Chương 1 Khai quat chung ve MATLAB 1. Cac dac tinh co ban 1. Quá trình phát triển và cơ sở hình thành của MATLAB 1) Quá trình phát triển MATLAB lần đầu tiên được soạn thảo bởi C. Đến năm 1985 với sự ra đời của hãng MathWorks (do John Little va C.
Moler sáng lập), MATLAB đã trở thành một thương hiệu lớn và nó không ngừng được hoàn thiện với sự tham gia của nhiều chuyên gia nôi tiếng trong các lĩnh vực khác nhau. Các phiên bản mới của MATLAB liên tục được thay thế bởi các phiên bản mới hơn (cho đến thời điểm này là MATLAB version 201 1b). 2) Cơ sở hình thành MATLAB Hệ thống MATLAB được xây dựng trên cơ sở các thuật toán vé ma trận, chứa đựng các phương tiện tính toán thuận tiện trong kỹ thuật điện, điện tử, cơ học như: toán tử phức, ma trận, vectơ, đa thức, xử lý tín hiệu, lọc v. MATLAB có thể làm việc ở hai chế độ: tương tác và lập trình.
Trong chế độ tương tác MATLAB thực hiện từng lệnh được gõ trong cửa số lệnh sau dấu nhắc lệnh (>>). Trong chế độ lập trình một tập lệnh được soạn thảo và ghi thành một tệp đuôi. Để chạy chương trình chỉ cần gọi tên m-file trong cửa số lệnh. Cac chitc nang mo réng cia MATLAB Các chức năng của MATLAB trong những giải pháp ứng dụng cụ thể được gọi là bộ công cụ.
Bộ công cụ là tuyển tập sáng tạo của chương trình MATLAB, mở rộng môi trường MATLAB cho lớp lời giải liên quan của những vân đề chuyên sâu như: tính toán tôi ưu. hệ thông điều khiên. mạng nơron, lôgic mờ, phân tích tài chính, mô phỏng dạng sóng v. Sự thay đôi dé dang và khả năng tương thích với các bài toán kỹ thuật đã thiết lận trong MATLAB hàng chục hộp công cụ (toolbox), cho phép mở rộng phạm vì ứng dụng của hệ thông này.
Một sô hộp công cụ quan trọng. như Simulink, dac biệt thuận tiện đôi với các bài toán mô phỏng các hệ thông va cơ câu động hoc; Symbolic Math được xây dựng trên cơ sở hạt nhân của hệ thong Maple, ứng dụng giải các bài toán cao cập v. Các phương tiện làm việc (hộp công cụ - toolbox) cơ bản gồm: e _ Xử lý tín hiệu - Signal Processing; e Xử lý thống kê - Statistics Processing; e Xtrly hinh - Image Processing ; e = Xtrly sé liu - Data Processing; e _ Biéu tuong toan hoc - Math Sybolic; e = Phuong trinh vi phan - PDE (Partial Differential Equations); e Piéu khién Robust - Robust Control; e Xử lý hình vẽ - Image Processing; e Mang neuron - Neural Networks; e = Logic mo - Fuzzy Logic; e Hé théng dién — Power system; e - Tối ưu hóa - Optimization; e - Mô phỏng Simulink (Khối mô phòng); e Tai chinh — Financial; e Vanhiéu hdp cong cu khac. Hệ thông MATLAB cho phép người sử dụng có một sự lựa chọn rộng rãi các phương pháp tính với độ chính xác cao và tộc độ nhanh.
phù hợp với các bài toán kỹ thuật trong các điêu kiện cụ thê. Cac thé manh ciia MATLAB 1) Ngôn ngữ lập trình cực mạnh Ngôn ngữ của hệ thống MATLAB phong phú hơn bất cứ một ngôn ngữ lập trình cấp cao nào. Nó gần như áp dụng tất cả các phương tiện lập trình đã biết. kể cả mô phỏng (phương tiện Simulink).
