1. MATLAB
Es un entorno de trabajo para el cálculo científico. Programado originalmente por CLEVE
MOLER a finales de los años 70, este es un programa grande de aplicación, se escribió
originalmente en FORTRAN y después se rescribió en C y fue precursor de C++.).. Es una de las
muchas sofisticadas herramientas de computación disponibles en el comercio para resolver
problemas de matemáticas; el nombre mismo de MATLAB es una abreviatura de Matrix
Laboratory, laboratorio matricial.
El programa destaca en cálculos numéricos, especialmente en los relacionados con matrices.
Matlab es aplicable a las siguientes áreas:
1. Algebra lineal Numérica
2. Procesamiento de señales (Análisis compresión de datos...)
3. Diseño de sistemas de control
4. Salidas graficas y Estadística
5. Simulación de Sistemas dinámicos.
El paquete MATLAB dispone de dos herramientas adicionales que expanden sus prestaciones,
a saber, Simulink (plataforma de simulación multidominio) y GUIDE (editor de interfaces de
usuario - GUI). Además, podemos ampliar las capacidades de MATLAB con las cajas de
herramientas (toolboxes); y las de Simulink con los paquetes de bloques (blocksets).
Programar con un lenguaje dinámico como lo es MATLAB, resulta completamente distinto a
realizarlo con uno estático. No debemos perder nuca de vista que la programación es la
manipulación de datos almacenados en la memoria de un computador y con un lenguaje
dinámico.
ENTORNO DE TRABAJO DE MATLAB
MatLab es un programa interactivo para computación numérica y visualización de datos que
contiene un conjunto herramientas y módulos que ayudan a usar las funciones y archivos.
Muchas de esas herramientas son interfaces graficas de usuario. Esto incluye, el escritorio de
matlab, la ventana de comandos, el historial de comandos, un editor y un depurador,
navegadores para revisión de la ayuda, el espacio de trabajo o workspace y los archivos.
La librería de funciones matemáticas: esta es una gran colección de algoritmos
computacionales que van desde funciones elementales como la suma, la función seno y
coseno, y la aritmética de números complejos hasta funciones mucho más sofisticadas como
inversas de matrices, autovalores de matrices, funciones de bessel, y transformadas radiadas
de Fourier.
2. Es ampliamente usado por Ingenieros de Control en el análisis y diseño, posee además una
extraordinaria versatilidad y capacidad para resolver problemas en matemática aplicada, física,
química, ingeniería a, finanzas y muchas otras aplicaciones.
CARACTERÍSTICAS DE MATLAB :
a. Cálculos intensivos desde un punto de vista numérico.
b. Gráficos y visualización avanzada.
c. Lenguaje de alto nivel basado en vectores, arrays y matrices.
d. Colección muy útil de funciones de aplicación.
Está basado en un sofisticado software de matrices para el análisis de sistemas de ecuaciones.
Permite resolver complicados problemas numéricos sin necesidad de escribir un programa.
VENTANAS EN MATLAB
COMMAND WINDOW: Es el lugar donde se ejecutan los comandos. También se pueden
ejecutar desde el editor de archivos.
CURRENT DIRECTORY – WORKSPACE: En el primero están todos los archivos *.m y el segundo
contiene toda la información de las variables que se hayan creado en la sesión.
COMMAND HISTORY: Muestra los últimos comandos ejecutados en CommandWindow.
IDENTIFICADORES
Al inicio, el Workspace presenta lo que se llama un prompt, el cual tiene la forma >>.
El final de un comando se indica mediante el ingreso de <ENTER>.
Un comando puede consistir en una expresión matemática sencilla: >> variable = valor
<ENTER> en la asignación de un valor a una variable.
Al ejecutar cada comando, si no colocamos al final el punto y coma, Matlab hace una
especie de replica indicando que el comando fue ejecutado con éxito.
Variable Ans.- En caso de ausencia de una variable a la cual asignar el resultado de un
comando.
Con el comando who vemos los nombres de todas esas variables.
Class (x).-Indica con que clase de dato se está trabajando.
Con el comando clear eliminamos el total de las variables de entorno.
Matlab proporciona asistencia a través de sus capacidades de ayuda en línea, disponibles
en tres formas: help, lookfor y la ayuda disponible a través de la barra de menú.
QUIT O EXIT.- Finalmente con el comando quit salir del Worksapace.
CLC.- Permite limpiar la ventana de comandos
FUNCIONES MATEMÁTICAS.- MATLAB.- Las más usuales son las siguientes:
abs(x) Valor absoluto o módulo de un número complejo
3. ceil(x) Menor entero mayor que x
cos(x) Coseno
exp(x) Exponencial, ex
floor(x) Parte entera de x
log(x) Logaritmo neperiano
log10(x) Logaritmo decimal
rand Devuelve un número aleatorio del intervalo [0,1]
round(x) Redondea hacia el entero más próximo
sign(x) Devuelve el signo del argumento (1, 0 ó -1)
sin(x) Seno
sqrt(x) Raíz cuadrada
tan(x) Tangente
VARIABLES
No requieren ser declaradas
Su tipo depende del valor asignado
Pueden ser redefinidas
Sensible al tipo de letra (mayúsculas o minúsculas)
Ans es la variable por omisión provista por MATLAB
Matlab realiza la asignación de memoria a variables durante la ejecución.
OPERADORES RELACIONALES: (<) Menor que; (<=) Menor o igual a, ( >) Mayor que; (>=)
Mayor o igual a; (==) Igual a; ( ) No igual a
OPERADORES LÓGICOS: (&) AND, ( ) OR, ( ) NOT
OPERADORES ARITMETICOS: Sumar (+) ; Restar ( - ); Multiplicar ( * ); Dividir ( / ); Elevar a
una potencia ( ^ )
SÍMBOLOS ESPECIALES
[ ] para definir vectores y matrices
( ) para definir precedencia en expresiones y para subíndices
, para separar elementos de un vector use comas o espacios
; para separar filas y para evitar mostrar contenido de variables
% para iniciar un comentario (programas y funciones)
... para continuar un comando en la siguiente línea
LECTURA Y ESCRITURA DE VARIABLES
DISP.-La orden disp sirve para mostrar el contenido de una cadena de caracteres o una parte
de ella, y también los elementos de una matriz o una submatriz.
FPRINTF .- visualiza un valor numérico o el resultado de una expresión:
%s cadenas; %d variables enteras ; %f variables decimales; %lf grandes variables decimales
INPUT .- Solicita un dato y automáticamente será asignado el valor Z= Input (‘ingrese el valor
de la base : ’,’y la altura: ’ )
4. TIPOS DE DATOS
NUMERICOS: doble double, enteros int8, int16, int32, int64, int8 (-234) entero de 8
bits con signo uint8(265) entero de 8 bits sin signo , uint asigna números positivos ,
uint16(-324) 0 (es igual a cero)
REALES.- Existen dos tipos de datos reales matlab reconoce por defecto al tipo de dato double
Simple precisión X=single(2169.24)
Doble precisión X=double (2459.24)
COMPLEJOS.- Permite leer tanto su parte real como su parte imaginaria
CADENAS DE CARACTERES: Las cadenas de caracteres se muestran como vectores de
caracteres ASCII, pero son almacenadas internamente mediante el correspondiente vector de
referencias de dichos caracteres, las cadenas de caracteres son, en realidad, vectores.
