Do-an-cua-xuan-tuan

LỜI MỞ ĐẦU Trong năm gần kinh tế giới phát triển nhanh chóng, có Việt Nam, từ nước ta thức gia nhập tổ chức kinh tế WTO – tổ chức kinh tế lớn mạnh giới Song song với phát triển kinh tế phải kể đến bùng nổ khoa học công nghệ điện tử, tin học, hệ thống truyền động điện tự động ngày đại thông minh để đáp ứng yêu cầu thực tế q trình cơng nghệ Đứng trước biến động thách thức nhà nước ta có hàng loạt sách khuyến khích tổ chức, cá nhân phát triển sáng tạo thiết bị điện để ứng dụng vào sản xuất nhằm phát triển kinh tế cao Ta thấy thiết bị tự động hoá nước phát triển giới ạt lấn chiếm thị trường Việt Nam ta Đặc biệt ta thấy truyền động điện tự động ứng dụng rọng rãi lĩnh vực cơng nghiệp nói chung cơng nghiệp mỏ nói riêng Đã có nhiều tài liệu viết điều khiển động chiều sinh viên nhà nghiên cứu ứng dụng thực tế chế tạo thành sản phẩm thương mại có ứng dụng tốt cơng nghiệp Chính em giao đề tài “Ứng dụng phần mềm MATLAB mơ q trình điện động chiều” Trong thời gian nghiên cứu tìm hiểu em ln nhận giúp đỡ nhiệt tình PGS.TS Nguyễn Hoa Lư với nhiều thầy cô khoa Điện Tử Viễn Thông Do thời gian có hạn lực thân cịn hạn chế đồ án em khơng thể tránh thiếu sót Em mong nhận thông cảm bảo thầy cô để em hoàn thiện đồ án Em xin chân thành cảm ơn q thầy cơ! Sinh viên thực HồngXn Tuấn CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM MATLAB 1.1 Giới thiệu MATLAB (Matrix Laboratory) phần mềm khoa học thiết kế để cung cấp việc tính tốn số hiển thị đồ họa ngôn ngữ lập trình cấp cao MATLAB cung cấp tính tương tác tuyệt vời cho phép người sử dụng thao tác liệu linh hoạt dạng mảng ma trận để tính tốn quan sát Các liệu vào MATLAB nhập từ "Command line" từ "mfiles", tập lệnh cho trước MATLAB MATLAB cung cấp cho người dùng toolbox tiêu chuẩn tùy chọn Người dùng tạo hộp cơng cụ riêng gồm "mfiles" viết cho ứng dụng cụ thể Chúng ta sử dụng tập tin trợ giúp MATLAB cho chức lệnh liên quan với toolbox có sẵn (dùng lệnh help) MATLAB chương trình phần mềm lớn dành cho tính tóan kỹ thuật ta dùng MATLAB để: • Tính tóan • Phát triển thuật tóan • Thu thập liệu • Mơ hình mơ • Phân tích liệu • Vẽ đồ thị • Giao diện đồ họa MATLAB tên viết tắt từ “MATrix LABoratory” Như tên phần mềm cho thấy, phần cốt lõi phần mềm liệu lưu dạng array (ma trận) phép tính tóan ma trận, giúp việc tính tóan MATLAB nhanh thuận tiện so với lập trình C hay FORTRAN Đặc biệt, khả tính tóan MATLAB dễ dàng mở rộng thông qua toolbox Toolbox tập hợp hàm MATLAB (M-file) giúp giải tóan cụ thể MATLAB gồm phần chính: • Development Environment: công cụ giúp ta sử dụng hàm tập tin MATLAB Nó bao gồm: MATLAB desktop, Command Window, a command history, an editor, debugger, browsers for viewing help, the workspace, files, the search path • MATLAB Mathematical Function Library: tập hợp hàm tóan học sum, sine, số học, v.v • MATLAB Language (scritp): ngơn ngữ lập trình bậc cao • Graphics: công cụ giúp hiễn thị liệu dạng đồ thị Ngịai cịn cho phép xây dựng giao diện đồ họa • MATLAB Application Program Interface (API): thư viện cho phép ta sử dụng hức tính tóan MATLAB chương trình C hay FORTRAN Giao diện Command Window: Đây cửa sổ làm việc MATLAB Tại ta thực tòan việc nhập liệu xuất kết tính tóan Dấu nháy >> báo hiệu chương trình sẵn sàng cho việc nhập liệu Ta kết