chuong 4 -matlab co ban - part 1

TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAMTRƯỜNG ĐẠI HỌC DẦU KHÍ VIỆT NAM

MATLAB CƠ BẢN

CHƯƠNG 4: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢNTRONG MATLAB

CBGD: TS. Trịnh Quang TrungEmail: [email protected]: 0905315769Website:

NỘI DUNG CHÍNH

Khái niệm chung

Các khái niệm cơ bản trongMatlab

TS. Trịnh Quang Trung Bài giảng môn TIN HỌC - PVU

Lập trình trong Matlab

Đồ họa trong Matlab

2

Khái niệm chung

• MATLAB là bộ chương trình phần mềm lớn của lĩnh vực toánsố. Tên bộ chương trình chính là chữ viết tắt MatrixLaboratory, thể hiện định hướng chính của chương trình làcác phép tính vector và ma trận.

• Phần cốt lõi của chương trình bao gồm một số hàm toán học,các chức năng nhập/xuất cũng như khả năng điều khiển chutrình.

• Với MATLAB, bài toán tính toán, phân tích, thiết kế và môphỏng trở nên dễ dàng hơn trong nhiều lĩnh vực chuyênngành như: Điện, Điện tử, Cơ khí, Cơ điện tử, Vật lý, ...


• MATLAB là bộ chương trình phần mềm lớn của lĩnh vực toánsố. Tên bộ chương trình chính là chữ viết tắt MatrixLaboratory, thể hiện định hướng chính của chương trình làcác phép tính vector và ma trận.

• Phần cốt lõi của chương trình bao gồm một số hàm toán học,các chức năng nhập/xuất cũng như khả năng điều khiển chutrình.

• Với MATLAB, bài toán tính toán, phân tích, thiết kế và môphỏng trở nên dễ dàng hơn trong nhiều lĩnh vực chuyênngành như: Điện, Điện tử, Cơ khí, Cơ điện tử, Vật lý, ...

3

Khái niệm chung

MATLAB có khả năng liên kết đa môi trường, liên kết dễdàng với ngôn ngữ lập trình C++, Visual C, FORTRAN, ...

MATLAB có khả năng xử lý đồ hoạ mạnh trong khônggian hai chiều và ba chiều.

Ngoài ra MATLAB còn hỗ trợ thêm nhiều công cụ(Toolbox) khác:


Ngoài ra MATLAB còn hỗ trợ thêm nhiều công cụ(Toolbox) khác:• Control System Toolbox: cho lĩnh vực điều khiển - Tự động hoá, Điện

tử, Cơ khí.• Power System Toolbox: cho chuyên ngành Hệ thống điện, Thiết bị

điện, Tự động hoá, Cơ khí.

4

Khái niệm chung

• Signal Processing Toolbox và Image procesing Toolbox :dành cho ngành ngành Điện tử viễn thông, Công nghệthông tin và Cơ điện tử.

• Communication Toolbox : dành cho ngành điện tử viễnthông - Tự động hóa Đo lường

• Data acquisition Toolbox : thu thập dữ liệu, xây dựng hệthu thập dữ liệu vào/ra với thiết bị bên ngoài.

• Fuzzy logic và Neural Network Toolbox: phân tích thiếtkế hệ thống trên cơ sở logic mờ và mạng nơ ron nhân tạo.

• Aerospace Toolbox và Math Toolbox : cho ngành Cơ khí -Cơ điện tử.


• Signal Processing Toolbox và Image procesing Toolbox :dành cho ngành ngành Điện tử viễn thông, Công nghệthông tin và Cơ điện tử.

• Communication Toolbox : dành cho ngành điện tử viễnthông - Tự động hóa Đo lường

• Data acquisition Toolbox : thu thập dữ liệu, xây dựng hệthu thập dữ liệu vào/ra với thiết bị bên ngoài.

• Fuzzy logic và Neural Network Toolbox: phân tích thiếtkế hệ thống trên cơ sở logic mờ và mạng nơ ron nhân tạo.

