Основы MATLAB

НТО РЭС выпущена книга Основы "MATLAB"

 




MATLAB вақт синовидан ўтган математик ҳисобларни автоматлаштириш тизимларидан биридир. У матрицавий амалларни қўллашга асосланган. Бу нарса тизимнинг номи - MATrix LABoratory - матрицавий лабораторияда ўз аксини топган.

Лекин ҳозирги вақтда MATLAB ихтисослаштирилган матрицавий тизим чегараларидан чиқиб универсал интеграллашган компьютерда моделлаш тизимига айланди. «Интеграллашган» сўзи бу тизимда қулай ифодалар ва изоҳлар таҳрирчиси, ҳисоблагич, график дастурий процессор ва бошқалар ўзаро бирлаштирилганлигини билдиради. Умуман олганда, MATLAB математиканинг ривожланиши давомида тўпланган математик ҳисоблашлар бўйича тажрибани ўзида мужассамлаштирган ва уни график визуаллаш ва анимация воситалари билан уйғунлаштирилган. MATLAB тизими илова қилинадиган катта ҳажмдаги ҳужжатлар билан биргаликда ЭҲМни математик таъминлаш бўйича кўп томли маълумотнома вазифасини бажариши мумкин. Лекин ушбу ҳужжатлар ҳозирги вақтда фақат инглиз тилида ва қисман япон тилида мавжуд.

MATLAB тизими фан ва техниканинг энг янги йўналишлари бўйича ҳам жуда кучли операцион муҳит бўлиб ҳизмат қила олади ва натижаларни юқори даражада визуаллаштириш имкониятларига эгалиги билан характерланади.

MATLAB тизимидан ҳозирги вақтда Европа, АҚШ, Япония давлатларида аксарият мутахассислар фойдаланади ва у кўпчилик операцион тизимларда, жумладан GNU/Linux, Mac OS, Solaris, Microsoft Windows ва бошқаларда ишлайди.

Ҳозирги вақтда MATLAB илмий-техникавий ҳисоблашлар учун энг мукаммал дастурлаш тизимидир. MATLAB тизимини уни ишлаб чиққан фирма ҳужжатлари асосида ўрганиш бошловчи фойдаланувчидангина эмас балки компьютерда ҳисоблаш бўйича мутахассисдан ҳам жуда кўп вақт ва меҳнат талаб қилади. Бундан ташқари, ҳужжатлар инглиз тилида ва катта ҳажмдаги ахборот формал тарзда баён қилинган. Ушбу китоб билан танишгандан ва ундаги намунавий мисолларни бажаргандан кейин фойдаланувчининг фирма ҳужжатлари билан ҳам ишлаши осонлашади.

MATLAB – юқори унумдорликка эга бўлган техник ҳисоблашлар тилидир. Ундан математик ҳисоблашлар, моделлаш алгоритмларини яратиш, маълумотларни таҳлил, тадқиқ қилиш ҳамда визуаллаштириш, илмий ва инженерлик графикаси, иловаларни лойиҳалаш ва бошқаларда фойдаланиш мумкин. MATLAB ёрдамида конкрет масалаларни ечиш бошқа скаляр дастурлаш тилларидагига (масалан Си ) нисбатан бир неча марта тез бажарилади. Саноатда MATLAB тадқиқотларни бажариш, ишланмаларни тайёрлаш, маълумотларни таҳлил қилиш учун юқори унумдорликка эга бўлган воситадир. MATLAB тизимидаги toolboxes деб аталувчи дастурларнинг махсус гуруҳлари катта аҳамиятга эга. Улар кўпчилик фойдаланувчилар учун илмий-тадқиқотлар ва лойиҳалашда махсус усулларни ўрганиш ва қўллаш имкониятини беради. Toolboxes MATLAB функцияларининг батафсил коллекцияси бўлиб, хусусий масалаларни ечиш учун хизмат қилади.

MATLAB тизими – бир вақтнинг ўзида ҳам операцион муҳит ҳам дастурлаш тилидир. Тизимнинг кучли томонларидан бири унда фойдаланувчи махсус функция ва программаларни ёзиб m-файллар кўринишида расмийлаштириши ва уларни муайян масала ҳамда муаммоларни ечиш учун мўлжалланган амалий дастурлар (Application Toolboxes ёки қисқача Toolboxes) каталогларига бирлаштириши мумкин. Бундай каталоглар MATLAB тизимига қўшилгандан кейин ҳамма фойдаланувчилар учун умумий бўлади. Умуман олганда Toolboxes фан ва техниканинг деярли барча йўналишлари бўйича бутун дунё бўйлаб кўплаб тадқиқотчилар ишларининг натижаларидир. Шу сабабли  MATLAB Application Toolboxes амалий дастурлар пакетларидан фойдаланиш фан ва техниканинг турли соҳаларидаги энг сўнгги ютуқлар даражасида бўлиш имкониятини беради.

 MATLAB скриптлар ва дастурлар ёзиладиган содда ва юқори даражадаги дастурлаш тилига эга. Скриптлар очиқ бўлганлиги, уларни кўриш ва ўзгартириш мумкинлиги сабабли MATLAB тизими машҳур бўлди ва фан ҳамда техникада жаҳон стандарти даражасига кўтарилди.

Ўзбекистонда MATLAB тизими ўзининг ҳисоблашлар ва натижаларни визуаллаш бўйича юқори самарадорлиги билан машҳур. Лекин MATLAB тизими бўйича ўзбек тилида адабиётларга талаб катта бўлишига қарамасдан улар жуда кам, деярли йўқ даражада. Тақдим қилинаётган китобни ушбу бўшлиқни тўлдириш йўналишидаги илк қадамлардан бири деб ҳисоблаш мумкин.

Мазкур китоб 19 бобдан иборат бўлиб, унда MATLAB нинг имкониятлари, асосий объектлари, операторлари ва функциялари, ҳисоблашларни график визуаллаштириш асослари, сонли усуллар, MATLAB тизимида дастурлаш асослари,     NOTEBOOK пакети, Control System Toolbox пакети, SIMULINK пакети, SIMULINK библиотекаларининг блоклари, Sim Powers System пакети, маълумотларни қабул қилиш воситалари     ва бошқалар батафсил кўриб чиқилган.

Китобда SIMULINK тизимидан фойдаланиб моделлаш процедураларини ташкил қилиш усуллари батартиб баён қилинган. Амалий масалаларни ечиш учун SIMULINK тизими қўллашга доир кўплаб намунали мисоллар келтирилган. Ҳисоблашлар ва натижаларни визуаллаш бўйича MATLAB тизимининг ядроси тақдим қиладиган асосий имкониятлар баён қилинган. MATLAB тизимининг айрим кенгайтмалари ҳам кўриб чиқилган.

 

Тақдим қилинаётган китоб фан ва техниканинг турли соҳаларида ишловчи инженерлар ва тадқиқотчилар ҳамда олий ўқув юртларининг ўқитувчилари, аспирантлари ва студентлари учун мўлжалланган. Бундан ташқари, у ўрта мактаб, лицей ва коллежларнинг ўқитувчилари ва ўқувчилари учун ҳам фойдали бўлиши мумкин. Умуман олганда MATLAB курс ва битирув ишларини бажаришдан бошлаб илмий тадқиқотларни олиб бориш ва илмий кашфиётларни яратиш учун энг яхши танловлардан биридир.



 

MATLAB (сокращение от «Matrix Laboratory») — термин, относящийся к пакету прикладных программ для решения задач технических вычислений, а также к используемому в этом пакете языку программирования. MATLAB используется более чем 1 000 000 инженерных и научных работников, и работает на большинстве современных операционных систем, включая GNU/Linux, Mac OS, Solaris и Microsoft Windows.

MATLAB - это высокопроизводительный язык для технических расчетов. Он включает в себя вычисления, визуализацию и программирование в удобной среде, где задачи и решения выражаются в форме, близкой к математической. Типичное использование MATLAB - это:

математические вычисления;
создание алгоритмов;
моделирование;
анализ данных, исследования и визуализация;
научная и инженерная графика;

разработка приложений, включая создание графического интерфейса.

MATLAB - это интерактивная система, в которой основным элементом данных является массив. Это позволяет решать различные задачи, связанные с техническими вычислениями, особенно в которых используются матрицы и вектора, в несколько раз быстрее, чем при написании программ с использованием "скалярных" языков программирования, таких как Си.

В университетской среде, он представляет собой стандартный инструмент для работы в различных областях математики, машиностроении и науки. В промышленности, MATLAB - это инструмент для высокопродуктивных исследований, разработок и анализа данных.

Simulink, сопутствующая MATLAB программа, - это интерактивная система для моделирования нелинейных динамических систем. Она представляет собой среду, управляемую мышью, которая позволяет моделировать процесс путем перетаскивания блоков диаграмм на экране и их манипуляцией. Simulink работает с линейными, нелинейными, непрерывными, дискретными, многомерными системами.