thúc việc nhập liệu cách nhấn phím Enter MATLAB thực thi dòng lệnh mà ta nhập vào Command Window trả kết Command Window Command History: Lưu lại tất lệnh mà ta nhập vào Command Window Ta xem lại tất lậnh cách dùng scroll bar, hay thực lại lệnh cách nhấp kép lên dịng lệnh Ngịai ta cịn cut, paste, delete lệnh Workspace browser: MATLAB liệu lưu biến Workspace browser liệt kê tất biến mà ta sử dụng MATLAB Nó cung cấp thơng tin kích thước, loại liệu Ta truy cập trực tiếp vào liệu cách nhấn kép vào biến để hiễn thị Array editor Launch pad: cho phép người dùng truy cập nhanh vào Toolbox, phần Help Editor: dùng để sọan thảo debug M-file MATLAB Current Directory Browser: xem file thư mục hành Hình 1.1: MATLAB desktop Hình 1.2: MATLAB preference dialog Hình 1.3: M-file editor 1.2 Cách sử dụng  Một số thao tác MATLAB Trong MATLAB, trình đơn thay đổi tùy theo cửa sổ mà ta lựa chọn Tuy trình đơn File, Desktop, Window, Help có mặt hầu hết trình đơn Trình đơn File: • New: tạo đối tượng (biến, m-file, figure, model, GUI) • Open: mở file theo định dạng MATLAB (*.m, *.mat, *.mdl) • Import data…: nhập liệu từ file khác vào MATLAB • Save workspace…: lưu biến MATLAB vào file *.mat • Set path: khai báo đường dẫn thư mục chứa m-file • Preferences: thay đổi định dạng font, font size, color tùy chọn cho Editor, Command Window v.v • Page Setup: định dạng trang in • Print: in Trình đơn Desktop: • Desktop layout: xếp cửa sổ giao diện • Save layout: lưu cách xếp cửa sổ Trình đơn Window dùng để kích họat (activate) cửa sổ Nút Start cung cấp shortcut tới công cụ MATLAB  Các phím chức đặc biệt (chuyên dùng ) lệnh thường dùng cho hệ thống Ctrl + p : Gọi lại lệnh vừa thực trước từ cửa sổ lệnh Matlab Ctrl + n : Gọi lại lệnh vừa đánh vào trước Ctrl + f : Chuyển trỏ sang phải kí tự Ctrl +b : Chuyển trỏ sang phải kí tự Ctrl + l + :Chuyển trỏ sang phải từ Ctrl + r + : Chuyển trỏ sang trái từ Ctrl +a HOME :Chuyển trỏ đầu dịng Ctrl +k : Xóa cuối dịng  Các lệnh hệ thống Casesen off : Bỏ thuộc tính phân biệt chử hoa ,chử thường Casesen on :Sử dụng thuộc tính chử hoa,chử thường Clc : Xóa cửa sổ dịng lệnh Clf : Xóa cửa sổ đồ họa Computer : Lệnh in xâu kí tự cho biệt loại máy tính Exit quit : Thốt khỏi Matlab Ctrl + C : Dừng chương trình rơi vào tình trạng lặp khơng kết thúc Help : Xem trợ giúp Input : Nhập dử liệu từ bàn phím Load : Tải biến đả lưu File đưa vào vùng làm việc Pause : Ngừng tạm thời chương trình Save : Lưu biến vào file có tên Matlab.mat Demo : Lệnh cho phép xem chương trình mẩu.(Minh họa khả làm việc matlab ) Edit : Lệnh để vào cửa sổ soạn thảo (dùng để viết chương trình ) 1.2.1 Comman Line  Biến MATLAB không yêu cầu ta phải khai báo kích thước biến Để tạo biến ta cần gỏ tên biến, dấu giá trị gán cho biến Nếu biến tồn MATLAB, giá trị thay đổi Ví dụ: >> variable_1=25; Nếu ta nhập tên biến, giá trị biến hiễn thị Command Window Ví dụ: >>variable_125 >> Lưu ý MATLAB ta kết thúc câu lệnh dấu “;” Command Window khơng hiễn thị kết tính tóan hình Ví dụ: >> variable_1; >> Để thị câu lệnh nhập trứơc vào Command Window ta dùng phím Arrow Một số tên biến dành riêng cho MATLAB: • • • • • pi: số pi i, j: số ảo inf: vô NaN: số Tên biến matlab dài 19 kí tự bao gồm chử chử số củng vài kí tự đặc biệt khác phải bắt đầu chử cái.Tên hàm đả