أساسيات Matlab: 6 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:42

سيغطي هذا الدليل بعض الوظائف الأساسية لـ matlab. سوف تتعلم كيفية جعل matlab يقوم بتشغيل وظيفة دورية داخليًا والتخطيط وكيفية سحب نفس الوظيفة الدورية من ملف Excel بدلاً من ذلك ورسمها. هذه الوظائف هي بعض من أكثر الوظائف الأساسية والمستخدمة على نطاق واسع في matlab. هذه التعليمات موجهة لأولئك منكم الذين لم يستخدموا matlab من قبل ويحتاجون فقط إلى أداء بعض المهام البسيطة باستخدامه. يتم تضمين الرمز المميز في كل صورة كتعليق حتى تتمكن من نسخ الرمز ولصقه. لا تتردد في أخذ هذا الرمز وتعديله ليناسب تطبيقك.

الخطوة 1: بدء تشغيل Matlab

الخطوة الأولى هي الحصول على matlab وتشغيله حتى نتمكن من البدء في العمل معه. عند بدء تشغيل matlab لأول مرة ، يجب أن تبدو مثل لقطة الشاشة أدناه. الخطوة الأولى هي تعيين دليل ل matlab للعمل منه. هذا هو المكان الذي سيسحب فيه البرنامج جميع الملفات وهو المكان الذي يجب أن تحفظ فيه جميع أعمال matlab الخاصة بك ، أوصي بإنشاء مجلد جديد في مكان ما ستتذكره ، وتسميته شيئًا ستتعرف عليه. بمجرد إنشاء مجلد جديد ، انقر فوق "…" الموجود أعلى يمين الشاشة كما هو موضح في الصورة الثانية. سيظهر هذا مربع تصفح كما هو موضح في الصورة الثالثة. ابحث عن المجلد الجديد الذي قمت بإنشائه على جهاز الكمبيوتر الخاص بك وحدده. في هذا المثال ، يسمى الملف "370" ويقع على سطح المكتب.

الخطوة 2: إنشاء ملف M

الآن ما يتعين علينا القيام به هو إنشاء ملف M جديد. يعمل ملف M تمامًا مثل كتابة التعليمات البرمجية مباشرة في matlab ، ولكن يمكنك حفظ الرمز وتعديله وتشغيله بشكل متكرر. عند إدخال التعليمات البرمجية مباشرة في matlab ، تكتب كل سطر من التعليمات البرمجية على حدة. في ملف M ، تقوم بكتابة التعليمات البرمجية بالكامل ثم تشغيلها مرة واحدة. لفتح ملف M جديد ، انقر فوق الملف. ضع المؤشر على "جديد" ثم انقر على "ملف M فارغ" كما هو موضح في الصورة الأولى. يجب أن يبدو ما يتم فتحه مثل الصورة الثانية ، نظرًا لأنه يمكن تشغيل هذا الرمز بشكل متكرر ، فمن الجيد إغلاق كل شيء ومسح جميع المتغيرات قبل تشغيله في كل مرة. يتم تحقيق ذلك من خلال سطرين من التعليمات البرمجية: إغلاق الكل مسح الكل كما هو موضح في الصورة الثالثة ، يضمن مسح كل شيء وإغلاقه.

الخطوة 3: إنشاء متجه زمني

أول شيء سنفعله هو إنشاء رسم بياني للدالة في matlab. الخطوة الأولى هي إنشاء المتغير المستقل. في هذه الحالة سوف نسميها "t" للوقت. الطريقة التي سنستخدمها لإنشاء هذا المتغير هي عمل متجه. المتجه هو في الأساس سلسلة من الأرقام. على سبيل المثال ، 1 ، 2 ، 3 ، 4 سيكون متجهًا قصيرًا. الكود لإنشاء هذا المتجه هو: t = 0.1: 0.01: 10 ؛ الرقم الأول ، 0.1 يشير إلى نقطة البداية. الرقم الثاني ، 0.01 يشير إلى حجم الخطوة. الرقم الثالث ، 10 ، يشير إلى نقطة النهاية. لذا فإن هذا المتجه يتوافق مع 0.1 ، 0.11 ، 0.12 … وصولًا إلى 10. لمعرفة ما إذا كان إنشاء المتجه يعمل ، انقر فوق زر التشغيل الأخضر المميز في الصورة الثانية. هذا يدير البرنامج. لرؤية المتجه الخاص بنا ، انتقل إلى نافذة matlab الرئيسية. انقر فوق سطح المكتب ، ثم حرك الماوس فوق تخطيط سطح المكتب ، ثم انقر فوق الافتراضي كما هو موضح في الصورة الثالثة. الآن يجب أن تبدو شاشتك مثل الصورة الرابعة. على اليمين سترى المتغير الذي أنشأناه حديثًا ، t. انقر نقرًا مزدوجًا فوقه وكما في الصورة الخامسة سترى سلسلة الأرقام التي تم إنشاؤها.

