Файл: Лабораторна робота №1.doc

Мета роботи: вивчити основи системи Matlab|, системне меню Matlab|, основи роботи з демонстраційними прикладами, основні системні команди, правила введення команд і даних, правила виведення результатів.

Теоретична частина.

Короткі відомості

Система MATLAB (від слів Matrix Laboratory — матрична лабораторія) створена фахівцями фірми Math Works Inc. із залученням великої кількості партнерів. Існує вона близько двадцяти років. Це ліцензійний програмний продукт високого рівня, який постійно удосконалюється, що виявляється в появі нових досконаліших версій. Так, в 2001 році фірма Math| Works випустила в світло версію MATLAB 6.1, що стала явним лідером в класі подібних систем і що отримала розвиток в подальшій версії MATLAB 6.5 (Release 13). Літом 2004 року фірмою Math Works оголошено про початок постачань MATLAB 7.0 (Release 14).

Система MATLAB є мовою програмування високого рівня, призначений для інженерних і наукових обчислень і створення засобів моделювання різних пристроїв і систем. Базується на алгоритмах матричних обчислень з виконанням операцій над наборами векторів, що визначає основну відмінність цієї системи від інших відомих пакетів — MATHCAD, Maple, Mathematika і інших. За рахунок матричного і векторного представлення даних розробникам вдалося істотно підвищити швидкість обчислень, економно використовувати ресурси пам'яті і забезпечити високу точність розрахунків. У MATLAB реалізований модульний принцип побудови з широкими можливостями модифікації і розширення, що підтверджує склад цього продукту, а саме: декілька десятків пакетів прикладних програм і більше двох сотень додатків і розширень, багатюща бібліотека функцій (понад 800), а також величезний об'єм документації, що налічує десятки тисяч сторінок.

Для зручності користування вся система MATLAB поділена на розділи, оформлені у вигляді пакетів програм, найбільш загальні з яких утворили ядро. Інші пакети об'єднані або існують індивідуально у вигляді так званих Toolboxes.

Склад пакету Matlab|

У декілька усіченому вигляді структуру пакету (системи) Matlab| можна представити як показано на мал.1.

Як видно з мал.1, Matlab| складається з 2-частин| – власне пакету Matlab|, призначеного для вирішення обчислювальних завдань, і пакету Simulink|, призначеного для імітаційного моделювання.

Кожен з цих пакетів володіє могутньою бібліотекою функцій. Частина функцій вбудовані в ядро пакету (наприклад, тригонометричні функції sin|, cos| і тому подібне) і виконуються гранично швидко. Значна частина функцій винесена в зовнішню частину (Extensions|) – ці функції виконуються повільніше. Проте в наявності зовнішньої частини є велика гідність: система відкрита для користувача. Тобто користувач може писати власні функції (на мовах пакету Matlab| або C/C++) і упроваджувати їх в пакет Matlab|.

Нарешті, ряд функцій за допомогою спеціального інтерфейсу об'єднані в «субпакети» - це Toolboxes| в Matlab| і Blocksets| в Simulink|. Таке об'єднання зручне при вирішенні завдань певного класу. Наприклад, в завданнях цифрової обробки сигналів часто зустрічаються функції перетворення Фурье, перетворення Гільберта, вирішення систем лінійних рівнянь і тому подібне З їх застосуванням вирішуються завдання спектрального і кореляційного аналізу, ідентифіації| систем і так далі. Є і особливого роду субпакети – це «чужі» розробки, включені в Matlab|. Приклад – пакет Symbolic| Math| для символьних обчислень, що дозволяє спрощувати аналітичні вирази, брати інтеграли і тому подібне

Мал.1

Робота в середовищі Mathlab|

Система MATLAB| в даний час є могутнім і універсальним засобом вирішення завдань, що виникають в різних областях людської діяльності. Спектр проблем, вирішення яких може бути здійснене за допомогою MATLAB|, охоплює: матричний аналіз, обробку сигналів і зображень, завдання математичної фізики, оптимізаційні завдання, обробку і візуалізацію даних, нейронні мережі, нечітку логіку і багато інших.

2.1. Робота з командним вікном (у режимі калькулятора)

При запуску MATLAB| на екрані з'являється командне вікно MATLAB| Command| Window| мал.2.1.

Набір будь-якої команди або виразу повинен супроводжуватися натисненням клавіші <Enter|> для того, щоб система MATLAB| виконала введену команду або обчислила вираз.

Вбудовані математичні функції MATLAB| дозволяють знаходити значення різних виразів. Команди для обчислення виразів мають вигляд, властивий всім мовам програмування високого рівня. Повний перелік вбудованих математичних функцій можна знайти в довідковій системі MATLAB|.

Мал. 2.1. Командне вікно MATLAB|

2.2. Правила введення коментарів

Основним коментарем є перший рядок текстових коментарів, а додатковим — подальші рядки. Основний коментар виводиться при виконанні команд lookfor| і help| им'я каталога|. Повний коментар виводиться при виконанні команди help| Ім’я файла. Розглянемо наступний файл-сценарій:

% Plot| with| color| red|

% Будує графік синусоїди лінією червоного кольору

% з виведеною масштабною сіткою в інтервалі [xmin|.xmax]

x=xmin:0.1:xmax;

plot|(x.sin(x).’r’)

grid| on|

2.3. Робота з панеллю інструментів

Панель інструментів (мал. 1.1) дає найбільш простій і зручний (особливо для початкуючих користувачів) спосіб роботи з системою MATLAB|. При цьому основні команди вводяться вказівкою курсором миші на потрібну кнопку з натисненням лівої клавіші миші. Кнопки мають зображення, призначення, що явно підказує їх.

Мал. 2.2 Панель інструментів системи

Перш за все перерахуємо призначення всіх кнопок панелі інструментів:

New| M-file| (Новий m-файл|) — виводить порожнє вікно редактора m-файлов|;
Open| file| (Відкрити файл) — відкриває вікно для завантаження m-файла|;
Cut| (Вирізати) — вирізає виділений фрагмент і поміщає його в буфер;
Copy (Копіювати) — копіює виділений фрагмент в буфер;
Paste| (Вставити) — переносить фрагмент з буфера в поточний рядок ВВЕДЕННЯ
Undo| (Відмінити) — відміняє попередню операцію;
Redo| (Повторити) — відновлює останню скасовану операцію;
Simulink| — відкриває вікно браузера| бібліотек Simulink|;
Help| (Допомога) - відкриває вікно довідки.

2.4. Меню системи

Перейдемо до опису основного меню системи MATLAB| 6.0. Це меню містить всього шість пунктів:

File| — робота з файлами;
Edit| — редагування сесії;
View| — выдображення і приховання панелі інструментів;
Web| — доступ до Інтернет-ресурсів;
Window| — установка Window-властивостей| вікна;
Help| — доступ до довідкових підсистем.

Підменю File|

Підміню File| містить ряд операцій і команд для роботи з файлами і містить наступні операції:

New| - відкриває підменю з позиціями:

M-file| — відкриття вікна редактора/відладчика m-файлів|;
Figure| — відкриття порожнього вікна графіки;
Model| — відкриття порожнього вікна для створення Simulink-модели|;
GUI| — відкриття вікна розробки елементів графічного інтерфейсу користувача.

Open| — відкриває вікно завантаження файлу.
Close| Command| Window| - закриває вікно командного режиму роботи (воно при цьому зникає з екрану).
Import| data| — відкриває вікно імпорту файлів даних.
Save| Workspace| As|... — відкриває вікно запису робочої області у вигляді файлу із заданим ім'ям.
Set| Path| — відкриває вікно установки шляхів доступу файлової системи.
Preferences|... — відкриває вікно настройки елементів інтерфейсу.
Print|... — відкриває вікно друку всього поточного документа.
Print| Selection|... — відкриває вікно друку виділеної частини документа.
Exit| — завершує роботу з системою.

Мал. 2.3. Меню файлових операцій File|

Меню Edit| містить операції і команди редагування, типові для більшості додатків Windows|:

Undo| (Відмінити) — відміна результату попередньої операції;
Redo| (Повторити) — відміна дії останньої операції Undo|;
Cut| (Вирізувати) — вирізування виділеного фрагмента і перенесення його в буфер;
Сору (Копіювати) — копіювання виділеного фрагмента в буфер;
Paste| (Вставити) — вставка фрагмента з буфера в поточну позицію курсора;
Clear| (Очистити) — операція очищення виділеної області;
Select| All| (Виділити) — виділення всій сесії;
Delete| (Стерти) — знищення виділеного об'єкту;
Clear| Command| Windows| (Очистити командне вікно) — очищення тексту сесії (із збереженням створених об'єктів);
Clear| Command| History| (Очистити вікно історії команд) — очищення вікна історії;
Clear| Workspace| — очищення вікна браузера| робочої області.

Мал. 2.4. Меню файлових операцій Edit|

Команда Clear| Command| Window| очищає вікно командного режиму роботи і поміщає курсор у верхній лівий кут вікна. Проте всі визначення, зроблені протягом стертих таким чином сесій, зберігаються в пам'яті комп'ютера. Для очищення екрану використовується також команда clc|, що вводиться в командному режимі.

Меню View| і Window|

У MATLAB| 6.Х набір команд меню View| істотно розширений, і тепер за допомогою цього меню можна міняти вид призначеного для користувача інтерфейсу.

Меню Window| активно тільки у випадку, якщо в систему завантажені файли. При цьому воно має єдину команду Close| All| (закрити всі вікна) і список всіх завантажених файлів, що відкривається. Він дозволяє вибрати вікно вказаного користувачем файлу і зробити його відкритим.