Cyfroteka.pl

klikaj i czytaj online

Cyfro
Czytomierz
00341 007718 11223395 na godz. na dobę w sumie
MATLAB i Simulink. Poradnik użytkownika. Wydanie IV - ebook/pdf
MATLAB i Simulink. Poradnik użytkownika. Wydanie IV - ebook/pdf
Autor: , Liczba stron: 280
Wydawca: Helion Język publikacji: polski
ISBN: 978-83-283-4260-6 Data wydania:
Lektor:
Kategoria: ebooki >> komputery i informatyka >> pakiety naukowe >> matlab
Porównaj ceny (książka, ebook (-20%), audiobook).

Modeluj, rozwiązuj problemy i wizualizuj wyniki z MATLAB-em i Simulinkiem!

MATLAB to interaktywne środowisko przeznaczone do rozwiązywania złożonych problemów matematycznych, ekonomicznych i inżynierskich, znajdujące zastosowanie w różnych dziedzinach nauki i techniki. Ten program to jedno z podstawowych narzędzi codziennej pracy naukowców, inżynierów oraz analityków finansowych. W połączeniu z Simulinkiem oferuje im ogromne możliwości modelowania i symulacji układów dynamicznych. Dzięki wydajnym algorytmom obliczeniowym i mechanizmom analizy wyników MATLAB i Simulink pozwalają szybko i efektywnie wykonywać złożone obliczenia oraz prezentować ich wyniki w postaci grafiki dwu- i trójwymiarowej.

Sprawne korzystanie z MATLAB-a wymaga pewnej wiedzy i opanowania narzędzi oferowanych przez program. Jedno i drugie znajdziesz w książce „MATLAB® i Simulink®. Poradnik użytkownika. Wydanie IV ”. Poznasz najważniejsze zagadnienia związane z zastosowaniem tego środowiska w praktyce. Nawet jeśli nie miałeś z nim wcześniej do czynienia, szybko staniesz się zaawansowanym użytkownikiem pakietu. Książka wprowadzi Cię w podstawowe zagadnienia związane z obliczaniem złożonych wyrażeń matematycznych, rozwiązywaniem równań i tworzeniem aplikacji. Poznasz metody numerycznego wyznaczania wyników i przybliżania przebiegów funkcji. Nauczysz się też korzystać z rozszerzeń MATLAB-a i używać pakietu Simulink.

Poznaj najskuteczniejsze narzędzie pracy inżynierów, matematyków i ekonomistów!

Znajdź podobne książki Ostatnio czytane w tej kategorii

Darmowy fragment publikacji:

