الشروع في العمل مع matlab: مقدمة سريعة

MATLAB (Matrix Laboratory) هي عبارة عن منصة برمجة طورتها MathWorks ، والتي تستخدم لغة برمجة MATLAB الخاصة بها. لغة البرمجة MATLAB هي لغة قائمة على المصفوفة تسمح بمعالجة المصفوفة ، وتخطيط الوظائف والبيانات ، وتنفيذ الخوارزميات ، وإنشاء واجهات المستخدم ، والتفاعل مع البرامج المكتوبة بلغات أخرى ، بما في ذلك C و C ++ و C # و Java و Fortran و بايثون. يتم استخدامه في مجموعة واسعة من مجالات التطبيق من الأنظمة المدمجة إلى الذكاء الاصطناعي ، بشكل أساسي لتحليل البيانات وتطوير الخوارزميات وإنشاء النماذج والتطبيقات.

النافذة الرئيسية MATLAB

عند تشغيل برنامج MATLAB ، يظهر سطح مكتب MATLAB يحتوي على أدوات ومتغيرات وتطبيقات مرتبطة بـ MATLAB. سيبدو سطح المكتب بطريقة ما مثل الصورة أدناه. يمكنك حتى تخصيص ترتيب الأدوات والمستندات حسب حاجتك. تظهر الأجزاء الثلاثة الرئيسية على الشاشة هي نافذة الأوامر ومساحة العمل والتاريخ.

أدوات سطح المكتب من MATLAB

أدوات سطح المكتب الخاصة بـ MATLAB هي Command Window و Command History و Work space و Editor و Help و Array Editor و Current Directory Browser. سنشرح هنا جميع الأدوات واحدة تلو الأخرى.

1. نافذة الأوامر

يتم استخدام نافذة الأوامر لإدخال المتغيرات وتشغيل البرامج النصية للوظيفة والملف M. يستخدم مفتاح السهم لأعلى (↑) لاستدعاء عبارة تم إدخالها مسبقًا. بعد الاستدعاء ، يمكنك تحرير هذه الوظيفة والضغط على Enter لتشغيلها.

بعض العمليات الأساسية التي يمكن إجراؤها في نافذة الأوامر:

ل خلق ناقلات التوالي مع أي عدد 1، 2، 3، 4، 5 وإسناد ذلك إلى متغير 'س'،

»س = س = 1 2 3 4 5

لإنشاء متجه العمود بالرقم 6 ، 7 ، 8 ، 9 ، وتخصيصه للمتغير 'y' ،

»ص = ص = 6 7 8 9

يمكننا أيضًا إنشاء متجه عمود بمساعدة متجه الصف (خاصية المصفوفة) ،

»y = y = 6 7 8 9 » y ' ans = 6 7 8 9

إذا أردنا أن نجعل متجه صف من 0 ، 1 ، 2 ، 3 ، 4 ، 5 ، 6 ، 7 ، 8 ، فيمكننا ببساطة كتابة

»أ = أ = 0 1 2 3 4 5 6 7 8

إذا أردنا عمل متجه صف مع زيادة بمقدار 2 ، فاكتب ببساطة

»u = u = 0 2 4 6 8

وللإنقاص بمقدار 2

»u = u = 12 10 8 6 4 2

الآن ، لإجراء عملية حسابية بسيطة مثل الجمع والطرح ، دعنا نأخذ أي رقمين 12 و 14.

بالإضافة إلى ذلك ،

»u = 12 + 14 ans = 26

للطرح

»u = 12-14 ans = -2

2. تاريخ القيادة

تاريخ الأمر يعني تاريخ نافذة الأوامر.

هذا يعني أن الوظيفة أو الأسطر التي أدخلتها في نافذة الأوامر مرئية أيضًا في نافذة محفوظات الأوامر. حتى يمكننا تحديد أي وظيفة أو سطر تم إدخاله مسبقًا وتنفيذها. أيضا ، يمكنك إنشاء ملف M للبيان المحدد. M-File ليس سوى ملف نصي يحتوي على كود MATLAB

3. مساحة العمل

تتكون مساحة عمل MATLAB من مجموعة من المتغيرات التي تم إجراؤها أثناء وقت إجراء العمليات الحسابية وتشغيل ملفات M المحفوظة وتحميل مساحات العمل المحفوظة. لحذف المتغيرات من مساحة العمل ، حدد أي متغير معين انقر فوق تحرير ثم حذف. عند الخروج من MATLAB ، يقوم تلقائيًا بمسح مساحة العمل. لحفظه لجلسة MATLAB لاحقًا ، انقر فوق رمز عمل مساحة العمل ثم حفظ ، وسيؤدي ذلك إلى حفظ مساحة العمل الخاصة بك في ملف MAT ، بامتداد “.mat”. لقراءته في الجلسة التالية ، يجب عليك استيراد هذا الملف ، بالنقر فوق FILE ثم استيراد البيانات.

