PDF de programación - Curso rápido de Matlab

Curso rápido de Matlab

Rafael Palacios (dic/2004)

Temario

Introducción a Matlab.

1.
2. Estructuras básicas de datos.
3. Programación en Matlab.
4. Estructuras avanzadas de datos.
5. Optimización de código.
6. Representaciones gráficas.
7. Desarrollo de aplicaciones con Matlab.

29/nov

13/dic

20/dic

Curso de Matlab - 2

Temario (1)

1.

Introducción a Matlab.
– Versiones de Matlab,
– Mejoras de la versión 7
– Entorno de desarrollo,
– Ayudas y documentación,
–

Toolboxes.

2. Estructuras básicas de datos.
3. Programación en Matlab.
4. Estructuras avanzadas de datos.
5. Optimización de código.
6. Representaciones gráficas.
7. Desarrollo de aplicaciones con Matlab.

Curso de Matlab - 3

Introducción a Matlab

• ¿Qué es Matlab?

– Matlab = Matrix Laboratory.
– Programa interactivo para realizar cálculos

numéricos y visualizaciones en el ordenador.
– Programa comercial de The Mathworks Inc

(Natick, MA). http://www.mathworks.com

– Creado en California por Jack Little and Cleve

Moler en 1984, para realizar cálculo matricial en
ordenadores sin necesidad de conocimientos de
programación.

Curso de Matlab - 4

Introducción a Matlab

Entorno interactivo

+

Lenguaje de programación
(con interfaces externos Fortran, C...)

+

Entorno para desarrollo de aplicaciones

Curso de Matlab - 5

Versiones de Matlab

• Plataformas donde corre Matlab

– Sistema Operativo

• Unix: Linux, solaris, HP-UX
• MacOS
• MS-Windows

– Arquitectura

• RISC: Sparc, HP-PA
• PowerMac (G4, G5)
• Intel Pentium(III, IV, Xeon, M), AMD (Athlon, Opteron)

Curso de Matlab - 6

Versiones de Matlab

• Matlab 5

– Gráficos de calidad (2D, 3D)
– PC: Corre bajo windows utilizando toda la memoria

disponible

• Matlab 6

– Entorno de desarrollo con interfaz Java.
– Matrices 3D, estructuras, cell arrays

• Matlab 7

– Mejoras en el interfaz y mejora de Simulink
– Matlab compiler admite objetos
– Cálculo con enteros

Curso de Matlab - 7

Algunas mejoras de Matlab 7
• Se puede poner todas las ventanas dentro del entorno de desarrollo

Workspace

command history

Figuras

command window

Curso de Matlab - 8

Algunas mejoras de Matlab 7
• Acceso a comandos anteriores

Teclas: PE TAB

Curso de Matlab - 9

Algunas mejoras de Matlab 7
• Dibujar gráficos directamentes desde el editor de matrices

Tamaño máximo
de la matriz:
524288 elementos

Curso de Matlab - 10

Algunas mejoras de Matlab 7
• Breakpoints con expresiones condicionales

Curso de Matlab - 11

Algunas mejoras de Matlab 7
• Ejecución del código por secciones (cellenable cell mode)

Ejecución
sección por
sección

Permite repetir la ejecución de una sección
cambiando un parámetro de la misma.
Parámetro que estamos retocando
Resultado de la ejecución de la sección

Curso de Matlab - 12

Otras mejoras de Matlab 7

• Ejecución/Debugger por secciones de código (Cell Mode)
• Generación automática de documentación
• Optimización de código con M-Lint y profiler (ver cap6)
• Mejoras en la generación automática de código desde

Simulink
Interactive plot tool (ver cap 6)

•
• Función textscan para leer archivos
• Cálculo con variables enteras.

– Matrices más pequeñas, código más rápido. imágenes

• Acentos y caracteres internacionales en el editor.

Curso de Matlab - 13

Entorno de desarrollo

• Arraque de Matlab

– Windows

• Inicio/Programas/Matlab 7.0.1/Matlab 7.0.1
• icono de Matlab en el escritorio

• comando: matlab
• comando: matlab –r programa

Unix

• comando: matlab
• En IIT comandos: matlab, matlab5, matlab61,

matlab65, matlab7

• Ejemplo útil: matlab65 -nodisplay

(Modo Consola sin gráficos)

Curso de Matlab - 14

Entorno de desarrollo

Ventana de
comandos

Curso de Matlab - 15

Comandos básicos

• ver muestra la versión, el código de licencia y

las toolboxes disponibles
– Licencia 46431: profesores (para investigación y

proyectos)

– Licencia 205966: aulas (sólo para docencia)
• whos lista todas las variables disponibles
• save archivoguarda todas las variables
• save archivo a b guarda las variables a y b
• load archivo carga variables
• quit salir

Curso de Matlab - 16

Editor
• Matlab incorpora un editor que interacciona con

el resto del entorno.

Controles del debugger

Ejecución por secciones
en cell mode

sintaxis

Curso de Matlab - 17

Ayudas y documentación

• Ayuda en modo texto mediante comandos

– help funciónmuestra la ayuda de una función
– help vale tanto para las funciones del sistema como para

desarrollos propios
• Ayuda de tipo gráfico

Hypertext Help Window

Start / Help

Curso de Matlab - 18

Ejemplo de consulta

Secciones de la ayuda
• Syntax
• Description
• Arguments
• Examples
• Algorithm
• Limitations
• See Also
• Refences

o la r s

h

c

y s

d b

e

p

e lo

v

e

d

Curso de Matlab - 19

Ayuda on-line
• Página oficial de soporte

http://www.mathworks.com/support/

– Documentación
– Soluciones a problemas ordenadas por categorías
– Ejemplos de código
– Noticias
– Actualizaciones
• Matlab Central

– Newsgroups
– File Exchange
– Link Exchange

• Soporte técnico personal por correo electrónico

– Utilizar un código de licencia válido
– Describir la plataforma
– Acotar el problema

Curso de Matlab - 20

Toolboxes

• Librerías especializadas en materias concretas. Incluyen:

– Manuales tipo tutorial (User's Guide) [HTML, PDF]
– Referencia de las funciones (Reference Guide) [HTML, PDF]
– Programas de demo
– Aplicaciones completas listas para utilizar

Curso de Matlab - 21

Ejemplos de Toolboxes

>> ver
-------------------------------------------------------------------------------------
MATLAB Version 6.5.0.180913a (R13)
MATLAB License Number: 46431
Operating System: SunOS 5.8 Generic_108528-29 sun4u
Java VM Version: Java 1.3.1_02 with Sun Microsystems Inc. Java HotSpot(TM) Server VM
-------------------------------------------------------------------------------------
MATLAB Version 6.5 (R13)
Simulink Version 5.0 (R13)
Control System Toolbox Version 5.2 (R13)
Fuzzy Logic Toolbox Version 2.1.2 (R13)
Image Processing Toolbox Version 3.2 (R13)
MATLAB Compiler Version 3.0 (R13)
MATLAB Web Server Version 1.2.2 (R13)
Mu-Analysis and Synthesis Toolbox Version 3.0.7 (R13)
Neural Network Toolbox Version 4.0.2 (R13)
Nonlinear Control Design Blockset Version 1.1.6 (R13)
Optimization Toolbox Version 2.2 (R13)
Real-Time Workshop Version 5.0 (R13)
Robust Control Toolbox Version 2.0.9 (R13)
SB2SL (converts SystemBuild to Simu... Version 2.5 (R13)
Signal Processing Toolbox Version 6.0 (R13)
System Identification Toolbox Version 5.0.2 (R13)
>> date

ans =

27-Nov-2004

Curso de Matlab - 22

Otras Toolboxes
Application Areas
• Technical Computing

http://www.mathworks.com/products/

– Mathematical computation, analysis, visualization, and algorithm

development
• Control Design

– Model-Based Design for control systems, including simulation, rapid

prototyping, and code generation for embedded systems

• Signal Processing and Communications

– Model-Based Design for signal processing and communication systems,

including simulation, code generation, and verification

•

Image Processing
– Image acquisition, analysis, visualization, and algorithm development

• Test & Measurement

– Hardware connectivity and data analysis for test and measurement

applications

• Financial Modeling and Analysis

– Financial modeling, analysis, and application deployment

Curso de Matlab - 23

Temario (2)

Introducción a Matlab.

1.
2. Estructuras básicas de datos.

– Variables
– Vectores y matrices
– Ejemplos de operaciones
–

Tipos de datos

3. Programación en Matlab.
4. Estructuras avanzadas de datos.
5. Optimización de código.
6. Representaciones gráficas.
7. Desarrollo de aplicaciones con Matlab.

Curso de Matlab - 24

Variables

• Matlab no requiere declarar ni dimensionar

variables
– Las variables se auto-declaran al inicializarlas
– La memoria se reasigna dinámicamente

>> x=5;
>> y=20;
>> z=x*y

z =

100

poniendo ';' se realiza la asignación pero no se muestra el resultado

sin poner ';' se puestra el resultado final

>> datos=load('datos.txt');
>> cadena='hola';

Curso de Matlab - 25

Vectores y Matrices

• Matlab considera que todas las variables son

matrices (vectores y escalares son casos
particulares).

Ejemplos de inicialización de vectores fila
>> x=[1,2,3,5,7,11,13]; [ 1 2 3 5 7 11 13 ]
>> x=[1 2 3 5 7 11 13]; [ 1 2 3 5 7 11 13 ]

>> y=1:5;
>> pares=2:2:10;
>> imp_down=9:-2:1;

[ 1 2 3 4 5 ]
[ 2 4 6 8 10 ]
[ 9 7 5 3 1 ]

>>a(5)=7;

[ 0 0 0 0 7 ]

Curso de Matlab - 26

Vectores y Matrices

Ejemplos de inicialización de vectores columna

>> x=[1;2;3;5;7;11;13]

x =

1
2
3
5
7
11
13

>> x=[1,2,3,5,7,11,13]';

Vector fila

traspuesta

Curso de Matlab - 27

Vectores y Matrices

Ejemplos de inicialización de Matrices

>> M = [1 2 3; 4 5 6; 7 8 9];

1 2 3
4 5 6
7 8 9

>> ceros=zeros(2,5);

>> unos=ones(3,4);

>> M2=[ 20, 21, 22; M];
>> M2=[[20, 21, 22]; M];

>> M3=[ [15;16;17], M];

>> aleatorio=rand(20,30);
>> normal=randn(20,30);

0 0 0 0 0
0 0 0 0 0

1 1 1 1
1 1 1 1
1 1 1 1

20 21 22
1 2 3
4 5 6
7 8 9

15 1 2 3
16 4 5 6
17 7 8 9

Curso de Matlab - 28

Acceso a los elementos de una matriz

• Matlab utiliza los paréntisis para acceder a

elementos de la matriz

• Los subíndices empiezan en 1, por lo tanto el

primer elemento es a(1,1)

• Ejempl