Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Лаба 1 по ММ. Основы работы с пакетом Matlab

.pdf
Скачиваний:
101
Добавлен:
01.06.2015
Размер:
1.79 Mб
Скачать

Кафедра математического обеспечения и применения ЭВМ

1

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1

ОСНОВЫ РАБОТЫ С ПАКЕТОМ MATLAB

по курсу

«Методы моделирования»

Таганрог 2013

2

УДК 681._.__

Составители: Родзина О.Н

Методическая разработка к лабораторной работе «Основы работы с пакетом Matlab». Таганрог: Изд-во ТТИ, 2013. 63с.

Лабораторная работа предназначается для освоения основ работы с пользовательским интерфейсом системы Matlab, приобретения практических знаний и навыков программирования для разработки и реализации программ на основе математической модели объекта (разработка компьютерной модели движения тела).

Рецензент:

 

 

 

3

1

Цель лабораторной работы................................................................

4

2

Необходимое оборудование ..............................................................

4

3

Содержание работы ...........................................................................

4

4

Теоретическая часть ..........................................................................

4

 

4.1

Запуск программной среды Matlab .........................................

5

4.2Работа с командным окном Matlab (Простейшие вычисления

 

в командной строке) ...........................................................................

9

 

4.3

Сохранение рабочей среды ...................................................

18

 

4.4

Программирование в Matlab .................................................

18

 

4.4.1

Средства программирования в Matlab ..........................

20

 

 

4.4.1.1

Основные типы данных .............................................

20

 

 

4.4.1.2 Числа, переменные, функции ....................................

21

 

 

4.4.1.3

Матрицы и векторы ...................................................

23

 

4.4.2

Виды программирования...............................................

25

 

4.4.3

Средства разработки программ .....................................

26

 

4.4.4

Рабочая область .............................................................

35

 

4.4.5

Визуализация вычислений ............................................

36

 

4.5

Математическая модель равноускоренного движения ........

41

5

Задания для лабораторной работы ..................................................

45

6

Выполнение работы.........................................................................

46

7

Вопросы для самоконтроля .............................................................

47

Литература ............................................................................................

 

48

Приложение. Разработка графического интерфейса пользователя.....

49

4

1Цель лабораторной работы

Изучение основ работы с пользовательским интерфейсом системы

Matlab;

Приобретение практических знаний и навыков программирования

всистеме Matlab;

Получение навыков разработки и реализации программ на основе математической модели объекта;

Разработка компьютерной модели движения тела.

2Необходимое оборудование

Вычислительный класс Intel совместимых компьютеров под управлением Windows или Linux, предустановленный пакет системы

Matlab.

3Содержание работы

Входе выполнения работы необходимо изучить основные приемы работы с пользовательским интерфейсом системы Matlab, изучить основы программирования и освоить систему программирования системы Matlab.

4Теоретическая часть

Впрактической деятельности студентам, инженерам, ученым приходится выполнять различные математические расчеты. Для сложных расчетов в настоящее время используются различные математические пакеты, одним из которых является Matlab – интерактивный матрично-ориентированный пакет, предназначенный для выполнения научных и инженерных расчетов.

5

4.1Запуск программной среды Matlab

Для запуска Matlab необходимо найти на рабочем столе ярлык

этой программы и запустить его на выполнение. По умолчанию после запуска пакета на экране откроется рабочая среда, общий вид которой показан на рис. 1

Рис. 1. Командное окно системы MATLAB

Для отображения всех действий и результатов при выполнении расчетов в Matlab используются четыре наиболее важные панели:

Command Window (Окно команд) – самая используемая панель. В ней набирают команды пользователя, подлежащие немедленному исполнению. Здесь же выдаются результаты выполненных команд. Подсказка «>>» в окне команд Command Window является приглашением системы и показывает готовность системы к выполнению команд. После набора простейших математических выражений в естественной форме

6

записи и нажатия клавиши Enter на экране сразу же появляется результат.

Workspace (Рабоче пространство) отображает набор переменных, определенных пользователем в командном окне текущей сессии.

Command History (Окно истории текущей сессии) хранит все команды, набираемые пользователем (что позволяет использовать их повторно в окне Command Window (Окно команд) в исходном или модифицированном виде), однако, в отличие от содержимого Command Window сюда не попадают сообщения системы и результаты вычислений.

Current Folder (Окно текущей папки).

Каждое из окон может быть выведено на полный экран щелчком

левой кнопки мыши на значке , убрано в исходное состояние – щелчком левой кнопки мыши на значке , а убрано из рабочего окна

Мatlab – щелчком левой кнопки мыши на значке соответствующего окна. При этом в разделе Desktop основного меню программы производится сброс соответствующих флажков вызова окон в рабочее окно программы. Восстановление каждого из окон производится повторной установкой флажков в разделе меню Desktop, а одновременно всех окон по умолчанию – последовательностью

Desktop – Desktop Layout – Default.

Меню системы Matlab (см. рис.1 сверху) выглядит довольно скромно и содержит всего шесть пунктов:

File — работа с файлами;

Edit — редактирование сессии;

View — вывод и скрытие панели инструментов;

Web — доступ к Интернет-ресурсам;

Windows — установка Windows-свойств окна;

Help — доступ к справочным подсистемам

Ниспадающее меню File содержит опции, приведенные в табл.1.

