на 2, просто напишите

»U = u = 0 2 4 6 8

А для уменьшения на 2

»U = u = 12 10 8 6 4 2

Теперь для выполнения простой математической операции, такой как сложение и вычитание, возьмем любые два числа 12 и 14.

В дополнение, »U = 12 + 14 ans = 26

Для вычитания

»U = 12–14 и = -2

2. История команд

История команд означает историю командного окна.

Это означает, что функция или строки, введенные вами в окне команд, также видны в окне истории команд. Даже мы можем выбрать любую ранее введенную функцию или строку и выполнить ее. Также вы можете создать M-файл для выбранной выписки. M-файл - это не что иное, как текстовый файл, содержащий код MATLAB

3. Рабочее пространство

Рабочее пространство MATLAB состоит из набора переменных, созданных во время выполнения математических операций, запуска сохраненных M-файлов и загрузки сохраненных рабочих пространств. Чтобы удалить переменные из рабочей области, выберите любую конкретную переменную, нажмите ИЗМЕНИТЬ, затем УДАЛИТЬ. Когда вы выходите из MATLAB, он автоматически очищает рабочее пространство. Чтобы сохранить его для более позднего сеанса MATLAB, щелкните значок действия рабочей области, затем СОХРАНИТЬ, это сохранит ваше рабочее пространство в MAT-файл с расширением «.mat». Чтобы прочитать его в следующем сеансе, вы должны импортировать этот файл, нажав ФАЙЛ, а затем ИМПОРТИРОВАТЬ ДАННЫЕ.

4. Окно редактора

Редактор - это текстовый процессор, специально разработанный для создания и отладки M-файлов. M-файл состоит из одной или нескольких выполняемых команд. После сохранения M-файла вы даже можете вызвать его напрямую, введя имя файла в истории команд.

5. ПОМОЩЬ

Чтобы открыть браузер справки, нажмите кнопку HELP в инструментах рабочего стола MATLAB или в качестве альтернативы для браузера HELP перейдите в командное окно и введите help browser. Используйте браузер HELP для поиска информации, индексации, поиска и демонстраций. Читая документацию, вы можете добавить в закладки любую страницу, распечатать страницу, найти любой термин на странице и скопировать или оценить выбор.

6. Редактор массивов

В обозревателе рабочей области дважды щелкните переменную, чтобы увидеть ее в редакторе массивов. Редактор массивов используется для просмотра и редактирования визуального представления переменных в рабочей области.

7. Текущий обозреватель каталогов

Операции с файлами MATLAB используют путь поиска и текущий каталог в качестве контрольной точки. Быстрый способ просмотреть ваш файл MATLAB - использовать Current Directory Browser. Мы можем использовать Current Directory Browser для поиска, просмотра и редактирования файла M или файла MATLAB.

Теперь, если мы сохраним более двух файлов, один из которых предназначен для построения графика, а другой - для обработки матриц в файле MATLAB, поэтому мы можем получить доступ к этим сохраненным файлам с помощью окна команд.

Переменная в MATLAB

В MATLAB нет необходимости в каких-либо объявлениях или операторах измерения. Когда мы конструируем новое имя переменной в MATLAB, оно автоматически создает переменную и обеспечивает соответствующий объем памяти и сохраняет в рабочей области. Если переменная с тем же именем уже присутствует, MATLAB изменяет ее содержимое и при необходимости выделяет новое хранилище. Имя переменной состоит из букв, за которыми следуют буквы, цифры или знак подчеркивания. Кроме того, MATLAB чувствителен к регистру, он различает нижний и верхний регистр.

Например:

»X = 0 x = 0 » y = 1 y = 1

Мы также можем создать вектор с помощью простой переменной вроде этой

»Х = х = 0 1 2 3 4 5 6

M-файлы

M-файлы представляют собой текстовый файл, содержащий код MATLAB, созданный пользователем. Для создания M-файла вы можете использовать MATLAB EDITOR или другой текстовый редактор. M-файлы сохраняются с расширением «.m». Например:

»A =

Сохраните файл под именем test.m , затем оператор test в командном окне считывает файл и создает переменную A, которая содержит нашу матрицу или данные, сохраненные в этом M-файле.

Построение графиков

MATLAB имеет средства для отображения вектора и матрицы в виде графика, в зависимости от типа входных данных.

Например: постройте график между «x» и «y».

Пусть диапазон 'x' составляет от 0 (ноль) до π (pi), а 'y' - это синусоидальная функция 'x' с диапазоном от 0 до π (pi).

»Х = 0: пи / 5: пи; »У = грех (х);

Команда ниже используется для построения графика между x и y

»Сюжет (x, y);

Для маркировки осей x и y

»Xlabel ('диапазон y'); »Ylabel (« грех х »);

И название графика дано как

»Title ('заговор греха (x)');

Результат

Еще один пример построения кривой

Пусть две переменные будут x, y для построения простой прямой y = x, »X = 0: 2: 20; »Y = x; »Сюжет (x, y); »Xlabel ('X'); »Ylabel ('Y'); »Title ('график прямой y = x');

Результат

Также мы можем построить график любой тригонометрической функции, алгебраической функции и график манипуляции с матрицами.

Операторы условий в MATLAB

Подобно тому, как мы используем оператор условия в различном программном обеспечении при программировании наших микроконтроллеров, мы также можем использовать их в программировании MATLAB. Несколько выражений условий, используемых в MATLAB:

• для цикла
• пока цикл
• если заявление
• продолжить заявление
• заявление о прерывании
• оператор переключения

Если

Для оценки логического выражения и выполнения группы операторов, только если условие истинно, используется оператор if. 'elseif' и 'else' используются для выполнения альтернативных групп операторов.

»Если a> b fprintf ('больше); elseif a == b fprintf ('равно'); elseif a <b fprintf ('меньше'); Иначе fprintf ('ошибка'); конец

Переключатель

В операторе switch группа операторов выполняется на основе значения переменной или выражения.

Пример:

»X = input ('Введите номер:'); switch x case 1 disp ('число отрицательное') case 2 disp ('ноль') case 3 disp (' число положительное') иначе disp ('другое значение') end

Сломать

Оператор break используется для выхода из цикла while или для раннего цикла. Хотя он выходит из самого внутреннего цикла только во вложенных циклах.

Пример:

»X = 2; while (x <12) fprintf ('значение x:% d \ n', x); х = х + 1; если ('x> 7') перерыв; конец конец

После выполнения кода результат будет:

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

Продолжить

Этот оператор используется внутри циклов. Управление переходит к началу цикла для следующей итерации, пропуская выполнение оператора внутри тела текущей итерации программы.

Пример:

»X = 2; while (x <12), если x == 7 x = x + 1; Продолжить; end fprintf ('значение x:% d \ n', x); х = х + 1; конец

Следовательно, результат будет:

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

За

Цикл FOR повторяет группу операторов с фиксированным номером. раз. Синтаксис цикла FOR следующий: -

за ………………. конец

Пример:

»Для x = disp (x) конец 2 1 3 4 5

В то время как

Когда заданное условие истинно , цикл while многократно выполняет инструкцию

Синтаксис цикла while следующий: -

в то время как конец

Пример:

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

Результат этого цикла при выполнении кода

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

Это всего лишь введение в MATLAB, у него очень обширные и сложные приложения. Новичок может запустить MATLAB со следующими основными проектами:

• Взаимодействие Arduino с MATLAB - мигающий светодиод
• Система домашней автоматизации на основе графического интерфейса пользователя с использованием Arduino и MATLAB
• Управление серводвигателем с использованием MATLAB