Guia de labortorio MATLAB

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GL-SLS5201-L01M

INTRODUCCIÓN A MATLAB: ESCALARES, VECTORES Y MATRICES

CARRERA:        441402 INGENIERÍA DE EJECUCIÓN EN ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA

ASIGNATURA:         SLS5201 “SISTEMAS LINEALES Y SIMULACIÓN”

SEMESTRE:        II

PROFESOR:        RODRIGO DEL CANTO

1. Introducción.

En esta sesión de laboratorio vamos trabajar por primera vez con MATLAB, vamos a relacionarnos con su interfaz de usuario; Escritorio Matlab, ventana de comandos,  navegadores para ayuda y trabajo de archivos. Vamos a utilizar comandos básicos de las librerías matemáticas y principalmente comandos para el trabajo con matrices y vectores.

En muchas aplicaciones de ingeniería, el trabajo con matrices es fundamental para la solución de sistemas cuyo modelo matemático involucra su uso. Desarrollar algoritmos para el tratamiento de matrices en un lenguaje de programación de alto nivel como C o Fortran, demanda un esfuerzo de programación considerable, ya que, a pesar de que los algoritmos para el tratamiento de matrices esta bastante documentado, la mayoría de estos algoritmos están diseñados para estructuras de datos estáticas, es decir, se debe declarar en tiempo de compilación el tamaño máximo de la matriz, consumiendo recursos innecesarios y con limitaciones. Para trabajar con matrices cuyo rango se establece en tiempo de ejecución se requiere de trabajo con estructuras dinámicas de datos y esta programación es mucho más compleja. La programación se torna aún más compleja cuando se trabaja con matrices esparcidas y otros casos especiales. La gran ventaja que ofrece Matlab respecto de un lenguaje de programación se basa en el uso sencillo de operaciones matriciales sin necesidad de un dimensionamiento previo de las matrices. Todas las rutinas de tratamiento de matrices, esto es, cálculo de determinantes, trasposición, inversión, diagonalización, valores propios, etc, están ya desarrolladas y su uso es tan sencillo, que no se alcanza a percibir el trabajo de computación técnica subyacente.

Pues bien, vamos a aprender a utilizar esta poderosa herramienta de ingeniería y vamos a realizar experiencias para la aplicación la funciones matemáticas básicas y de tratamiento matricial

1. Objetivos.

Al finalizar esta experiencia el alumno será capaz de:

• Conocer la interfaz de usuario de MATLAB.
• Realizar ajustes de variables de entorno del escritorio de MATLAB
• Utilizar funciones matemáticas para realizar cálculos sencillos.
• Realizar operaciones matriciales usando MATLAB.

1. Duración.

Para el desarrollo de esta guía se contempla un tiempo neto de trabajo de 60 minutos

1. Prerrequisitos

Ninguno

1. Bibliografía.

Manual de Matlab.

1. Marco teórico.

Panorama general del entorno de MATLAB

El lenguaje de alto rendimiento de MATLAB para la computación técnica, integra el cálculo, la visualización, y una programación en un entorno fácil de usar en el que los problemas y las soluciones se expresan en notación matemática familiar para el usuario. Los típicos usos incluyen

• Matemáticas y Computación
• Desarrollo de Algoritmos
• Adquisición de datos
• Modelado, simulación y prototipado
• Análisis de los datos, exploración y visualización
• Ciencia e ingeniería de gráficos
• Desarrollo de aplicaciones, incluida la construcción de  interfaz gráfica de usuario

MATLAB es un sistema interactivo cuyo elemento de datos básico es una matriz que no requiere dimensionamiento previo. Le permite resolver muchos problemas de computación técnica, especialmente aquellos relacionados con matrices, vectores y formulaciones, solo en una fracción del tiempo que se tardaría en escribir un programa en un lenguaje escalar no interactivo como puede ser el lenguaje C o el lenguaje Fortran.

El nombre MATLAB es el acrónico de MAtrix LABoratory (Laboratorio de matrices). MATLAB fue originalmente escrito para facilitar el acceso al software de matrices desarrollado por los proyectos LINPACK y EISPACK. Hoy en día, los motores de MATLAB incorporar las bibliotecas LAPACK y BLAS, que incorporan el estado del arte técnico en software para el cálculo de matrices.