Wszelkie prawa zastrzeżone. Nieautoryzowane rozpowszechnianie całości lub fragmentu niniejszej publikacji w jakiejkolwiek postaci jest zabronione. Wykonywanie kopii metodą kserograficzną, fotograficzną, a także kopiowanie książki na nośniku filmowym, magnetycznym lub innym powoduje naruszenie praw autorskich niniejszej publikacji. Wszystkie znaki występujące w tekście są zastrzeżonymi znakami firmowymi bądź towarowymi ich właścicieli. Autor oraz Wydawnictwo HELION dołożyli wszelkich starań, by zawarte w tej książce informacje były kompletne i rzetelne. Nie biorą jednak żadnej odpowiedzialności ani za ich wykorzystanie, ani za związane z tym ewentualne naruszenie praw patentowych lub autorskich. Autor oraz Wydawnictwo HELION nie ponoszą również żadnej odpowiedzialności za ewentualne szkody wynikłe z wykorzystania informacji zawartych w książce. The MathWorks, Inc. MATLAB and Simulink są zastrzeżonymi znakami towarowymi The MathWorks, Inc. Redaktor prowadzący: Małgorzata Kulik Projekt okładki: Studio Gravite / Olsztyn Obarek, Pokoński, Pazdrijowski, Zaprucki Grafika na okładce jest własnością autorów. Wydawnictwo HELION ul. Kościuszki 1c, 44-100 GLIWICE tel. 32 231 22 19, 32 230 98 63 e-mail: helion@helion.pl WWW: http://helion.pl (księgarnia internetowa, katalog książek) Drogi Czytelniku! Jeżeli chcesz ocenić tę książkę, zajrzyj pod adres http://helion.pl/user/opinie/matsi4 Możesz tam wpisać swoje uwagi, spostrzeżenia, recenzję. ISBN: 978-83-246-5621-9 Copyright © Helion 2018 Printed in Poland. • Kup książkę • Poleć książkę • Oceń książkę • Księgarnia internetowa • Lubię to! » Nasza społeczność Spis tre(cid:264)ci Przedmowa .................................................................................... 13 Rozdzia(cid:228) 1. Wst(cid:246)p ............................................................................................ 15 1.1. Dlaczego MATLAB odnosi sukcesy? ................................................................... 15 1.1.1. MATLAB dla projektantów i naukowców ............................................... 16 1.1.2. MATLAB rozumie matematyk(cid:266) ............................................................... 16 1.1.3. MATLAB udost(cid:266)pnia narz(cid:266)dzia rozwi(cid:261)zuj(cid:261)ce problemy matematyczne typowe dla wielu dziedzin nauki i techniki ....................... 16 1.1.4. MATLAB oferuje interaktywne aplikacje App ........................................ 17 1.1.5. MATLAB integruje proces projektowania ............................................... 17 1.1.6. MATLAB jest szybki, (cid:225)atwy i wydajny .................................................... 17 1.1.7. MATLAB jest wiarygodny ....................................................................... 18 1.2. (cid:285)rodowisko MATLAB i Simulink ........................................................................ 18 1.2.1. Interaktywna mapa (cid:286)rodowiska MATLAB i Simulink ............................. 19 1.2.2. Rozszerzenia dost(cid:266)pne poprzez Add-On Explorer .................................... 20 1.2.3. Wybór licencji MATLAB-a ...................................................................... 20 1.2.4. MATLAB w chmurze ............................................................................... 22 1.2.5. MATLAB Distributed Computing Server ................................................ 23 1.3. MATLAB i Simulink w internecie ........................................................................ 24 1.3.1. Witryna producenta www.mathworks.com ............................................... 24 1.3.2. MathWorks Account i logowanie do strony www.mathworks.com .......... 25 1.3.3. Listy dyskusyjne i wyszukiwarki .............................................................. 25 1.4. MATLAB i Simulink w ksi(cid:261)(cid:298)kach ........................................................................ 26 Rozdzia(cid:228) 2. Pierwsze kroki w programie MATLAB .............................................. 27 2.1. Pierwsza sesja w programie MATLAB ................................................................. 27 2.1.1. Rozpocz(cid:266)cie i zako(cid:276)czenie pracy z MATLAB-em ................................... 27 2.1.2. Pulpit MATLAB-a i jego okna ................................................................. 28 2.1.3. Przyk(cid:225)ad grafiki 3-D — funkcja peaks ...................................................... 29 2.1.4. Przyk(cid:225)ady polece(cid:276) MATLAB-a ................................................................ 29 2.1.5. System pomocy doc i help — informacje wst(cid:266)pne ................................... 30 2.1.6. Zapisanie przebiegu sesji MATLAB-a ..................................................... 30 2.2. Matematyka i proste wykresy ................................................................................ 30 2.2.1. Wyra(cid:298)enia matematyczne, zmienne, zmienna ans .................................... 31 2.2.2. Funkcje arytmetyczne i trygonometryczne ............................................... 31 2.2.3. Obliczanie warto(cid:286)ci wyra(cid:298)e(cid:276) matematycznych ........................................ 33 2.2.4. B(cid:225)(cid:266)dy w zapisie polece(cid:276) i wyra(cid:298)e(cid:276) matematycznych ............................... 33 2.2.5. Powtórne u(cid:298)ycie wcze(cid:286)niejszych polece(cid:276) ................................................. 34 2.2.6. Formaty wypisywania liczb ...................................................................... 34 2.2.7. Wizualizacja danych i wyników oblicze(cid:276) bez programowania ................. 35 2.2.8. Wykresy funkcji dwu- i trójwymiarowej z u(cid:298)yciem fplot i fplot3 ............ 36 Poleć książkęKup książkę 6 MATLAB i Simulink. Poradnik u(cid:276)ytkownika 2.2.9. Wektory, tablice i wykresy plot ................................................................ 38 2.2.10. Przyk(cid:225)ad rozwi(cid:261)zania uk(cid:225)adu równa(cid:276) algebraicznych .............................. 39 2.2.11. Konwersja uk(cid:225)adu wspó(cid:225)rz(cid:266)dnych ............................................................ 40 2.3. Zmienne w programie MATLAB .......................................................................... 40 2.3.1. Tworzenie wektorów, tablic i macierzy .................................................... 41 2.3.2. Zapisywanie zmiennych w plikach — MAT-plik i plik ASCII ................ 42 2.3.3. Wczytywanie zmiennych z pliku .............................................................. 42 2.3.4. Usuwanie zmiennych z przestrzeni roboczej, czyszczenie ekranu ............ 43 2.4. Dwukropek — operator generowania wektorów ................................................... 44 2.4.1. Generowanie wektorów — dwukropek, linspace, logspace ...................... 44 2.4.2. Wybór (cid:298)(cid:261)danych wierszy, kolumn i elementów tablicy ............................ 44 2.4.3. Macierze — przyk(cid:225)ady u(cid:298)ycia notacji dwukropkowej .............................. 45 2.5. Operatory arytmetyczne i logiczne ........................................................................ 47 2.5.1. Operatory arytmetyczne dla tablic i macierzy ........................................... 47 2.5.2. Mno(cid:298)enie i dzielenie wektorów i macierzy w MATLAB-ie ..................... 47 2.5.3. Przyk(cid:225)ady operacji macierzowych i tablicowych ...................................... 48 2.5.4. Dzielenie macierzowe i tablicowe ............................................................ 49 2.5.5. Operatory pot(cid:266)gowania macierzy i tablic ................................................. 50 2.5.6. Sprz(cid:266)(cid:298)enie i transponowanie macierzy i wektorów .................................. 50 2.5.7. Operatory relacji i operatory logiczne ....................................................... 51 2.5.8. Relacje i wyra(cid:298)enia logiczne — przyk(cid:225)ady ............................................... 51 2.5.9. Funkcje logiczne ....................................................................................... 53 2.5.10. Priorytety operatorów arytmetycznych ..................................................... 54 2.6. Znaki i nazwy specjalne ........................................................................................ 54 2.7. System pomocy ..................................................................................................... 56 Rozdzia(cid:228) 3. Programowanie .............................................................................. 59 3.1. Editor, Live Editor, pliki skryptowe ...................................................................... 60 3.1.1. Editor — (cid:286)rodowisko programistyczne MATLAB-a ................................ 60 3.1.2. Live Editor — nowe (cid:286)rodowisko programistyczne ................................... 61 3.1.3. Uruchomienie skryptu z okna edytora lub Live Editor ............................. 63 3.1.4. Polecenia z okna History .......................................................................... 63 3.1.5. Kotwiczenie edytora w panelu programu MATLAB ................................ 