 

 

7

 

 

Таблица 1

Опция

Подопции

Назначение

 

 

 

New

Blank M-file

Открыть в редакторе/отладчике

 

 

новый файл

 

Function M-file

Создать М-файл функции

 

Class M-file

Определить класс для М-файла

 

 

функции

 

Figure

Открыть графическое окно

 

Variable

Показать переменные текущей сесии

 

Model

Открыть окно доля создания новой

 

 

модели

 

GUI

Открыть графический интерфейс

 

 

пользователя

 

Deployment

Создать/открыть файл проекта

 

Project

 

 

 

 

Open

 

Открыть в редакторе/отладчике

 

 

указанный файл

 

 

 

Close Command

 

Закрыть окно командного режима

Windows

 

работы (оно при этом исчезает с

 

 

экрана)

 

 

 

Import Data…

 

Импортировать данные из файла

 

 

 

Save Workspace

 

Вызов окна сохранения m-файла

As…

 

 

 

 

 

Set Path…

 

Вызов средства просмотра путей

 

 

доступа Path Browser

 

 

 

Preferences…

 

Выбор характеристик

 

 

 

Page Setup…

 

Формат страницы вывода на печать

 

 

 

Print

 

Установка опций вывода на печать

 

 

 

Print Selection

 

Печать выделенного фрагмента

 

 

 

Exit MATLAB

 

Окончание текущей сессии

 

 

 

Некоторые из команд подопций могут быть вызваны с помощью комбинаций «горячих клавиш», указанных в меню.

Меню Edit (см. рис.1) содержит операции и команды редактирования, типичные для большинства приложений Windows:

8

Undo (Отменить) — отмена результата предшествующей операции;

Redo (Повторить) — отмена действия последней операции

Undo;

Cut (Вырезать) — вырезание выделенного фрагмента и перенос его в буфер;

Сору (Копировать) — копирование выделенного фрагмента в буфер;

О Paste (Вставить) — вставка фрагмента из буфера в текущую позицию курсора;

Clear (Очистить) — операция очистки выделенной области;

Select All (Выделить) — выделение всей сессии;

Delete (Стереть) — уничтожение выделенного объекта;

Clear Command Windows (Очистить командное окно) —

очистка текста сессии (с сохранением созданных объектов);

Clear Command History (Очистить окно истории команд) — очистка окна истории; О Clear Workspace — очистка окна браузера рабочей области.

Следует отметить, что команда Clear Command Window очищает окно командного режима работы и помещает курсор в верхний левый угол окна. Однако все определения, сделанные в течение стертых таким образом сессий, сохраняются в памяти компьютера. Для очистки экрана используется также команда clc, вводимая в командном режиме.

Для подготовки, редактирования и отладки m-файлов служит специальный многооконный редактор. Он выполнен как типичное приложение Windows. Редактор можно вызвать командой edit из командной строки или командой New > M-file из меню File. После этого в окне редактора можно создавать свой файл, пользоваться средствами его отладки и запуска. Перед запуском файла его необходимо записать на диск, используя команду Filе > Save as в меню редактора.

9

После записи файла на диск можно заметить, что команда Run в меню Tools (Инструменты) редактора становится активной (до записи файла на диск она пассивна) и позволяет произвести запуск файла. Запустив команду Run, можно наблюдать исполнение m-файла.

На первый взгляд может показаться, что редактор/отладчик — просто лишнее звено в цепочке «пользователь — Matlab». В самом деле, текст файла можно ввести в окно системы и получить тот же результат. Однако на деле редактор/отладчик выполняет важную роль. Он позволяет создать m-файл (программу) без той многочисленной «шелухи», которая сопровождает работу в командном режиме. Текст такого файла подвергается тщательной синтаксической проверке, в ходе которой выявляются и отсеиваются многие ошибки пользователя. Таким образом, редактор обеспечивает синтаксический контроль файла.

Редактор имеет и другие важные отладочные средства — он позволяет устанавливать в тексте файла специальные метки, именуемые точками прерывания (breakpoints). При их достижении вычисления приостанавливаются, и пользователь может оценить промежуточные результаты вычислений (например, значения переменных), проверить правильность выполнения циклов и т. д. Наконец, редактор позволяет записать файл в текстовом формате.

Команда New открывает окна для подготовки новых файлов. Для трех типов файлов (m-файлы, графические файлы и файлы Simulink-моделей) окна их редакторов стандартные для Window. Новой является позиция GUI подменю File. Она открывает окно редактора элементов пользовательского интерфейса.

4.2Работа с командным окном Matlab (Простейшие вычисления в командной строке)

Подсказка «>>» в окне команд Command Window является

приглашением системы и показывает готовность системы к выполнению команд. Командное окно можно использовать для текущих вычислений в режиме калькулятора. После набора

10

простейших математических выражений в естественной форме записи и нажатия клавиши Enter на экране сразу же появляется результат.

Выражение может быть записано в двух видах:

Выражение

или

Имя переменной=Выражение

В первом случае результат выражения присваивается специальной служебной переменной имеющей имя ans (answer – ответ). Эту переменную можно использовать в расчетах.

Во втором случае результат не только вычисляется, но и присваивается указанной переменой. Matlab не требует от пользователя специальных команд для объявления переменных, они создаются автоматически при первом указании пользователем их имени. Если результаты промежуточных выражений выводить на экран не нужно, то необходимо поставить в конце выражения символ

«;».

Команды набора и редактирования в Matlab такие же, как в любом другом оконном редакторе Windows (например в блокноте). Так Matlab предоставляет пользователю возможность пролистать предыдущие команды с помощью клавиш Page Up и Page Down. В эти команды можно внести изменения и повторно их выполнить.

Пример. Наберите в командной строке 1+2 и нажмите Enter. В результате в командном окне MatLab отображается следующее:

Рис. 2 Графическое представление простейших вычислений