4. نافذة المحرر

المحرر هو معالج نصوص مصمم خصيصًا لإنشاء ملفات M وتصحيحها. يتكون ملف M من أمر واحد أو أكثر ليتم تنفيذه. بعد حفظ ملف M ، يمكنك الاتصال به مباشرة عن طريق كتابة اسم الملف في محفوظات الأوامر.

5. مساعدة

لفتح متصفح التعليمات ، انقر فوق الزر HELP في أدوات سطح المكتب MATLAB أو البديل لمتصفح HELP هو الانتقال إلى نافذة الأوامر واكتب متصفح المساعدة. استخدم متصفح HELP للعثور على المعلومات والفهرسة والبحث والعروض التوضيحية. أثناء قراءة الوثائق ، يمكنك وضع إشارة مرجعية على أي صفحة وطباعة صفحة والبحث عن أي مصطلح في الصفحة ونسخ تحديد أو تقييمه.

6. محرر صفيف

في متصفح مساحة العمل ، انقر نقرًا مزدوجًا على متغير لرؤيته في محرر الصفيف يستخدم محرر الصفيف لعرض وتحرير تمثيل مرئي للمتغيرات في مساحة العمل.

7. مستعرض الدليل الحالي

تستخدم عمليات ملف MATLAB مسار البحث والدليل الحالي كنقطة مرجعية. طريقة سريعة لتصفح ملف MATLAB الخاص بك باستخدام Current Directory Browser. يمكننا استخدام مستعرض الدليل الحالي للبحث عن ملف M أو ملف MATLAB وعرضهما وتحريرهما.

الآن إذا قمنا بحفظ أكثر من ملفين ، أحدهما مخصص لرسم الرسم البياني والآخر لمعالجة المصفوفة في ملف MATLAB حتى نتمكن من الوصول إلى هذه الملفات المحفوظة باستخدام نافذة الأوامر.

متغير في MATLAB

ليست هناك حاجة لأي نوع من التصريحات أو بيانات البعد في MATLAB. عندما نقوم بإنشاء اسم متغير جديد في MATLAB ، فإنه ينشئ المتغير تلقائيًا ويوفر المقدار المناسب من التخزين والحفظ في مساحة العمل. إذا كان المتغير الذي يحمل نفس الاسم موجودًا بالفعل ، فإن MATLAB يغير محتوياته ويخصص مساحة تخزين جديدة إذا لزم الأمر. يتكون اسم المتغير من حرف ويتبعه أحرف أو أرقام أو شرطة سفلية. أيضًا ، MATLAB حساس لحالة الأحرف ويميز بين الأحرف الصغيرة والكبيرة.

فمثلا:

»س = 0 س = 0 » ص = 1 ص = 1

يمكننا أيضًا إنشاء المتجه بمساعدة متغير بسيط مثل هذا

»س = س = 0 1 2 3 4 5 6

ملفات م

ملفات M هي ملف نصي يحتوي على رمز MATLAB الذي أنشأه المستخدم. لإنشاء ملف M ، يمكنك استخدام محرر MATLAB أو محرر نصوص آخر. يتم حفظ ملفات M بالملحق “.m”. فمثلا:

»أ =

قم بتخزين الملف تحت الاسم test.m ، ثم يقوم اختبار العبارة في نافذة الأوامر بقراءة الملف وإنشاء متغير A ، والذي يحتوي على المصفوفة الخاصة بنا أو البيانات المحفوظة في ملف M.

رسم بياني

تمتلك MATLAB مرافق لعرض المتجه والمصفوفة في شكل رسم بياني ، اعتمادًا على نوع بيانات الإدخال.

على سبيل المثال: ارسم رسمًا بيانيًا بين 'x' و 'y'.

دع نطاق 'x' هو 0 (صفر) إلى π (pi) و 'y' هي دالة الجيب لـ 'x' بنطاق من 0 إلى (pi)

»س = 0: بي / 5: بي ؛ »y = sin (x)؛

يستخدم الأمر أدناه لرسم الرسم البياني بين x و y

»قطعة أرض (س ، ص) ؛

لتسمية المحور س وص

»xlabel (" مدى ص ") ؛ »ylabel (خطيئة x) ؛

وعنوان الرسم البياني المعطى كـ

»العنوان ('مؤامرة الخطيئة (x)') ؛

نتيجة

مثال آخر على رسم المنحنى

لنفترض أن متغيرين هما x ، y لرسم الخط المستقيم y = x ،

»س = 0: 2: 20 ؛ »ص = س ؛ »قطعة أرض (س ، ص) ؛ »xlabel ('X') ؛ »ylabel ('Y') ؛ »العنوان ('قطعة من y = x خط مستقيم')؛

نتيجة

يمكننا أيضًا رسم الرسم البياني للدالة المثلثية والدالة الجبرية والرسم البياني لمعالجة المصفوفات.