• Aerospace Toolbox và Math Toolbox : cho ngành Cơ khí -Cơ điện tử.

5

Cửa sổ làm việc của Matlab

12


3

4

6

Tiện ích và trợ giúp của Matlab

TS. Trịnh Quang Trung Bài giảng môn TIN HỌC - PVU 7

I. BIỂU THỨC Biến số Số Toán tử Hàm

Biến số

Tối đa 19 ký tự có nghĩa

Phân biệt chữ hoa và chữ thường

Bắt đầu bằng chữ

Biến toàn cục tác dụng trong toàn bộ chươngtrình

Biến cục bộ tác dụng trong nội tại hàm

Một số biến đặc biệt : pi, ans …

Các khái niệm cơ bản trong Matlab


Biến số

Tối đa 19 ký tự có nghĩa

Phân biệt chữ hoa và chữ thường

Bắt đầu bằng chữ

Biến toàn cục tác dụng trong toàn bộ chươngtrình

Biến cục bộ tác dụng trong nội tại hàm

Một số biến đặc biệt : pi, ans …

Kiểm tra biến (who và whos)

Xóa biến (clear và clear all)

Dùng hàm Size() để biết kích thước của biến

>> clear a>> clear b degree>> aUndefined function orvariable 'a‘.

8

1. Vector: Vector là một dạng đặc biệt của ma trận có mộtdòng hoặc một cột.Để khởi tạo vector dòng chứa các giá trịrời rạc, các phần tử trong vector phải nằm trong cặp ngoặcvuông ([]) và được ngăn cách nhau bởi khoảng trắng hoặcdấu phẩy (,)


>> a=[1,3,4,6,7]a =

1 3 4 6 7>> b=1:2:5 % tạo vector với bước nhảy là 2b =

1 3 5>> c=1:5 % tạo vector với các phần tử là các số từ 1 đến 5c =

1 2 3 4 5


1. Vector: Vector là một dạng đặc biệt của ma trận có mộtdòng hoặc một cột.Để khởi tạo vector dòng chứa các giá trịrời rạc, các phần tử trong vector phải nằm trong cặp ngoặcvuông ([]) và được ngăn cách nhau bởi khoảng trắng hoặcdấu phẩy (,)

9

>> a=[1,3,4,6,7]a =

1 3 4 6 7>> b=1:2:5 % tạo vector với bước nhảy là 2b =

1 3 5>> c=1:5 % tạo vector với các phần tử là các số từ 1 đến 5c =

1 2 3 4 5

2. Số: Tất cả những con số đều được lưu định dạng(format). Dùng hàm format để định dạng kiểu số:

>> b=3/26 ;>> format long; b

b =0.11538461538462

>> format short e; bb =

1.1538e-001>> format bank; b

b =0.12

>> format hex; bb =

3fbd89d89d89d89e

>> format +; bb =

+>> format rat; b

b =3/26

>> format short; bb =

0.1154



>> b=3/26 ;>> format long; b

b =0.11538461538462

>> format short e; bb =

1.1538e-001>> format bank; b

b =0.12

>> format hex; bb =

3fbd89d89d89d89e

>> format +; bb =

+>> format rat; b

b =3/26

>> format short; bb =

0.1154

10


Toán tử Mô tả+ Cộng- Trừ* Nhân/ Chia\ Chia trái^ Lũy thừa.* Nhân mảng cùng kích thước ( nhân phần tử với phần tử)

3. Toán tử : ( +, - , *, /, \,^, ‘ )


.* Nhân mảng cùng kích thước ( nhân phần tử với phần tử)

./ Chia mảng cùng kích thước (chia phần tử với phần tử)

.\ Chia mảng trái: Toán tử Hai chấm.^ Lũy thừa mảng, lũy thừa từng phần tử với phần tử

.' Chuyển vị mảng' Chuyển vị ma t rận - ma trận liên hợp (MTLH phức)

11

3. Toán tử : ( +, - , *,/, \, ^, ‘ )>> 2*4+2

ans = 10>> (2+sqrt(-1))^2

ans = 3.0000 + 4.0000i

• Các biến không cần khai báo trước• Các ký tự thường và in phân biệt• Kết thúc câu lệnh với ‘;’ không hiển thị kết quả câu lệnh• Biến mặc định là : ans



• Các biến không cần khai báo trước• Các ký tự thường và in phân biệt• Kết thúc câu lệnh với ‘;’ không hiển thị kết quả câu lệnh• Biến mặc định là : ans

>> rayon=1e-1;>> surface = pi*rayon*rayonsurface =

0.0314

>> volume =4*pi*rayon^3/3;>> volume =4*pi*rayon^3/3volume =

0.0042

12


4. Ưu tiên các phép toán : (),^,*,/,\,+,-…

>> a=2a =

2>> b=3

b =3

>> c=4c =

4

>> z = a*b^cz =

162>> z = (a*b)^c

z =1296


>> a=2a =

2>> b=3

b =3

>> c=4c =

4

>> z = a*b^cz =

162>> z = (a*b)^c

z =1296

13

5. Hàm cơ bản: Các hàm liên quan đến số phứcTên hàm Giải thích

abs Giá trị tuyệt đốiangle Góc phacomplex Xây dựng dữ liệu về số phức từ các

phần thực và ảoconj Liên hợp của phức



conj Liên hợp của phứcreal Phần thực của số phứcimag Phần ảo của số phứcisreal Hàm logic, trả về giá trị ‘true’ với mảng

số thực.cplxpair Sắp xếp các số về các cặp liên hợp phức

14

5. Hàm cơ bản : Hàm Lượng Giác

Tªn hµm lîng gi¸c Gi¶i thÝch

sin TÝnh gi¸ trÞ sin

cos TÝnh gi¸ trÞ cosin

tan TÝnh gi¸ trÞ tang

asin TÝnh gi¸ trÞ nghÞch ®¶o sin



tan TÝnh gi¸ trÞ tang

asin TÝnh gi¸ trÞ nghÞch ®¶o sin

atan TÝnh gi¸ trÞ nghÞch ®¶o tang

sinh TÝnh gi¸ trÞ hyperbolic

cosh TÝnh gi¸ trÞ hyperbolic cosin

tanh TÝnh gi¸ trÞ hyperbolic tang

15

5. Hàm cơ bản : Hàm lũy thừa

Tªn hµm Gi¶i thÝch

exp(x) Hàm mũ cơ số ex

log(x) Hàm logarit cơ số elog10(x) Hàm logarit cơ số 10



log10(x) Hàm logarit cơ số 10log2(x) Hàm logarit cơ số 2

sqrt Căn bậc hai

16


5. Hàm cơ bản: Hàm xử lý số : ( mod, gcd, lcm, …)• mod() : lấy phần dư củaphép chia>> mod (7,5)ans =

2

• gcd() : tìm ước chunglớn nhất của hai số>> a=5;>> b=25;>> gcd(a,b)ans =

5

• lcm() : tìm bội chungnhỏ nhất của 2 số>> a=6;>> b=8;>> lcm(a,b)ans =

24


• gcd() : tìm ước chunglớn nhất của hai số>> a=5;>> b=25;>> gcd(a,b)ans =

5

• lcm() : tìm bội chungnhỏ nhất của 2 số>> a=6;>> b=8;>> lcm(a,b)ans =

24

17

Các khái niệm cơ bản trong Matlab5. Hàm cơ bản: Hàm xử lý số : ( fix, floor, ceil, round, …)

• fix : làm tròn xuống (về 0)>> a = [1.25,-4.54,6.5,-7.1];>> fix(a)

ans =1 -4 6 -7

• floor : làm tròn xuống (về âm)>> a = [1.25,-4.54,6.5,-7.1];>> floor(a)

ans =1 -5 6 -8

• round : làm tròn>> a = [1.25,-4.54,6.5,-7.1];>> >> round(a)

ans =1 -5 7 -7

• sign : hàm dấu>> a = [1.25,-4.54,6.5,-7.1];>> sign(a)

ans =1 -1 1 -1


• floor : làm tròn xuống (về âm)>> a = [1.25,-4.54,6.5,-7.1];>> floor(a)

ans =1 -5 6 -8

• ceil : làm tròn lên (về 0)>> a = [1.25,-4.54,6.5,-7.1];>> ceil(a)

ans =2 -4 7 -7

• sign : hàm dấu>> a = [1.25,-4.54,6.5,-7.1];>> sign(a)

ans =1 -1 1 -1

• sort : sắp xếp>> a = [1.25,-4.54,6.5,-7.1];>> sort(a)

ans =-7.10 -4.54 1.25 6.50

18

6. Các toán tử quan hệ :

To¸n tö C«ng dông

< So s¸nh nhá h¬n.

> So s¸nh lín h¬n.

>= So s¸nh lín h¬n hoÆc b»ng.



>= So s¸nh lín h¬n hoÆc b»ng.

<= So s¸nh nhá h¬n hoÆc b»ng.

== So s¸nh b»ng

~= So sánh gần bằng

19

7. Các toán tử logic:

To¸n tö C«ng dông

&(&&)

Thùc hiÖn phÐp to¸n logic AND.

|(||)

Thùc hiÖn phÐp to¸n logic OR.



|(||)

Thùc hiÖn phÐp to¸n logic OR.

~ Thùc hiÖn phÐp to¸n logic NOT.

20

8. Các ký tự đặc biệt :

KÝ hiÖu C«ng dông

[] Khai b¸o vector hoÆc ma trËn.

() Thùc hiÖn phÐp to¸n u tiªn, khai b¸o çc biÕnvµ çc chØ sè cña vector.



Thùc hiÖn phÐp to¸n u tiªn, khai b¸o çc biÕnvµ çc chØ sè cña vector.

= Thùc hiÖn phÐp g¸n.

‘ ChuyÓn vÞ ma trËn.

space Ph©n biÖt çc phÇn tö cña ma trËn vµ çc ®èi sètrong dßng lÖnh.

21

Ký hiệu Công dụng

. Điểm chấm thập phân

; Ngăn cách giữa các hàng khi khai báo ma trận

8. Các ký tự đặc biệt:



; Ngăn cách giữa các hàng khi khai báo ma trận

% Thông báo dòng chú thích

! Mở cửa sổ MS - DOS

: Tạo vectơ hoặc ma trận phụ lặp đi lặp lại cácgiá trị

22


9. Một số lệnh cơ bản: demo, int2str,…• Lệnh demo :chạy chương trình mặc định Matlab• >> demo



Lệnh int2str: chuyển số nguyên sang dạng chuỗi

>> c='good 'c =

good>> b = 9

b =9

>> d = [c,int2str(b)]

d =

good 9


>> c='good 'c =

good>> b = 9

b =9

• Lệnh str2num: chuyển chuỗi sang số thực

>> A = ['1 2';'3 4']A =

1 23 4

> B = str2num(['1 2';'3 4'])B =

1 23 4

24


Lệnh dec2hex: chuyển cơ số 10 sang cơ số 16

>> a=1023a =

1023

>> B=dec2hex(a)B =

3FF

Lệnh hex2dec: chuyển cơ số 16 sang cơ số 10>> B = hex2dec('3ff')

B =1023


>> B = hex2dec('3ff')B =

1023

Lệnh lower (upper): cho ra chuỗi viết thường hoặcchuỗi in

>> A = 'Cong Hoa Xa Hoi Chu nghia Viet Nam 'A = Cong Hoa Xa Hoi Chu nghia Viet Nam

>> B=lower(A)B = cong hoa xa hoi chu nghia viet nam

25


• Lệnh clock: Hiển thị 6 thông tin thời gian [yearmonth day hour minute seconds]• Lệnh date: hiển thị thông tin ngày tháng nămhiện hành• Lệnh echo: (on/off) bật tắt code của m-file• Lệnh cd: thay đổi thư mục hiện hành• Lệnh exist: kiểm tra sự tồn tại của một biến• Lệnh clear: xóa 1 hoặc nhiều biến (clear biến,clear all)• Lệnh clc: xóa màn hình• Lệnh exit: thoat khỏi matlab

Một số lệnh cơ bản


• Lệnh clock: Hiển thị 6 thông tin thời gian [yearmonth day hour minute seconds]• Lệnh date: hiển thị thông tin ngày tháng nămhiện hành• Lệnh echo: (on/off) bật tắt code của m-file• Lệnh cd: thay đổi thư mục hiện hành• Lệnh exist: kiểm tra sự tồn tại của một biến• Lệnh clear: xóa 1 hoặc nhiều biến (clear biến,clear all)• Lệnh clc: xóa màn hình• Lệnh exit: thoat khỏi matlab

26

Lập trình trong matlab1. Script file: Là hình thức đơn giản nhất của M-file, nó không có

thông số vào và ra. Là tập hợp các lệnh và hàm của Matlab. Tất cảcác biến tạo ra trong Scripts đều có thể sử dụng sau khi Scripts kếtthúc.


Lập trình trong matlab

1. Script file: Nhập / Xuất Nhập:

x = input(‘chuoi thong bao’) Xuất: disp(‘chuoi ky tu’) fprintf(‘chuoi co dinh dang’)

Định dạng của fprintf:%d: số nguyên%f : số chấm động%s : chuỗi%c : ký tự\n : xuống dòng\t : TAB\\ : ký tự ‘\’%% : ký tự ‘%’


1. Script file: Nhập / Xuất Nhập:

x = input(‘chuoi thong bao’) Xuất: disp(‘chuoi ky tu’) fprintf(‘chuoi co dinh dang’)

Định dạng của fprintf:%d: số nguyên%f : số chấm động%s : chuỗi%c : ký tự\n : xuống dòng\t : TAB\\ : ký tự ‘\’%% : ký tự ‘%’

28


1. Script file: Tạo chú thích (comment) trong script file % nội dung chú thích



Ví dụ 1:a=2;b=5;c=-3;x1=(-b+sqrt(b^2-4*a*c))/(2*a)x2=(-b-sqrt(b^2-4*a*c))/(2*a)

Ví dụ 2:a=input ('nhap vao gia tri a = ');b=inpu t ('nhap vao gia tri b = ');c=input ('nhap vao gia tri c = ');x1=(-b+sqrt(b^2-4*a*c))/(2*a)x2=(-b-sqrt(b^2-4*a*c))/(2*a)


Ví dụ 1:a=2;b=5;c=-3;x1=(-b+sqrt(b^2-4*a*c))/(2*a)x2=(-b-sqrt(b^2-4*a*c))/(2*a)

Ví dụ 2:a=input ('nhap vao gia tri a = ');b=inpu t ('nhap vao gia tri b = ');c=input ('nhap vao gia tri c = ');x1=(-b+sqrt(b^2-4*a*c))/(2*a)x2=(-b-sqrt(b^2-4*a*c))/(2*a)

30

Lập trình trong matlab2. File hàm: Là Scripts tuy nhiêncó thêm đối số vào và đối sốđầu ra. Tất cả các biến hoạt động trong một Workspace riêng.Biến trong function chỉ là biến cục bộ.

function [Các giá trị xuất] = Tên_hàm(Các giá trị nhập)(Lưu ý: tên m-file phải trùng với tên hàm)

function s= sign(x)if x>0s=1; % so duongelseif x<0s=-1; % so amelses=0; % so =0end

hàm M-file gồm các phần cơ bản sau :

• Một dòng định nghĩa hàm gồm: functions = sign(x) gồm từ khoá function, đối số trả vềs, tên hàm sign và đối số vào x.


function s= sign(x)if x>0s=1; % so duongelseif x<0s=-1; % so amelses=0; % so =0end

• Một dòng định nghĩa hàm gồm: functions = sign(x) gồm từ khoá function, đối số trả vềs, tên hàm sign và đối số vào x.

