تحقیق مقاله معرفی نرم افزار Matlab

آشنایی با نرم افزار Matlab

مقدمه :

به حق نرم افزار Matlab یکی از برترین و پیشرفته ترین نرم افزارهای مهندسی به شمار می رود که دارای امکانات فوق العاده زیاد برای رسم اشکال هندسی ؛ مدل سازی نرم افزارها ی مهندسی ؛ پردازش تصویر ؛ محاسبات دقیق ریاضی و مهندسی ؛ و بسیاری کاربرد های دیگر نام برد که این نرم افزار را به علت همه کاره بودنش از دیگر نرم افزار ها متمایز می سازد .

ما قصد داریم که در چندین مقاله ی پی در پی شما عزیزان را با این نرم افزار آشنا کنیم و سطح این مقالات از مبتدی تا پیشرفته ادامه خواهد داشت و امکان دارد هفته ها طول بکشد .

نحوه ی نصب نرم افزار :

   نرم افزار Matlab6.0 تنها بر روی سیستم عاملهای Windows 2000 , Windows XP و ویندوزهایی که در آینده خاهند آمد قابل نصب است . در ضمن حد اقل ۳ گیگا بایت فضا روی هارد و ۱۲۸ مگا بایت RAM نیاز دارد . در ضمن قبل از نصب باید به شما بگویم که این نرم افزار هنگام اجرا به حافظه ی زیادی نیاز دارد پس بهتر است که برای سیستم خود حد اقل یک RAM  ۲۵۶ مگا بایتی تهیه کنید .

اساس عملکرد Matlab

     اساس عملکرد این نرم افزار ماتریسها می باشند . در اصل این نرم افزار با عملیتهای ماتریسی و محا سبات ۱۰۰ در صد عملی نتایج عملی و مفیدی به ما میدهد . پس به شما توصیه می کنم قبل از کار با این نرم افزار کمی با ماتریسها آشنایی پیدا کنید .

تعریف متغیرها :

         در نرم افزار Matlab  تغییر متغیر ها به سادگی و به صورت زیر انجام پذیر می باشد :

A = [16 3 2 13; 5 10 11 8; 9 6 7 12; 4 15 14 1]

در اصل عبارت بالا یک متغیر ( آرایه ) با ۴ درایه ی افقی و ۴ درایه ی  عمودی تعریف می کند .

پس از انجام این عمل و زدن کلید Enter  شما با عکس العمل زیر مواجه می شوید :

A =
    16     3     2    13
     5    10    11     8
     9     6     7    12
     4    15    14     1

 در صورتی که مایلید تیجه ی عمل خود را نبینید می توانید از یک ";" در آخر عملیات خود استفاده کنید یعنی :

A = [16 3 2 13; 5 10 11 8; 9 6 7 12; 4 15 14 1];

برای دسترسی به هر آرایه می توانید از قاعده ی زیر کمک بگیرید :

A = (3,4);

 که در مثال بالا برابر ۱۲ می باشد .

  برای اینکه به یک آرایه مثلاْ از 0 تا ۲۰ و ۲ تا ۲ تا عدد بدهید از قاعده ی زعر استفاده می کنید :

A = 0:2:20

 و جواب شما یک ماتریس ۱ در ۱۰ و با اعضای زوج ۰ تا ۲۰ است .

آنالیز مدارهای الکترونیکی با Matlab

همانطوری که میدانیم نرم افزار matlab از نظر گستردگی کاربرد در تخصصهای مختلف از علم ریاضی تا فنی و مهندسی و پزشکی حرف اول را میزند.یکی از کاربردهای نرم افزار matlab در تحلیل مدارها و سیستمهای الکترونیکی است.

این نرم افزار قابلیت آنالیز از یک مدار ساده دیودی تا یک طرح پردازش سیگنال یا یک طرح اینورتر پل با روش pwm را دارد.دلیل این امر نیز مشخص است زیرا با علم ریاضی هر طرحی را میتوان پیاده ،فرمول سازی و شبیه سازی کرد.در این قسمت کتابی را به شما معرفی میکنیم که در آن به این موارد پرداخته شده است:

1- اصول پایه درنرم افزار matlab

2- آشنایی با دستور العملهای رایج در این نرم افزار

3- آنالیز dc

4- آنالیز گذرا

5- آنالیز ac‌و تابع شبکه

6- آنالیز فوریه

7- مدارهای دیود و ترانزیستور

8- تقویت کننده عملیاتی

نگرشی به تواناییهای MATLAB

معمولا نرم افزارها را با کمک یک زبان برنامه نویسی قدرتمند طراحی می کنند زیبایی، خوانایی وتوانمندی وسادگی هر نرم افزار به زبان برنامه نویسی مربوط می شود که با آن نرم افزار نوشته اند . اما در نهایت هر نرم افزار دارای امکانات محدودی می باشد. ممکن است بسیاری از حالات خاص یک مسئله را در طراحی آن نرم افزار در نظر نگرفته با شند که محدودیتهایی برای نرم افزارایجاد می کند.

اما یک زبان برنامه نویسی دیگرمحدودیت های گفته شده را ندارد. یک برنامه نویس به طور سلیقه ای هر گونه امکاناتی را به برنامه ای که طراحی می کند ودر نهایت یک نرم افزار در اختیار کار بران قرار می دهد. بالطبع استفاده از چنین توانایی مشکلاتی نیز با خود به همراه دارد چون اگر شما خواستید طراحیتان را با یک زبان انجام دهید، باید تمامی توابع مورد نیاز را خودتان بنویسید که این کاری بس دشوار ووقت گیر است.

اینجانب که باید مصامحه ای بین قابلیت بالا و زمان صرف شده وآسانی کار انجام شود که از طرفی هم برای نوشتن یک برنامه ساده نیاز نباشد تمامی توابع اساسی را خودمان بنویسیم وهم برنامه ای که با آن کارمی کنیم توانایی کافی برای انجام پرمژه های ما داشته باشد. اولین چیزی که به ذهن خطور می کند این است که برای طراحی یک سیستم خاص مثلا طراحی خطوط هوایی نیاز است که نیروهایی که سیم دکل ها وارد می کنند را محاسبه کرد. همچنین میزان وزش باد، نشست برف ویخ را در این محاسبات لحاظ نمود از طرفی باید در این محاسبات مسائل الکتریکی قضیه را نیز در نظر بگیریم ( مباحث مربوط به اتصال کوتاه وصاعقه) همچنین از داده های آماری برای لحاظ کردن شرایط محیطی در فصول سرد وگرم استفاده کنیم . مسلما نرم افزاری که هم در زمینه مکانیک والکتریک وآمار توانمند باشد همچنین محاسبات ریاضی نیز در آن در نظر گرفته شده باشد برای کاربران عمومی ساخته نشده است یا حداقل ما از آن بی خبریم.بنابراین برای طراحی چنین سیستم خاصی حتما باید از یک زبان برنامه نویسی کمک گرفت. البته اگر این زبان از قابلیت خاص نرم افزارهای دیگر نیز استفاده می کند که کار ما راحتر می شود. فرض کنید از توابع ریاضی به راحتی وتوانمندی Maple یا Mathematical که نرم افزارهای تخصصی ریاضی هستند بهره مند باشدویا از محیط شبیه سازی قوی مانند Labview برخوردار باشد

با این تفاوت که فرض کنید که بتوانید در محیط Labview هر نوع بلوکی راکه به طور آماده وجود نداشته باشد با هنر برنامه نویسی خودتان اضافه کنید همچنین محیطی مثل Excel برای وارد کردن داده های مسأله در اختیار داشته باشید با توجه به این نکته که میزان داده های یک مسئله مهندسی در مواردی حتی تا هزاران عدد اعشاری وتوان دار می تواند باشد البته چه بهتر است که این زبان برنامه نویسی خیلی خیلی سطح بالا باشد تا حدودی که دقیقا از رسم الخط خودمان استفاده کند.

  MATLAB:   زبانی است که تمامی توانمندیهای ذکر شده را داراست. البته علاوه بر قابلیتهایی که قبلا ذکر شده ویژگیهای منحصر به فرد دیگری نیز دارد که ملاک مهمی در انتخاب آن به عنوان ابزار طراحی محسوب می شود.

1- ویژگی منحصر به فرد ماتریسی مهمترین ویژگی آن است که اسم آن از ماتریس گرفته شده است ( آزمایشگاه ماتریس Matrix Laboratory )

تعریف ماتریس در مطلب بسیار راحتر از سایر زبانها است. تصور کنید ماتریس n×n×n×… با این ابعاد که اندازه آن به صورت شناور باشد وبه طور دلخواه، همچنین با توجه به اینکه بیشتر محاسبات مهندسی به صورت ماتریستی انجام می شود داشتن قابلیتهای خاص در این مورد مانند ترانهاده، معکوس، دترمینال قطری کردن، بالا مثلثی و... یکی دیگر از ویژگیهای منحصر به فرد مطلب است.

2- استفاده از تجربیات وزحمات کسانی که با مطلب کار می کنند به این ترتیب که هر کسی در هر زمینه ای با مطلب کاری انجام داده باشدشرکت سازنده مطلب آنها را در نسخه های بعدی اضافه می کند بنابراین برنامه نوشتن با چنین زبانی خیلی راحت می باشد زیرا بسیاری از توابع مورد نظر ما توسط دیگران آماده شده فقط کافی است بتوانیم آنرا از لیست توابع مطلب پیدا کرده از آن برنامه استفاده کنیم. که خود باعث صرفه جویی در وقت وبالا رفتن دقت کار می شود.

3- سازگاری با زبانهای برنامه نویسی دیگر: می توان توابعی که با زبانی دیگر مثل زبانC نوشته شده باشد را دقیقا در محیطمطلب بکار برد یا برنامه های مطلب را به کد زبان C تبدیل کنبم وآن را در محیط استفاده نماییم.