بيانات الحالة في MATLAB

مثلما نستخدم بيان الشرط في برامج مختلفة أثناء برمجة وحدات التحكم الدقيقة الخاصة بنا ، يمكننا أيضًا استخدامها في برمجة MATLAB. عبارات الشرط العديدة المستخدمة في MATLAB هي:

• ل حلقة
• أثناء الحلقة
• إذا البيان
• تواصل البيان
• بيان كسر
• بيان التبديل

إذا

لتقييم تعبير منطقي وتنفيذ مجموعة من العبارات فقط عندما يكون الشرط صحيحًا ، يتم استخدام عبارة "if". يتم استخدام 'elseif' و 'else' لتنفيذ مجموعات بديلة من العبارات.

»إذا كان a> b fprintf ('أكبر) ؛ elseif a == b fprintf ('يساوي') ؛ elseif a <b fprintf ('less') ؛ Else fprintf ("خطأ") ؛ النهاية

مفتاح كهربائي

في بيان التبديل ، يتم تنفيذ مجموعة البيان بناءً على قيمة المتغير أو التعبير.

مثال:

»x = input ('أدخل no:') ؛ التبديل س حالة 1 يمكن التخلص ('عدد هو سلبي') حالة 2 يمكن التخلص ('صفر') حالة 3 يمكن التخلص ('على الرقم الإيجابي') وإلا يمكن التخلص ('قيمة أخرى') نهاية

استراحة

تستخدم تعليمة Break للخروج من حلقة while أو حلقة for مبكرًا. بينما ينفصل عن الحلقة الداخلية فقط في حلقات متداخلة.

مثال:

»س = 2 ؛ while (x <12) fprintf ('قيمة x:٪ d \ n'، x) ؛ س = س + 1 ؛ إذا ('x> 7') كسر ؛ نهاية النهاية

بعد تنفيذ الكود ستكون النتيجة:

قيمة x: 2 قيمة x: 3 قيمة x: 4 قيمة x: 5 قيمة x: 6 قيمة x: 7

استمر

تستخدم هذه العبارة داخل الحلقات. ينتقل عنصر التحكم إلى بداية الحلقة للتكرار التالي ، عن طريق تخطي تنفيذ العبارة داخل جسم التكرار الحالي للبرنامج.

مثال:

»س = 2 ؛ بينما (x <12) إذا كانت x == 7 x = x + 1 ؛ استمر؛ نهاية fprintf ('قيمة x:٪ d \ n'، x) ؛ س = س + 1 ؛ النهاية

ومن ثم ستكون النتيجة:

قيمة x: 2 قيمة x: 3 قيمة x: 4 قيمة x: 5 قيمة x: 6 قيمة x: 8 قيمة x: 9 قيمة x: 10 قيمة x: 11

إلى عن على

تكرر حلقة FOR مجموعة من العبارات في رقم ثابت. من المرات. صيغة حلقة FOR كما يلي: -

إلى عن على …………………. النهاية

مثال:

»لـ x = disp (x) end 2 1 3 4 5

في حين

عندما يكون الشرط المحدد صحيحًا ، يتم تنفيذ حلقة while بشكل متكرر

تكون صيغة حلقة while كما يلي: -

في حين النهاية

مثال:

»س = 2 ؛ while (x <18) fprintf ('قيمة x:٪ d \ n'، x) ؛ س = س + 1 ؛ النهاية

نتيجة هذه الحلقة عند تنفيذ الكود

قيمة x: 2 قيمة x: 3 قيمة x: 4 قيمة x: 5 قيمة x: 6 قيمة x: 7 قيمة x: 8 قيمة x: 9 قيمة x: 10 قيمة x: 11 قيمة x: 12 قيمة x: 13 قيمة x: 14 قيمة x: 15 قيمة x: 16 قيمة x: 17

هذه مجرد مقدمة لـ MATLAB ، لها تطبيقات واسعة جدًا ومعقدة. يمكن للمبتدئين بدء MATLAB بالمشاريع الأساسية التالية:

• واجهة اردوينو مع MATLAB - وميض LED
• نظام أتمتة المنزل القائم على واجهة المستخدم الرسومية باستخدام Arduino و MATLAB
• التحكم في محرك سيرفو باستخدام MATLAB