63 3.2. Pliki funkcyjne ...................................................................................................... 64 3.2.1. Przygotowanie nowej funkcji w edytorze ................................................. 64 3.2.2. Wywo(cid:225)anie pliku funkcyjnego .................................................................. 65 3.2.3. Zmienne lokalne, globalne i zmienna persistent ....................................... 66 3.2.4. Funkcje lokalne ......................................................................................... 66 3.2.5. Funkcje zagnie(cid:298)d(cid:298)one ............................................................................... 67 3.2.6. Funkcje prywatne ...................................................................................... 68 3.2.7. Funkcja anonimowa .................................................................................. 69 3.2.8. Podpowiedzi w oknach Command i Editor ............................................... 70 3.2.9. Priorytet wywo(cid:225)ania funkcji ...................................................................... 71 3.2.10. Polecenia i funkcje biblioteczne ............................................................... 72 3.3. Instrukcje steruj(cid:261)ce przebiegiem programu ........................................................... 72 3.3.1. Instrukcje warunkowe if ........................................................................... 73 3.3.2. Instrukcja wyboru switch .......................................................................... 74 3.3.3. Instrukcje iteracyjne: while, for i dwukropek (:) .......................................... 75 3.4. Wykrywanie b(cid:225)(cid:266)dów w MATLAB-ie .................................................................... 77 3.4.1. Lokalizacja b(cid:225)(cid:266)dów w pliku z programem ................................................ 77 3.4.2. B(cid:225)(cid:266)dy syntaktyczne i b(cid:225)(cid:266)dy wykonania ..................................................... 77 3.4.3. Programowa obs(cid:225)uga b(cid:225)(cid:266)dów — try-catch-end ......................................... 78 3.5. Uruchamianie programu — debuger ..................................................................... 79 3.5.1. Rozpocz(cid:266)cie pracy z debugerem, wstawianie pu(cid:225)apki .............................. 79 3.5.2. Debuger — stan wstrzymania oblicze(cid:276) ..................................................... 80 Poleć książkęKup książkę Spis tre(cid:264)ci 7 3.5.3. Debuger — zmienne lokalne funkcji ze stosu ........................................... 81 3.5.4. Debuger — (cid:286)ledzenie kolejnych linii programu ....................................... 81 3.6. Obs(cid:225)uga plików i folderów .................................................................................... 82 3.6.1. Wykonywanie polece(cid:276) systemu operacyjnego ......................................... 82 3.6.2. Folder aktualny i (cid:286)cie(cid:298)ki dost(cid:266)pu — path ................................................. 82 3.6.3. Pliki w MATLAB-ie ................................................................................. 84 3.6.4. Zewn(cid:266)trzne pliki z danymi — pliki ASCII i MAT-pliki ........................... 84 3.6.5. Binarne MEX-pliki wykonywalne ............................................................ 85 3.7. Poprawa wydajno(cid:286)ci MATLAB-a ......................................................................... 86 3.7.1. Sposoby poprawiania wydajno(cid:286)ci programu ............................................. 86 3.7.2. Wektoryzacja, operacje macierzowe i tablicowe ...................................... 87 3.7.3. Rezerwowanie pami(cid:266)ci na macierze i wektory ......................................... 87 3.7.4. Programowanie zorientowane obiektowo ................................................. 88 3.8. Uwagi dla zaawansowanego u(cid:298)ytkownika ............................................................ 88 3.8.1. Podzia(cid:225) programu na sekcje ( cell) ..................................................... 88 3.8.2. Wielokrotne wykorzystanie tworzonych funkcji ...................................... 91 3.8.3. Raporty TODO/FIXME i inne .................................................................. 92 3.8.4. Shortcuts, czyli skróty .............................................................................. 93 3.8.5. Preferencje — przygotowanie (cid:286)rodowiska do pracy ................................. 93 3.8.6. Mysz czy klawiatura? ............................................................................... 93 3.8.7. Funkcje eval, feval i podobne ................................................................... 94 3.8.8. Funkcje o zmiennej liczbie parametrów ................................................... 96 3.9. Optymalizacja programu z u(cid:298)yciem profilera ....................................................... 97 3.10. Jaja wielkanocne ................................................................................................... 98 Rozdzia(cid:228) 4. Wykresy w MATLAB-ie .................................................................... 99 4.1. Wykresy plot, fplot i inne .................................................................................... 100 4.1.1. Funkcja plot ............................................................................................ 100 4.1.2. Fplot, ezplot i inne funkcje graficzne ...................................................... 101 4.1.3. Kolory, rodzaje linii i opisywanie wykresów .......................................... 102 4.1.4. Dwie osie pionowe y, jedna o(cid:286) pozioma x .............................................. 103 4.1.5. Podzia(cid:225) okna i modyfikowanie rysunków ............................................... 104 4.1.6. Funkcje do opisywania i modyfikowania wykresów .............................. 105 4.2. Wykresy trójwymiarowe ..................................................................................... 106 4.2.1. Mapy dla funkcji trójwymiarowych ........................................................ 107 4.3. Interaktywne tworzenie i edycja rysunków ......................................................... 108 4.3.1. Przyk(cid:225)ad — przygotowanie danych do wykresu ..................................... 109 4.3.2. Wykonanie wykresu z u(cid:298)yciem myszy ................................................... 109 4.3.3. Interaktywna edycja wykresów ............................................................... 109 4.3.4. Narz(cid:266)dzia interaktywne — Plot Tools .................................................... 110 4.3.5. Przygotowanie programu tworz(cid:261)cego grafik(cid:266) ......................................... 113 4.3.6. Przenoszenie rysunków i zapisywanie do pliku ...................................... 114 Rozdzia(cid:228) 5. Typy danych i programy obiektowo zorientowane ........................... 115 5.1. Fundamentalne typy danych ................................................................................ 115 5.1.1. Numeryczne typy danych ....................................................................... 116 5.1.2. Nienumeryczne typy danych ................................................................... 117 5.1.3. Funkcje konwersji typów i klas .............................................................. 117 5.2. Macierze pe(cid:225)ne .................................................................................................... 117 5.2.1. Sposoby tworzenia macierzy .................................................................. 118 5.2.2. Wybrane funkcje i operacje macierzowe ................................................ 120 5.3. Macierze rzadkie ................................................................................................. 122 5.3.1. Tworzenie macierzy rzadkich ................................................................. 122 5.3.2. Operacje na macierzach rzadkich ........................................................... 123 5.3.3. Uwagi dotycz(cid:261)ce stosowania macierzy rzadkich .................................... 124 Poleć książkęKup książkę 8 MATLAB i Simulink. Poradnik u(cid:276)ytkownika 5.4. (cid:224)a(cid:276)cuchy i tablice znakowe ................................................................................ 124 5.5. Tablice wielowymiarowe .................................................................................... 126 5.5.1. Wizualizacja tablicy trójwymiarowej ..................................................... 127 5.5.2. Tworzenie tablicy trójwymiarowej przez indeksowanie i doklejanie warstw ................................................................................. 128 5.6. Tablice komórkowe cell ...................................................................................... 128 5.6.1. Funkcje do obs(cid:225)ugi tablic komórkowych ................................................ 129 5.7. Struktury ............................................................................................................. 130 5.7.1. Tworzenie struktury przez przypisanie ................................................... 