Суть работы в режиме командного интерпретатора

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ ПО КУРСУ

ОБЧИСЛЮВАЛЬНА ТЕХНІКА І ПРОГРАМУВАННЯ

(для студентов специальности 6.050702.03

“Електромеханические системы автоматизации и электропривод”

очно-заочной формы обучения)

(часть 1)

1 семестр:

лекции – 18 часов;

лабораторные работы – 18 часов;

контрольная работа – 2;

форма аттестации – экзамен.

2 семестр:

лекции – 16 часов;

лабораторные работы – 20 часов;

форма аттестации – экзамен.

курсовая работа.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОГРАММНОГО ПАКЕТА MATLAB

Matlab (от слов Matrix Laboratory) – разработка фирмы MathWorks (США, Нейтик, штат Массачусетс). I версия была написана на Фортране (Cleve Moler) в начале 60-х годов. До 3-ей версии пакет работал под ОС MS DOS, начиная с 4-ой – под Windows). Версии под Windows написаны на С (авторы: интерпретатор – Steve Bangert, графика – Steve Kleiman, большинство функций – John Little и Cleve Molel). Может конвертировать файлы, написанные на Фортране и С.

По возможностям не уступает MathCAD, но имеет более развитый встроенный язык программирования, более совершенные графические средства, практически неограниченную возможность расширения, множество приложений (инструментов – ToolBox) для решения математических задач в самых различных областях.

Возможности Matlab:

· выполнение самых различных операций с векторами и матрицами, с алгебраическими полиномами, с аналитическими и табличными функциями;

· решение задач линейной алгебры, решение нелинейных алгебраических, трансцендентных, дифференциальных уравнений;

· решение задач оптимизации;

· интегрирование, аппроксимация, интерполяция;

· аппарат для обработки сигналов;

· анализ и синтез систем управления, идентификация объектов, математическое моделирование;

· решения специальных задач в области нейронных сетей, фаззи-логики и т.п.;

· отличный графический аппарат (2-х, 3-хмерная графика, анимация, просмотр фотографий и рисунков);

· средства создания диалоговых интерфейсов: меню, кнопок и т.п.

Matlab содержит также Extended Symbolic Mathematics Toolbox (начиная с версии 5.0), реализующий интерфейс с системой символьной аналитической обработки данных Maple.

Для специалистов в области ЭП наибольший интерес представляют задачи в области синтеза линейных и нелинейных САУ в частотной и временной областях, спектральный и частотный анализ, структурное моделирование, идентификация объектов, оптимизация, фаззи-логика, нейронные сети, лаборатория реального времени и т.д.

Система Matlab используется более, чем в 70 ведущих университетов мира, в т.ч. в Стэнфордском, Калифорнийском (США), Кэмбриджском (Англия), Киото (Япония), Эйндховенском техническом университете (Нидерланды), в Массачусетском, Калифорнийском, Хельсинском технологических институтах, в научно-исследовательских центрах НАСА, а также в таких крупных компаниях, как Aerospace Corp., Boeing Aerospace, General Dynamics Corp., IBM, Lockheed, Siemens AG и др.

Структура Matlab-каталога.

Суть работы в режиме командного интерпретатора

Matlab-каталог содержит:

· главный командный подкаталог bin,содержащий файлы запуска программного пакета (matlab.exe), встроенного блокнота-отладчика (medit.exe), значки файлов (mat, m, mdl) и стандартные динамические библиотеки (файлы *.dll);

· подкаталог simulink приложения для структурного математического моделирования;

· подкаталог toolbox различных приложений (инструментов) для решения математических задач (формируется в соответствии с данными, указанными при инсталляции);

· подкаталог help, содержащий вспомогательную информацию по Matlab (общее описание пакета и его расширений, правила записи операторов, правила вызова стандартных функций и др.);

· подкаталог work (сразу после установки он пуст), специально предназначенный для хранения файлов, созданных пользователем.

Каждый из подкаталогов toolbox/* в основном содержит файлы *.m, называемые m-функциями, и один m-файл комментариев (Contents.m), в котором кратко (в одну строку) описано назначение функций, составляющих данную директорию. Расширенные справочные данные об m-функциях находятся в самих файлах *.m. Описание стандартных функций Matlab находится в файлах toolbox/matlab/*.m.

Каждая m-функция начинается с заголовка

function …

после которого обычно следуют несколько строк комментария (% – символ комментария, весь текст справа от него игнорируется компилятором). Весь такой комментарий может быть выведен в командном окне с помощью команды вида

help fn

(fn – имя m-файла). Например, на запрос

help sin

в командное окно будет выведена следующая информация:

SIN Sine.

SIN(X) is the sine of the elements of X.

Overloaded methods

help sym/sin.m

Последние строки могут указывать на наличие перегруженных (overloaded) функций (в данном случае указано, что имеется также функция sin в библиотеке символьных вычислений), информация о которых может быть выведена с помощью указанной команды. Если функция является стандартной (встроенной), то ее исходный текст не доступен пользователю в соответствующем m-файле, и комментарий заканчивается словами

Built-in function

Если же функция является внешней, то следом за комментарием в m-файле имеется исходный текст функции – последовательность операторов языка Matlab, реализующих требуемый алгоритм.

Возможность создания собственных m-файлов пользователя позволяет расширять возможности Matlab за счет создания новых функций (в том числе и перегруженных). Принципиально внешние функции могут быть отредактированы либо совсем удалены, однако этого по понятным причинам не следует делать относительно функций, входящих в стандартный пакет Matlab. Если что-то в какой-либо стандартной внешней функции не устраивает пользователя, он должен сохранить ее копию в другом m-файле и откорректировать ее по своему усмотрению.

Результатом работы функции может быть одна переменная (будь то скаляр, вектор, массив или массив массивов в самом различном сочетании данных).