Laborator TS

INTRODUCERE ÎN MATLAB

MATLAB este un pachet de programe de înalta performanta, dedicat calculului numeric si reprezentarilor grafice în domeniul stiintei si ingineriei. MATLAB ofera, pe baza unor lucrari matematice, o analiza matriciala, sinteza si identificarea sistemelor si programe grafice ingineresti. MATLAB-ul integreaza toate acestea într-un mediu usor de învatat si folosit, în care enunturile problemelor si rezolvarile acestora sunt exprimate în modul cel mai natural posibil, asa cum sunt scrise matematic, fara a fi necesara programarea traditionala.

O caracteristica importanta a acestui limbaj de programare este usurinta cu care acesta poate fi extins. Prin aceasta, orice utilizator poate adauga propriile programe scrise în MATLAB la fisierele originale, dezvoltând aplicatii specifice domeniului în care lucreaza. Structural MATLAB-ul este realizat sub forma unui nucleu de baza, cu interpretor propriu, în jurul caruia sunt construite toolbox-urile. Toolbox-urile sunt colectii extinse de functii MATLAB care dezvolta mediul de programare de la o versiune la alta, pentru a rezolva probleme specifice anumitor domenii. Firma The MATHWORKS Inc. (care a realizat acest limbaj) a pus în circulatie o serie de toolbox-uri cum ar fi: SIGNAL PROCESSING, IMAGE PROCESSING, SYMBOLIC MATH, NEURAL NETWORK, CONTROL SYSTEM DESIGN, ROBUST CONTROL, SYSTEM IDENTIFICATION, OPTIMISATION, SPLINE, STATISTICS, etc.

1. Lansarea în executie

Programul se lanseaza în executie din mediul WINDOWS, prin selectia pictogramei MATLAB. Din afara mediului WINDOWS (de exemplu DOS) programul poate fi lansat în executie direct, cu o comanda de forma:

“ win c:MATLABBINmatlab”

daca fisierul “matlab.exe” se gaseste în calea “c:MATLABBIN”.

2. Ferestrele de lucru

Programul MATLAB lucreaza cu doua tipuri de ferestre: o fereastra de comenzi si o fereastra pentru reprezentari grafice.

Fig.1 Fereastra de comenzi

Fereastra de comenzi este reprezentata în Fig.1. Meniul din bara superioara este accesibil prin tastarea simultana a tastei [Alt] si a literei subliniate a comenzii dorite sau prin selectia directa cu mouse-ul.

Fiecare comanda din meniul principal furnizeaza un meniu specific, selectia comenzii dorite facându-se prin deplasarea zonei active cu ajutorul sagetilor sau prin selectia directa cu ajutorul mouse-lui. Aceste submeniuri sunt prezentate în Fig.2.

Figura 2. Submeniurile limbajului Matlab

Fereastra de reprezentari grafice este o forma elevata de reprezentare a graficelor. Pot exista mai multe ferestre grafice deschise simultan, dar numai o singura fereastra de comenzi.

3. Programarea în MATLAB

3.1 Matrice, vectori si scalari

MATLAB-ul lucreaza numai cu un singur tip de obiecte, matrice numerice rectangulare, cu elemente reale sau complexe. În acest sens, scalarii sunt asimilati matricelor cu o linie si o coloana (1x1), iar vectorii sunt asimilati matricelor cu o linie (1xN) sau cu o coloana (Nx1).

Elementele unei matrice pot fi identificate prin una dintre notatiile: Aij, A[i,j], A(i,j) etc. si semnifica elementul de la intersectia liniei i cu coloana j. Notatia adoptata în MATLAB este ultima si anume A(i,j). Dimensiunea unei matrice este precizata de o pereche de numere care arata numarul de linii si coloane al matricei respective.

Pentru a face referire la un element A(i,j) al unei matrice A, sunt necesari doi indici, indicele de linie si indicele de coloana, în aceasta ordine. Referirea unui element al unui vector poate fi facuta numai cu un singur indice.

Definirea matricelor se poate face prin una din urmatoarele metode:

- introducerea explicita a listei de elemente;

- generarea prin instructiuni si functii;

- crearea de fisiere M ;

- încarcarea din fisiere de date externe.

MATLAB-ul nu contine instructiuni de dimensionare si declaratii de tip, iar memoria este alocata în mod automat pâna la valoarea maxim disponibila. Cea mai simpla metoda de definire a matricelor mici consta în utilizarea unei liste explicite. La introducerea unei astfel de liste trebuie respectate urmatoarele reguli:

- elementele unei linii trebuie separate prin blanc-uri sau virgule;

- liniile se separa prin semnul punct-virgula “;”;

- elementele unei matrici sunt cuprinse între paranteze drepte “[ ]”.

3.2 Declaratii si variabile

MATLAB-ul este un limbaj de expresii. Expresiile tiparite de utilizator sunt interpretate si evaluate. Instructiunile MATLAB sunt, de cele mai multe ori, de forma:

variabila = expresie

sau, mai simplu:

expresie

Expresiile sunt compuse din operatori sau alte caractere speciale, din functii si nume de variabile. Evaluarea expresiei produce o matrice care este afisata pe ecran si atribuita unei variabile. Daca numele variabilei si semnul egal (“variabila =”) sunt omise, MATLAB-ul creaza automat o variabila cu numele “ans”.

Orice instructiune este în mod normal terminata cu “Enter”. Daca ultimul caracter al unei instructiuni este punct-virgula “;”, instructiunea este executata, dar tiparirea este suprimata. Utilizarea acestui caracter la sfârsitul unei instructiuni în fisiere M este necesara în situatiile în care nu se doreste afisarea datelor intermediare.

Numele de variabile si de functii au ca prim caracter o litera, urmata de litere, cifre sau caracterul special “liniuta de subliniere”. MATLAB-ul face deosebirea între litere mari si mici. Functia “casesen” permite trecerea MATLAB-ului în modul senzitiv/nesenzitiv, în vederea separarii literelor mari de cele mici. La lansare MATLAB-ul este în modul senzitiv, adica face distinctie

între litere mari si mici, dar cu comanda:

casesen off

trece în modul nesenzitiv. Revenirea se face cu comanda:

casesen on

Numele de functii este obligatoriu sa fie redate cu litere mici!