Blocksets - это дополнения к Simulink, которые обеспечивают библиотеки блоков для специализированных приложений, таких как связь, обработка сигналов, энергетические системы.

MATLAB предоставляет удобные средства для разработки алгоритмов, включая высокоуровневые с использованием концепций объектно-ориентированного программирования. В нём имеются все необходимые средства интегрированной среды разработки, включая отладчик и профайлер. Функции для работы с целыми типами данных облегчают создание алгоритмов для микроконтроллеров и других приложений, где это необходимо.

В составе пакета MATLAB имеется большое количество функций для построения графиков, в том числе трёхмерных, визуального анализа данных и создания анимированных роликов.

Система MATLAB - это одновременно и операционная среда и язык программирования. Одна из наиболее сильных сторон системы состоит в том, что на языке MATLAB могут быть написаны программы для многократного использования. Пользователь может сам написать специализированные функции и программы, которые оформляются в виде М-файлов. По мере увеличения количества созданных программ возникают проблемы их классификации и тогда можно попытаться собрать родственные функции в специальные папки. Это приводит к концепции пакетов прикладных программ (Application Toolboxes или просто Toolboxes), которые представляют собой коллекции М-файлов для решения определенной задачи или проблемы.

В действительности Toolboxes - это нечто большое, чем просто набор полезных функций; часто это результат работы многих исследователей по всему миру, которые объединяются в группы по самым различным интересам, начиная от нейтронных сетей, дифференциальных уравнений в частных производных, сплайн-аппроксимации, статистики и размытых множеств до проектирования робастных систем управления, теории сигналов, идентификации, а также моделирования линейных и нелинейных динамических систем с помощью исключительно эффективного пакета SIMULINK. Именно поэтому пакеты прикладных программ MATLAB Application Toolboxes, входящие в состав семейства продуктов MATLAB, позволяют находиться на уровне самых современных мировых достижений в разных областях науки и техники.

 MATLAB - это система имеющая простой интерпретируемый язык высокого уровня, на котором пишут скрипты/программы. Так как скрипты открыты и их можно посмотреть и изменить для своих нужд, система MATLAB стала невероятно популярной и фактически стандартном де-факто в научном мире.

Есть ли альтернативы? Есть, но до уровня MATLAB они не дотягивают. Самая мощная из альтернативных систем - GNU/Octave, хорошо совместимая с MATLAB, но явно проигрывающая ей (хотя и приближающаяся) по функционалности. Остальные (Scilab, Yorik) отстают ещё больше на фоне MATLAB.

 

К сожалению, в нашей стране неоправданно мало публикаций по системе MATLAB. Интерес к системе MATLAB остается у нас неудовлетворенным. Особенно это относится к учебной литературе. Предлагаемая книга в некоторой мере восполняет этот пробел.

В книге описывается алгоритмы математических вычислений в такой форме, которая позволяет использовать их для широкого диапазона приложений в таких курсах как алгоритмы и численные методы, линейная алгебра, прикладная математика, теория управления, цифровая обработка сигналов и изображений, курсах по специальности. Может быть эффективно использована для того, чтобы раскрыть объединения фундаментального знания с современными информационными технологиями.

Описаны приемы работы с системой MATLAB, ставшей международным стандартом. Подробно рассмотрена работа с массивами, возможности высокоуровневой и низкоуровневой графики. Значительный объем материала отведен вычислительным задачам: решению уравнений, систем линейных и нелинейных уравнений, интегрированию, аппроксимации функций, решению систем обыкновенных дифференциальных уравнений. Изложены основы программирования на встроенном языке и принципы эффективного написания приложений в MATLAB, вопросы интеграции с MS Word. Изложение сопровождается многочисленными примерами.

В книге дано систематическое изложение способов организации процедур моделирования с использованием системы SIMULINK. Рассмотрены многочисленные примеры моделирования конкретных динамических систем.

Книга содержит много полезных примеров и рисунков, иллюстрирующих применение процедур.

 

Книга предназначена для преподавателей, инженеров,  аспирантов и исследователей, выполняющих научные и инженерные разработки в различных прикладных областях, для студентов университетов и вузов, нуждающихся в мощном вычислительном инструменте при выполнении исследовательских работ, курсовых и дипломных проектов, а также для слушателей курсов повышения квалификации по компьютерной подготовке.

MATLAB - хороший выбор для проведения любого исследования - от курсовой работы до научного открытия.

 

 
По вопросам приобретения обращайтесь в НТО РЭС тел. 238-41-76