Aan de slag met matlab: een korte introductie

MATLAB (Matrix Laboratory) is een programmeerplatform ontwikkeld door MathWorks, dat zijn eigen MATLAB-programmeertaal gebruikt. De MATLAB-programmeertaal is een matrixgebaseerde taal die matrixmanipulaties, het plotten van functies en gegevens, implementatie van algoritmen, het creëren van gebruikersinterfaces en interface met programma's die in andere talen zijn geschreven, mogelijk maakt, waaronder C, C ++, C #, Java, Fortran en Python. Het wordt gebruikt in een breed scala aan toepassingsdomeinen, van Embedded Systems tot AI, voornamelijk om gegevens te analyseren, algoritmen te ontwikkelen en modellen en toepassingen te creëren.

MATLAB hoofdvenster

Wanneer u MATLAB-software start, verschijnt MATLAB-desktop met tools, variabelen en toepassingen die verband houden met MATLAB. Het bureaublad zal er op de een of andere manier uitzien als de onderstaande afbeelding. U kunt zelfs de indeling van gereedschappen en documenten naar wens aanpassen. De drie belangrijkste onderdelen die op het scherm verschijnen, zijn opdrachtvenster, werkruimte en geschiedenis.

Bureaubladtools van MATLAB

De desktoptools van MATLAB zijn Command Window, Command History, Workspace, Editor, Help, Array Editor en Current Directory Browser. Hier zullen we alle tools een voor een uitleggen.

1. Opdrachtvenster

Het opdrachtvenster wordt gebruikt om variabelen in te voeren en om een ​​functie en M-bestandsscripts uit te voeren. De pijltjestoets omhoog (↑) wordt gebruikt om een ​​eerder ingevoerd statement op te roepen. Na het oproepen kunt u die functie bewerken en op enter drukken om deze uit te voeren.

Enkele basisbewerkingen die kunnen worden uitgevoerd in het opdrachtvenster:

Om een rijvector te maken met een willekeurig nummer 1, 2, 3, 4, 5 en deze toe te wijzen aan variabele 'x', »X = x = 1 2 3 4 5

Om de kolomvector met het getal 6, 7, 8, 9 te maken en deze toe te wijzen aan variabele 'y', »Y = y = 6 7 8 9

We kunnen ook een kolomvector maken met behulp van een rijvector (eigenschap van matrix), »Y = y = 6 7 8 9 » y ' ans = 6 7 8 9

Als we een rijvector willen maken van 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, dan kunnen we gewoon schrijven als

»A = a = 0 1 2 3 4 5 6 7 8

Als we een rijvector willen maken met een toename van 2, schrijf dan gewoon

»U = u = 0 2 4 6 8

En voor verlagen met 2

»U = u = 12 10 8 6 4 2

Voor het uitvoeren van eenvoudige wiskundige bewerkingen zoals optellen en aftrekken, nemen we twee willekeurige getallen 12 en 14.

Voor toevoeging, »U = 12 + 14 ans = 26

Voor aftrekken

»U = 12-14 ans = -2

2. Commandogeschiedenis

Opdrachtgeschiedenis betekent de geschiedenis van het opdrachtvenster.

Dit betekent dat de functie of regels die u in het opdrachtvenster hebt ingevoerd, ook zichtbaar is in het opdrachtgeschiedenisvenster. Zelfs wij kunnen elke eerder ingevoerde functie of regel selecteren en uitvoeren. U kunt ook een M-bestand maken voor een geselecteerd statement. M-File is niets anders dan een tekstbestand dat MATLAB-code bevat

3. Werkruimte

MATLAB-werkruimte bestaat uit een reeks variabelen die zijn gemaakt tijdens het uitvoeren van wiskundige bewerkingen, het uitvoeren van opgeslagen M-bestanden en het laden van opgeslagen werkruimten. Om variabelen uit de werkruimte te verwijderen, selecteert u een bepaalde variabele, klikt u op BEWERKEN en vervolgens op VERWIJDEREN. Als u MATLAB verlaat, wordt de werkruimte automatisch gewist. Om het op te slaan voor een latere MATLAB-sessie, klikt u op Workspace Action Icon en vervolgens op SAVE, dit zal uw werkruimte opslaan in een MAT-bestand, met de extensie ".mat". Om het in de volgende sessie te kunnen lezen, moet u dat bestand importeren door op FILE en vervolgens op IMPORT DATA te klikken.

4. Editor-venster

Editor is een tekstverwerker die speciaal is ontworpen voor het maken en debuggen van M-bestanden. Een M-bestand bestaat uit een of meer uit te voeren opdrachten. Nadat u het M-bestand hebt opgeslagen, kunt u het zelfs rechtstreeks oproepen door de bestandsnaam in de opdrachtgeschiedenis te typen.

5. HULP

Om de Help-browser te openen, klikt u op de HELP-knop in de MATLAB-desktoptools of alternatief voor HELP-browser is om naar het opdrachtvenster te gaan en help-browser te typen. Gebruik de HELP-browser voor het vinden van de informatie, indexering, zoeken en demo's. Tijdens het lezen van de documentatie kunt u een bladwijzer maken voor elke pagina, een pagina afdrukken, naar een term op de pagina zoeken en een selectie kopiëren of evalueren.

6. Matrix-editor

Dubbelklik in de Workspace Browser op een variabele om deze in de Array Editor te zien. Array-editor wordt gebruikt voor het bekijken en bewerken van een visuele weergave van variabelen in de werkruimte.

7. Huidige directory-browser

MATLAB-bestandsbewerkingen gebruiken het zoekpad en de huidige directory als referentiepunt. Een snelle manier om door uw MATLAB-bestand te bladeren, is met behulp van de huidige directorybrowser. We kunnen Current Directory Browser gebruiken voor het zoeken, bekijken en bewerken van het M-bestand of MATLAB-bestand.

Als we nu meer dan twee bestanden opslaan, waarbij de ene is voor het plotten van de grafiek en de andere voor matrixmanipulatie in het MATLAB-bestand, zodat we toegang hebben tot deze opgeslagen bestanden met behulp van het opdrachtvenster.

Variabele in MATLAB

Er is in MATLAB geen enkele vorm van declaratie of dimensieverklaringen nodig. Wanneer we een nieuwe variabelenaam in MATLAB construeren, maakt deze automatisch de variabele aan en biedt het de juiste hoeveelheid opslagruimte en besparing in de werkruimte. Als de variabele met dezelfde naam al aanwezig is, verandert MATLAB de inhoud en wijst indien nodig nieuwe opslag toe. Variabelenaam bestaat uit een letter en wordt gevolgd door letters, cijfers of onderstrepingstekens. MATLAB is ook hoofdlettergevoelig en maakt onderscheid tussen hoofdletters en kleine letters.

Bijvoorbeeld:

»X = 0 x = 0 » y = 1 y = 1

We kunnen de vector ook maken met behulp van een eenvoudige variabele zoals deze

»X = x = 0 1 2 3 4 5 6

M-bestanden

M-bestanden zijn tekstbestanden die MATLAB-code bevatten die door de gebruiker is gemaakt. Voor het maken van een M-bestand kunt u MATLAB EDITOR of een andere teksteditor gebruiken. M-bestanden worden opgeslagen met de extensie “.m”. Bijvoorbeeld:

»A =

Sla het bestand op onder de naam test.m , dan leest de statement test in het opdrachtvenster het bestand en maakt een variabele A aan, die onze matrix bevat of de gegevens die in dat M-bestand zijn opgeslagen.

Grafiek plotten

MATLAB heeft faciliteiten om de vector en matrix in de vorm van een grafiek weer te geven, afhankelijk van het type invoergegevens.

Bijvoorbeeld: teken een grafiek tussen de 'x' en 'y'.

