Tài liệu về Matlab và ứng dụng trong kỹ thuật điều khiển tự động

Tài liệu về Matlab và ứng dụng trong kỹ thuật điều khiển và tinh chỉnh tự động hóa

MATLAB – ứng dụng nổi tiếng của công ty MathWorks, là một ngôn từ hiệu năng cao cho tính toán kỹ thuật như được viết trong logo của ứng dụng này. Nó tích hợp tính toán, hiện thị và lập trình trong một môi trường tự nhiên dễ sử dụng .

Các ứng dụng tiêu biểu của MATLAB bao gồm:

Tên của ứng dụng MATLAB bắt nguồn từ thuật ngữ “ Matrix Laboratory ”. Đầu tiên nó được viết bằng FORTRAN để cung ứng truy nhập thuận tiện tới ứng dụng ma trận được tăng trưởng bởi những dự án Bất Động Sản LINPACK và EISPACK. Sau đó nó được viết bằng ngôn từ C trên cơ sở những thư viện nêu trên và tăng trưởng thêm nhiều nghành của tính toán khoa học và những ứng dụng kỹ thuật .

Ngoài MATLAB cơ bản với các khả năng rất phong phú sẽ được đề cập sau, phần mềm MATLAB còn được trang bị thêm các ToolBox – các gói chương trình (thư viện) cho các lĩnh vực ứng dụng rất đa dạng như xử lý tín hiệu, nhận dạng hệ thống, xử lý ảnh, mạng nơ ron, logic mờ, tài chính, tối ưu hóa, phương trình đạo hàm riêng, sinh tin học,… Đây là các tập hợp mã nguồn viết bằng chính MATLAB dựa theo các thuật toán mới, hữu hiệu mà người dùng có thể chỉnh sửa hoặc bổ sung thêm các hàm mới.
MATLAB được thiết kế để giải các bài toán bằng số chứ không nhằm mục đích chính là tính toán ký hiệu như MATHEMATICA và MAPLE. Tuy nhiên, trong MATLAB cũng có thể tính toán ký hiệu được nhờ các hàm trong Symbolic Math ToolBox.

Matlab là một công cụ rất mạnh ứng dụng phong phú trong nhiều nghành và tinh chỉnh và điều khiển tự động hóa cũng không ngoại lệ. trong bài viết này, Bachkhoamedia sẽ trình làng cho những bạn một vài tài liệu ra mắt cơ bản về Matlab và những câu lệnh, ứng dụng của matlab cho nghành tinh chỉnh và điều khiển tự động hóa đơn thuần như tìm hàm truyền, vẽ đặc tính tần số Nyquist …. và sẽ dần đi sâu hơn ở những bài viết sau .

Các tài liệu về phần mềm MATLAB

Các tài liệu được giới thiệu trong bài viết :

  • Câu lệnh cơ bản Matlab
  • Control System Toolbox và SIMULINK :
  • Nhóm lệnh cơ bản sử dụng cho điều khiển và tinh chỉnh tự động hóa :
  • Matlab – introduction
  • Khảo sát sự không thay đổi của mạng lưới hệ thống :

Ứng dụng matlab trong giải tích

Matlab là một hệ tính toán lớn và mạnh, được dùng phổ cập trong giảng dạy, điều tra và nghiên cứu và thao tác trong thực tiễn. Tuy nhiên ứng dụng này có bản quyền tư hữu và tương đối cồng kềnh, hoàn toàn có thể lên tới hàng gigabybes .

Tài liệu hướng dẫn chủ yếu là phần Help của chương trình. Ngoài ra có thể tìm đọc quyển sách 

Jeffery Cooper

, A Matlab companion for multivariable calculus, Harcourt, 2001.

Để chạy mỗi lệnh, nhấn Enter .