đồ họa, hoạt hình v. Một mặt MATLAB có chứa một số lượng không lồ các phép tính, thuật giải và hàm cho phép giải rất nhiều bai toán phức tạp như lấy nghịch dao ma tran, dao ham, vi phan, tích phân v. Số lượng các phép tính như vậy trong MATLAB có đến hàng ngàn và không ngừng gia tăng. hé thong MATLAB ngay từ đầu đã được hình thành như một ngôn ngữ lập trình cap cao, ma có thê coi đó là ưu thế trong việc giải các bài toán kỹ thuật phức tạp.
Hệ thông MATLAB có ngôn ngữ đầu vào gần giống như Basic (hỗn hợp cua Fortran và Paskal), vì vậy rất quen thuộc đối với nhiều người sử dụng. còn có khả năng hiệu chỉnh chương trình, khi người sử dụng không đúng thì máy sẽ báo lỗi. Chính sự đơn giản và thuận tiện của việc lập trỉnh đã giúp cho chương trình MATLAB phát triển hết sức nhanh chóng và đa dạng. 2) Phương tiện đỏ họa phong phú Chương trình đồ hoạ của MATILLAB hết sức phong phú.
nó cho phép vẽ các đồ thị với các dạng khác nhau kẻ cá đồ thị trong không gian 3 chiều (3D). Đã hoa trong MATLAB còn có khả năng tạo ra các phối cảnh. hinh ảnh động v. cho phép mô tả các đôi tượng.
quá trình một cách rành mạch. sinh động và vô cùng hấp dẫn. Với sự kết hợp của các hộp công cụ khác trong MATLAB như: Math Symbolic, Data Processing, Image Processing v. bạn có thẻ tạo đựng được các sản phẩm đỗ họa nhanh chóng và thuận tien.
9 Khác với các phản mém đang phô biến. MATLAB được thiết kế chạy trên môi trường WINDOWS thông dụng. vì vậy việc sử dụng nó cực kỳ dơn giản. trong MATLAB có các chương trình trợ giúp hết sức hữu hiệu.
mỗi khi lung tung ban chi can đánh lệnh help cộng với lệnh yêu cầu, lập tức trên màn hình sẽ xuất hiện những dòng hướng dẫn tận tỉnh và chu đáo, đĩ nhiên là bạn phải có một ít vốn tiếng Anh. Cai dat va khoi dong MATLAB 1) Cai dat MATLAB Việc cài đặt MATLAB hết sức dé dàng. Chương trình Matlab được cài đặt trên MS Windows. Dé cai dat, ban cần có: e ĐĩaCD với phần mềm Matlab 7.
e License e _ Cầu hình máy tương đôi mạnh. (ối (hiểu: Y Windows 2000 Y Pentium IV ,512 MB RAM ¥ CD-ROM Y HDD con trong 3 GB Các bước cài đặt được thực hiện như sau: Chạy file setup.exe từ CD phần mềm và theo hướng dẫn tiếp theo của chương trình cài đặt. Sau khi quá trình cài đặt kết thúc. trên màn hình của bạn sẽ xuất hiện biêu tượng của MATLAB, điều đó chứng tỏ việc cải đặt đã thành công.
2) Khởi động MATLAB Đề khởi động MATLAB bạn chỉ cần nháy đúp vào biểu tượng của nó. ctra sé lénh command Windows cilia MATLAB sẽ xuất hiện. Dấu nháy >> biểu thị chương trình đã sẵn sảng. Bạn có thể nhập dữ liệu và tính toán trên MATLAB.
Ngoài cửa số chính command_ Windows. MATLAB còn có cưa số soạn thảo Editor. bạn có thẻ soạn thảo các chương trình. sưa đồi các hàm, biển v.
trên cửa số này và lưu chương trình của mình dưới dạng các 10 Scripts (hinh 1. Ctra so Command History là cửa sô các lệnh quá khứ cho phép lưu giữ và hiển thị tắt cả các lệnh đã sử dụng. bạn có thể lặp lại các lệnh cũ băng cách nháy đúp chuột vào lệnh đó. Khi bạn lúng túng không biết thực hiện các thao tác như thế nào thì có thể gọi lệnh Help đề nhận sự trợ giúp.
Cira sa : Se matinee Command Cửa sò command Windows Cia so Editor Hình 1. Các cửa số của MATLAB. Số và các phép tính sơ cấp 1. Các phép tính số học Các số được dùng ký pháp thập phân quy ước với dấu chấm (.
