Chương 3: XÁC ĐỊNH BỘ THÔNG SỐ THỦY TĨNH CƠ BẢN CHO MÁY MÀI TRÒN NGOÀI
3.3. Xây dựng chương trình mô phỏng tính toán các thông số thủy tĩnh cơ bản
3.3.1. Giới thiệu phần mềm
Cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin, các bài toán kỹ thuật có thể được tính toán mô phỏng dễ dàng, phục vụ đắc lực việc tính toán thiết kế thiết bị.
Tuy nhiên, để giải quyết các bài toán phức tạp với giao diện người dùng trực quan, ta cần có các phần mềm hỗ trợ mạnh mẽ việc thiết kế giao diện điều khiển (GUI).
Có thể kể đến các ngôn ngữ lập trình thông dụng như Visual Studio, Matlab...
Mỗi phần mềm hỗ trợ mô phỏng tính toán kỹ thuật đều có những ưu, nhược điểm nhất định. Tuy nhiên, cùng với sự phát triển của khoa học máy tính, Matlab ngày càng được ứng dụng rộng rãi và giải quyết được các vấn đề kỹ thuật phức tạp. Khả năng hỗ trợ lập trình trực quan. Do đó, học viên chọn Matlab làm phần mềm hỗ trợ mô phỏng tính toán.
Vi Thị Nhung – CTM16B
MATLAB là một môi trường tinh toán số và lập trình, được thiết kế bởi công ty Math Works. MATLAB cho phép tỉnh toán sổ với ma trận, vẽ đổ thị hàm sổ hay biểu đổ thông tin, thực hiện thuật toán, tạo các giao diện người dùng và liên kết với những chương trình máy tính viết trên nhiều ngồn ngữ lập trình khác.
MATLAB giúp đơn giản hóa việc giải quyết các bài toán tính toán kỹ thuật so với các ngôn ngữ lập trinh truyền thống như C, C++, vả Fortran.
MATLAB được sử dụng trong nhiều lĩnh vực, bao gồm xử lý tín hiệu vả ảnh, truyền thông, thiết kế điều khiển tự động, đo lường kiểm tra, phân tích mô hình tài chính, hay tính toán sinh học. Với hàng triệu kỹ sư và nhà khoa học lảm việc trong môi trường công nghiệp cũng như ở môi trường hàn lâm, MATLAB lả ngôn ngữ của tính toán khoa học.
Tổng quan về cấu trúc dữ liệu của Matlab và các ứng dụng:
Dữ liệu của Matlab thề hiện dưới dạng ma trận (hoặc mảng - tổng quát), và có các kiều dữ liệu được liệt kê sau đây:
Kiểu đơn single, kiểu này có lợi về bộ nhớ dữ liệu vi nó đòi hỏi ít byte nhớ hơn. Kiểu dữ liệu nảy không dược sử dụng trong các phép tính toán học, độ chính xác kém hơn.
Kiểu double kiểu này là kiểu thông dụng nhất của các biến trongMatlab.
Kiểu sparse.
Kiểu uint8, uint16, uint64...
Kiểu char, ví dụ “Hello”.
Kiểu cell.
Kiểu structure.
Trong Matlab kiểu dữ liệu double là kiểu mặc định sử dụng trong các phép tính số hoc.
Ứng dụng - Matlab tạo điều kiện thuận lợi cho:
+ Các khoá học về toán học.
+ Các kỹ sư, các nhà nghiên cứu khoa học.
Vi Thị Nhung – CTM16B
+ Dùng Matlab để tính toán, nghiên cứu tạo ra các sản phẩm tốt nhất trong sản xuất.
Toolbox là một công cụ quan trọng trong Matlab
Công cụ này được Matlab cung cấp cho phép bạn ứng dụng các kỹ thuật để phân tích, thiết kê, mô phỏng các mô hình.
Hệ thống Matlab Hệ thống giao diện của Matlab được chia thành 5 phần:
• Môi trường phát triển.
Đây là nơi đặt các thanh công cụ, các phương tiện giúp chúng ta sử dụng các lệnh và các file, ta có thể liệt kê một số như sau.
+ Command Window: Đây là cửa sổ làm việc chính của MATLAB. Tại đây ta thực hiện tũan bộ việc nhập dữ liệu và xuất kết quả tớnh toỏn. Dấu nhỏy ằ bỏo hiệu chương trình sẵn sàng cho việc nhập dữ liệu. Ta kết thúc việc nhập dữ liệu bằng cách nhấn phím Enter. MATLAB sẽ thực thi dòng lệnh mà ta nhập vào Command Window và trả kêt quả trong Command Window.
+ Command History: Lưu lại tất cả các lệnh mà ta đã nhập vào trong Command Window. Ta có thể xem lại tất cả các lệnh bằng cách dùng scroll bar, hay thực hiện lại lệnh đó bằng cách nhấp kép lên dòng lệnh. Ngoài ra ta còn có thể cut, paste, delete các lệnh.
+ Workspace browser: Trong MATLAB các dữ liệu được lưu trong biến.
Workspace browser liệt kê tất cả các biến mà ta đang sử dụng trong MATLAB.
Nó cung cấp thông tin về kích thước, loại dữ liệu. Ta có thể truy cập trực tiếp vào dữ liệu bằng cách nhấn kép vào biến để hiển thị Array editor.
+ Launch pad: Cho phép người dùng truy cập nhanh vào các bộ Toolbox, phần Help.
+ Editor: Dùng để sọan thảo và debug các M-file của MATLAB.
+ Current Directory Browser:Xem các file trong thư mục hiện hành.
• Thư viện, các hàm toán học bao gồm các cấu trúc như tính tổng, sin, cosin
Vi Thị Nhung – CTM16B
atan, atan2... Các phép tính đơn giản đến các phép tính phức tạp như tính ma trận nghich đảo, trị riêng, chuyển đổi fourier, laplace, symbolic library.
• Ngôn ngữ Matlab: Đó là các ngôn ngữ cao về ma trận và mảng, vớỉ các dòng lệnh, các hàm, cấu trúc dữ liệu vào, có thể lập trình hướng đối tượng.
• Đồ họa trong Matlab: Bao gồm các câu lệnh thể hiện đồ họa trong môi trường 2D và 3D, tạo các hình ảnh chuyển động, cung cấp các giao diện tương tác giữa người sử dụng và máy tính.
• Giao tiếp với các ngôn ngữ khác: Matlab cho phép tương tác với các ngôn ngữ khác như c, Fortran ...