Nhập vào hàm ở dạng kí hiệu

Thông báo biến x là một biến kí hiệu ( symbolic )

syms x

Nhập vào hàm f, ví dụ f ( x ) = x ^ 2-3 x + 1

f = x ^ 2-3 * x + 1

Tính giá trị của hàm

Tính giá trị của f tại một điểm, ví dụ điển hình tại x = 2

subs ( f, x, 2 )

Tính đạo hàm

Tính đạo hàm của hàm f theo biến x

diff ( f, x )

Vẽ đồ thị hàm một biến

Vẽ đồ thị hàm f, ví dụ điển hình với x từ 1 tới 2

ezplot ( f, [ 1,2 ] )

Tích phân của hàm một biến

Tính tích phân không xác lập của hàm f theo biến x

int ( f, x )

Tính tích phân xác lập của hàm f theo biến x, với x từ 1 tới 2

int ( f, x, 1,2 )

Nhập hàm nhiều biến ở dạng kí hiệu

Nhập vào một hàm nhiều biến

syms x y
f=x^2*y^3-3*x*y^2

Tính giá trị của hàm hai biến

Tính giá trị của f tại một điểm, ví dụ điển hình tại x = 2, y = 3

subs ( subs ( f, x, 2 ), y, 3 )

Tính đạo hàm riêng

Tính đạo hàm riêng của f theo biến y

diff ( f, y )

Vẽ đồ thị hàm hai biến

Vẽ đồ thị hàm f trên khoảng chừng x từ 1 tới 2, y từ 3 tới 4

ezsurf ( f, [ 1,2,3,4 ] )

Tính tích phân bội

Tính tích phân của f trên hình hộp chữ nhật x từ 1 tới 2, y từ 3 tới 4 :

Đưa về tích phân lặp :

int ( int ( f, x, 1,2 ), y, 3,4 )

Vẽ mặt cho bởi phương trình tham số

Ví dụ vẽ mặt cầu x = sin ( u ) cos ( v ), y = sin ( u ) sin ( v ), z = cos ( u ), u từ 0 tới pi, v từ 0 tới 2 pi :

syms u v
ezsurf(sin(u)*cos(v),sin(u)*sin(v),cos(u),[0 pi 0 2*pi])

mẫu lệnh tổng quát là

ezsurf ( x, y, z, [ a b c d ] )

tham số thứ nhất biến thiên từ a tới b, tham số thứ hai biến thiên từ c tới d .

Tính xấp xỉ tích phân

Tính xê dịch tích phân của hàm f ( x ) với x từ a tới b :

Vì đây không còn là phép toán kí hiệu nữa mà là phép toán số ( numerical ), nên cần chuyển f thành một dạng hàm khác, gọi là inline .

Ví dụ tích tích phân f ( x ) = e ^ ( x ^ 2 ) từ 0 tới 1 :

Nhập hàm f ở dạng inline

f = inline ( ‘ exp ( x. ^ 2 ) ‘ )

Chú ý có dấu chấm trước toán tử ^ ( Matlab dùng nó để tính toán trên ma trận ) .

Tính xê dịch tính phân của f :

quad ( f, 0,1 )

Vẽ trường vectơ 2 chiều

Ví dụ : Vẽ trường ( P. ( x, y ), Q. ( x, y ) ) với P. ( x, y ) = 2 x + 3 y, Q. ( x, y ) = 3 x ^ 2 – y ^ 5 trên hình chữ nhật x từ – 1 tới 1, y từ – 2 tới 2 .

Nhập vào trường :

P=inline(‘2*x+3*y’,’x’,’y’)
Q=inline(‘3*x^2-y^5′,’x’,’y’)

Cho biến x chạy từ – 1 tới 1, lấy 10 điểm chia ; cho biến y chạy từ – 2 tới 2, lấy 10 điểm chia :

x=linspace(-1,1,10)
y=linspace(-2,2,10)

Tạo một lưới những điểm ứng với những điểm chia trên :

[ X, Y ] = meshgrid ( x, y )

Tính giá trị của trường tại những điểm chia này :

p=P(X,Y)
q=Q(X,Y)

Vẽ những vectơ của trường tại những điểm này :

quiver ( X, Y, p, q )

Rate this post
Subscribe
Notify of
guest
0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments