Matlab vừa là một ngôn ngữ lập trình vừa là một phần mềmứngdụngtínhtoánrấthiệuquả. MatlabMatrixLaboratory Matlab là một thương hiệu đã được thương mại hóa của tậpđoànMathWorks Khả năng vànhững ứng dụng của Matlab Thưviệndựngsẵntolớnrấtphongphúnhiềulĩnhvực Giảiquyếtcácvấnđềmộtcáchsốhọc Matlabứngdụngnhữngthuậttoánđãkiểmchứngnênkết quảđángtincậy. Lệnhvàhàmsửdụngrấtđơngiản. Có thể xây dựng những hàm riêng cho những ứng dụng đặcbiệt. Cungcấpthưviệnhàmđồhọarấtmạnh. CungcấpgóiứngdụngSimulinkđầyđủđểmôphỏng.
BÀI GIẢNG GV:ThS Võ Thiện Lĩnh Một số vấn đề cần tìm hiểu Giới thiệu Matlab Cơ sở Matlab Function files Script files Đồ họa Tạo giao diện Matlab Simulink BÀI 1.GIỚI THIỆU Matlab vừa ngôn ngữ lập trình vừa phần mềm ứng dụng tính toán hiệu Matlab - Matrix Laboratory Matlab thương hiệu thương mại hóa tập đoàn MathWorks BÀI 1.GIỚI THIỆU Khả ứng dụng Matlab Thư viện dựng sẵn to lớn phong phú nhiều lĩnh vực Giải vấn đề cách số học Matlab ứng dụng thuật toán kiểm chứng nên kết đáng tin cậy Lệnh hàm sử dụng đơn giản Có thể xây dựng hàm riêng cho ứng dụng đặc biệt Cung cấp thư viện hàm đồ họa mạnh Cung cấp gói ứng dụng Simulink đầy đủ để mô BÀI 1.GIỚI THIỆU Quản lý không gian làm việc Matlab Cửa sổ trợ giúp (Help window) Nút Start Cửa sổ nhập lệnh (Command window) Cửa sổ không gian làm việc (Workspace window) Cửa sổ trình lệnh (Command History window) Cửa sổ địa thư mục thời (Current directory window) BÀI 2: CƠ SỞ VỀ MATLAB Các biến số Hàm lập sẵn Một số ví dụ để làm quen với Matlab Vector ma trận So sánh phép tính logic Các lệnh điều khiển chương trình I Các biến số 1.Biến Tên_biến = giá trị biểu thức + Biến (variable) Matlab kí hiệu sử dụng để chứa giá trị Gồm biến toàn cục(global), biến cục bộ(local) + Tên biến (variable name): bắt đầu chữ cái, chữ cái, chữ số kí tự gạch chân(_) Tối đa 31 kí tự, Matlab phân biệt rõ chữ hoa chữ thường + Ví dụ : >> x = ; >> x = x + ; + Biến kiểu xâu kí tự ( string ) >> ten='Nguyen Van A' ten = Nguyen Van A Tránh đặt tên biến trùng với tên hàm chuẩn, từ khóa Matlab I Các biến số Các II Hàm lập sẵn • • • • • • • • • • • • sqrt(x) : hàm rút bậc hai exp(x) : hàm e ( e = 2,71828…) log(x) : hàm lôgarit tự nhiên ( số e ) log10(x): hàm lôgarit số 10 sin(x)/ cos(x) : hàm sin/ hàm cos tan(x) / cot(x) : hàm tang/ hàm cotang >> help LỆNH Một số hàm liên quan đến số phức sau: abs(z) : lấy mođun (suất) số phức angle(z): lấy góc pha số phức real(x): lấy phần thực imag(x) : lấy phần ảo conj(x) : trả số phức liên hiệp số phức z II Hàm lập sẵn Lệnh clc Một số lệnh Công dụng Xóa (lau) cửa sổ lệnh Mang tính chất hình thức,giá trị biến tồn clear all Giải phóng toàn biến khỏi nhớ Xóa Workspace clear var1 var2 Giải phóng biến var1 var2 khỏi nhớ quit Thoát khỏi chương trình Matlab who Liệt kê biến hành có nhớ ; Dấu chấm phẩy ; cuối dòng lệnh ngăn không cho Matlab hiển thị kết cửa sổ lệnh … Khi dòng lệnh dài cần xuống dòng, dấu chấm … cuối dòng lệnh báo cho Matlab biết dòng lệnh tiếp tục dòng : Dấu chấm : dùng để phát sinh mảng có phần tử cách % Dấu phần trăm % Matlab xem sau dấu % lời bình 10 6.Các lệnh vẽ đồ thị khác • Lệnh PIE: phân bố % hình tròn x=[20 45 15 13 7]; y=[0 0] % để nhấn mạnh phần 15, %chọn để chúng dính liền pie(x,y) 7% 20% 13% 15% 45% 68 Lệnh ginput • fplot('sinc(x)',[-2*pi,2*pi]); • [x,y]=ginput(3) %lấy tọa độ điểm đồ thị 69 II ĐỒ HỌA 3D • • • • • • • Ví dụ: >> [x,y,z]=peaks; %hàm có phân bố Gauss >> plot3(x,y,z) >> mesh(x,y,z) %bề mặt dạng lưới >> surf(x,y,z) %tô màu bề mặt >> waterfall(x,y,z) >> pcolor(x,y,z)%giá trị Z thể với giá trị màu tương ứng • >> contour(x,y,z) %lấy đường viền 2D 70 Bài 5: SIMULINK • Simulink phần mềm mở rộng MATLAB (Toolbox Matlab) dùng để mô hình hoá, mô phân tích hệ thống động, thiết kế hệ thống điều khiển, thiết kế DSP, hệ thống thông tin ứng dụng mô khác • Simulink ghép hai từ Simulation Link Simulink cho phép mô tả hệ thống tuyến tính,hệ phi tuyến, mô hình miền thời gian liên tục, hay gián đoạn hệ gồm liên tục gián đoạn 71 CÁC BLOCKS LIBRARY: • • • • • • • • Thư viện SOURCES Thư viện Đồ thị (SINKS) Thư viện Phần Rời Rạc (DISCRETE) Thư viện Phần Tuyến tính (LINEAR) Thư viện Phần Phi Tuyến (NONLINEAR) Thư viện Phần Đầu Nối (CONECTIONS) Thư viện BLOCKSETS TOOLBOXES … 72 Các kiểu liệu Simulink chấp nhận kiểu liệu sau : • double số thực với độ xác gấp đôi • single số thực với độ xác đơn • int8 số nguyên có dấu bit • uint8 số nguyên không dấu bit • int16 số nguyên có dấu 16 bit • uint16 số nguyên khg dấu 16 bit • int32 số nguyên có dấu 32 bit • uint32 số nguyên không dấu 32 bit 73 Các bước để vẽ mô hình 1.Từ cửa sổ Matlab đánh lệnh simulink Cửa sổ thư viện khối xuất 2.Từ cửa sổ thư viện ta nhấp chuột vào File/New/Model nhấn Ctrl+ N Chọn Block thư viện thích hợp xây dựng mô hình sử dụng thao tác "nhấn – kéo – thả" chuột 74 Ví dụ • Trong sơ đồ chọn khối từ thư viện: + Thư viện nguồn tín hiệu (Sources): Chọn Sin wave + Thư viện khối nhận tín hiệu (Sinks): Chọn Scope + Các hàm tuyến tính (continuous): Chọn Integrator + Commonly userd blocks: Chọn Mux 75 Ví dụ • Mô phương trình dùng để biến đổi độ Celcius thành độ Fahrenheit : TF = (9/5)TC + 32 • Trước hết ta khảo sát khối cần để tạo mô hình: khối Ramp thư viện Sources để đưa vào tín hiệu nhiệt độ khối Constant thư