Mоделирование процессов и систем в Matlab (966709), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Книга содержит много примеров, которые поясняют и иллюстрируют применение процедур. От издательства Свои замечания, предложения, вопросы отправляйте по адресу электронной почты союрфр!гег.сов (издательство «Питер», компьютерная редакция). Мы будем рады узнать ваше мнение о книге! Коды программ, создание которых описано в этой книге, вы можете найти по адресу !ггср://ил«в«.р!1ег.сов/г!овп1оаг!. Файлы распределеньг по папкам, названия которых соответствуют номерам уроков. Подробную информацию о книгах издательств «Питер» и «Издательская группа ВНЕ вы найдете на веб-сайтах !г1Гр //ив«ге.р!гег.сов и !ггтр://идгл«.Ыв.!г!еюиа. Введение Система МАТ1.АВ разработана специалистами компании МаФЬЖотк 1пс.
(г. Нейтик, штат Массачусетс, США). Хотя впервые эта система начала использоваться в конце 1970-х годов, широкое распространение она получила в конце 80-х, в особенности после появления на рынке версии 4.0. Последние версии МАТ1АВ— это системы, которые содержат множество процедур и функций, необходимых инженеру и научному работнику для осуществления сложных численных расчетов, моделирования технических и физических систем и оформления результатов этих расчетов. МАТ1АВ (сокращение от МАТпх ?АВогасоту — матричная лаборатория) представляет собой интерактивную систему, предназначенную для выполнения инженерных и научных расчетов и ориентированную на работу с мас<жзами данных.
Система обеспечивает возможность обращения к программам, которые написаны на языках РОКТКАХ, С и С++. Привлекательной особенностъю системы МАТ1.АВ является наличие встроенной матричной и комплексной арифметики. Система поддерживает выполнение операций с векторами, матрицами и массивами данных, реализует сингулярное и спектральное разложение, расчет ранга и чисел обусловленности матриц, поддерживает работу с алгебраическими полиномами, решение нелинейных уравнений и задач оптимизации, интегрирование функций в квадратурах, численное интегрирование дифференциальных и разностных уравнений, построение различных графиков, трехмерных поверхностей и линий уровня.
Основной объект системы МАТ1А — прямоугольный числовой массив (матрица), в котором допускается применение комплексных элементов. Использование матриц не требует явното указания их размеров. Система МАТ1.АВ обеспечивает выполнение операций с векторами и матрицами даже в режиме непосредственных вычислений. Ею можно пользоваться как мощнейшим калькулятором, в котором наряду с обычными арифметическими и алгебраическими действиями могут использоваться такие сложные операции, как обращение матрицы, вычисление ее собственных значений и векторов, решение систем линейных алгебраических уравнений и много других. Характерной особенностью системы является ее открытость, то есть возможность ее модификации и адаптавии к конкретным задачам пользователя. МАТ1АВ предоставляет п|ирокие возможности для работы с сигналами, для расчета и проектирования аналоговых и цифровых фильтров, включая построение 12 Введение их частотных, импульсных и переходных характеристик.
Имеются в системе и средства выполнения спектрального анализа и синтеза, в частности реализации прямого и обратного преобразования Фурье. Благодаря этому ее довольно удобно использовать при проектировании электронных устройств. С системой МАТЮКАВ поставляются свыше ста подробно прокомментированных М-файлов, которые содержат демонстрационные примеры и определения новых операторов и функций. Наличие этих примеров и возможность работать в режиме непосредственных вычислений значительно облегчают изучение системы пользователями, заинтересованными в применении математических расчетов.
Система МАТ1.АВ использует собственный М-язык, который сочетает в себе положительные свойства различных известных языков программирования высокого уровня. С языком ВА51С систему МАТ1 АВ роднит то, гго она представляет собой интерпретатор (осуществляет пооператорное компилирование и выполнение программы, не образуя отдельного исполняемого файла), М-язык имеет незначительное количество операторов, в нем отсутствует необходимость объявлять типы и размеры переменных.
От языка Разса1 система МАТ1АВ позаимствовала объектноориентированную направленность, то есть такое построение языка, которое обеспечивает образование новых типов вычислительных объектов на основе типов объектов, уже существующих в языке. Новые типы объектов (в МАТ1.АВ они называются классами) могут иметь собственные процедуры их преобразования (они определяют методы этого класса), причем новые процедуры могут быть вызваны с помощью обычных знаков арифметических операций и некоторых специальных знаков, которые применяются в математике.
Принципы сохранения значений переменных в МАТ1.АВ наиболее близки к тем, которые присутци языку РОКТКАэ1, а именно: все переменные являются локальными — действуют лишь в границах той программной единицы (процедуры, функции или главной, управляющей программы), где им присвоены некоторые конкретные значения. При переходе к выполнению другой программной единицы, значения переменных предыдущей программной единицы либо теряются (в случае, если выполненная программная единица представляет собой процедуру или функцию), либо становятся недосягаемыми (если выполненная программа является управляющей).