130 5.7.2. Tworzenie struktury z u(cid:298)yciem funkcji struct ......................................... 130 5.8. Tabele i typ wyliczeniowy categorical ................................................................ 131 5.8.1. Tworzenie i obs(cid:225)uga tabel ....................................................................... 131 5.8.2. Tablica wyliczeniowa, categorical array ................................................. 132 5.9. Datatime, duration, calendarDuration ................................................................. 133 5.9.1. Typ datetime ........................................................................................... 133 5.9.2. Typ duration ........................................................................................... 133 5.9.3. Typ calendarDuration ............................................................................. 134 5.9.4. Timetable ................................................................................................ 134 5.10. Tall Array i Tall Table — na du(cid:298)e zbiory danych ............................................... 135 Rozdzia(cid:228) 6. Klasy i programowanie obiektowo zorientowane ............................ 137 6.1. Definiowanie klasy — classdef ........................................................................... 137 6.1.1. Przyk(cid:225)ad definiowania klasy — classdef ................................................ 138 6.1.2. Tworzenie obiektu nale(cid:298)(cid:261)cego do klasy ................................................. 139 6.1.3. Tworzenie dodatkowych obiektów ......................................................... 140 6.1.4. Bloki properties, methods i events w definicji klasy ............................... 140 6.1.5. Pobieranie i zmiana warto(cid:286)ci atrybutów obiektu .................................... 141 6.1.6. Atrybuty private i hidden, metody get i set ............................................. 142 6.2. Dziedziczenie klas ............................................................................................... 143 6.2.1. Definiowanie podklasy ........................................................................... 143 6.2.2. Obiekty nale(cid:298)(cid:261)ce do podklasy ................................................................ 145 6.2.3. Funkcje do obs(cid:225)ugi klas i obiektów ......................................................... 145 6.3. Wizualizacja zmiany (cid:286)wiate(cid:225) drogowych ............................................................ 146 6.3.1. Synchronizacja pracy czterech sygnalizatorów ....................................... 146 6.3.2. Skrypt uruchamiaj(cid:261)cy wizualizacj(cid:266) ........................................................ 148 6.4. Przeci(cid:261)(cid:298)anie funkcji i operatorów ....................................................................... 149 6.4.1. Przeci(cid:261)(cid:298)anie w Control System Toolbox ................................................ 150 6.4.2. Jednoznaczno(cid:286)(cid:252) wyboru operatora lub funkcji ....................................... 150 6.5. Klasy j(cid:266)zyka Java ................................................................................................ 151 6.6. Zadania dla Czytelnika ........................................................................................ 151 Rozdzia(cid:228) 7. App Designer i GUI ....................................................................... 153 7.1. Obiekty graficzne MATLAB-a ........................................................................... 153 7.1.1. Hierarchia obiektów graficznych ............................................................ 153 7.1.2. Atrybuty obiektu graficznego ................................................................. 155 7.1.3. Zmiana atrybutów modyfikuje obiekty graficzne ................................... 156 7.2. App Designer, tworzenie aplikacji z GUI ........................................................... 157 7.2.1. Panel App Designer ................................................................................ 157 7.2.2. Automatyczne generowanie kodu aplikacji ............................................ 159 7.2.3. Wywo(cid:225)ania zwrotne, dodatkowe funkcje i zmienne ............................... 159 7.3. Przyk(cid:225)ad — interaktywny wykres cos(x) ............................................................ 160 7.3.1. Odczytanie warto(cid:286)ci po zmianie po(cid:225)o(cid:298)enia suwaka ................................ 160 7.3.2. Wy(cid:286)wietlenie warto(cid:286)ci w okienku edycyjnym ........................................ 161 7.3.3. Wykonanie wykresu w oknie graficznym ............................................... 161 7.3.4. Nowy wykres po zmianie w oknie edycyjnym ....................................... 162 Poleć książkęKup książkę Spis tre(cid:264)ci 9 7.3.5. Zamkni(cid:266)cie okna aplikacji — przycisk STOP ........................................ 162 7.3.6. Wersja ko(cid:276)cowa aplikacji ....................................................................... 162 7.4. App Designer — interaktywna wizualizacja rozwi(cid:261)za(cid:276) równa(cid:276) ró(cid:298)niczkowych ....................................................................................... 163 7.4.1. Przyk(cid:225)ad — wizualizacja drga(cid:276) z uwzgl(cid:266)dnieniem zmiany t(cid:225)umienia .... 163 7.4.2. Scenariusz i aran(cid:298)acja obiektów graficznych .......................................... 164 7.4.3. Kodowanie wywo(cid:225)a(cid:276) zwrotnych i wykresów ......................................... 165 7.4.4. Zalety u(cid:298)ycia uchwytu zamiast nazwy funkcji ....................................... 167 7.5. Instalowanie aplikacji .......................................................................................... 167 7.5.1. Instalowanie w(cid:225)asnych aplikacji ............................................................. 168 7.5.2. Instalowanie rozszerze(cid:276) dost(cid:266)pnych poprzez Add-On Explorer ............. 168 Rozdzia(cid:228) 8. Metody numeryczne ..................................................................... 169 8.1. Uk(cid:225)ady równa(cid:276) liniowych ................................................................................... 169 8.1.1. Dzielenie prawostronne dla x·A=b .......................................................... 170 8.1.2. Automatyczny wybór algorytmu ............................................................ 170 8.1.3. Kilka rozwi(cid:261)za(cid:276) dla ró(cid:298)nych wektorów b ............................................... 170 8.1.4. Przyk(cid:225)ad rozwi(cid:261)zania równania liniowego z liczbami zespolonymi ....... 171 8.1.5. Równania liniowe (cid:296)le uwarunkowane .................................................... 171 8.1.6. Sprawdzenie poprawno(cid:286)ci rozwi(cid:261)za(cid:276) ..................................................... 172 8.1.7. Pseudoodwrotno(cid:286)(cid:252) i rozwi(cid:261)zywanie równa(cid:276) nadokre(cid:286)lonych i niedookre(cid:286)lonych .................................................................................. 173 8.2. Równania ró(cid:298)niczkowe zwyczajne, zagadnienie pocz(cid:261)tkowe ............................. 173 8.2.1. Zagadnienie pocz(cid:261)tkowe, solvery odeXX ............................................... 173 8.2.2. Wybór parametrów dla solvera odeXX ................................................... 174 8.2.3. Modyfikowanie parametrów solvera odeXX .......................................... 175 8.2.4. Wp(cid:225)yw parametrów solvera na obliczenia .............................................. 176 8.2.5. Algorytmy dla uk(cid:225)adów (cid:296)le uwarunkowanych ........................................ 178 8.3. Równanie ró(cid:298)niczkowe III rz(cid:266)du, przyk(cid:225)ad ......................................................... 180 8.3.1. Przekszta(cid:225)cenie równania ró(cid:298)niczkowego III rz(cid:266)du na uk(cid:225)ad trzech równa(cid:276) I rz(cid:266)du ........................................................................................ 180 8.3.2. Przygotowanie pliku funkcyjnego obliczaj(cid:261)cego pochodne ................... 181 8.3.3. Wywo(cid:225)anie solvera odeXX i wizualizacja rozwi(cid:261)zania .......................... 182 8.3.4. Symbolic Math Toolbox ......................................................................... 183 8.3.5. Model równania ró(cid:298)niczkowego w Simulinku ........................................ 183 8.4. Inne równania ró(cid:298)niczkowe i cz(cid:261)stkowe ............................................................. 184 8.4.1. Równania ró(cid:298)niczkowe z macierz(cid:261) M(t) ................................................. 184 8.4.2. Zagadnienie brzegowe ............................................................................ 185 8.4.3. Równania ró(cid:298)niczkowe zwyczajne z opó(cid:296)nieniem ................................. 186 8.4.4. Równania ró(cid:298)niczkowe cz(cid:261)stkowe ......................................................... 186 8.4.5. Zadania do samodzielnego rozwi(cid:261)zania .................................................. 