الخطوة 4: تشغيل وظيفة ورسمها البياني

الآن سنقوم برسم دالة تم إنشاؤها في matlab. الخطوة الأولى هي إنشاء الوظيفة. هذا بسيط مثل كتابة دالة الرياضيات المطلوبة. يظهر مثال في الصورة الأولى. الكود المستخدم لهذه الوظيفة هو: y = sin (t) + 4 * cos (5. * t). ^ 2 ؛ الفترة قبل الضرب في جيب التمام ، وقبل مربع جيب التمام ، أخبر matlab بأداء تلك الوظائف ببساطة على الأشياء الثمينة في متجه الوقت ، وليس التعامل مع متجه الوقت كمصفوفة ومحاولة القيام بوظائف المصفوفة عليه ، والخطوة التالية هي إنشاء الشكل نفسه. يتم تحقيق ذلك باستخدام الكود الموضح في الشكل الثاني. يعد ترتيب المتغيرات في أمر الرسم مهمًا جدًا ، لذا تأكد من إعداد الكود الخاص بك تمامًا كما تم إعداده أدناه. xlabel ('Time (s)') ylabel ('Y Value') شبكة العنوان ('Y Value vs Time') أخيرًا ، ما عليك سوى النقر فوق سهم التشغيل الأخضر مرة أخرى ويجب أن يظهر الشكل كما في الصورة الثالثة.

الخطوة 5: سحب البيانات من Excel

سنقوم الآن بإنشاء نفس الرسم البياني كما كان من قبل ، ولكن عن طريق استيراد بيانات الوظيفة من جدول بيانات Excel. الصورة الأولى هي لقطة شاشة لجدول بيانات Excel الذي سيتم استخدامه. إنها نفس نقاط البيانات التي تم إنشاؤها في matlab في الخطوات السابقة ، والتي تم إجراؤها للتو في Excel. للبدء ، يمكننا حذف الكود الذي ينشئ متجه الوقت الخاص بنا والرمز الخاص بوظيفتنا من الخطوات السابقة. يجب أن يبدو الرمز الخاص بك الآن مثل الصورة الثانية. أدخل الرمز كما هو موضح في المربع الأحمر العلوي للصورة الثالثة. هذا هو الكود لقراءة ملف اكسل. يشير الحرف "A" إلى المصفوفة التي ستتضمن جميع الأرقام الموجودة في جدول البيانات ، بينما تشتمل "B" على كل النص من جدول البيانات. يتم سحب متغيري t و y من العمود الأول والثاني كما هو موضح في الكود. [A، B] = xlsread ('excelexample.xlsx')؛ t = A (:، 1)؛ y = A (:، 2) ؛ يمكن أيضًا تعديل رمز الشكل كما هو موضح في المربع الأحمر السفلي في الصورة الثالثة. سيؤدي هذا في الواقع إلى سحب عنوان المخطط وتسميات المحور من جدول البيانات ووضعها على الرسم البياني الخاص بك. xlabel (B (2)) ylabel (B (3)) العنوان (B (1)) آخر شيء يجب القيام به هو تشغيل البرنامج مرة أخرى وسترى نفس الشكل ينبثق كما هو موضح في الصورة النهائية.

الخطوة 6: إنشاء ملف Specgram

في هذه الخطوة ، سنستخدم matlab لإنشاء نموذج من خلال قراءة ملف صوت wav. يطلق على المخطط أحيانًا اسم "رسم بياني 2.5D" ، لأنه يستخدم رسمًا بيانيًا ثنائي الأبعاد ، مع إضافة لون لإظهار السعة. يوفر اللون مزيدًا من التفاصيل ثم الرسم البياني ثنائي الأبعاد البسيط ، ولكن ليس تفاصيل الرسم البياني ثلاثي الأبعاد ، ومن هنا جاء المصطلح "2.5D". تأخذ وظيفة specgram في matlab مجموعة من نقاط البيانات من ملف wav وتنفذ تحويل فورييه على نقاط لتحديد الترددات الموجودة في الإشارة. بالنسبة إلى هذا التوجيه ، ليس من المهم معرفة كيفية عمل تحويل فورييه ، فقط اعلم أن المخطط سوف يرسم الترددات الموجودة ، ومدى قوتها فيما يتعلق بالوقت. ترسم الوظيفة الوقت على المحور X والتردد على المحور Y. يتم عرض قوة كل تردد حسب اللون ، وفي هذه الحالة يكون ملف wav عبارة عن تسجيل صوتي لقطعة معدنية يتم ضربها ، ثم يتم تسجيل اهتزازات المعدن كصوت. باستخدام المواصفات ، يمكننا بسهولة تحديد تردد الرنين لقطعة المعدن ، لأن هذا سيكون التردد الذي يستمر أطول مع مرور الوقت. لتنفيذ هذه المهمة ، عليك أولاً أن تقرأ matlab ملف wav باستخدام الكود التالي: [x، fs] = wavread ('flex4.wav') ؛ في هذه الحالة ، flex4.wav هو عنوان ملف wav الخاص بنا ، والمتغير x هو نقاط البيانات في الملف ، ويشير fs إلى تردد أخذ العينات. ، فقط اكتب الكود التالي: specgram [x (:. 1)، 256، fs] ؛ 256 يتوافق مع التردد الذي يتم تنفيذ FFT عند تحليل البيانات. تقوم Matlab بشكل أساسي بتقطيع ملف الصوت إلى أجزاء وأخذ FFT على كل قطعة ، ويخبرها 256 بحجم كل قطعة. تفاصيل هذا ليست مهمة ، و 256 قيمة آمنة لاستخدامها في معظم التطبيقات. الآن إذا قمت بتشغيل الكود ، فسترى رقمًا منبثقًا كما هو موضح في الصورة الثانية. من هذا يسهل رؤية أن تردد الطنين يتوافق مع الذروة الحمراء في الركن الأيمن السفلي من الشكل. هذه هي الذروة التي تستمر أطول فيما يتعلق بالوقت.