Stel dat het bereik van de 'x' 0 (nul) tot π (pi) is en de 'y' de sinusfunctie van 'x' met een bereik van 0 tot π (pi)

»X = 0: pi / 5: pi; »Y = sin (x);

onderstaande opdracht wordt gebruikt voor het plotten van een grafiek tussen x en y

»Plot (x, y);

Voor het labelen van x- en y-as

»Xlabel ('bereik van y'); »Ylabel ('zonde van x');

En de titel van de grafiek gegeven als

»Title ('plot van zonde (x)');

Resultaat

Nog een voorbeeld van het uitzetten van een curve

Stel dat twee variabelen x, y zijn voor het uitzetten van de eenvoudige y = x rechte lijn, »X = 0: 2: 20; »Y = x; »Plot (x, y); »Xlabel ('X'); »Ylabel ('Y'); »Titel ('plot van de y = x rechte lijn');

Resultaat

We kunnen ook de grafiek van elke trigonometrische functie, algebraïsche functie en de grafiek van matrices-manipulatie plotten.

Conditieverklaringen in MATLAB

Zoals we condition statement gebruiken in verschillende software tijdens het programmeren van onze microcontrollers, kunnen we ze ook gebruiken in MATLAB-programmering. De verschillende voorwaarde-instructies die in MATLAB worden gebruikt, zijn:

• voor lus
• while lus
• als verklaring
• vervolg verklaring
• breek verklaring
• switch- instructie

Als

Voor het evalueren van een logische uitdrukking en voert een groep instructies alleen uit als de voorwaarde waar is, 'als'- instructie wordt gebruikt. 'elseif' en 'else' worden gebruikt voor het uitvoeren van alternatieve groepen instructies.

»Als a> b fprintf ('groter); elseif a == b fprintf ('gelijk'); elseif a <b fprintf ('less'); Anders fprintf ('fout'); einde

Schakelaar

In de switch-instructie wordt de groep instructie uitgevoerd op basis van de waarde van de variabele of expressie.

Voorbeeld:

»X = input ('Voer het nr in:'); switch x case 1 disp ('het nummer is negatief') case 2 disp ('nul') case 3 disp ('het nummer is positief') anders disp ('andere waarde') end

Breken

Break-instructie wordt gebruikt voor het vroegtijdig verlaten van een while-lus of voor de lus. Terwijl het alleen in geneste lussen uit de binnenste lus breekt.

Voorbeeld:

»X = 2; while (x <12) fprintf ('waarde van x:% d \ n', x); x = x + 1; if ('x> 7') breken; einde einde

Na het uitvoeren van code is het resultaat:

waarde van x: 2 waarde van x: 3 waarde van x: 4 waarde van x: 5 waarde van x: 6 waarde van x: 7

Doorgaan met

Deze verklaring wordt binnen de loops gebruikt. Het besturingselement springt naar het begin van de lus voor de volgende iteratie, door de uitvoering van de instructie in de hoofdtekst van de huidige iteratie van het programma over te slaan.

Voorbeeld:

»X = 2; while (x <12) if x == 7 x = x + 1; doorgaan met; end fprintf ('waarde van x:% d \ n', x); x = x + 1; einde

Daarom zal het resultaat zijn:

waarde van x: 2 waarde van x: 3 waarde van x: 4 waarde van x: 5 waarde van x: 6 waarde van x: 8 waarde van x: 9 waarde van x: 10 waarde van x: 11

Voor

De FOR-lus herhaalt een groep instructies in vast nr. keer. De syntaxis van de FOR-lus is als volgt: -

voor ………………. einde

Voorbeeld:

»Voor x = disp (x) end 2 1 3 4 5

Terwijl

Als een gespecificeerde voorwaarde waar is, wordt de while- lus herhaaldelijk de instructie uitgevoerd

De syntaxis van een while-lus is als volgt: -

terwijl einde

Voorbeeld:

»X = 2; while (x <18) fprintf ('waarde van x:% d \ n', x); x = x + 1; einde

Het resultaat van deze lus wanneer code wordt uitgevoerd

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

Dit is slechts een introductie van MATLAB, het heeft zeer uitgebreide en complexe toepassingen. Een beginner kan MATLAB starten met onderstaande basisprojecten:

• Koppeling tussen Arduino en MATLAB - Knipperende LED
• GUI-gebaseerd huisautomatiseringssysteem met Arduino en MATLAB
• Servomotorbesturing met MATLAB