Matlab în Ingineria Mecanică

CAPITOLUL I

INTRODUCERE ÎN MATLAB

MATLAB este un mediu de programare şi calcul tehnic ce însumează calculul, vizualizarea şi programarea într-un mediu compact, unde problemele şi soluţiile acestora sunt exprimate folosind notaţii matematice familiare. Utilizarea acestui mediu este frecventă în domeniile:

- Matematică şi calcule matematice;

- Dezvoltarea algoritmilor de calcul şi programare;

- Modelare, simulare şi prototipare;

- Analiza, studiul şi vizualizarea datelor;

- Diagrame şi reprezentări grafice în inginerie;

- Dezvoltarea soft-urilor aplicative folosind metode de creare a interfeţelor grafice interactive(GUI).

MATLAB este un sistem interactiv care foloseşte, ca element definitoriu, matricea, numele acestuia fiind dat de acronimul format din cuvintele MATrix şi LABoratory. MATLAB oferă facilităţi multiple prin familiile de aplicaţii specifice numite toolbox-uri. Toolbox-urile sunt colecţii de funcţii MATLAB (fişiere “.m”) care extind utilizarea mediului MATLAB, la rezolvarea unor clase de probleme specifice. Toolbox-urile sunt utilizate intensiv în domeniile: procesarea sunetelor, sisteme de control, reţele neuronale, simulare. Mediul MATLAB se compune din cinci părţi principale:

• Mediul de dezvoltare-un set de facilităţi şi instrumente matematice (interfeţe grafice) cu ajutorul cărora se pot manevra fişierele şi funcţiile MATLAB. Aceste instrumente includ: desktop-ul MATLAB, Command Window (Fereastra de Comandă), un sistem de urmărire a comenzilor precum şi browser-e pentru afişarea instrucţiunilor de Help (ajutor), spaţiului de lucru;

• Biblioteca de funcţii MATLAB-un set de funcţii şi algoritmi de calcul (pornind de la cele mai simple, pentru calculul funcţiilor trigonometrice, de exemplu, şi până la cele mai complicate, cum ar fi cele pentru calculul transformatei Fourier);

• Limbajul MATLAB-un limbaj de nivel înalt, bazat pe manevrarea matricilor, cu control asupra declaraţiilor, funcţiilor, structurilor de date, intrărilor/ieşirilor şi cu facilităţi de programare orientată pe obiecte.

• Manevrarea graficelor - acesta reprezintă partea grafică a sistemului MATLAB. Acest sistem include comenzi pentru vizualizarea datelor bi- şi tridimensionale, de procesare a imaginilor, animaţiilor şi reprezentărilor grafice în general;

• Interfaţa aplicativă MATLAB (API)- este o bibliotecă de instrumente şi funcţii specifice, care permite dezvoltarea programelor în limbaj C şi Fortran, limbaje care interacţionează cu MATLAB. Această bibliotecă include facilităţi pentru utilizarea şi apelarea unor rutine şi subrutine pentru MATLAB (dynamic linking), folosind MATLAB ca un mediu de calcul cât şi pentru citirea / scrierea fişierelor “.mat”.

NOŢIUNI ELEMENTARE

Programul se lansează, în execuţie, din mediul Windows, prin selecţia pictogramei MATLAB (dublu-clic asupra icon-ului Matlab), sau, din afara mediului Windows (de exemplu, DOS), direct cu o comandă de forma:

win c:Matlabbinmatlab

care, accesează fişierul executabil “matlab.exe” ce se găseşte în calea “C:MATLABBIN” din unitatea c: ( presupunând ca c: reprezintă unitatea de pe hard-ul sistemului de calcul, unde se găseşte instalat MATLAB).

Se vor prezenta, în continuare, noţiuni generale ale mediului de programare MATLAB 5.2, cu referiri la versiunea MATLAB 6.0.0.88 Release 12.

FERESTRELE DE LUCRU

MATLAB lucrează cu două tipuri de ferestre: o fereastră de comenzi (Command Window) şi o fereastră pentru reprezentări grafice (Figure). Ambele tipuri de ferestre dispun de meniuri si submeniuri independente, cu observaţia ca, în fereastra Figure, se reprezintă grafic comanda din Command Window.

FEREASTRA DE COMENZI (Command Window)

Fereastra de comenzi este prezentată în imaginea alăturată. Meniurile din bara superioară sunt accesibile prin tastarea simultană a tastei [Alt] şi a literei subliniate (de exemplu pentru accesarea meniului File se tastează concomitent [Alt]+F- adică tasta [Alt] şi tasta [F])sau prin clic cu mouse – ul asupra comenzii dorite.

Fiecare comandă din meniul principal furnizează un submeniu specific, în cadrul acestuia selecţia putându-se face fie cu mouse-ul, fie cu ajutorul săgeţilor prin deplasarea zonei active, fie prin tastarea literei marcate special în fiecare subcomandă a respectivului meniu.

GESTIONAREA FIŞIERELOR

Selectând comanda File din meniul principal, prin [Alt] + F, sau prin poziţionarea mouse-ului în dreptul cuvântului File, se obţine un submeniu ca cel prezentat în figura alăturată.

Meniul File conţine o suma de submeniuri, dintre care prezentăm:

• New provoacă deschiderea unui sub-submeniu, care are opţiunile: “M-file”, “Figure” şi Model. Alegerea opţiunii “M-file” va deschide o fereastră de editare a unui fişier, cu extensia “.m”, în timp ce opţiunea “Figure” deschide o fereastră grafică.

• Open … deschide o fereastră de dialog care permite selectarea şi deschiderea unui fişier.

• Open Selected analizează fişierele pentru selectare şi deschide pe cel selectat.

• Run Script…- permite rularea unui fişier script care are definită calea (Path)