186 8.5. Ca(cid:225)kowanie i ró(cid:298)niczkowanie ............................................................................. 187 8.5.1. Ca(cid:225)kowanie numeryczne ......................................................................... 187 8.5.2. Ca(cid:225)kowanie analityczne — Symbolic Math Toolbox ............................. 188 8.5.3. Ró(cid:298)niczkowanie numeryczne i analityczne ............................................ 188 8.6. Dekompozycja macierzy ..................................................................................... 189 8.6.1. Dekompozycja LU .................................................................................. 189 8.6.2. Rozk(cid:225)ad Cholesky’ego ............................................................................ 190 8.6.3. Dekompozycja QR .................................................................................. 190 8.6.4. Obliczenia równoleg(cid:225)e w algebrze liniowej ............................................ 190 8.7. Warto(cid:286)ci w(cid:225)asne i wektory w(cid:225)asne ...................................................................... 191 8.8. Analiza funkcji .................................................................................................... 191 8.8.1. Minimum, maksimum i miejsca zerowe funkcji ..................................... 191 8.8.2. Obliczanie zer wielomianu ..................................................................... 191 Poleć książkęKup książkę 10 MATLAB i Simulink. Poradnik u(cid:276)ytkownika 8.8.3. Równanie nieliniowe i (cid:296)le uwarunkowane ............................................. 192 8.8.4. Wielomian i funkcje wielomianowe ....................................................... 193 8.9. Interpolacja i aproksymacja ................................................................................. 194 8.9.1. Interpolacja wielomianowa ..................................................................... 194 8.9.2. Aproksymacja wielomianowa ................................................................. 194 8.9.3. Funkcja sklejana — spline function ........................................................ 194 8.9.4. Przyk(cid:225)ad interpolacji i aproksymacji ....................................................... 195 8.9.5. Interpolacja i aproksymacja w oknie Basic Fitting ................................. 196 8.10. Analiza statystyczna ............................................................................................ 196 8.11. Analiza sygna(cid:225)ów ................................................................................................ 198 8.11.1. Przyk(cid:225)ad analizy przebiegu odkszta(cid:225)conego ........................................... 199 Rozdzia(cid:228) 9. Przetwarzanie obrazów ................................................................. 201 9.1. Zapis i odczyt obrazów, liczby 8- i 16-bitowe bez znaku .................................... 201 9.2. Grafika 24-bitowa (true color) ............................................................................ 202 9.3. Palety barw i obrazy indeksowane ...................................................................... 203 9.3.1. Palety barw ............................................................................................. 203 9.3.2. Obrazy indeksowane ............................................................................... 205 9.3.3. Obrazy w skali szaro(cid:286)ci, pseudokolor ..................................................... 205 9.3.4. Przekodowywanie obrazów sta(cid:225)o- i zmiennoprzecinkowych .................. 205 9.3.5. Przekodowanie obrazu kolorowego na szary .......................................... 206 9.4. Przetwarzanie obrazów rastrowych ..................................................................... 206 9.4.1. Przygotowanie obrazu do testów ............................................................ 206 9.4.2. Przetwarzanie punktowe — negatyw ...................................................... 207 9.4.3. Przetwarzanie punktowe — rozja(cid:286)nianie i (cid:286)ciemnianie .......................... 207 9.4.4. Operacje logiczne — binaryzacja ........................................................... 208 9.4.5. Operacje morfologiczne .......................................................................... 209 9.4.6. Operacje arytmetyczne. Filtry ................................................................. 210 9.5. (cid:285)wiat(cid:225)o, odbicia i tekstury ................................................................................... 212 9.5.1. (cid:295)ród(cid:225)a (cid:286)wiat(cid:225)a i odbicia ........................................................................... 212 9.5.2. Tekstura — nak(cid:225)adanie obrazu na powierzchni(cid:266) .................................... 213 Rozdzia(cid:228) 10. Simulink — pakiet do modelowania i symulacji ............................. 215 10.1. Pierwsza sesja z Simulinkiem .............................................................................. 215 10.1.1. Otwarcie okna Simulink Editor .............................................................. 216 10.1.2. Pobieranie bloków z bibliotek do okna modelu ...................................... 216 10.1.3. (cid:224)(cid:261)czenie bloków liniami przesy(cid:225)ania sygna(cid:225)ów ......................................... 217 10.1.4. Uruchomienie symulacji ......................................................................... 218 10.1.5. Wizualizacja wyników symulacji ........................................................... 219 10.1.6. Tryby przyspieszone symulacji — accelerated i rapid ............................ 220 10.1.7. Stepper .................................................................................................... 221 10.2. Druga sesja z Simulinkiem .................................................................................. 221 10.3. Podsystemy — blok Subsystem .......................................................................... 223 10.3.1. Przyk(cid:225)ad modelu definiowanego graficznie ............................................ 223 10.3.2. Tworzenie podsystemów ........................................................................ 224 10.3.3. Maskowanie podsystemów ..................................................................... 225 10.4. Biblioteki bloków ................................................................................................ 227 10.4.1. Tworzenie w(cid:225)asnych bibliotek bloków ................................................... 227 10.4.2. Dodatkowe bloki i biblioteki z toolboksów ............................................ 227 10.5. Modelowanie fizyczne ........................................................................................ 228 10.6. Stateflow — modelowanie i symulacja systemów sterowanych zdarzeniami ..... 229 10.6.1. Simulink i blok Stateflow Chart .............................................................. 229 10.6.2. Diagram stanu ......................................................................................... 230 10.6.3. Symulacja sterowania po(cid:286)lizgowego ....................................................... 231 10.6.4. Generowanie kodu dla modeli ................................................................. 232 10.7. Dodatkowe modu(cid:225)y rozszerzaj(cid:261)ce (cid:286)rodowisko Simulinka .................................. 232 Poleć książkęKup książkę Spis tre(cid:264)ci 11 Rozdzia(cid:228) 11. Dodatek ...................................................................................... 235 11.1. MATLAB Online i MATLAB Drive .................................................................. 235 11.2. Big data, obs(cid:225)uga du(cid:298)ych zbiorów danych .......................................................... 236 11.2.1. Zbiory danych u(cid:298)ywane do bada(cid:276) i testowania ...................................... 237 11.2.2. Dost(cid:266)p do danych przez obiekt datastore ................................................ 238 11.2.3. Tall array i tall table ................................................................................ 242 11.2.4. MapReduce ............................................................................................. 246 11.3. Obliczenia równoleg(cid:225)e ......................................................................................... 246 11.3.1. Automatyczny tryb pracy równoleg(cid:225)ej .................................................... 246 11.3.2. Obliczenia równoleg(cid:225)e na komputerze wieloprocesorowym ................... 246 11.3.3. Biblioteki toolbox z bezpo(cid:286)rednim wsparciem dla oblicze(cid:276) równoleg(cid:225)ych .......................................................................................... 248 11.3.4. Obliczenia równoleg(cid:225)e z u(cid:298)yciem GPU .................................................. 248 11.3.5. Klastry, chmury, sieci lokalne i rozproszone .......................................... 250 11.4. Modele obiektów u(cid:298)ywanych w Control System Toolbox™, System Identification Toolbox™ i w Robust Control Toolbox™ ....................... 