Základy Matlabu: 6 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:25

Tento instruktáž pokryje některé z nejzákladnějších funkcí matlabu. Naučíte se, jak přimět matlab interně spouštět periodickou funkci a vykreslovat a jak místo toho vytáhnout stejnou periodickou funkci ze souboru aplikace Excel a vykreslit ji. Tyto funkce jsou jedny z nejzákladnějších a široce používané v matlabu. Tento instruktáž je zaměřen na ty z vás, kteří nikdy předtím nepoužívali matlab a potřebují s ním provádět jen jednoduché úkoly. Kód zvýrazněný na každém obrázku je zahrnut jako komentář, takže můžete kód zkopírovat a vložit. Neváhejte si tento kód vzít a upravit jej tak, aby odpovídal vaší aplikaci.

Krok 1: Spuštění Matlabu

Prvním krokem je zprovoznění matlabu, abychom s ním mohli začít pracovat. Při prvním spuštění matlabu by to mělo vypadat jako na obrázku níže. Prvním krokem je přiřazení adresáře, ze kterého bude pracovat matlab. Zde bude program stahovat všechny soubory a místo, kde byste měli uložit veškerou práci s matlabem. Doporučuji vytvořit novou složku, kde si ji budete pamatovat, a pojmenovat ji něčím, co poznáte. Jakmile vytvoříte novou složku, klikněte na „…“umístěnou v pravém horním rohu obrazovky, jak je zvýrazněno na druhém obrázku. Zobrazí se pole pro procházení, jak je vidět na třetím obrázku. Najděte novou složku, kterou jste vytvořili v počítači, a vyberte ji. V tomto případě se soubor nazývá „370“a je umístěn na ploše.

Krok 2: Vytvoření M-souboru

Nyní musíme vytvořit nový soubor M. Soubor M funguje přesně jako psaní kódu přímo do matlabu, ale můžete kód uložit a upravit a spustit jej opakovaně. Při zadávání kódu přímo do matlabu zadáváte každý řádek kódu jednotlivě. Do souboru M napíšete celý kód a poté jej spustíte najednou. Chcete -li otevřít nový soubor M, klikněte na soubor. Umístěte kurzor na „Nový“a poté klikněte na „Prázdný soubor M“, jak je znázorněno na prvním obrázku. Co se otevře, by mělo vypadat jako na druhém obrázku. Protože tento kód lze spouštět opakovaně, je vhodné před každým spuštěním vše zavřít a vymazat všechny proměnné. Toho je dosaženo prostřednictvím dvou řádků kódu: close allclear all Jak je vidět na třetím obrázku, zajišťuje, že je vše vymazáno a zavřeno.

Krok 3: Vytvoření časového vektoru

První věc, kterou uděláme, je vytvoření grafu funkce v matlabu. Prvním krokem je vytvoření nezávislé proměnné. V tomto případě tomu budeme říkat „t“. Metodu, kterou použijeme k vytvoření této proměnné, je vytvoření vektoru. Vektor je v podstatě řada čísel. Například 1, 2, 3, 4 by byl krátký vektor. Kód pro vytvoření tohoto vektoru je: t = 0,1: 0,01: 10; První číslo 0,1 odkazuje na počáteční bod. Druhé číslo, 0,01, odkazuje na velikost kroku. Třetí číslo, 10, odkazuje na koncový bod. Tento vektor tedy odpovídá 0,1, 0,11, 0,12 … až do 10. Chcete -li zjistit, zda vytváření vektoru fungovalo, klikněte na zelené tlačítko spuštění zvýrazněné na druhém obrázku. Tím se spustí program. Chcete -li vidět náš vektor, přejděte do hlavního okna matlabu. Klikněte na plochu, poté najeďte myší na rozložení plochy a poté klikněte na výchozí, jak je uvedeno na třetím obrázku. Nyní by vaše obrazovka měla vypadat jako čtvrtý obrázek. Vpravo uvidíte naši nově vytvořenou proměnnou, t. Poklepejte na něj a jako na pátém obrázku uvidíte vytvořenou řadu čísel.

Krok 4: Spuštění a vykreslení funkce

Nyní nakreslíme funkci vytvořenou v matlabu. Prvním krokem je vytvoření funkce. Je to tak jednoduché, jako napsat požadovanou matematickou funkci. Příklad je uveden na prvním obrázku. Kód použitý pro tuto funkci je: y = sin (t)+4*cos (5.*t).^2; Období před násobením v kosinu a před čtvercem kosinu řekněte matlabu, aby tyto funkce provedl jednoduše na cennosti časového vektoru, ne zacházet s časovým vektorem jako s maticí a zkusit na něm dělat maticové funkce. Dalším krokem je vytvoření samotného obrázku. Toho je dosaženo pomocí kódu zobrazeného na druhém obrázku. Pořadí proměnných v příkazu plot je velmi důležité, proto nezapomeňte nastavit kód tak, jak je nastaven níže. Obrázekh = axes ('fontsize', 14); plot (t, y, 'linewidth, 2) xlabel ('Time (s)') ylabel ('Y Value') Titul ('Y Value vs Time') mřížka na Nakonec klikněte znovu na zelenou šipku běhu a postava by měla vyskočit jako na třetím obrázku.

Krok 5: Vybírání dat z Excelu

Nyní vytvoříme stejný graf jako dříve, ale importem dat funkcí z excelové tabulky. První obrázek je snímek obrazovky excelové tabulky, která bude použita. Jedná se o přesně stejné datové body vytvořené v matlabu v předchozích krocích, právě vytvořené v Excelu. Chcete -li začít, můžeme z předchozích kroků odstranit kód vytvářející náš časový vektor a kód pro naši funkci. Váš kód by nyní měl vypadat jako druhý obrázek. Vložte kód podle horního červeného pole třetího obrázku. Toto je kód pro čtení souboru aplikace Excel. „A“označuje matici, která bude obsahovat všechna čísla v tabulce, a „B“zahrnuje veškerý text z tabulky. Proměnné t a y jsou získávány z prvního a druhého sloupce, jak je uvedeno v kódu. [A, B] = xlsread ('excelexample.xlsx'); t = A (:, 1); y = A (:, 2); Kód obrázku lze také upravit, jak ukazuje spodní červené pole na třetím obrázku. To ve skutečnosti vytáhne z tabulky název a osu grafu a vloží je do grafu. Xlabel (B (2)) ylabel (B (3)) Title (B (1)) Poslední věc, kterou musíte udělat, je spustit program znovu a uvidíte, že se objeví stejná postava jako na konečném obrázku.

Krok 6: Vytvoření Specgramu

V tomto kroku použijeme matlab k vytvoření specgramu čtením zvukového souboru wav. Spekugramu se někdy říká „2.5D graf“, protože používá dvourozměrný graf s přidáním barvy pro zobrazení amplitudy. Barva poskytuje více detailů než jednoduchý 2D graf, ale ne detail 3D grafu, proto výraz „2.5D.“Specgramová funkce matlabu vezme sadu datových bodů ze souboru wav a provede Fourierovu transformaci na body k určení frekvencí přítomných v signálu. Pro tento instruktáž není důležité vědět, jak Fourierova transformace funguje, stačí vědět, že spekulace vykreslí, jaké frekvence jsou přítomny a jak silné jsou s ohledem na čas. Funkce vykresluje čas na ose X a frekvenci na ose Y. Síla každé frekvence je zobrazena barvou. V tomto případě je soubor wav zvukovým záznamem zasaženého kusu kovu a poté jsou vibrace kovu zaznamenány jako zvuk. Pomocí specgramu můžeme snadno určit rezonanční frekvenci kusu kovu, protože to bude frekvence, která s časem vydrží nejdéle. Chcete -li provést tento úkol, nejprve nechejte matlab přečíst soubor wav pomocí následujícího kódu: [x, fs] = wavread ('flex4.wav'); V tomto případě je flex4.wav název našeho souboru wav, proměnná x je datové body v souboru a fs odkazuje na vzorkovací frekvenci. Provedení specgramu, stačí zadat následující kód: specgram [x (:. 1), 256, fs]; 256 odpovídá frekvenci, na které se FFT provádí při analýze dat. Matlab v zásadě rozřezává zvukový soubor na kousky a pořizuje FFT na každém bloku 256 říká, jak velký by měl být každý kus. Podrobnosti o tom nejsou důležité a 256 je bezpečná hodnota, kterou lze použít pro většinu aplikací. Nyní, když spustíte kód, uvidíte vyskakovací obrázek, jak je vidět na druhém obrázku. Z toho je snadno vidět, že rezonanční frekvence odpovídá červenému vrcholu v pravém dolním rohu obrázku. Toto je vrchol, který trvá nejdéle s ohledem na čas.