יסודות Matlab: 6 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:18

מדריך זה יכסה כמה מהפונקציות הבסיסיות ביותר של מטלאב. תלמד כיצד לגרום למאטלאב להריץ פונקציה תקופתית באופן פנימי ועליל וכיצד למשוך את אותה פונקציה תקופתית מקובץ אקסל במקום ולשרטט אותה. פונקציות אלה הן חלק מהבסיסיות והשימושיות ביותר ב- matlab. מדריך זה מיועד לאלו מכם שמעולם לא השתמשו ב- matlab ופשוט צריכים לבצע כמה משימות פשוטות בעזרתו. הקוד המודגש בכל תמונה כלול כהערה, כך שתוכל להעתיק ולהדביק את הקוד. אל תהסס לקחת את הקוד הזה ולשנות אותו כך שיתאים ליישום שלך.

שלב 1: הפעלת Matlab

השלב הראשון הוא להפעיל את Matlab כדי שנוכל להתחיל לעבוד עם זה. כאשר אתה מתחיל לראשונה matlab זה אמור להיראות כמו צילום המסך למטה. השלב הראשון הוא הקצאת ספרייה עבור matlab לעבודה ממנה. מכאן התוכנית תמשוך את כל הקבצים ושם כדאי לשמור את כל עבודת המטלאב שלך. אני ממליץ להכין תיקייה חדשה במקום שתזכור אותה ולתת לה שם משהו שתזהה. לאחר שיצרת תיקיה חדשה, לחץ על "…" הממוקם בפינה השמאלית העליונה של המסך כפי שמודגש בתמונה השנייה. פעולה זו תפתח תיבת עיון כפי שניתן לראות בתמונה השלישית. מצא את התיקייה החדשה שיצרת במחשב שלך ובחר בה. לדוגמא זו הקובץ נקרא "370" והוא ממוקם על שולחן העבודה.

שלב 2: יצירת קובץ M

כעת מה שעלינו לעשות הוא ליצור קובץ M חדש. קובץ M מתפקד בדיוק כמו הקלדת קוד ישירות ב- matlab, אך ניתן לשמור ולשנות את הקוד ולהפעיל אותו שוב ושוב. בעת הזנת קוד ישירות ב- matlab אתה מקליד כל שורת קוד בנפרד. בקובץ M אתה כותב את כל הקוד ואז מפעיל אותו בבת אחת. כדי לפתוח קובץ M חדש לחץ על הקובץ. מקם את הסמן על "חדש" ולאחר מכן לחץ על "קובץ M ריק" כפי שמוצג בתמונה הראשונה. מה שנפתח צריך להיראות כמו התמונה השנייה. מכיוון שניתן להריץ קוד זה שוב ושוב, כדאי לסגור הכל ולנקות את כל המשתנים לפני הפעלתו בכל פעם. זה מושג באמצעות שתי שורות קוד: close allclare all כפי שניתן לראות בתמונה השלישית, מבטיח שהכל ינוקה ונסגר.

שלב 3: יצירת וקטור זמן

הדבר הראשון שנעשה הוא ליצור גרף של פונקציה ב- matlab. השלב הראשון הוא יצירת המשתנה הבלתי תלוי. במקרה זה נקרא לזה "t" למשך הזמן. השיטה בה נשתמש ליצירת משתנה זה היא יצירת וקטור. וקטור הוא בעצם סדרה של מספרים. לדוגמה, 1, 2, 3, 4 יהיה וקטור קצר. הקוד ליצירת וקטור זה הוא: t = 0.1: 0.01: 10; המספר הראשון, 0.1 מתייחס לנקודת ההתחלה. המספר השני, 0.01 מתייחס לגודל המדרגה. המספר השלישי, 10, מתייחס לנקודת הסיום. אז הווקטור הזה מתאים ל 0.1, 0.11, 0.12 … עד 10. כדי לראות אם יצירת הווקטור עבדה, לחץ על כפתור ההרצה הירוק המודגש בתמונה השנייה. זה מפעיל את התוכנית. כדי לראות את הווקטור שלנו, עברו לחלון הראשי של מטלאב. לחץ על שולחן העבודה, ולאחר מכן על העכבר מעל פריסת שולחן העבודה ולאחר מכן לחץ על ברירת מחדל כפי שמתואר בתמונה השלישית. כעת המסך שלך צריך להיראות כמו התמונה הרביעית. מימין תראה את המשתנה החדש שנוצר שלנו, t. לחץ עליו פעמיים וכמו בתמונה החמישית תראה את סדרת המספרים שנוצרו.