250 11.4.1. Abstrakcyjne superklasy definiuj(cid:261)ce atrybuty i metody wykorzystane w modelach ....................................................... 251 11.4.2. Klasa numlti oraz modele typu tf, zpk, ss i inne ..................................... 252 11.4.3. Liniowe i nieliniowe modele identyfikowalne ........................................ 253 11.4.4. Modele uogólnione oraz z niepewnymi parametrami ............................. 254 11.4.5. Bloki Simulinka ...................................................................................... 257 11.5. Biblioteka Control System Toolbox™ ................................................................ 258 11.5.1. Ci(cid:261)g(cid:225)e i dyskretne modele numlti w ControlSystem Toolbox ................ 258 11.5.2. Model dyskretny i równanie w dziedzinie czasu ..................................... 259 11.5.3. Pobieranie danych z modelu numlti ........................................................ 262 11.5.4. Zmiana nazwy zmiennej w polu Variable ............................................... 262 11.5.5. Badanie w(cid:225)a(cid:286)ciwo(cid:286)ci modelu .................................................................. 263 11.6. ThingSpeak™ — obs(cid:225)uga urz(cid:261)dze(cid:276) IoE w chmurze ........................................... 264 11.6.1. Tworzenie nowego kana(cid:225)u dla danych IoE ............................................. 265 11.6.2. Przyk(cid:225)ad przetwarzania danych w chmurze ............................................ 266 11.6.3. Przetwarzanie danych pomiarowych w chmurze .................................... 267 11.6.4. Wsparcie dla ró(cid:298)nych technologii ........................................................... 268 Bibliografia .................................................................................. 269 Skorowidz .................................................................................... 271 Poleć książkęKup książkę 12 MATLAB i Simulink. Poradnik u(cid:276)ytkownika Poleć książkęKup książkę Rozdzia(cid:228) 1. Wst(cid:246)p MATLAB® jest produktem firmy The MathWorks, Inc. z USA. U(cid:298)ywanie MATLAB-a i jego rozszerze(cid:276) wymaga posiadania licencji (podrozdzia(cid:225) 1.2.3). Niniejsza ksi(cid:261)(cid:298)ka opisuje 64-bitow(cid:261) wersj(cid:266) MATLAB-a 2017a, ale uwzgl(cid:266)dnia te(cid:298) ostatni(cid:261) 32-bitow(cid:261) wer- sj(cid:266) 2015b. ThingsSpeak™ ma bezp(cid:225)atny ograniczony dost(cid:266)p do MATLAB-a (cid:141) Wybrane przyk(cid:225)ady programów z niniejszej ksi(cid:261)(cid:298)ki s(cid:261) dost(cid:266)pne w internecie. Aby je pobra(cid:252), nale(cid:298)y otworzy(cid:252) stron(cid:266) www.mathworks.com/ i w okienku wyszukiwania wpisa(cid:252) nazwisko autorów ksi(cid:261)(cid:298)ki: Mrozek lub otworzy(cid:252) http://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/?term=mrozek. (cid:141) Niektóre przyk(cid:225)ady s(cid:261) dost(cid:266)pne bezpo(cid:286)rednio z panelu MATLAB-a, po wybraniu zak(cid:225)adki APPS/Get More Apps (podrozdzia(cid:225) 1.2.2) lub HOME/Community — i po wpisaniu nazwiska Mrozek w okienku Search. (cid:141) Przyk(cid:225)ady dla starszych wyda(cid:276) MATLAB-a zamieszczono wraz z opisem wcze(cid:286)niejszych wyda(cid:276) tej ksi(cid:261)(cid:298)ki na https://www.mathworks.com/. 1.1. Dlaczego MATLAB odnosi sukcesy? MATLAB jest przyjazny dla u(cid:298)ytkownika. Efektywne korzystanie z MATLAB-a i jego wybranych rozszerze(cid:276) jest mo(cid:298)liwe bezpo(cid:286)rednio z panelu (rysunek 1.1-1), bez potrzeby programowania, ju(cid:298) po przeczytaniu nawet tylko drugiego rozdzia(cid:225)u tej ksi(cid:261)(cid:298)ki. Jed- nak(cid:298)e przygotowanie prostego programu lub aplikacji App umo(cid:298)liwia wielokrotne wyko- rzystanie przygotowanej sekwencji oblicze(cid:276). Rysunek 1.1-1. Panel MATLAB-a — wst(cid:261)(cid:298)ka z ikonami narz(cid:266)dzi dost(cid:266)pnych z zak(cid:225)adki HOME Poleć książkęKup książkę 16 MATLAB i Simulink. Poradnik u(cid:276)ytkownika MATLAB zawiera szeroki zestaw funkcji graficznych dost(cid:266)pnych z panelu po wybra- niu zak(cid:225)adki PLOTS: generowanie wykresów funkcji jednej i dwóch zmiennych, wykre- sów ko(cid:225)owych, paskowych, konturowych, cieniowanych, wizualizacj(cid:266) odwzorowa(cid:276) dwu- i trójwymiarowych. Posiada tak(cid:298)e bogate (cid:286)rodki opisu tekstowego: ró(cid:298)ne czcionki, sym- bole specjalne, strza(cid:225)ki itp. 1.1.1. MATLAB dla projektantów i naukowców In(cid:298)ynierowie i naukowcy nie powinni traci(cid:252) czasu na czytanie obszernych tomów doku- mentacji oprogramowania ani na tworzenie w(cid:225)asnego oprogramowania ab ovo. Potrze- buj(cid:261) gotowego, niezawodnego i (cid:225)atwego w u(cid:298)ytkowaniu systemu, który wspomaga obli- czenia matematyczne typowe dla ich pracy. MATLAB i jego rozszerzenia spe(cid:225)niaj(cid:261) te wymagania. MATLAB umo(cid:298)liwia rozwi(cid:261)zywanie ró(cid:298)norodnych problemów poprzez u(cid:225)atwienie dost(cid:266)pu do efektywnych algorytmów obliczeniowych i mo(cid:298)liwo(cid:286)(cid:252) wizualizacji wyni- ków. W znacznym stopniu wypar(cid:225) z oblicze(cid:276) naukowo-technicznych j(cid:266)zyki uniwersalne (Fortran, C, C++), ograniczaj(cid:261)c ich zasadnicz(cid:261) rol(cid:266) do funkcji oprogramowania narz(cid:266)- dziowego. (cid:285)rodowisko MATLAB jest otwarte. Daje to mo(cid:298)liwo(cid:286)(cid:252) zarówno wykorzy- stywania oprogramowania istniej(cid:261)cego, jak i budowania oprogramowania w(cid:225)asnego, w tym aplikacji App, toolboksów i bibliotek modeli symulacyjnych. 1.1.2. MATLAB rozumie matematyk(cid:246) MATLAB jest j(cid:266)zykiem wysokiego poziomu. Ma wbudowane operacje matematyczne na wektorach, liczbach zespolonych i macierzach. Nawet zaawansowane obliczenia mo(cid:298)na wykona(cid:252) bez programowania, wpisuj(cid:261)c wyra(cid:298)enia matematyczne w g(cid:225)ównym oknie pro- gramu. Uzyskane wyniki mo(cid:298)na przedstawi(cid:252) na wykresach dwu- i trójwymiarowych lub dalej przetwarza(cid:252), korzystaj(cid:261)c z dost(cid:266)pnych aplikacji. Prócz operacji macierzowych zaimplementowano w MATLAB-ie operacje na macierzach rzadkich i tablicach. Profesjonalna biblioteka matematyczna i graficzna jest oparta na bibliotekach opty- malizowanych pod k(cid:261)tem operacji blokowo-macierzowych. LAPACK Linear Algebra Package i BLAS Basic Linear Algebra Subroutines stanowi(cid:261) baz(cid:266) dla wszystkich ele- mentów sk(cid:225)adowych (cid:286)rodowiska MATLAB. Wbudowano j(cid:261) cz(cid:266)(cid:286)ciowo do j(cid:261)dra MAT- LAB-a, a cz(cid:266)(cid:286)ciowo ma ona posta(cid:252) plików zewn(cid:266)trznych, umieszczonych w folderach maj(cid:261)cych pocz(cid:261)tek w matlab\toolbox\matlab. MATLAB wykorzystuje te(cid:298) bardzo szybk(cid:261) bibliotek(cid:266) transformat Fouriera — FFTW (Fastest Fourier Transform in the West). 1.1.3. MATLAB udost(cid:246)pnia narz(cid:246)dzia rozwi(cid:241)zuj(cid:241)ce problemy matematyczne typowe dla wielu dziedzin nauki i techniki Na bazie MATLAB-a, który ma wbudowane algorytmy matematyczne i obs(cid:225)ug(cid:266) gra- fiki, utworzono kilkadziesi(cid:261)t rozszerze(cid:276), w tym toolboksy, Simulink i jego biblioteki oraz narz(cid:266)dzia pozwalaj(cid:261)ce rozwi(cid:261)zywa(cid:252) rzeczywiste problemy z wielu dziedzin. Powstaj(cid:261) Poleć książkęKup książkę Rozdzia(cid:228) 1. (cid:105) Wst(cid:246)p 17 te(cid:298) kolejne narz(cid:266)dzia uwzgl(cid:266)dniaj(cid:261)ce nowe obszary zastosowa(cid:276) MATLAB-a. Wiele z nich mo(cid:298)na uzyska(cid:252) nieodp(cid:225)atnie. Dzi(cid:266)ki temu u(cid:298)ytkownik mo(cid:298)e w prosty sposób dobra(cid:252) zestaw rozszerze(cid:276) adekwatnych do swoich potrzeb. 1.1.4. MATLAB oferuje interaktywne aplikacje App Aplikacje App to interaktywne programy obs(cid:225)uguj(cid:261)ce pe(cid:225)ny cykl oblicze(cid:276) poprzez inter- fejs u(cid:298)ytkownika, od pobrania danych po wykonanie oblicze(cid:276) i prezentacj(cid:266) wyników w postaci tekstowej lub graficznej. Aplikacje umo(cid:298)liwiaj(cid:261) zmian(cid:266) algorytmów oblicze- niowych, ich parametrów oraz sposobów wizualizacji i zapisywania wyników. Pozwala to na powtarzanie oblicze(cid:276) (iteracj(cid:266)) a(cid:298) do uzyskania zadowalaj(cid:261)cych rezultatów. Pewna liczba aplikacji App jest dostarczana wraz z MATLAB-em i jego rozszerzeniami. Dodatkowe aplikacje App mo(cid:298)na przygotowa(cid:252) samodzielnie, korzystaj(cid:261)c z narz(cid:266)dzia App Designer (podrozdzia(cid:225) 7.2). Mo(cid:298)na te(cid:298) przeszuka(cid:252) zasoby udost(cid:266)pniane poprzez opcj(cid:266) Add-On Explorer (podrozdzia(cid:225)y 1.2.2 i 7.5.2). 1.1.5. MATLAB integruje proces projektowania MATLAB u(cid:225)atwia wspó(cid:225)prac(cid:266) specjalistów z ró(cid:298)nych dziedzin. Podczas realizacji pro- jektów mog(cid:261) oni wykorzystywa(cid:252) potrzebne im rozszerzenia MATLAB-a do budowy modeli i do bada(cid:276) symulacyjnych. Korzystaj(cid:261)c z Simscape mo(cid:298)na integrowa(cid:252) modele z ró(cid:298)nych dziedzin i bada(cid:252) je metodami symulacyjnymi (ang. model based design). Mo(cid:298)na te(cid:298) tworzy(cid:252) modele czasu rzeczywistego i bada(cid:252) je w trybie HiL (ang. hardware in the loop). Algorytmy u(cid:298)yte w modelach mo(cid:298)na przetworzy(cid:252) na kod, który pozwoli zaprogramowa(cid:252) odpowiednio karty prototypowe, karty z uk(cid:225)adem FPGA (ang. field- -programmable gate array), sterowniki PLC (ang. programmable logic controller) lub systemy z wbudowanym procesorem. 