MATLAB ha evolucionado a lo largo de los años con el aporte de muchos usuarios. En ambientes universitarios, es la herramienta estándar para la instrucción de cursos introductorios y avanzados de matemáticas, ingeniería y ciencia. En la industria, MATLAB es la herramienta de elección para la alta productividad de investigación, desarrollo y análisis.

MATLAB ofrece una familia de aplicaciones agregadas de soluciones específicas llamadas cajas de herramientas (Toolbox). Un aspecto muy importante para la mayoría de los usuarios de MATLAB, es que las cajas de herramientas le permiten aprender y aplicar tecnología especializada. Las cajas de herramientas son amplias colecciones de funciones de MATLAB (M-files) que amplían el entorno de MATLAB para resolver determinadas clases de problemas. Usted puede agregar toolbox´s (cajas de herramientas) para el procesamiento de señales, sistemas de control, redes neuronales, lógica difusa, simulación y muchas otras áreas.

El sistema de MATLAB

El sistema MATLAB consta de las siguientes partes principales:

Herramientas de escritorio y entorno de desarrollo

Esta parte de MATLAB es el conjunto de herramientas y servicios que le ayudan a utilizar y ser más productivo con funciones de MATLAB y archivos. Muchas de estas herramientas son interfaces gráficas de usuario. Esto Incluye: el escritorio MATLAB y la ventana de comandos, un editor y depurador, un analizador de código, Navegadores para ver ayuda, el trabajo, los archivos, y otras herramientas.

Función matemática biblioteca

Esta biblioteca es una gran colección de algoritmos computacionales que van desde funciones elementales, como suma, seno, coseno, y aritmética compleja, a las funciones más sofisticadas como la matriz inversa, matriz de valores propios, funciones de Bessel, y transforma rápida de Fourier.

El Lenguaje

El lenguaje de MATLAB es un lenguaje de alto nivel de matriz/arreglos con sentencias de control, funciones, estructuras de datos, entrada/salida, y características de programación orientada a objetos. Permite tanto la creación de “programas pequeños" y crear rápidamente programas que no tienen intención de ser reutilizados. También puede hacer "programas largos" y crear programas de aplicación complejos destinados a la reutilización.

Gráficos
MATLAB tiene amplias prestaciones para la visualización de vectores y matrices en forma de gráficos, así como la anotación e impresión de estos gráficos. Esto incluye funciones de alto nivel para la visualización de datos  en forma bidimensional y tridimensional, procesamiento de imágenes, animación, y la presentación gráfica. También incluye funciones de bajo nivel que te permiten personalizar totalmente el aspecto de los gráficos, así como completar la construcción de interfaces gráficas de usuario en tus aplicaciones de MATLAB.

Interfaces externas

Las bibliotecas de interfaces externas le permiten escribir programas en lenguaje C y Fortran que interactúan con MATLAB. Esto incluye las prestaciones para llamar a rutinas de MATLAB (enlace dinámico), para llamar MATLAB como un motor de cálculo, y para la lectura y escritura de MAT-files (archivos de MATLAB).

Iniciando y Saliendo de MATLAB

En plataformas Microsoft ® Windows ®, iniciar el programa MATLAB haciendo doble clic en el acceso directo MATLAB R2006b en el escritorio de Windows [pic 3].

El Desktop

Al iniciar MATLAB, aparece el escritorio, que contiene herramientas (interfaces gráficas de usuario) para la gestión de archivos, variables, y las aplicaciones asociadas con MATLAB.

La siguiente ilustración muestra el escritorio por defecto. Puede personalizar la disposición de instrumentos y documentos para que se adapte a sus necesidades. Para obtener más información acerca de las herramientas de escritorio, consulte Desktop Herramientas Medio Ambiente y el Desarrollo en la ayuda de MATLAB.

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Salir del programa MATLAB

Para finalizar su sesión de MATLAB, seleccione el menú Archivo> Salir en el escritorio MATLAB, o escriba quit en la ventana de comandos. Puede ejecutar un archivo de comandos llamado finish.m de MATLAB cada vez que se cierra, por ejemplo, ejecutará las funciones para guardar el trabajo.

Confirmar Salida

MATLAB puede mostrar un cuadro de diálogo de confirmación antes salir. Para configurar esta opción, seleccione Archivo> Preferencias> General> Diálogos de confirmación, y seleccione la casilla de verificación Confirmar antes de salir de MATLAB.

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