• Phần văn bản trợ giúp để giúp ngườidùng hiểu tác dụng của hàm. Phần này đặtsau dấu %

• Thân hàm chứa mã MATLAB

31


Cấu trúc điều kiện : if …

Cú pháp :if (biểu thức logic)

nhóm lệnhend


Cú pháp :if (biểu thức logic)

nhóm lệnh 1else

nhóm lệnh 2end

32


Cấu trúc điều kiện : if …end

Cú pháp :if (biểu thứclogic)

nhóm lệnh 1elseif

nhóm lệnh 2else

nhóm lệnh 3end


Cú pháp :if (biểu thứclogic)

nhóm lệnh 1elseif

nhóm lệnh 2else

nhóm lệnh 3end

33


Ví dụ : chương trình đoán tuổi :

disp(‘Xin chao! Han hanh duoc lam quen’);x = fix(30*rand);disp(‘Tuoi toi trong khoang 0 - 30’);tuoi_ban = input(‘Xin nhap tuoi cua ban: ‘);

if tuoi_ban < xdisp(‘Ban tre hon toi’);

elseif tuoi_ban > xdisp(‘Ban lon hon toi’);

elsedisp(‘Ban bang tuoi toi’);

end







end

34







end







end

35

Cấu trúc điều kiện : switch … case

Cú pháp :switch (biểu thức điềukiện)case (giá trị 1 biểu thức)

nhóm lệnh 1otherwise

nhóm lệnh 2end

input_num = input (‘Inputnumber: ’);switch input_numcase -1

disp('negative one');case 0

disp('zero');case 1

disp('positive one');otherwise

disp('other value');end



Cú pháp :switch (biểu thức điềukiện)case (giá trị 1 biểu thức)

nhóm lệnh 1otherwise

nhóm lệnh 2end

input_num = input (‘Inputnumber: ’);switch input_numcase -1

disp('negative one');case 0

disp('zero');case 1

disp('positive one');otherwise

disp('other value');end

36

Cấu trúc lặp điều kiện : while

Cú pháp :while (biểu thức điều kiện)

nhóm lệnhend



a= input(‘Nhap vao gia tri a: ’)while a>0

disp(‘a lon hon khong ’);a= input(‘Nhap vao gia tri

a: ’)end

37

Cấu trúc lặp : for

Cú pháp :for biến = biểu thức

nhóm lệnhendfor i=i1:∆i:i2Khối các lệnhend



Cú pháp :for biến = biểu thức

nhóm lệnhendfor i=i1:∆i:i2Khối các lệnhend

for i = 1 : 10tb=strcat(‘Nhap gia tri cho A(’,num2str(i),’) =’); A(i)= input(‘’)endA

38

x = fix(100*rand);n = 7;t = 1;for k = 1:7num = int2str(n);disp(['Ban co quyen du doan

',num,' lan']);disp('So can doan nam trong

khoang 0 - 100');gu = input('Nhap so ma ban doan:

');if gu < xdisp('Ban doan nho hon');elseif gu>xdisp('So ban doan lon hon');

Ví dụ: Xây dựng chương trình đoán sốelse

disp('Ban da doandung.Xin chuc mung');

t = 0;break;

endn = n-1;

endif t > 0

disp('Ban khong doan raroi');

numx = int2str(x);disp(['Do la so: ',numx]);

end



x = fix(100*rand);n = 7;t = 1;for k = 1:7num = int2str(n);disp(['Ban co quyen du doan

',num,' lan']);disp('So can doan nam trong

khoang 0 - 100');gu = input('Nhap so ma ban doan:

');if gu < xdisp('Ban doan nho hon');elseif gu>xdisp('So ban doan lon hon');

elsedisp('Ban da doan

dung.Xin chuc mung');t = 0;break;

endn = n-1;

endif t > 0

disp('Ban khong doan raroi');

numx = int2str(x);disp(['Do la so: ',numx]);

end

39

Thảo Luận


chuong 4 -matlab co ban - part 1

Documents