Kiến thức cơ bản về Matlab: 6 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:37

Tài liệu hướng dẫn này sẽ bao gồm một số chức năng cơ bản nhất của matlab. Thay vào đó, bạn sẽ học cách làm cho matlab chạy một hàm tuần hoàn trong nội bộ và vẽ biểu đồ cũng như cách kéo hàm tuần hoàn tương tự từ một tệp excel và vẽ biểu đồ. Hướng dẫn này hướng đến những bạn chưa từng sử dụng matlab trước đây và chỉ cần thực hiện một số tác vụ đơn giản với nó. Mã được đánh dấu trong mỗi hình ảnh được bao gồm dưới dạng nhận xét để bạn có thể sao chép và dán mã. Vui lòng lấy mã này và sửa đổi nó để phù hợp với ứng dụng của bạn.

Bước 1: Khởi động Matlab

Bước đầu tiên là thiết lập và chạy matlab để chúng ta có thể bắt đầu làm việc với nó. Khi bạn lần đầu tiên bắt đầu matlab, nó sẽ giống như ảnh chụp màn hình bên dưới. Bước đầu tiên là gán một thư mục cho matlab để làm việc. Đây là nơi chương trình sẽ lấy tất cả các tệp từ đó và là nơi bạn nên lưu tất cả công việc matlab của mình. Khi bạn đã tạo một thư mục mới, hãy nhấp vào "…" ở trên cùng bên phải của màn hình như được đánh dấu trong hình thứ hai. Thao tác này sẽ bật lên một hộp duyệt như trong hình thứ ba. Tìm thư mục mới bạn đã tạo trên máy tính của mình và chọn nó. Đối với ví dụ này, tệp được gọi là "370" và nằm trên màn hình nền.

Bước 2: Tạo M-File

Bây giờ những gì chúng ta cần làm là tạo một tệp M mới. Tệp M hoạt động chính xác như gõ mã trực tiếp vào matlab, nhưng bạn có thể lưu và sửa đổi mã và chạy nó nhiều lần. Khi nhập mã trực tiếp vào Matlab, bạn nhập từng dòng mã riêng lẻ. Trong một tệp M, bạn viết toàn bộ mã của mình sau đó chạy nó cùng một lúc. Để mở tệp M mới, hãy nhấp vào tệp. Đặt con trỏ của bạn vào "Mới" sau đó nhấp vào "Tệp M trống" như thể hiện trong hình đầu tiên. Những gì mở ra sẽ giống như hình thứ hai Vì mã này có thể được chạy nhiều lần, nên bạn nên đóng mọi thứ và xóa tất cả các biến trước khi chạy mỗi lần. Điều này được thực hiện thông qua hai dòng mã: đóng allclear tất cả Như đã thấy trong hình thứ ba, đảm bảo mọi thứ được xóa và đóng lại.

Bước 3: Tạo vectơ thời gian

Điều đầu tiên chúng ta sẽ làm là tạo một đồ thị của một hàm trong matlab. Bước đầu tiên là tạo biến độc lập. Trong trường hợp này, chúng tôi sẽ gọi nó là "t" cho thời gian. Phương pháp chúng ta sẽ sử dụng để tạo biến này là tạo một vector. Một vectơ về cơ bản là một chuỗi số. Ví dụ, 1, 2, 3, 4 sẽ là một vectơ ngắn. Mã để tạo vectơ này là: t = 0,1: 0,01: 10; Số đầu tiên, 0,1 đề cập đến điểm bắt đầu. Con số thứ hai, 0,01 đề cập đến kích thước bước. Số thứ ba, 10, đề cập đến điểm kết thúc. Vì vậy, vectơ này tương ứng với 0,1, 0,11, 0,12… cho đến 10. Để xem việc tạo vectơ có hiệu quả hay không, hãy nhấp vào nút chạy màu xanh lục được đánh dấu trong hình thứ hai. Điều này sẽ chạy chương trình. Để xem vector của chúng ta, hãy vào cửa sổ matlab chính. Bấm vào màn hình nền, sau đó di chuột qua bố cục màn hình, rồi bấm vào mặc định như được phác thảo trong hình thứ ba. Bây giờ màn hình của bạn sẽ giống như hình thứ tư. Ở bên phải, bạn sẽ thấy biến mới được tạo của chúng tôi, t. Nhấp đúp vào nó và giống như trong hình thứ năm, bạn sẽ thấy dãy số được tạo ra.

Bước 4: Chạy và vẽ đồ thị một hàm

Bây giờ chúng ta sẽ vẽ đồ thị một hàm được tạo trong matlab. Bước đầu tiên là tạo hàm. Điều này đơn giản như viết ra hàm toán học mong muốn. Một ví dụ được hiển thị trong hình đầu tiên. Mã được sử dụng cho hàm này là: y = sin (t) + 4 * cos (5. * T). ^ 2; Khoảng thời gian trước phép nhân trong cosin và trước khi bình phương của cosin yêu cầu matlab thực hiện các chức năng đó chỉ đơn giản là trên các giá trị của vectơ thời gian, không coi vectơ thời gian như một ma trận và cố gắng thực hiện các hàm ma trận trên đó. Bước tiếp theo là tạo ra chính hình đó. Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng mã được hiển thị trong hình thứ hai. Thứ tự của các biến trong lệnh plot rất quan trọng, vì vậy hãy đảm bảo thiết lập mã của bạn giống như thiết lập bên dưới. xlabel ('Time (s)') ylabel ('Y Value') Title ('Y Value vs Time') on

Bước 5: Lấy dữ liệu từ Excel

Bây giờ chúng ta sẽ tạo cùng một đồ thị như trước, nhưng bằng cách nhập dữ liệu hàm từ bảng tính excel. Hình đầu tiên là ảnh chụp màn hình của bảng tính excel sẽ được sử dụng. Nó giống hệt các điểm dữ liệu được tạo trong matlab ở các bước trước, chỉ được tạo trong excel. Để bắt đầu, chúng ta có thể xóa mã tạo vectơ thời gian và mã cho hàm của chúng ta từ các bước trước. Bây giờ mã của bạn sẽ giống như hình thứ hai, hãy nhập mã như được hiển thị trong hộp màu đỏ trên cùng của hình thứ ba. Đây là mã để đọc tệp excel. "A" đề cập đến một ma trận sẽ bao gồm tất cả các số trong bảng tính và "B" bao gồm tất cả văn bản từ bảng tính. Các biến t và y được lấy từ cột cộng gộp thứ nhất và thứ hai như được hiển thị trong mã. [A, B] = xlsread ('excelexample.xlsx'); t = A (:, 1); y = A (:, 2); Mã hình cũng có thể được sửa đổi như được hiển thị trong hộp màu đỏ phía dưới trên hình thứ ba. Điều này thực sự sẽ kéo tiêu đề biểu đồ và nhãn trục từ bảng tính và đưa chúng vào biểu đồ của bạn. Xlabel (B (2)) ylabel (B (3)) Title (B (1)) Điều cuối cùng cần làm là chạy chương trình một lần nữa và bạn sẽ thấy hình tương tự hiện lên như trong hình cuối cùng.

Bước 6: Tạo một Specgram

Trong bước này, chúng tôi sẽ sử dụng matlab để tạo một specgram bằng cách đọc một tệp âm thanh wav. Một biểu đồ đặc biệt đôi khi được gọi là "đồ thị 2,5D", vì nó sử dụng một đồ thị hai chiều, với việc bổ sung màu sắc để hiển thị biên độ. Màu sắc cung cấp chi tiết hơn sau đó là đồ thị 2D đơn giản, nhưng không phải chi tiết của đồ thị 3D, do đó có thuật ngữ "2.5D". Hàm specgram của matlab lấy một tập hợp các điểm dữ liệu từ tệp wav và thực hiện Biến đổi Fourier trên điểm để xác định các tần số có trong tín hiệu. Đối với hướng dẫn này, không quan trọng là phải biết Fourier Transform hoạt động như thế nào, chỉ cần biết rằng biểu đồ sẽ vẽ biểu đồ tần số nào hiện diện và mức độ mạnh của chúng theo thời gian. Hàm vẽ biểu đồ thời gian trên trục X và tần số trên trục Y. Cường độ của mỗi tần số được hiển thị bằng màu sắc. Trong trường hợp này, tệp wav là bản ghi âm của một mảnh kim loại bị va đập và sau đó các dao động của kim loại được ghi lại dưới dạng âm thanh. Bằng cách sử dụng biểu đồ thông số, chúng ta có thể dễ dàng xác định tần số cộng hưởng của miếng kim loại, vì đó sẽ là tần số tồn tại lâu nhất với thời gian. fs] = wavread ('flex4.wav'); Trong trường hợp này, flex4.wav là tiêu đề của tệp wav của chúng tôi, biến x là các điểm dữ liệu trong tệp và fs đề cập đến tần số lấy mẫu., chỉ cần nhập mã sau: specgram [x (:. 1), 256, fs]; 256 tương ứng với tần số mà FFT được thực hiện khi phân tích dữ liệu. Về cơ bản, Matlab chia nhỏ tệp âm thanh thành nhiều đoạn và lấy FFT trên mỗi đoạn. 256 cho biết độ lớn của mỗi đoạn. Chi tiết của điều này không quan trọng và 256 là giá trị an toàn để sử dụng cho hầu hết các ứng dụng. Bây giờ nếu bạn chạy mã, bạn sẽ thấy một hình bật lên như trong hình thứ hai. Từ đó có thể dễ dàng thấy rằng tần số cộng hưởng tương ứng với đỉnh màu đỏ ở góc dưới bên phải của hình. Đây là đỉnh núi tồn tại lâu nhất với thời gian.