viện Sources để tạo số 32 khối Gain thư viện Math để tạo hệ số 9/5 khối Sum thư viện Math để cộng hai đại lượng khối Scope thư viện Sinks để hiển thị kết 76 Ví dụ 3: Mô hệ pt z1 +z2 =1 -z1+z2=1 77 Ví dụ 4: Mô pt vi phân x’(t) = -2x’(t) + u(t) • Với u(t) sóng vuông có biên độ=1 tần số =1 rad/sec 78 Ví dụ 5: Thiết kế phân tích hệ thống 79 Ví dụ 6: Mô phương trình sau Sine Wave Clock -1 Product 80 Gain e Product2 u Math Function Product1 Scope -1 Constant Gain1 80 1.Nhập vào chuỗi số in kết tính của: • A) tổng bình phương số chuỗi? • B) giai thừa phần tử chuỗi? • C) số nguyên tố chuỗi? Nhập chuỗi ký tự chữ thường in chuỗi ký tự chữ HOA? Nhập vào chuỗi số in chuỗi với thứ tự ngược lại? Vẽ đồ thị tìm cực trị hàm f(x)=x^3+2*x^2-1 ? 81 Tính x^n=? Bài tập kiểm tra Viết chương trình yêu cầu Nhập liên tiếp số nhập số dừng nhập Tính trung bình cộng số âm trung bình cộng số dương vừa nhập? 82 [...]... chương trình Matlab trong những tập tin có phần mở rộng dạng m, được gọi là các M-file (Ví dụ ptb2.m) Matlab dùng 2 loại M-file là script file (tập tin lệnh) và function file (tập tin hàm) Script file: dùng cho chương trình đơn giản Function file : dùng cho chương trình phức tạp I Script file Script file: là M-file đơn giản nhất, không có đối số Được dùng khi thi hành một loạt lệnh MATLAB theo một... xếp loại khá; o điểm 5-6 xếp loại trung bình; o điểm 0,1,2,3,4 xếp loại yếu; – nếu điểm vào không phải số nguyên nằm giữa 0 và 10 thì thông báo điểm không hợp lệ 28 IV.Cấu trúc điều khiển 1 2 diem = input('Nhap diem :'); if (diem == 9)|(diem == 10) 3 disp('Loai gioi') 4 elseif (diem == 7)|(diem == 8) 5 disp('Loai kha') 6 elseif (diem == 5)|(diem == 6) 7 disp('Loai trung binh') 8 elseif (diem>=0)&(diem case nn < lệnh n> otherwise < lệnh n+1> end 2.Cấu trúc switch Ví dụ: diem = input('Nhap diem :'); switch diem case {9,10} disp('Loai gioi') case {7,8} disp('Loai kha') case {5,6} disp('Loai trung binh') case {0,1,2,3,4} disp('Loai yeu') otherwise disp('Diem vao khong hop le') end 30 IV.Cấu trúc điều khiển 3 Vòng lặp for Vòng lặp for: được sử dụng khi số lần lặp được biết trước for n=array...II Hàm lập sẵn 1 Một số lệnh Lưu phiên làm việc với Matlab -Lệnh 'diary' sử dụng cho mục đích này Thực hiện: >> diary('diary_file_name') >> (các câu lệnh của bạn ở đây) >> diary off 11 II Hàm lập sẵn • • • • • • • • • 2 Một số ví dụ >>z = sqrt(25) >>y=sin(pi/4)... định Cấu trúc đề nghị của một Script file: 1 Phần chú thích : Viết các dòng chú thích cho chương trình 2 Phần đầu vào: các giá trị đầu vào 3 Phần tính toán 4 Phần trình bày kết quả: Dùng 1 số hàm của Matlab để trình bày kết quả 36