Các số có thể được thể hiện dưới dạng dau phảy khoa học ví dụ sé 7. Các số thực được tính toán với các phép cộng. khai căn theo các ký hiệu tương ứng là: Phép ¡ Cong Trừ Nhân Chia Chia Luy thtra | Khai toán phải trải căn Ký hiệu IL - th a sqrt 1 Các biểu thức được thành lập với sự trợ piúp của các phép tính số học thông thường với các quy tắc ưu tiên thông thường. Đối với các phép tính sơ cấp.
phép chia và chia trái đều cho cùng kết quả. ví dụ 6/2 và 246 đều có kết quả là 3, còn đối với các phép tính ma trận. thì kết quả của chúng có thé khác nhau. Khi thực hiện phép tính chia cho s6 0 kết quả sé 1a inf (infinity — vô định: œ).
Biến NaN (Not a Number) sé xuat hién khi bạn thực hiện các phép tính như 0/0 hay œ/©œ. Dấu phần trăm *%* dùng đẻ ghi chú giải. MATLAB không phi nhận các thông tin sau dấu này. Một số hằng số trong MATLAB được biểu thị bằng ký tự, chăng hạn số x được biểu thị là “DI, số € được viết là eps V.
Nếu bạn không khai báo biến, thi khi thực hiện phép tính MATLAB sẽ tự động gán cho kết quả với biến aøs. Lưu ý là các góc trong MATILAB được tinh bang radian. Vai trò của dây chấm phảy (:) sau phép tính: Nếu không có dấu (:) ở cuối câu thì kết quả của phép tính sẽ hiện ngay trên màn hình, còn nêu có dấu này thi sẽ không có kết quả hiện trên màn hình. Ở cửa số lệnh của MATLAB bạn có thẻ thực hiện các phép tính trực tiếp như máy tính bình thường.
Sau khi đã khai báo, bạn chỉ việc ấn ENTER. Lưu ý: Đề tiện theo dõi, chúng ta quy định các lệnh gõ vào máy được thể hiện bởi dấu nhắc lệnh (>>) ớ ngay trước đó, nếu là một chuỗi lệnh, thì dấu nhắc lệnh được đặt ngay trước câu lệnh đầu tiên, còn các kết quả hiện trên màn hình sẽ được viết bằng phông chữ nghiéng (italic), (các kết quả tính toán vẫn đê nguyên dấu chấm (.) để phân biệt phần thập phân).1: Thực hiện các phép tính trong cửa số lệnh không có và có dấu chấm phảy ở cuối câu lệnh. >> 25*2-7 % không có dấu chấm phảy (:) ans = 43 >> e=2+1/2+1/6+1/24+1/120+1/720 c= 2.5))^2 ; % co dau cham phảy (;) kết quả sẽ không xuất hiện trên màn hình. Các phép tính về số phức Tất cả các phép toán trong MATLAB đều có thể thực hiện dưới dạng phức.
Đơn vị ảo ¥—1 được định nghĩa trước bởi hai ký tự là J vai, do đó bạn cần lưu ý không nên dùng các ký tự này đề gán cho các biến khác. vì MATLAB sé coi dé 1a bién ảo. Tuy nhiên đôi khi các biến ¡ và j cũng được sử dụng trong các vòng lặp for, nếu như trong vòng lặp có các đại lượng phức thì bạn cần ký hiệu các biến viét hoa I va J thay vì ¡ và j. Số phức được nhập có thê có hoặc không có dấu nhân (*) giữa biến ¡ và chữ số, nhưng nếu không dùng dấu nhân thì biến ¡ nhất thiết phải đứng sau chữ số.
vi dy 2+i*3 hoặc 2+3¡. Khi nhập một số phức bạn có thê thực hiện theo hai cách: Z=r+jx hoặc Z=r.c”, cú pháp là Z=r+j*x hoặc Z=r*exp(j*theta). Đối với ma trận. bạn cũng có thể nhập theo 2 cách.
Ví dụ : A =[2 4; 1 3]*i*[5 7; 6 8] Hoặc A =[2+1*5 4+1*7;1+1*6 3+1*8] Cách dùng thứ nhất ngắn gọn và ít bị nhằm hơn so với cách thứ hai.