שלב 4: הפעלה ורישום פונקציה

כעת נגרם גרף לפונקציה שנוצרה ב- matlab. השלב הראשון הוא יצירת הפונקציה. זה פשוט כמו כתיבת הפונקציה המתמטית הרצויה. בתמונה הראשונה מוצגת דוגמא. הקוד המשמש לפונקציה זו הוא: y = sin (t)+4*cos (5.*t).^2; התקופה שלפני הכפל בקוסינוס, ולפני הריבוע של הקוסינוס אומרים ל- matlab לבצע את אותן פונקציות פשוט על חפצי הערך של וקטור הזמן, לא להתייחס לווקטור הזמן כמטריצה ולנסות לבצע עליו פונקציות מטריקסות. השלב הבא הוא ליצור את הדמות עצמה. הדבר נעשה באמצעות הקוד המוצג באיור השני. סדר המשתנים בפקודת העלילה חשוב מאוד לכן הקפד להגדיר את הקוד שלך בדיוק כפי שהוא מוגדר להלן. xlabel ('זמן (ים)') ylabel ('ערך Y') רשת הכותרת ('ערך Y לעומת זמן') לבסוף, פשוט לחץ שוב על חץ ההפעלה הירוק והדמות אמורה לצוץ כמו בתמונה השלישית.

שלב 5: שליפת נתונים מאקסל

כעת ניצור את אותו גרף כמו קודם, אך על ידי ייבוא נתוני הפונקציות מתוך גיליון אלקטרוני של Excel. התמונה הראשונה היא צילום מסך של הגיליון האלקטרוני של Excel שישמש אותו. מדובר באותן נקודות נתונים בדיוק שנוצרו ב- matlab בשלבים הקודמים, שנעשו רק ב- excel. כדי להתחיל נוכל למחוק את הקוד שיוצר את וקטור הזמן שלנו ואת הקוד עבור הפונקציה שלנו מהשלבים הקודמים. כעת הקוד שלך אמור להיראות כמו התמונה השנייה. הכנס את הקוד כפי שמוצג בתיבה האדומה העליונה של התמונה השלישית. זהו הקוד לקריאת קובץ האקסל. "A" מתייחס למטריצה שתכלול את כל המספרים בגיליון האלקטרוני, ו- "B" כוללת את כל הטקסט מהגיליון האלקטרוני. משתני t ו- y נמשכים מהעמודה הראשונה והשנייה כפי שמוצג בקוד. [A, B] = xlsread ('excelexample.xlsx'); t = A (:, 1); y = A (:, 2); ניתן לשנות את קוד הדמות כפי שמוצג בתיבה האדומה התחתונה בתמונה השלישית. זה למעשה ימשוך את כותרת התרשים ואת תוויות הציר מהגיליון האלקטרוני וישים אותן על הגרף שלך. תווית (B (2)) ylabel (B (3)) כותרת (B (1)) הדבר האחרון שצריך לעשות הוא להריץ את התוכנית שוב תראה אותה דמות צצה כפי שניתן לראות בתמונה הסופית.

שלב 6: יצירת Specgram

בשלב זה נשתמש ב- matlab ליצירת ספגרמה על ידי קריאת קובץ צליל wav. ספגרמה נקראת לפעמים "גרף 2.5D", מכיוון שהיא משתמשת בגרף דו ממדי, בתוספת צבע להראות משרעת. הצבע מספק פירוט רב יותר מאשר גרף דו -ממדי פשוט, אך לא פירוט של גרף תלת -ממדי, ומכאן המונח "2.5D." פונקציית הספגרם של matlab לוקחת קבוצה של נקודות נתונים מקובץ ה- wav ומבצעת טרנספורמציה פורייה על נקודות לקביעת התדרים הקיימים באות. לשם ההנחיה הזו, לא חשוב לדעת כיצד פועל טרנספורמציה פורייה, רק דע כי הספגרם ישרטט אילו תדרים קיימים, ועד כמה הם חזקים ביחס לזמן. הפונקציה מתווה זמן על ציר ה- X והתדר על ציר Y. העוצמה של כל תדר מוצגת לפי צבע.במקרה זה קובץ ה- wav הוא הקלטת צליל של פיסת מתכת שנפגעה, ואז התנודות של המתכת מוקלטות כצליל. באמצעות הספגרם, אנו יכולים לקבוע בקלות את תדר התהודה של פיסת המתכת, מכיוון שזו תהיה התדירות שנמשכת לאורך זמן רב ביותר. כדי לבצע משימה זו, ראשית הקפד על matlab לקרוא את קובץ ה- wav באמצעות הקוד הבא: [x, fs] = wavread ('flex4.wav'); במקרה זה, flex4.wav הוא הכותרת של קובץ ה- wav שלנו, המשתנה x הוא נקודות הנתונים בקובץ ו- fs מתייחס לתדר הדגימה. לביצוע הספגרם, פשוט הקלד את הקוד הבא: specgram [x (:. 1), 256, fs]; ה- 256 תואם את התדר שבו מבצעים את ה- FFT בעת ניתוח הנתונים. Matlab בעצם חותך את קובץ הקול לחתיכות ולוקח FFT על כל נתח 256 מספר לו כמה גדול כל נתח צריך להיות. הפרטים של זה אינם חשובים, ו 256 הוא ערך בטוח לשימוש עבור רוב היישומים. עכשיו אם תריץ את הקוד, תראה דמות צצה כפי שניתן לראות בתמונה השנייה. מכאן קל לראות שהתדר המהדהד מתאים לשיא האדום בפינה הימנית התחתונה של הדמות. זהו השיא שנמשך הכי הרבה זמן ביחס לזמן.