برنامه نویسی به زبان Matlab

برنامه نویسی به زبان Matlab

فهرست مراجع

آشنایی با Matlab • با توجه به پیشرفت روز افزون علم در رشته‌های مختلف مهندسی و محاسباتی، نیاز به تسلط بر یک زبان برنامه‌نویسی برای موفقیت در انجام کارهای پژوهشی غیر قابل انکار است. بدیهی است که استفاده از زبان‌های سطح بالا برای اهداف کاربردی و مهندسی، سرعت تولید علم را افزایش می‌دهد و از سوی دیگر یادگیری این زبان‌ها نیز ساده‌تر است. • در چند سال اخیر استفاده از زبان سطح بالا و قدرتمند Matlab در بین پژوهشگران رایج شده و کاربرد آن روز به روز در حال افزایش است. • استفاده از تکنیک‌های آرایه‌ای حجم برنامه‌ها را در مقایسه با زبان‌های دیگر کاهش می‌دهد. • وجود دستورات و توابع پیشرفته و به روز در این زبان، بسیاری از خواسته‌های کاربردی مانند رسم‌های گرافیکی، ساخت تصاویر متحرک، محاسبات پیچیده ریاضی، حل عددی معادلات دیفرانسیل و . . . را برای کاربر آسان نموده است. • آشنایی دانش‌پژوهان رشته‌های فنی و مهندسی با این زبان سرعت پیشرفت کارهای تحقیقاتی و پژوهشی را بالا می‌برد.

آشنایی با Matlab • متلب (MATLAB) نام یکی از نرم‌افزارهای رایانه‌ای برای انجام محاسبات ریاضی است. • تمام داده‌ها در Matlab به شکل یک ماتریس ذخیره می‌شوند. • حتی یک تصویر به شکل یک ماتریس سه بعدی ذخیره می‌گردد که بُعد اول و دوم آن برای تعیین مختصات نقاط و بُعد سوم آن برای تعیین رنگ نقاط استفاده می‌شود. • فایل‌های صوتی نیز در Matlab به شکل ماتریس‌های تک ستون (بردارهای ستونی) ذخیره می‌شوند. • واژهٔ Matlab هم به معنی محیط محاسبات رقمی و هم به معنی خود زبان برنامه‌نویسی مربوطه‌ است که از ترکیب دو واژهٔ MATrix و LABoratory ایجاد شده‌است. این نام حاکی از رویکرد ماتریس محور برنامه ‌است، که در آن حتی اعداد منفرد هم به عنوان ماتریس در نظر گرفته می‌شوند. • علاوه بر توابع فراوانی که خود Matlab دارد، برنامه‏نویس نیز می‏تواند توابع جدید تعریف کند.

آشنایی با Matlab • استفاده از توابعMatlab برای نمایش داده‏ها بسیار راحت و لذت بخش است. برای مثال با چند خط زیر می‌توان یک شکل موج سینوسی با فرکانس ۱۰ هرتز را تولید کرده و کشید: x=0:0.01:10 ( y=sin(2*pi*10*x (plot(x,y • ساخت رابط‌های گرافیکی یا Graphical User Interfaces مانند دیالوگ‌هایی که در محیط‌های ویژوال مانند بیسیک و C وجود دارند، در Matlab امکان‌پذیر است. این قابلیت، ارتباط بهتری را میان برنامه‏های کاربردی نوشته‏شده با Matlab و کاربران برقرار می‌کند. • Matlab که از محصولات شرکت (The MathWorks) است، برای گروه‌های مختلف مهندسان رشته‌های مختلف از جمله مهندسی برق، مهندسي پزشكي، مکانیک، رایانه و... کاربرد بسیاری دارد.

قدرت Matlab • هسته Matlab برای سرعت و کارایی بالا به زبان c نوشته شده‌است ولی رابط گرافیکی آن به زبان جاوا (java) پیاده‌سازی گشته‌است. • برنامه‌های Matlab اکثراً متن‌باز هستند و در واقع Matlab (مانند بیسیک) مفسر است نه کامپایلر. قدرت Matlab از انعطاف‌پذیری آن و راحت بودن کار با آن ناشی می‌شود. • همچنین شرکت سازنده و گروه‌های مختلف، از جمله دانشگاه‌های سرتاسر جهان و برخی شرکت‌های مهندسی هر ساله جعبه‌ابزارهای خاص-کاربردی به آن می‌افزایند که باعث افزایش کارآیی و محبوبیت آن شده‌است.

قدرت Matlab • فهرستی از این جعبه‌ابزارها در زیر آمده‌است: • جعبه‌ابزار مخابرات Matlab، توابع و ابزارهای محاسبات مهندسی مخابرات • جعبه‌ابزار کنترل Matlab، توابع و ابزارهای محاسبات مهندسی کنترل • جعبه‌ابزار فازی Matlab، توابع و ابزارهای محاسبات فازی • جعبه‌ابزار محاسبات Matlab، توابع و ابزارهای محاسبات عددی • جعبه‌ابزار سیمولینک Matlab، جعبه‌ابزاری برای شبیه‌سازی سیستم‌ها به صورت مجرد • جعبه‌ابزار تخمین Matlab، توابع و ابزارهای محاسبات بحث تخمین سیستم در مهندسی کنترل • جعبه‌ابزار آمار Matlab، توابع و ابزارهای محاسبات آمار • جعبه‌ابزار جمع‌آوری داده Matlab، توابع و ابزارهای جمع‌آوری داده • جعبه‌ابزار شبکه عصبی Matlab، توابع و ابزارهای محاسبات شبکه عصبی • جعبه‌ابزار پردازش تصویر Matlab، توابع و ابزارهای محاسبات پردازش تصویر • جعبه‌ابزار پردازش صوت Matlab، توابع و ابزارهای محاسبات پردازش صوت • جعبه‌ابزار کارگاه بلادرنگ Matlab، توابع و ابزارهای محاسبات سیستم‌های بلادرنگ

نصب Matlab • با گذاشتن cd نصب Matlab بطور خودکار شروع می‌شود. • ممکن است لازم باشد ابتدا نرم افزار java virtual machine نصب شود و پس از راه‌اندازی مجدد نصب متلب آغاز شود. • پس از اجرای نصب، کامپیوتر برای ادامه به یک کد PLP نیاز خواهد داشت که معمولا در cd وجود دارد. • پس از تعیین مسیر و نوع نصب یکی از گزینه‌های زیر را باید انتخاب کنید: -فقط برنامه (product only) -فقط help(help only) -هم برنامه و هم help(documentation and product)

پنجره‌های Matlab

پنجره های Matlab

پنجره‌های Matlab

کار با ماتریس‌ها

متغییرها و عملیات روی آنها • زمانی که عبارات محاسباتی به تنهایی در خط فرمان وارد و اجرا شوند، نتیجه حاصله در یک متغییر پیش فرض بنام ans ذخیره و نمایش داده می‌شود. • نام این متغییر را شما می‌توانید تعیین کنید: a=2 b= 2*3 + 5^2 >> b= 31 • نام متغییر می‌تواند حد اکثر 31 کاراکتر داشته باشد. • کاراکتر اول همواره باید یک حرف باشد و کاراکترهای بعدی می‌توانند حروف، اعداد یا زیر خط (_) باشند. • Matlab نسبت به کوچک و بزرگ بودن حروف حساس است. • قرار دادن ; در انتهای یک دستور، موجب می‌شود که نتیجه اجرای دستور نمایش داده نشود. • نام متغییرها را از کلمات کلیدی نمی‌توان انتخاب نمود.

متغییرها و عملیات روی آنها • برخي از کلمات کلیدی عبارتند از: • با استفاده از تابع clear می‌توان متغییرها را از فضای کاری پاک کرد. • دو تابع who وwhose برای شناسایی متغییرهایی که در حافظه وجود دارند می‌توان استفاده کرد. • اعداد مختلط را به همان ترتیبی که در کاغذ می‌نویسیم در خط فرمان تایپ می‌کنیم. S1= 1 +2i<< >> S2=3 – 1.5j >> S1+S2 • اندازه اعداد مختلط با تابع absو زاویه آنها برحسب راديان توسط تابع angle قابل تعیین است. >> abs (s1) >> angle (s1) • ‌

چند تابع مهم • pi یک تابع ویژه است که عدد پی را ایجاد می‌کند. • توابع real , imagبه ترتیب بخش‌های موهومی و حقیقی یک عدد مختلط را بر می‌گردانند. >> Real (1+2i) >> imag (3-1.5j) • sqrt(x) • inf , NaN , realmin , realmax و eps • Format

تابع format

عملگرها [] , () ; : + - * / \ ^ .* , `, a.*a , ./ ,.\ ,.^,.` imag

برنامه نویسی به زبان Matlab