COMANDOS Y OPERACIONES EN MATLAB
Para operar con cadenas strcat(x,y),
Convertir un numero a cadena x=num2str(x)
Convertir una cadena a número x=str2num(x)
Almacenar los elementos de una matriz cuyos elementos son nulos Sparse; también
podemos generar una matriz esparcida, como tipo de dato sparse. Si la matriz completa
tiene dimensiones (m,n), »s=sparse(i,j,s,m,n);
Crear agrupaciones matriciales (filas y columnas) de celdas vacías que, posteriormente, se
pueden rellenar con diferentes tipos de datos: » a=cell(2,3)
MATLAB incluye funciones específicas para operar con polinomios. Por ejemplo, si
queremos evaluar lo que vale un polinomio en un punto. >> polyval(p,-1)
También es posible multiplicar dos polinomios. >> conv(p,q)
El cociente que se obtiene al dividirlos. >> deconv(p,q)
Raices del polinomio >> roots(p)
ESTRUCTURAS
CONSTRUCCIÓN FOR.- Con el bucle for se repite un conjunto de sentencias un número finito
de veces. En cada iteración MATLAB guarda una columna de la expresión en la variable,
ejecutándose las sentencias hasta la siguiente sentencia end. Su esquema general es: for
variable = expresión, sentencias, end .
CONSTRUCCIÓN WHILE .- La construcción while repite un conjunto de sentencias mientras se
cumpla una condición. Su esquema general es: while condición, sentencias , end.
CONSTRUCCIÓN IF .- La construcción if ejecuta un conjunto de sentencias si una condición se
cumple. Su forma general es: (if condición, sentencias, end o ( if condición , sentencias,
else , sentencias , end )
CONTROLES DE FLUJO.- MATLAB ofrece tres estructuras para la toma de decisiones o de
control de flujo. Son: bucles for, bucles while y estructuras if-else-end.
5. BUCLES FOR.- Permiten que un grupo de órdenes se repitan un número fijo, predeterminado
de veces. La forma general de un bucle for es: for variable = array, órdenes, end
Las órdenes entre las sentencias for y end se ejecutan una vez para cada columna en el array.
BUCLES WHILE.- Evalúan un grupo de órdenes un número indefinido de veces. Estas órdenes
entre las sentencias while y end se ejecutan mientras todos los elementos en expresión sean
verdaderos. La forma general de un bucle while es: while expresión, órdenes, end
ESTRUCTURAS IF-ELSE-END.- Muchas veces es necesario evaluar secuencias de órdenes de
forma condicional basándose en un test relacional. Su forma es: if expression, órdenes, end
BREAK.- Termina la ejecución del bucle for o while más interno de los que comprenden a dicha
sentencia.
CONTINUE.- Pasa inmediatamente a la siguiente iteración del bucle for o while saltando todas
las instrucciones entre continue y el final del bucle actual.
APLICACIONES DE MATLAB EN INGENIERIA.- Matlab se ha convertido en el ambiente
preferido para estudiantes, profesores e investigadores de las áreas de ciencias, finanzas,
problemas de física, de varias ramas de ingeniería como la química, electrónica, control,
sistemas, alimentos, mecánica y civil; ya que es un sistema interactivo único que integra
cómputo numérico, matemáticas simbólicas y visualización gráfica en 2 y 3 dimensiones,
además cuenta con una herramienta para desarrollar interfases gráficas.
CONSIDERACIONES ESPECIALES
Para escribir líneas largas y automáticamente éstas salten al llegar al borde derecho hay
que activar la opción: File/Preferences/Command Window/Wrap Lines.
Para llamar archivos con la extensión *.m sólo hay que teclear su nombre y aparecerán,
siempre y cuando estén en el Current Directory o en el Path de MatLab.
Para acceder a las sentencias escritas anteriormente sólo hay que teclear ↑.
Al hacer doble clic sobre alguno de los elementos del Workspace, se abre el elemento en el
Array Editor, que muestra los componentes de dicho elemento (matriz o vector) y permite
modificarlos.
Los comentarios deben ir precedidos por % o, lo que es lo mismo
Los nombres de las variables en diferentes Workspace pueden ser los mismos y esto no
interfiere en los programas.
MATLAB distingue entre mayúsculas y minúsculas.
La ayuda de MATLAB es bastante útil; para acceder a la misma basta teclear help.