đặt sử dụng làm tên biến với điều kiện hàm sẻ không sử dụng trình tồn biến cho đén có lệnh CLEAR xóa biến nhớ hay CLEAR + tên biến Bình thường Matlab có phân biệt biến chử thường chử • hoa Các lệnh Matlab thường sử dụng chử thường.Việc phân biệt • • bỏ qua ta thực lệnh >>casense off % bỏ thuộc tính phân biêt chử hoa ,chử thường Việc kiểm tra tồn biến nhớ dược thông qua lệnh Who : Hiển thị danh sách biến đả định nghỉa Whos : Hiển thi danh sách biến đả dịnh nghỉa kích thước • • chúng thơng báo chúng có phải số thực không Who global : Hiển thị biến cục Exist (namesrt) :Hiển thị biến phụ thuộc vào cách biến dịnh • • • • • •  • nghỉa chuổi namesrt Hàm sẻ trả lại giá trị sau: -Nếu namestr tên biến - Nếu namestr tên file.m - Nếu namestr tên Mex file - Nếu namestr hàm dịch Simulink - Nếu namestr hàm định nghỉa trước Matlab Độ lớn biến Độ lớn hay chiều dài biến vecter xác định thơng qua số hàm • có sẳn matlab Size (A) Cho ta vecter kích thước ma trận A.Phần tử • véc tơ số hàng ma trận.phần tử thứ hai số cột ma trận [m n] size (A) :Trả giá trị độ lớn ma trận A vào véc tơ xác định bới • biến m n Size (A,p) :Đưa số hàng ma trận A p= số cột A p>=2 • Size x :Đưa vecter mơ tả độ lớn vector x Nếu x vector hàng m phần tử giá trị đầu m , giá trị thứ hai 1.Trường hợp x vector cột n • • giá trị thứ 1,giá trị thứ n Lengh(x) :Trả giá trị chiều dài vector x Lengh(A) : Trả giá trị chiều dài ma trận A.giá trị thu sẻ m  m>n ngược lại sẻ n n>m Tốn tử Các tóan tử : • • • : nhân + : cộng - : trừ • • • • •  / : chia \ :chia bên trái (dùng cho ma trận) ^ : lũy thừa ‘: hóan vị ( ) (dấu ngoặc): thứ tự ưu tiên tính tóan Hàm Chương trình MATLAB cung cấp tập hợp lớn hàm tóan học :  Hàm tóan sơ cấp (elemetary functions): sin, cos, tan, atan, log, log10, exp,  sqrt, round, ceil, floor, sum,min, max, mean, abs Hàm tóan chuyên dụng: besselj (Bessel function of the first kind), bessely (Bessel function of the second kind), beta (Beta function),erf (Error function),gamma (Gamma function), primes (Generate list of prime numbers),  cart2sph (Transform Cartesian to spherical coordinates) v.v Để xem danh sách hàm mà MATLAB cung cấp ta dùng lệnh: help elfun,  help specfun, help elmat Để biết cách sử dụng hàm ta dùng lệnh help theo sau tên hàm  Biểu thức Biểu thức MATLAB bao gồm biến, dấu “=”, tóan tử hàm Ví dụ: >> variable_2=sine(5)+(4+variable_1)*exp(2);  Ma trận Trong MATLAB ma trận array chứa liệu Để nhập ma trận vào MATLAB ta dùng cách sau: • Nhập trực tiếp vào Command Window • Nhập từ file liệu • Dùng hàm MATLAB Nhập trực tiếp vào Command Window: Ví dụ: >> my_vector = [1 3] my_vector = >> my_matrix = [1 3; 6; 9] my_matrix = >> my_matrix = [1 456 9] my_matrix = Nhập từ file liệu: Dùng menu File/ Import Data…để chọn file liệu mà ta muốn nhập vào MATLAB Dùng hàm MATLAB: • Hàm ones(r,c) tạo ma trận có r hàng c cột với giá • Hàm zeros(r,c) tạo ma trận có r hàng c cột với giá • Hàm eye(r) tạo ma trận có r hàng r cột với giá đường chéo giá trị phần tử cịn lại • rand(r,c) tạo ma trận có r hàng c cột với giá trị ngẫu nhiên từ tới theo phân bố uniform • randn(r,c) tạo ma trận có r hàng c cột với giá trị ngẫu nhiên theo phân bố Normal đơn vị  Chỉ số ma trận Để truy cập tới giá trị ma trận ta dùng số Ví dụ: >> A=[1 3; 6; 9]; >> A(1,2) ans =2 10