Материал: Математическая система MATLAB. методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплинам. Белецкая С.Ю

ФГБОУ ВО “Воронежский государственный технический

университет”

Кафедра систем автоматизированного проектирования

и информационных систем

Математическая система matlab методические указания

по выполнению лабораторных работ по дисциплинам

«Вычислительные методы и программные системы»,

«Методы оптимизации в информационных системах»,

«Методы обработки данных» для студентов направлений 09.03.02 «Информационные системы и технологии»

(профиль «Информационные системы и технологии»), 09.03.01 «Информатика и вычислительная техника»

(профиль «Системы автоматизированного проектирования»)

очной формы обучения

Воронеж 2015

Составитель д-р техн. наук, проф. С.Ю. Белецкая

УДК 681.3

Математическая система MATLAB: методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплинам «Вычислительные методы и программные системы», «Оптимизация в информационных системах», «Методы обработки данных» для студентов направлений 09.03.02 «Информационные системы и технологии», 09.03.01 «Информатика и вычислительная техника» очной формы обучения / ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»; сост. С.Ю. Белецкая. Воронеж, 2015. 42 с.

В методических указаниях изложены приёмы работы с математической системой MATLAB. Рассмотрены основные типы данных, интерфейс MATLAB и команды общего назначения. Дано описание работы с матрицами и массивами. Рассмотрены графические возможности MATLAB. Методические указания могут быть использованы для проведения лабораторных работ, целью которых является знакомство с MATLAB и получение начальных навыков работы с системой.

Методические указания подготовлены в электронном виде в текстовом редакторе MS Word XP и содержатся в файле ЛабораторныеMatlab1.doc.

Ил. 10. Библиогр.: 3 назв.

Рецензент канд. техн. наук, доц. А.В. Питолин

Ответственный за выпуск зав. кафедрой д-р техн. наук, проф. Я.Е. Львович

Печатается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета

 ФГБОУ ВО “Воронежский

государственный технический

университет”, 2015

Введение

Система MATLAB в настоящее время получила широкое распространение во всём мире и является мощным и универсальным средством решения различных инженерных и научных задач. Спектр проблем, решение которых может быть реализовано на основе MATLAB, охватывает матричный анализ, обработку сигналов и изображений, задачи математической физики, оптимизационные задачи, обработку и визуализацию данных и многие другие. В MATLAB реализованы классические численные алгоритмы решения уравнений, задач линейной алгебры, решения нелинейных уравнений и задач оптимизации, нахождения значений определенных интегралов, интерполяции, решения обыкновенных дифференциальных уравнений (ОДУ) и дифференциальных уравнений в частных производных и другие алгоритмы.

Работа с такой мощной математической системой, как MATLAB, требует от пользователя соответствующей теоретической и практической подготовки, без чего невозможно правильное применение используемых в системе методов и обеспечение корректности получаемых результатов. Настоящие методические указания являются введением в MATLAB и предназначены для изучения основных принципов работы с системой и получения первоначальных практических навыков решения математических задач с использованием MATLAB.

1. Интерфейс matlab и команды общего назначения

1.1. Основные элементы рабочей среды

При первом математической системы апуске MATLAB на экране открывается рабочая среда, изображенная на рисунке 1.

Рисунок 1 – Рабочая среда MATLAB при первом запуске

Основными элементами рабочей среды являются:

1. Command Window (Окно команд). Окно предназначено для ввода пользовательских команд с последующим их выполнением, а также для отображения результатов выполнения этих команд.

2. Окно Workspace (Рабочее пространство) - отображает текущий набор переменных, созданных пользователем. Для изменения представления статистики, необходимо щелкнуть по окну правой кнопкой мыши и выбрав опции для отображения (рисунок.2).

Рисунок 2 – Настройка рабочего пространства

Двойной щелчок по переменной открывает редактор переменных, и появляются соответствующие контекстные вкладки, в которых можно интерактивно менять значения переменных (рисунок 3).

Рисунок 3 – Редактор переменных

3. Current Folder (Текущий каталог). Окно предназначено для выбора текущего рабочего каталога и отображения его содержимого – подкаталогов и файлов.

4. Панель инструментов - дает наиболее простой и удобный (особенно для начинающих пользователей) способ работы с системой MATLAB.

Описание вкладок MATLAB:

Панель MATLAB содержит вкладки, в которых группированы связанные функции. Некоторые вкладки, такие как HOME, доступны всегда, в то время как некоторые контекстные могут появляться.

Вкладка PLOTS (Галерея графиков) – содержит разнообразные графики, которые можно использовать для визуализации ваших данных.

Вкладка APPS предоставляет быстрый доступ к интерактивным приложениям.

1.2. Справка и документация

MATLAB предоставляет пользователю справочный навигатор с системой поиска необходимой информации. Навигатор доступен через пункт меню Help (рисунок 4).

Рисунок 4 – Вызов справочной документации

Справка охватывает все разделы ядра MATLAB и пакеты расширений, включает перекрестные ссылки, программы-примеры, ссылки на демонстрационные приложения. Быстрый способ открыть нужный раздел справки, касающийся некоторой функции, — набрать в командном окне

doc <имя функции>

Ту же информацию, но непосредственно в командном окне, можно получить по команде

help <имя функции>

1.3. Команды общего назначения

Команды общего назначения набираются с клавиатуры после знака приглашения (>>). Выполнение команд следует после нажатия клавиши <Enter>. Команды разделены на следующие группы:

• управляющие команды и функции;

• команды управления переменными и рабочим пространством;

• команды работы с файлами и операционной системой;

• команды управления командным окном;

• команды запуска и выхода из MATLAB;

• команды получения общей информации.

Ниже приведены краткие характеристики команд каждой группы.

Управляющие команды и функции:

help - вывод на экран первых строк описания указанной программы или функции;

what - вывод на экран перечня имен m-, mat- и mex-файлов в текущем каталоге;

lookfor - поиск программы (функции) по указанному ключевому слову;

which - вывод на экран полного пути местонахождения указанной функции или файла;

type - вывод на экран текста указанного m-файла;

demo - запуск программы демонстрации возможностей MATLAB;

path - вывод на экран полного перечня путей поиска файлов MATLAB по умолчанию;

Команды управления переменными и рабочим пространством:

who - вывод на экран перечня текущих переменных;

whos - расширенная форма перечня текущих переменных;

load - загрузка в рабочее пространство значений переменных из указанного файла на диске;

save - запись значений переменных рабочего пространства в указанный файл на диске;

clear - очистка памяти от переменных и функций;

pack - уплотнение памяти рабочего пространства;

size - определение размеров массива;

length - определение длины одномерного массива;

disp - вывод на экран матрицы или текста.

Команды работы с файлами и операционной системой:

cd - заменить текущий каталог на указанный;

dir - вывести на экран листинг указанного каталога;

open - открыть указанный файл;

delete - уничтожить (стереть) указанный файл;

getenv - вывести значения параметров окружения (среды);

unix - выполнить как команду операционной системы и вывести результат;

diary - записать текст командного окна в дневник MATLAB;

Команды управления командным окном:

cedit - установить командную строку редактора клавиш;

clc - очистить командное окно;

home - поместить курсор в начало страницы;

command window - открыть окно команд или вывести его на передний план, если оно уже было открыто ранее;

format - установить указанный формат вывода чисел на экран;

echo - установка или упразднение режима эхо-печати текста выполняемой программы;

more - установка режима постраничного вывода текста в командное окно;

Команды запуска и выхода из MATLAB:

matlabrc - запуск главного стартового m-файла;

startup - запуск MATLAB через m-файл startup;

quit (exit) - выйти из MATLAB;

finish - m-файл с командами, выполняемыми при выходе из MATLAB;

Команды получения общей информации:

info - получение информации о MATLAB и фирме MathWorks, Inc. subscribe Подписка по Internet как пользователя MATLAB;

whatsnew - информация о новых возможностях, которые не вошли в документацию;

version - информация о версии MATLAB;

ver - информация о версии MATLAB и версиях установленных компонентов (SIMULINK, TOOLBOX).