1.1.6. MATLAB jest szybki, (cid:228)atwy i wydajny MATLAB jest znacznie szybszy ni(cid:298) dawniej, gdy(cid:298) ulepszono jego silnik LXE (ang. language execution engine). Co wi(cid:266)cej, obliczenia mog(cid:261) by(cid:252) jeszcze szybsze przy wykorzystaniu algorytmów równoleg(cid:225)ych (podrozdzia(cid:225) 11.3). Ponadto wszystkie ope- racje s(cid:261) wykonywane z du(cid:298)(cid:261) dok(cid:225)adno(cid:286)ci(cid:261) na liczbach o podwójnej precyzji — chyba (cid:298)e b(cid:266)d(cid:261) inne wymagania (np. przetwarzanie grafiki jest cz(cid:266)sto efektywniejsze z u(cid:298)yciem liczb typu uint8). Przy projektowaniu czas przygotowania i testowania programu jest cz(cid:266)sto znacznie d(cid:225)u(cid:298)- szy ni(cid:298) czas faktycznych oblicze(cid:276). MATLAB jest przyjazny dla u(cid:298)ytkownika, a wiele zada(cid:276) mo(cid:298)na zrealizowa(cid:252) w nim z poziomu pulpitu (rysunek 1.1-1), bez potrzeby pro- gramowania. Je(cid:286)li przygotowanie programu jest konieczne, to programista jest wspierany przez wbu- dowane inteligentne edytory, bardzo bogate biblioteki oprogramowania, debuger, pro- filer i inne narz(cid:266)dzia. Poleć książkęKup książkę 18 MATLAB i Simulink. Poradnik u(cid:276)ytkownika 1.1.7. MATLAB jest wiarygodny Poprawno(cid:286)(cid:252) i dok(cid:225)adno(cid:286)(cid:252) u(cid:298)ywanych algorytmów s(cid:261) kontrolowane od wielu lat przez producenta (firma powsta(cid:225)a w 1984 roku) oraz przez ponad milion u(cid:298)ytkowników. Jak ju(cid:298) wspomniano, operacje matematyczne w MATLAB-ie s(cid:261) wykonywane z du(cid:298)(cid:261) dok(cid:225)ad- no(cid:286)ci(cid:261) na liczbach o podwójnej precyzji. Przy przetwarzaniu grafiki zazwyczaj wystar- czaj(cid:261)ce jest u(cid:298)ycie liczb uint8 (ang. unsigned integer 8-bit). Je(cid:286)li MATLAB jest u(cid:298)ywany w projektowaniu systemów krytycznych z uwagi na bez- piecze(cid:276)stwo — przewidziano konieczno(cid:286)(cid:252) uzyskania certyfikatów wymaganych przez prawo. S(cid:225)u(cid:298)(cid:261) do tego narz(cid:266)dzia do badania poprawno(cid:286)ci kodu (grupa Polyspace) oraz: (cid:141) IEC Certification Kit (dla IEC 61508 i ISO 26262), u(cid:298)ywany np. przy projektowaniu systemów bezpiecze(cid:276)stwa w samochodach: ABS, napinania i zwalniania pasów oraz obs(cid:225)ugi poduszek powietrznych; (cid:141) DO Qualification Kit (certyfikacja awioniki lotniczej DO-178C, DO-278A). O poziomie zaufania do MATLAB-a i Simulinka mo(cid:298)e (cid:286)wiadczy(cid:252) ich u(cid:298)ycie do kontroli lotu i nawigacji sondy podczas misji kosmicznej New Horizons (rozpocz(cid:266)tej w 2006 roku; sonda dotar(cid:225)a do Plutona w roku 2015) — http://blogs.mathworks.com/steve/2015/ 07/19/new-horizons-pluto-program-used-matlab-and-image-processing-for-navigation/. 1.2. (cid:263)rodowisko MATLAB i Simulink MATLAB, Simulink i ich rozszerzenia tworz(cid:261) (cid:286)rodowisko programistyczne pokazane na rysunku 1.2-1. Baz(cid:261) tego (cid:286)rodowiska s(cid:261): (cid:141) MATLAB, który udost(cid:266)pnia narz(cid:266)dzia i oprogramowanie dost(cid:266)pne z panelu (rysunek 1.1-1), w tym algorytmy matematyczne i grafik(cid:266). (cid:141) Simulink, który wykorzystuj(cid:261)c MATLAB-a, tworzy (cid:286)rodowisko do graficznego projektowania systemów w oparciu o modele (ang. model based design) oraz do symulacji i analizy tych systemów. Rysunek 1.2-1. (cid:285)rodowisko pakietu MATLAB/Simulink — kopia interaktywnej strony http://www. mathworks.com/products/pfo (reprinted with permission of The MathWorks, Inc.) Poleć książkęKup książkę Rozdzia(cid:228) 1. (cid:105) Wst(cid:246)p 19 (cid:297)aden z elementów tego (cid:286)rodowiska (program, funkcja, biblioteka) nie b(cid:266)dzie dzia(cid:225)a(cid:252) bez MATLAB-a lub bez MATLAB-a i Simulinka. Wyj(cid:261)tkiem s(cid:261) programy skompi- lowane przez MATLAB Compiler, do których do(cid:225)(cid:261)czono niezb(cid:266)dne biblioteki oraz kom- putery i ich klastry pracuj(cid:261)ce równolegle w sieci zarz(cid:261)dzanej przez MATLAB Distri- buted Computing Server. Pozosta(cid:225)e zale(cid:298)no(cid:286)ci (np. Econometrics Toolbox wymaga MATLAB-a oraz toolbok- sów: Optimization Toolbox i Statistics and Machine Learning Toolbox) s(cid:261) podane w tabeli Add-On Product Requirements Platform Availability for R2017a. Jest ona dost(cid:266)pna na www.mathworks.com po wpisaniu Product Requirements w okienku Search. 1.2.1. Interaktywna mapa (cid:264)rodowiska MATLAB i Simulink Na stronie http://www.mathworks.com/products/pfo (rysunek 1.2-1) jest dost(cid:266)pna inter- aktywna mapa odp(cid:225)atnych rozszerze(cid:276) MATLAB-a (ok. 60), rozszerze(cid:276) Simulinka (ok. 40) oraz innych us(cid:225)ug i produktów. Klikni(cid:266)cie wybranego obszaru tej strony powoduje wy(cid:286)wietlenie linków i nazw rozszerze(cid:276) przeznaczonych do obs(cid:225)ugi odpowiednich zastosowa(cid:276). Klikni(cid:266)cie kolejnych linków wy(cid:286)wietla szczegó(cid:225)owy opis wybranego rozszerzenia. Rozszerzenia MATLAB-a to ok. 40 bibliotek toolbox (zwanych te(cid:298) przybornikami) oraz ok. 20 aplikacji i narz(cid:266)dzi, w tym do tworzenia oprogramowania, pracy równoleg(cid:225)ej, raportowania i innych us(cid:225)ug. Toolboksy to wyspecjalizowane pakiety oprogramowania, które poszerzaj(cid:261) MATLAB-a o zastosowania z zakresu automatyki, przetwarzania sygna(cid:225)ów i obrazów, optymalizacji, in(cid:298)ynierii finansowej, oblicze(cid:276) symbolicznych, sieci neuronowych, logiki rozmytej i wielu innych. Rozszerzeniami Simulinka (rozdzia(cid:225) 10.) s(cid:261): (cid:141) Blocksets, czyli dodatkowe biblioteki bloków zawieraj(cid:261)ce wyspecjalizowane modele i poszerzaj(cid:261)ce zastosowania Simulinka; (cid:141) dodatkowe bloki Simulinka dostarczane wraz z Control System Toolbox™, System Identification Toolbox™, Fuzzy Logic Toolbox™ i innymi toolboksami; niektóre z nich omówiono w podrozdziale 11.4.5; (cid:141) pakiety do wielodomenowego, wirtualnego modelowania fizycznego: Simscape, Simscape Multibody, Simscape Driveline, Simscape Fluids, SimRF, Simscape Electronics i Simscape Power Systems; (cid:141) SimEvents i Stateflow®, czyli zintegrowane z Simulinkiem (cid:286)rodowisko do symulacji procesów ze zdarzeniami i maszyna stanów do symulacji systemów reaktywnych; (cid:141) narz(cid:266)dzia do symulacji i testowania w czasie rzeczywistym; (cid:141) narz(cid:266)dzia do weryfikacji, walidacji i testowania; (cid:141) aplikacje do zastosowania w obszarach wymienionych w prawej kolumnie na rysunku 1.2-1. Wybrane rozszerzenia MATLAB-a i Simulinka oraz ich zastosowania omówiono w Do- datku, w rozdziale 11. Poleć książkęKup książkę 20 MATLAB i Simulink. Poradnik u(cid:276)ytkownika 1.2.2. Rozszerzenia dost(cid:246)pne poprzez Add-On Explorer MATLAB ma narz(cid:266)dzie do poszukiwania i instalowania rozszerze(cid:276) oferowanych zarówno przez producenta, The MathWorks Inc., jak i przez niezale(cid:298)ne firmy, uniwersytety i u(cid:298)yt- kowników MATLAB-a. Po wybraniu na panelu MATLAB-a zak(cid:225)adki APPS i ikony Get More Apps poja- wia si(cid:266) okno Add-On Explorer (rysunek 1.2.2-1). Narz(cid:266)dzie to umo(cid:298)liwia przegl(cid:261)danie wielu tysi(cid:266)cy opisów dodatkowych funkcji, ponad 2600 modeli Simulinka, ponad 800 toolboksów i innych produktów oraz ponad 250 pakietów oprogramowania do wspó(cid:225)pracy MATLAB-a i Simulinka z systemami Android, Arduino, Lego Mindstorms, National Instruments, Raspberry Pi i wieloma innymi. Rysunek 1.2.2-1. Okno Add-On Explorer umo(cid:298)liwiaj(cid:261)ce przegl(cid:261)danie wielu tysi(cid:266)cy opisów dodatkowego oprogramowania do MATLAB-a i Simulinka Niektóre przyk(cid:225)ady programów udost(cid:266)pniane na http://www.mathworks.com/matlabcentral/ s(cid:261) dost(cid:266)pne równie(cid:298) w Add-On Explorer. Po wpisaniu nazwiska Mrozek w okienku Search pojawi(cid:261) si(cid:266) niektóre przyk(cid:225)ady z tej ksi(cid:261)(cid:298)ki ((cid:298)adna z opcji Filter by Type nie powinna by(cid:252) zaznaczona). 1.2.3. Wybór licencji MATLAB-a Koszt zakupu licencji MATLAB-a zale(cid:298)y od okresu jej wa(cid:298)no(cid:286)ci (3 miesi(cid:261)ce, 12 mie- si(cid:266)cy lub bezterminowo), od zakupionych rozszerze(cid:276) (toolboksy, toolkity i inne rozsze- rzenia) oraz od mo(cid:298)liwo(cid:286)ci uzyskania ceny akademickiej, studenckiej, edukacyjnej czy Poleć książkęKup książkę Rozdzia(cid:228) 1. (cid:105) Wst(cid:246)p 21 te(cid:298) domowej. Licencje bezterminowe maj(cid:261) 12-miesi(cid:266)czny okres wsparcia technicznego i aktualizacji oprogramowania. Po tym okresie producent zaleca zakupienie subskrypcji aktualizacji i wsparcia. 