В отличие от языков ВАБ1С и,Разов), в языке МАТЮКАВ нет глобальных переменных, действие которых распространялось бы на все программные единицы. Но при этом язык МАТЮКАВ обладает возможностью, которая отсутствует в других языках. Интерпретатор МАТЮКАВ позволяет в одном и том же сеансе работы выполнять несколько самостоятельных программ, причем все переменные, исполъзуемые в этих программах, являются для них общими и образуют единое рабочее пространство.
Это дает возможность более рационально организовывать сложные (громоздкие) вычисления по типу оверлейных структур. Вышеуказанные особенности системы МАТ1.АВ делают ее весьма гибкой и удобной в использовании вычислительной системой. МАТЮКАВ как научный калькулятор Командное окно Операции с числами Операции с векторами и матрицами Функции прикладной численной математики П Построение простейших граФиков П Управление вычислительным процессом Урок 1 ° ИАТьАВ как научный калькулятор Работать в среде МАТЮКАВ можно как в режиме калькулятора, так и в программном режиме. При работе в первом из них вычисления осуществляются сразу после набора очередного оператора или команды МАТ1.АВ; значения результатов вычисления могут присваиваться некоторым переменным, либо результаты получаются непосредственно, без использования операции присваивания (как в обычных калькуляторах).
Работа в программном режиме осуществляется путем вызова имени написанной на языке МАТ?АВ программы, предварительно составленной и записанной на диске н содержащей все необходимые команды, которые обеспечивают ввод данных, организацию вычислений и вывод результатов на экран. В обоих режимах пользователю доступны практически все возможности системы, в том числе вывод информации в графической форме. Программный режим позволяет сохранять разработанные вычислительные алгоритмы и, таким образом, повторять вычисления при других входных данных. Систему МАТЮКАВ обоснованно относят к одному из наиболее мощных научных калькуляторов, которому доступны практически все численные средства решения научных и инженерных задач, разработанные на настоящий момент. Использовать эти средства в командном режиме в большинстве случаев очень просто.
Результат получают сразу непосредственно в командном окне'в наглядной форме или в графическом виде в дополнительном графическом окне. Поэтому знакомство с системой МАТТ АВ и освоение приемов работы в ее среде целесообразно начать с изучения возможностей системы именно в командном режиме. Командное онно После вызова программы МАТЮКАВ 6.5 на экране появляется окно ИАТ1АВ, представленное на рис. 1.1.
В нем могут отображаться несколько окон. Главным из них является Окно команд, или так называемое командное окно среды МАТ1.АВ. После того как будут закрыты все окна среды МАТГ.АВ, кроме командного, последнее примет такой вид, как показано на рис. 1.2. В командном окне появляются символы команд, которые набираются пользователем с клавиатуры, отображаются результаты выполнения этих команд, текст исполняемой программы и информапня об ошибках выполнения программы, распознанных системой.
Признаком того, что программа МАТ?АВ готова к восприятию н выполнению очередной комапды, является наличие в последней строке командного окна знака приглашения (»), справа от которого расположен мигакнций курсор. В верхней части окна (под заголовком) находится строка меню. Для того чтобы открыть какое-либо меню, следует установить на нем указатель мыши и нажать ее левую кнопку. Здесь отметим лишь, что для выхода из среды МАТТ АВ достаточно открыть меню Файл и выбрать в нем команду Выход из ИАТ1АВ, или просто закрыть командное окно, щелкнув мышью на кнопке закрытия окна (с изображением крестика).
15 Операции с числами Рис. 1.1. Окно МАТОВ Рис. 1.2. Командное окно МЧАВ Операции с числами Главными объектами МАТ1.АВ являются числа. Операции с ними лежат в основе работы с этой системой. Поэтому вначале ознакомимся с основными правилами оперирования с числами. Ввод и вывод действительных чисел Ввод действительных чисел с клавиатуры осуществляется по общим правилам, принятым для языков программирования высокого уровня: О для отделения дробной части мантиссы числа используется десятичная точка (вместо запятой при обычной записи); Урок 1 ° МАТ1АВ как научный калькулятор О десятичный показатель числа записывается целым числом после символа е; О между записью мантиссы числа и символом е (который отделяет мантиссу от показателя) не должно быть других символов, в том числе и символа пробела.
Если, например, ввести в командном окне МАТЮКАВ строку 1. 20357651е-17, то после нажатия клавиши ЕП1ег в этом окне появится запись, показанная на рис. 1.3. Рис. 1.3. Ввод и вывод числа в командном окне МАТ1АВ Видно, что число, отображенное на экране, не совпадает с введенным числом. Это обусловлено тем, что результат вычислений в МАТЮКАВ выводится в том виде (формате), который определен предварительно установленным форматом представления чисел. Этот формат может быть задан с помощью команды Файл р Предпочтения. После ее вызова на экране появится одноименное диалоговое окно (рис. 1.4). Основное .' Редактортотладчик -Помощь +. Шаблон копии фибры м-воловик габона! Рис. 1.4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
