Chơng - Các khái niệm Chơng Các khái niệm 1.1 Khă nng ca Matlab Matlab l¡ gƯ ? Matlab hot Åỉng ? Matlab cÜ thÌ l¡m Åõìc nhùng gƯ v¡ cÜ thÌ hàc v¡ sø dịng Matlab ? SÁ cÜ rÃt nhiËu bn Åàc sÁ b¯n kho¯n vèi cŸc c¿u hÞi trn VĂ chừỗng nĂy chợng ta s tệm lội giăi p Matlab lĂ chừỗng trệnh phn mậm trỡ giợp cho viẻc tẽnh ton vĂ hièn th Matlab cĩ thè chưy trn hu hặt cc hẻ my tẽnh tữ my tẽnh c nhn ặn cc hẻ my tẽnh lèn super computer Matlab Åõìc ÅiËu khiÌn bêi tºp cŸc bổ lẻnh, từỗng tc bng bĂn phẽm trn cứa sọ iậu khièn, óng thội Matlab cín cho phẫp khă nng lp trệnh vối cợ php thỏng dch lẻnh hay cín gài l¡ script file CŸc lỴnh, bỉ lỴnh cða Matlab lÅn ÅỈn sâ h¡ng tr¯m v¡ ng¡y c¡ng Åõìc mê rỉng bêi cŸc phÀn Tools box trì giỵp, hay cŸc h¡m ưng dịng to bêi ngõéi sø dịng Cc lẻnh ca Matlab rt mưnh vĂ hiẻu quă cho phẫp giăi cc loưi hệnh ton khc vĂ ằc biẻt hiẻu quă cho cc hẻ phừỗng trệnh tuyặn tẽnh cñng nhõ thao tŸc trÅn cŸc b¡i toŸn ma trºn Khỏnng nhựng thặ Matlab cín rt hựu hiẻu viẻc trì giỵp thao tŸc v¡ truy xt Åã ho khỏng gian 2D củng nhừ 3D củng khă nng tưo hoưt cănh cho viẻc mỏ tă bĂi ton mổt cch sinh Åỉng Cïng vèi trÅn 25 Tools box (thõ viỴn trỡ giợp) khc Matlab ừa ặn cho cc bưn sỳ lỳa chn hoĂn chình vĂ phong phợ vậ cc cáng cị trì giỵp źc lúc cho nhùng lØnh vúc khŸc trÅn Åõéng nghiÅn cöu m¡ cŸc bn lỳa chn Dừối y chợng tỏi xin liẻt k mổt sõ lỉnh vỳc mĂ Matlab vĂ ang giăi quyặt mổt cnh hiẻu quă Phần - Cơ sở Chơng - Các khái niệm ã NghiÅn cưu v¡ phŸt triÌn lØnh vúc cáng nghiỴp ã Giăng dưy, nghin cửu lp cc chừỗng trệnh ửng dũng giăng dưy cho cc mỏn kỵ thut nhừ toŸn, lû, hoŸ cŸc trõéng phä tháng nh±m nng cao khă nng tiặp thu củng nhừ ỷ sng tưo hc sinh ã Giăng dưy vĂ lp cc chừỗng trệnh giăng dưy vậ ton ằc biẻt lĂ cc loưi hệnh nguyn lỷ cỗ băn vĂ cc phừỗng trệnh tun tÏnh cho sinh viÅn cđng nhõ hàc sinh cŸc trừộng kỵ thut ã Giăng dưy vĂ nghin cửu lỉnh vỳc kỵ thut vĂ khoa hc bao góm nhừ: iẻn tứ, lỷ thuyặt iậu khièn, vt lỷ , ó hoư , xứ lỷ ănh, vt liẻu ã Giăng dy v¡ nghiÅn cöu trÅn mài lØnh vúc cÜ xuÃt hiẻn tẽnh ton bao góm ton kinh tặ, ho, cỗ hàc, sinh hàc 1.2 Hot Åæng cða Matlab Muân sứ dũng ừỡc phn mậm MATLAB, trừốc tin bưn phăi c¡i Å»t nÜ VƯ viỴc c¡i Å»t MatLab cúc kü dÍ d¡ng nÅn ê Å¿y chỵng ta kháng ÅË cºp ặn Tuy nhin cc bưn nn chợ ỷ cĂi Å»t nỈu cŸc bn mn sø dịng thÅm cŸc ToolBox cða MatLab nhõ Simulink, Fuzzy ToolBox, DSP (digital signal processing) v.v hay mn tÏch hìp vèi MatLab mỉt sâ ngán ngù lºp trƯnh quen thc m¡ bn kháng mn xa cch nhừ C, C++, Fortran Chơng trình ứng dụng thờng có phiên sau: MatLab 3.5 trở xuống với môi trờng hoạt động l MS-Dos MatLab 4.0, 4.2, 5.1, 5.2 hoạt động môI tr−êng Windows HƯnh 1.1 Giao diỴn mμn hƯnh khêi tưo Matlab 4.2 Phần - Cơ sở Chơng - Các khái niệm (ở có lệnh dnh cho việc giới thiệu chơng trình l : intro, demo, help help ) V version MatLab khác cho môi trờng tơng tác Unix Việc khởi động Matlab hệ thống khác Trong môi trờng Window hay Macintosh chơng trình thờng đợc khởi động thông qua việc click chuột icon hay gọi l biêu tợng Còn với môi trờng Unix, Dos thông qua dòng lệnh :\ Matlab Giao diỴn cða MATLAB sø dịng cøa sä: cøa sä thư nhÃt Åõìc sø dịng ÅÌ Åõa cŸc lẻnh vĂ dự liẻu vĂo óng thội è in kặt quă; cứa sọ thử hai trỡ giợp cho viẻc truy xt Åã ho dïng ÅÌ thÌ hiỴn nhùng lỴnh hay kặt quă u dừối dưng graphics Viẻc ngt chừỗng trệnh ang thỳc hiẻn hoằc cc chừỗng trệnh thỳc hiẻn kháng Åỵng theo u cÀu tháng qua phÏm nÜng Ctrl + C è thot khịi mỏi trừộng lĂm viẻc Matlab, chợng ta cĩ thè sứ dũng lẻnh ca Matlab l¡ : >> quit %ho»c >> exit HÖnh vÁ 1.2 Hai cứa sọ giao diẻn ca Matlab Phần - Cơ sở Chơng - Các khái niệm 1.2.1 Cc phẽm chuyn dũng vĂ cc lẻnh thỏng dịng hỴ thâng ↑ ho»c Ctrl + p Gài li lẻnh vữa thỳc hiẻn trừốc ĩ hoằc Ctrl + n Gi lưi lẻnh nh vĂo rt lu trừốc ÅÜ → ho»c Ctrl + f Chun trÞ sang phăi kỷ tỳ hoằc Ctrl + b Chuyèn trÞ sang trŸi kû tú Ctrl + l ho»c Ctrl + ← Chun trÞ tú sang trŸi t÷ Ctrl + r ho»c Ctrl + → Chun trị tỳ sang phăi tữ Ctrl + a hay Home Chun trÞ vË ÅÀu dÝng Ctrl + k Xo cho ặn cuõi díng Cc lẻnh hẻ thõng casesen off -Bị thuổc tẽnh phn biẻt chự hoa vĂ chù thõéng casesen on - Sø dịng thc tÏnh ph¿n biỴt chù hoa v¡ chù thõéng clc - XoŸ cøa sä dÝng lỴnh clf - XoŸ cøa sä Åã ho computer - LỴnh in mỉt x¿u kÏ tú cho biặt loưi my tẽnh demo - Lẻnh cho phẫp xem cc chừỗng trệnh mạu (minh hoư khă nng ca Matlab ) exit, quit - Thot khịi MATLAB Ctr-c - Dững chừỗng trệnh nĩ b rỗi vĂo tệnh trưng lằp khỏng kặt thợc help - Lẻnh cho xem phn trỡ giợp mổt sõ cc lẻnh ừỡc sứ dũng Matlab input - Nhp dự liẻu tữ bĂn phẽm load - Tăi cc biặn ừỡc lừu file ừa vĂo vùng lĂm viẻc pause - Ngững tưm thội chừỗng trƯnh save - Lõu giù cŸc biỈn v¡o file cÜ tÅn l¡ matlab.mat 1.3 BiỈn v¡ thao tŸc cða cŸc biặn 1.3.1 Biặn Matlab Phần - Cơ sở Chơng - Các khái niệm Tn cŸc biỈn Matlab cÜ thÌ d¡i 19 kû tú bao gãm cŸc chù cŸi A-Z hay a-z cïng cŸc chù sâ cñng nhõ v¡i cŸc kû tú Å»c biẻt khc nhừng luỏn phăi bt u bng chự ci TÅn cða cŸc h¡m Ŭ Åõìc cđng cÜ thÌ Åõìc sứ dũng lĂm tn ca biặn vối iậu kiẻn hĂm sÁ kháng Åõìc sø dịng st quŸ trƯnh tãn tưi ca biặn cho ặn cĩ lẻnh clear xo cŸc biỈn bỉ nhè hay clear + tÅn cða biỈn clear - XoŸ cøa sä Åang sø dịng, xoŸ vïng nhè d¡nh cho cŸc biỈn Trong trõéng hìp n¡y tt că cc biặnừỡc nh nghỉa trừốc ĩ ậu b xoŸ clear name clear name1, name2, clear value pack - Chì xo biặn cĩ tn lĂ name - Chì xo biặn cĩ tn ừỡc liẻt k sau lẻnh clear ( name1, name2 ) - XoŸ biỈn theo giŸ trÙ cho trõèc LỴnh Åõìc thúc hiỴn nh±m mịc ÅÏch sºp xỈp li cŸc biỈn cđng nhõ vïng chưa biỈn cða bỉ nhè Khi bỉ nhè cða mŸy tÏnh ÅÀy lỴnh pack cho phÉp to thÅm vïng bæ nhè cho biặn mĂ khỏng phăi xo i cc biặn tón ti Cáng viỴc Åõìc thúc hiÅn nhõ sau: TÃt că cc biặn bổ nhố ừỡc lừối lưi trn ỉa dừối file pack.tmp Vùng bổ nhố cỗ sờ s ừỡc giăi phĩng Cc biặn s ừỡc nưp (load) v¡o bỉ nhè t÷ file pack.tmp File pack.tmp b huý bị pack filename Sp xặp lưi bổ nhố vèi file trung gian cÜ tÅn l¡: filename BÖnh thõéng Matlab phn biẻt khc cc biặn tưo bời chự cŸi thõéng v¡ chù cŸi hoa CŸc lỴnh cða Matlab nÜi chung thõéng sø dịng chù cŸi thõéng ViỴc ph¿n biẻt ĩ cĩ thè ừỡc bị qua nặu chợng ta thúc hiỴn lỴnh >> casensen KiÌm tra sú tãn ti ca cc biặn bổ nhố thỏng qua bổ lẻnh who Hièn th danh sch cc biặn ừỡc nh nghỉa whos Hièn th cc biặn ừỡc nh nghỉa kẽch thừốc ca Phần - Cơ sở Chơng - Các khái niệm chợng vĂ thỏng bo chợng cĩ phăi lĂ sõ phửc khỏng who global exist( namestr ) HiÌn thÙ cŸc biỈn cịc bỉ HiÌn thÙ cŸc biỈn phị thc v¡o cŸch cŸc biỈn ừỡc nh nghỉa chuồi namestr HĂm s tră lưi giŸ trÙ sau: NỈu namestr l¡ tÅn cða biỈn NỈu namestr l¡ tÅn cða file.m NỈu namestr l¡ tÅn cða MEX file NỈu namestr l¡ tÅn cða h¡m dÙch bêi SIMULINK NỈu namestr l¡ tÅn cða h¡m Åõìc ÅÙnh nghØa trõèc bèi Matlab 1.3.2 Šỉ lèn cða biỈn Šỉ lèn hay chiËu d¡i cða biỈn vector cđng nhõ ma trºn cÜ thÌ Åõìc xŸc ÅÙnh tháng qua sâ h¡m cÜ s³n cða Matlab size ( A ) Cho vector chöa kÏch thõèc ma trºn A PhÀn tø ÅÀu tiÅn cða vector l¡ sâ h¡ng cða ma trºn, phÀn tø thö l¡ sâ cæt cða ma trºn [ m n ] = size( A ) Tră gi tr ổ lốn ca ma trn A v¡o vector xŸc ÅÙnh bêi biỈn m v¡ n size (A, p) Šõa giŸ trÙ sâ h¡ng cða ma trºn A nỈu p = size(x) Šõa vector mỏ tă ổlốn ca vector x Nặu x lĂ vector h¡ng m phÀn tø thÖ giŸ trÙ ÅÀu cða vector l¡ m v¡ giŸ trÙ thö l¡ Tõéng hìp x l¡ vector n cỉt thƯ giŸ trÙ thư nhÃt sÁ l¡ v¡ thö l¡ n lengh(x) lengh(x) Tră gi tr chiậu dĂi ca vector x Tră giŸ trÙ chiËu d¡i cða ma trºn A GiŸ trÙ thu Åõìc sÁ l¡ m