1.2.3.1. Licencja standardowa Licencje standardowe s(cid:261) przeznaczone do wszelkich zastosowa(cid:276) komercyjnych. Licencje te mog(cid:261) by(cid:252) 3-miesi(cid:266)czne, 12-miesi(cid:266)czne lub bezterminowe. Dost(cid:266)pna jest te(cid:298) licencja MATLAB Distributed Computing Server (MDCS) na klaster komputerów. Umo(cid:298)liwia ona wykonywanie oblicze(cid:276) przygotowanych na licencjach programu MATLAB i przes(cid:225)anych do MDCS za pomoc(cid:261) modu(cid:225)u Parallel Computing Toolbox. 1.2.3.2. Licencja akademicka i dla szkó(cid:228) Uczelnie i inne instytucje akademickie mog(cid:261) zakupi(cid:252) indywidualne i sieciowe licencje edukacyjne (do celów dydaktycznych) oraz licencje do niekomercyjnych bada(cid:276) nauko- wych i publikacji ich wyników. Najwy(cid:298)sze licencje zwane Total Academic Headcount i Total Student Headcount zezwa- laj(cid:261) na instalowanie kopii oprogramowania równie(cid:298) na prywatnych komputerach odpo- wiednio studentom i naukowcom b(cid:261)d(cid:296) tylko studentom. Umo(cid:298)liwiaj(cid:261) te(cid:298) korzystanie z MATLAB Online (w chmurze). Studenci i pracownicy kilku polskich uczelni mog(cid:261) ju(cid:298) instalowa(cid:252) MATLAB-a na pry- watnych komputerach w ramach licencji akademickiej TAH. Licencja TSH daje prawo instalowania MATLAB-a tylko studentom. Studentom udost(cid:266)pniane s(cid:261) jeszcze lepsze i ta(cid:276)sze oferty. Jest te(cid:298) licencja STEM dla szkó(cid:225) (cid:286)rednich i podstawowych. 1.2.3.3. Licencja studencka Wersja studencka MATLAB-a jest wieloplatformowa, mo(cid:298)e by(cid:252) zainstalowana na 64-bitowych systemach Windows, Linux i Mac OS. Jest prawie identyczna z wersj(cid:261) standardow(cid:261) i jest oferowana w jednym z dwu wariantów: (cid:141) wersja poszerzona MATLAB and Simulink Student Suite zawiera MATLAB-a, Simulinka i 10 innych najcz(cid:266)(cid:286)ciej u(cid:298)ywanych produktów oraz dodatkowo narz(cid:266)dzia do prototypowania, testowania i uruchamiania modeli na Arduino®, LEGO® MINDSTORMS® NXT™ i EV3™ oraz Raspberry Pi® i innych popularnych urz(cid:261)dzeniach; cena rekomendowana to 69 euro + VAT (w 2017 roku); (cid:141) tylko MATLAB (cena rekomendowana 35 euro + VAT) — pozosta(cid:225)e elementy mog(cid:261) by(cid:252) dokupione zale(cid:298)nie od kierunku studiów. Najbardziej widoczne ró(cid:298)nice pomi(cid:266)dzy wersjami studenck(cid:261) i standardow(cid:261) to znak zach(cid:266)ty EDU zamiast oraz dopisek Student Version of MATLAB umieszczany na wydrukach. W Simulinku liczba bloków nie mo(cid:298)e by(cid:252) wi(cid:266)ksza ni(cid:298) 1000 i nie mog(cid:261) by(cid:252) u(cid:298)ywane akceleratory. Do wersji studenckiej mo(cid:298)na dokupi(cid:252) prawie wszystkie tool- boksy i toolkity oraz rozszerzenia SimScape i podobne. Poleć książkęKup książkę 22 MATLAB i Simulink. Poradnik u(cid:276)ytkownika 1.2.3.4. MATLAB Home Pe(cid:225)na wersja MATLAB-a dla u(cid:298)ytkowników domowych jest oferowana w cenie 105 euro + VAT (w 2017 roku). Rozszerzenia (w tym Simulink) s(cid:261) oferowane w cenie 29 euro ka(cid:298)de. Nie ma ogranicze(cid:276) w funkcjonalno(cid:286)ci MATLAB-a. Jako zabezpieczenie na ekranie jest wy(cid:286)wietlana informacja o u(cid:298)ytkowaniu wersji Home — nie wszystkie rozszerzenia MATLAB-a mog(cid:261) wtedy by(cid:252) instalowane. W Simulink Home ograniczono maksymaln(cid:261) liczb(cid:266) bloków w modelu do 1000 i nie ma mo(cid:298)liwo(cid:286)ci u(cid:298)ywania akceleratorów Simulinka. 1.2.4. MATLAB w chmurze Obliczenia w chmurze wymagaj(cid:261) dost(cid:266)pu do internetu. Korzy(cid:286)ci(cid:261) jest uniezale(cid:298)nienie u(cid:298)ytkownika od: (cid:141) dost(cid:266)pu do komputera o du(cid:298)ej wydajno(cid:286)ci (procesor, RAM, dysk); (cid:141) konieczno(cid:286)ci instalowania i aktualizowania MATLAB-a i jego rozszerze(cid:276) oraz aktualizowania i konfigurowania systemu operacyjnego. Pliki mog(cid:261) by(cid:252) przechowywane w chmurze (us(cid:225)uga MATLAB Drive) i synchronizowane z plikami na lokalnym komputerze. 1.2.4.1. MATLAB Online MATLAB Online udost(cid:266)pnia pulpit MATLAB-a w dowolnej przegl(cid:261)darce internetowej pod adresem matlab.mathworks.com. Opis jest dost(cid:266)pny ma stronie http://www.mathworks. com/products/matlab-online.html. Przyk(cid:225)ad u(cid:298)ycia MATLAB-a Online zamieszczono w rozdziale 11. Us(cid:225)uga jest dost(cid:266)pna dla u(cid:298)ytkowników z indywidualn(cid:261) licencj(cid:261), maj(cid:261)- cych wykupion(cid:261) us(cid:225)ug(cid:266) subskrypcji uaktualnie(cid:276). Równie(cid:298) licencje uczelniane zwane TAH i TSH daj(cid:261) dost(cid:266)p do MATLAB-a Online. Zalecan(cid:261) przegl(cid:261)dark(cid:261) jest Google Chrome. U(cid:298)ytkownicy iPhone’ów, iPadów oraz systemu Android mog(cid:261) korzysta(cid:252) tylko z MATLAB-a Mobile. Przyk(cid:225)ady u(cid:298)ycia MATLAB Online i MATLAB Drive zamiesz- czono w podrozdzia(cid:225)ach 11.1 i 11.2. 1.2.4.2. MATLAB Mobile na smartfony i tablety MATLAB Mobile to lekki pulpit na iPhone, iPad lub urz(cid:261)dzenie z systemem Android, który (cid:225)(cid:261)czy si(cid:266) z oprogramowaniem MATLAB dzia(cid:225)aj(cid:261)cym w chmurze lub na lokalnym komputerze (rysunki 1.2.4.2-1 i 1.2.4.2-2). Pozwala to uruchamia(cid:252) skrypty, tworzy(cid:252) dane i wy(cid:286)wietla(cid:252) wyniki. Us(cid:225)ugi w chmurze s(cid:261) bezp(cid:225)atne dla u(cid:298)ytkowników maj(cid:261)cych wykupion(cid:261) us(cid:225)ug(cid:266) subskrypcji uaktualnie(cid:276). Po(cid:225)(cid:261)czenie z komputerem lokalnym wymaga wcze(cid:286)niejszego wykonania polecenia connector on. W aktualnej wersji MATLAB-a Mobile zapewniono: (cid:141) tworzenie i edycj(cid:266) plików w edytorze; (cid:141) wsparcie dla grafiki prezentacyjnej na iPad i Android; (cid:141) zgodno(cid:286)(cid:252) wi(cid:266)kszo(cid:286)ci interfejsów GUI z iPhone’em, iPadem i Androidem; (cid:141) mo(cid:298)liwo(cid:286)(cid:252) wykorzystania danych z czujników komórki lub tabletu: (cid:141) przyspieszenie, pr(cid:266)dko(cid:286)(cid:252) k(cid:261)towa i pole magnetyczne w trzech osiach; (cid:141) orientacja (ang. azimuth, pitch, roll); (cid:141) pozycja (ang. latitude, longitude, altitude, horizontal accuracy, speed, course). Poleć książkęKup książkę Rozdzia(cid:228) 1. (cid:105) Wst(cid:246)p 23 Rysunek 1.2.4.2-1. Pobieranie i instalowanie MATLAB-a Mobile na smartfonie z systemem Android Rysunek 1.2.4.2-2. Okno MATLAB-a i jego klawiatura na ekranie smartfona Jako przyk(cid:225)ad (rysunek 1.2.4.2-2) na ekranie smartfona pokazano wyliczone w chmurze elementy kwadratu magicznego. Pokazano te(cid:298), (cid:298)e suma elementów w ka(cid:298)dej kolumnie tego kwadratu wynosi 65. Na smartfonie i na tabletach nie mo(cid:298)na korzysta(cid:252) z okna graficznego Simulinka. Mo(cid:298)na jednak u(cid:298)y(cid:252) polecenia sim, aby w MATLAB-ie uru- chomi(cid:252) model Simulinka. 1.2.5. MATLAB Distributed Computing Server Klaster realizuj(cid:261)cy obliczenia równoleg(cid:225)e pod nadzorem MATLAB Distributed Compu- ting Server nie musi mie(cid:252) zainstalowanego MATLAB-a. Oprogramowanie do pracy równoleg(cid:225)ej jest (cid:225)adowane z komputera, na którym zainstalowano Parallel Computing Toolbox, MATLAB-a i inne potrzebne oprogramowanie, a koszt licencji MATLAB-a na klaster jest wliczony do ceny serwera. Powy(cid:298)sze regu(cid:225)y obowi(cid:261)zuj(cid:261) tak(cid:298)e dla sieci komputerów i dla chmury realizuj(cid:261)cej obliczenia równoleg(cid:225)e. Poleć książkęKup książkę 264 MATLAB i Simulink. Poradnik u(cid:276)ytkownika Rysunek 11.5.5.1-1. Okno LTI Viewer — wybór wykresów i ich rozmieszczenia Linear System Analyzer pokazuje przebiegi czasowe i dokonuje analizy cz(cid:266)stotliwo(cid:286)cio- wej systemów. Wykonuje wykresy Bodego, Nyquista i Nicholsa. Dobiera automatycznie odpowiednie cz(cid:266)stotliwo(cid:286)ci i skale na osiach wykresów. Podaje odpowied(cid:296) czasow(cid:261) systemu na wymuszenie impulsowe i skokowe. Na rysunku 11.5.5.1-2 pokazano odpowiedzi systemu sys = tf(160,[2,5,160]) i odpo- wiadaj(cid:261)cego mu systemu dyskretnego sysD = c2d(sys,0.1). Zgodnie z przewidywaniem zgodno(cid:286)(cid:252) odpowiedzi obu systemów jest bardzo dobra przy wymuszeniu jednostkowym, lecz pogarsza si(cid:266) dla wymuszenia impulsowego — z uwagi na du(cid:298)y udzia(cid:225) wysokich cz(cid:266)stotliwo(cid:286)ci. Zach(cid:266)camy równie(cid:298) Czytelnika do samodzielnego zbadania systemu sysD = c2d(sys,0.1, prewarp ,2). Rysunek 11.5.5.1-2. LTI Viewer — wykresy dla sys= tf(160,[2,5,160]) i sysD= c2d(sys,.1), step(sysD) 11.6. ThingSpeak™ — obs(cid:228)uga urz(cid:241)dze(cid:254) IoE w chmurze ThingSpeak™ to otwarta platforma do archiwizacji, przetwarzania, analizy oraz wizuali- zacji „na (cid:298)ywo” strumienia danych dostarczonych automatycznie przez czujniki po(cid:225)(cid:261)- czone z internetem poprzez systemy mikroprocesorowe lub
Pobierz darmowy fragment (pdf)

Gdzie kupić całą publikację:

MATLAB i Simulink. Poradnik użytkownika. Wydanie IV
Autor:
,

Opinie na temat publikacji:


Inne popularne pozycje z tej kategorii:


Czytaj również:


Prowadzisz stronę lub blog? Wstaw link do fragmentu tej książki i współpracuj z Cyfroteką: