Wprowadzenie w srodowisko- opracowanie

POLITECHNIKA WARSZAWSKA
Instytut Podstaw Budowy Maszyn
PRACOWNIA WIBROAKUSTYKI
02-524 Warszawa, ul. Narbutta 84
02-524 Warszawa, ul. Narbutta 84, tel. 660 8276
Laboratorium Eksploatacji
Autorzy opracowania:
Jacek Dybała, Adam Gałęzia, Marcin Jasiński
Jędrzej Mączak, Stanisław Radkowski
Pakiet Matlab
Wprowadzenie w środowisko
(do u ytku wewnętrznego)
Warszawa 2005
Wstęp
Pakiet MATLAB (od ang. MATrix LABoratory) w chwili obecnej jest faktycznym
standardem w obliczeniach naukowo technicznych. Zbudowany jest jako aplikacja mogąca
pracować w środowisku MS Windows oraz Unix. Jego jądro stanowi interpreter języka
programowania umo liwiający wykonywanie obliczeń numerycznych na macierzach (w
ogólności zespolonych) zgodnie z zaprogramowanymi algorytmami obliczeniowymi. Wokół
jądra jest zbudowane interaktywne środowisko (ekran poleceń do komunikacji z systemem i
ekrany graficzne) przeznaczone do tworzenia algorytmów obliczeniowych, wizualizacji
graficznej wyników, analizy danych i obliczeń numerycznych.
Podstawowym typem danych Matlaba jest macierz liczb zespolonych. Macierz liczb
rzeczywistych jest traktowana jako szczególny przypadek liczby zespolonej zgodnie z
regułami algebry. Liczba całkowita jest szczególnym przypadkiem macierzy mającej jeden
wiersz i jedną kolumnę (macierz jednoelementowa). Na macierzach mo na wykonywać
wszystkie typowe operacje arytmetyczne (suma, iloczyn iloraz, obliczanie wyznaczników,
odwracanie macierzy itd.) zgodnie z regułami rachunku macierzowego. Operacje te są
zazwyczaj wykonywane w jednej instrukcji programowej co pozwala na uzyskanie
olbrzymiej szybkości i sprawności działania a dodatkowo upraszcza zapis operacji. Dla
u ytkownika dostępne są wszystkie podstawowe funkcje matematyczne, statystyczne i
in ynierskie, w tym analiza widmowa (szybka transformata Fouriera - FFT, filtry cyfrowe
itd.). Cechy te stanowią o niezwykłej wartości Matlaba wszędzie tam, gdzie niezbędne jest
wykonywanie obliczeń na bardzo du ych zbiorach danych.
Język Matlaba jest językiem wysokiego poziomu jak Basic, Fortran czy Pascal i
pozwala na pisanie programów realizujących określone algorytmy. Cechą Matlaba są tzw.
toolboxy, tekstowe biblioteki funkcji i procedur, przeznaczone do realizacji konkretnych
zadań w ró nych dziedzinach. Wraz z Matlabem mo na zakupić kilkadziesiąt ró nych
bibliotek procedur pokrywających zakres zastosowań od analizy sygnałów, teorii sterowania
(automatyka) i metody elementów skończonych, poprzez rachunek statystyczny, analizę
obrazów a do biotechnologii i genetyki. Matlab umo liwia równie w ograniczonym
zakresie na sterowanie aparaturą pomiarową i pozwala na opracowywanie układów
sterowania automatyką przemysłową (opracowywanie algorytmów sterowania kart
procesorów sygnałowych).
Matlab pozwala na wizualizację graficzną wyników obliczeń. Zawiera wszelkie
procedury graficzne niezbędne do wizualizacji danych Matlaba. Dotyczy to zarówno
wykresów dwu- jak i trójwymiarowych oraz wizualizacji objętości. Wszystkie obiekty

(…)

… dwuwymiarową, osobna linia jest tworzona dla ka dego
wiersza lub kolumny Y zale nie od tego, który wymiar macierzy Y odpowiada długości
macierzy X.
>> alpha=0:pi/10:4*pi;
>> s=sin(alpha);
>> plot(alpha,s)
Rys. 1. Okno z wykresem funkcji sinus w zakresie < 0,2π >.
>> c=cos(alpha);
>> sc=[s;c];
>> plot(alpha,sc)
6
Rys.2. Okno z wykresami funkcji sinus i cosinus
Ten sam efekt mo na uzyskać za pomocą rozszerzonej składni polecenia plot(X1,Y1,X2,Y2,...)
>> plot(alpha,s, alpha,c)
Rysunkowi mo na nadać tytuł poleceniem title('opis'), a tak e dodać opisy osi poziomej i
pionowej poleceniami xlabel('opis') i ylabel('opis') oraz siatkę poleceniem grid.
>> title('wykresy funkcji sinus i cosinus')
>> xlabel('kąt [rad]')
>> ylabel('wartości funkcji')
>> grid
Rys. 3. Wykresy funkcji wraz z opiami osi i siatką
7
Ekran…
… kursorem po
znakach >> pozwalającym na wpisanie polecenia. Wykonanie tego polecenia (jego
interpretacja) odbywa się po naciśnięciu klawisza <Enter>.
Z Matlaba mo na korzystać w dwojaki sposób:
1. Mo na traktować Matlaba jak zaawansowany kalkulator wykonujący operacje podane
w linii poleceń.
2. Mo na tworzyć programy (ciągi kolejnych poleceń) i nowe funkcje, które następnie
będą uruchamiane…
... zobacz całą notatkę