nỈu m>n v¡ ngõìc li sÁ l¡ n nÉu n>m 1.3.3 Mỉt sâ biỈn Åõìc ÅÙnh nghØa trõèc ans BiỈn cho trõèc Åõìc gŸn cho phẫp tẽnh cuõi ca Phần - Cơ sở Chơng - Các khái niệm cỏng viẻc tẽnh ton khỏng biặn gn esp Tră ổ chẽnh xc ca my xc nh bời khoăng tữ ÅỈn biỈn dÃu phÁy Åỉng tiỈp ÅÜ BiỈn esp Åõìc sø dịng nhõ l¡ sai sâ v¡i cŸc phÉp toŸn Ngõéi sø dịng cÜ thÌ gŸn giŸ trÙ mèi cho esp nhõng giŸ trÙ ÅÜ sÁ kháng bÙ xoŸ Åi bêi h¡m clear realmax Šõa giŸ tr ca sõ lốn nht mĂ my tẽnh (chừỗng trệnh) cÜ thÌ tÏnh toŸn Åõìc realmin Šõa giŸ tr ca sõ nhị nht mĂ my tẽnh (chừỗng trệnh) cÜ thÌ tÏnh toŸn Åõìc 1.3.4 Sâ phưc a) CŸc phÉp toŸn Åâi vèi sâ phưc: PhÉp toŸn KỈt quă c1 + c2 (a1 + a2) + i(b1 + b2) c1 - c2 (a1 - a2) + i(b1 - b2) c1 c2 (a1 a2 - b1 b2) + i(a1 a2 + b1 b2) c1 (a1 a2 - b1 b2) + i (a1 a2 - b1 b2) c2 a21+b22a21+b22 | c1| √ a2 + b2 (Šæ lèn hay trÙ tut Åâi cða c1) a* a1- ib1 (sâ liÅn hìp cða sâ phưc) b) Mỉt sâ h¡m Å»c biỴt cða sâ phưc real(x) H¡m cho giŸ trÙ phÀn thúc cða sâ phưc x NỈu x=a+ib thƯ real(x)=a imag(x) HĂm tră lưi gi tr phn ăo ca sõ phửc x Nặu x=a+ib thệ imag(x)=b Phần - Cơ sở Chơng - Các khái niệm conj(x) TÏnh sâ liÅn hìp cða sâ phưc NỈu x=a+ib thƯ conj(x)=a-ib abs(x) TÏnh Åỉ lèn, giŸ trÙ tut Åâi cða sâ phöc angle(x) TÏnh gÜc cÜ giŸ trÙ l¡ atan2(imag(x), real(x)), gi tr gĩc nm khoăng - ặn π c) To Åỉ biÌu diÍn sÜ phưc Chỵng ta cÜ thÌ biÌu diÍn sâ phưc a+ib trÅn hỴ trịc to Åỉ Šâi vèi hỴ trịc to Åỉ ÅË cŸc phÀn thúc Åõìc biÌu diÍn trÅn trịc x: x=a, phÀn ¨o Åõìc biÌu diÍn trÅn trịc y: y=b Šâi vèi hỴ to Åỉi cúc sâ phưc Åõìc biÌu diÍn bêi r, θ Trong ÅÜ: r = √ a2+ b2 θ = tan-1 b a Ngõìc li : a = rcos θ b = rsin θ HƯnh vÁ biÌu diÍn to Åỉ sâ phưc Trong hỴ to Åỉ cúc: Åỉ lèn (magnitude), v¡ pha (phase) cða sâ phưc sÁ Åõìc tÏnh toŸn nhõ sau: >> r = abs(x); >> theta = angle(x); BiÌu diÍn sâ phưc theo Åỉ lèn v¡ pha nhõ sau: >> y = r*exp(i*theta); Trong hỴ toư ổ ậ cc, phn thỳc (real) vĂ phn ăo (imaginary) sÁ Åõìc tÏnh toŸn nhõ sau: >> a = real(x); >> b = imag(x); BiÌu diÍn sâ phưc: PhÇn - C¬ së y = a + ib; Chơng - Các khái niệm 1.4 Sỗ lõìc vË Åã ho MatLab MATLAB sø dịng lỴnh X-Y Plots ÅÌ vÁ Åã thÙ, biÌu Åã cho cŸc tháng tin mỉt cŸc dÍ d¡ng Trong phÀn n¡y, vÁ Åã thÙ täng quŸt theo dù liỴu Åõìc lõu hai vector x,y Trong trõéng hìp cŸc biÌu Åã hay Åã thÙ mong mn Åõìc biÌu diÍn dõèi dng m¹u 3D thệ ỗn giăn vối Matlab chợng ta chì cn Åäi sang dïng lỴnh X-Y-Z Pots ÅÌ vÁ 1.4.1 VÁ cøa sä Åã ho cða Matlab plot(x,y) VÁ Åã thÙ theo to Åæ x-y pot3(x,y,z) VÁ Åã thÙ theo to Åỉ x-y-z title Šõa cŸc title v¡ hƯnh vÁ xlabel Šõa cŸc nh¬n theo chiËu x cða Åã thÙ ylabel Šõa cŸc nh¬n theo chiËu y cða Åã thÙ zlabel Šõa cŸc nh¬n theo chiËu z cða Åã thÙ grid VÁ cŸc Åõéng giÜng grid line trÅn Åã th plot(y) V ó th theo y bị qua chì sõ theo y Nặu y lĂ sõ ăo thệ ó th ừỡc v s lĂ phn thỳc vĂ phn ăo cða y >> plot( real ( y ), image ( y ) ) plot(x,y,S) plot(x,y,z,S) plot ( x, y, s ) vÁ theo x,y plot ( X, Y, Z, S ) vÁ theo x, y, z vèi s l¡ cŸc chì sõ s liẻt k chừỗng sau Vẽ dũ: >> plot ( x, y, 'b+' ) VÁ Åã thÙ theo x v¡ y vÜi mÀu cða Åõéng l¡ mÀu xanh dừỗng vĂ kỷ tỳ tưo nn ừộng lĂ du + Phần - Cơ sở Chơng - Các khái niệm Vẽ dũ hệnh helix: Vi du ve plot3() Matlab 40 30 20 10 1 0 -1 -1 HÖnh 1.3 HÖnh Helix >> t = 0:pi/50:10*pi; >> plot3(sin(t),cos(t),t); >> Title(' VÏ du ve plot3() Matlab ') Matlab rÃt mnh viỴc xø lû Åã ho Ta sÁ ÅË cºp vÃn ÅË nĂy rò hỗn chừỗng sau 1.4.2 In n trn mĂn hệnh ó hoư Việc in ảnh mn đồ hoạ đợc thực thông qua menu lƯnh may c¸c lƯnh cđa Matlab >> print - In mn hình cửa sổ đồ hoạ thời máy in >> print filename - In mn hình ®å ho¹ file >> print esp filename - copy mn đồ hoạ theo khuôn dạng eps File thu đợc đa vo trang văn Phần - Cơ sở 10 Chơng - Các khái niệm 1.4.3 Mổt sõ vẽ dũ mỏ tă ó ho Do thi ham sin2x , sin(x^2) va sin(x)^2 0.5 -0.5 -1 10 HÖnh 1.4 H¡m sin2x, cos(x)^2 v¡ cos(x^2) a) VÏ dũ mỏ tă khă nng v hĂm ó hoư khỏng gian 2D Giă sứ vối hĂm sin2x, cos(x)^2 vĂ (cosx)^2 khoăng < x < 10 Viẻc thao tŸc dÍ d¡ng trÅn tºp cŸc lỴnh sau >> hold on >> x = lÏnspace(0,10); >> y1 = sin(2*x); >> y2 = sin(x.^2); >> y3 = (sin(x)).^2; >> plot ( x,y1 ); plot ( x,y2 ); plot( x,y3 ); H¡m plot ( x,y ) sÁ cho trÅn m¡n hÖnh Åã ho h¡m y theo vector x b) H¡m má tă ừộng cong tham biặn khỏng gian 2D vĂ 3D Šõéng cong tham biỈn theo t vèi t khăng tữ [ 2*pi ] cho kặt quă Hệnh v 1.5 Phần - Cơ sở 11 ... dụng thờng có phiên sau: MatLab 3.5 trở xuống với môi trờng hoạt động l MS-Dos MatLab 4.0, 4.2, 5.1, 5.2 hoạt động môI trờng Windows HƯnh 1.1 Giao diỴn mμn hƯnh khêi to Matlab 4.2 Phần - Cơ sở... Ctrl + C è thot khịi mỏi trừộng lĂm viẻc Matlab, chợng ta cĩ thè sứ dũng lẻnh ca Matlab lĂ : >> quit %ho»c >> exit HÖnh vÁ 1.2 Hai cứa sọ giao diẻn ca Matlab Phần - Cơ sở Chơng - Các khái niệm... click chuột icon hay gọi l biêu tợng Còn với môi trờng Unix, Dos thông qua dòng lệnh :\ Matlab Giao diỴn cða MATLAB sø dịng cøa sä: cøa sä thư nhÃt Åõìc sø dịng ÅÌ Åõa cŸc lỴnh vĂ dự liẻu vĂo óng