Hướng dẫn sử dụng MATLAB simulink và ứng dụng điều khiển các hệ thống tự động

1.1 Khởi động và Giao Diện của Matlab Để khởi động Matlab ta nháy đúp chuột vào biểu tượng của Matlab, trên màn hình sẽ hiện ra cửa sổ giao diện của Matlab Hình 1: Giao diện Matlap ✻ Tr

BỘ LAO ĐỘNG - THƯƠNG BINH & XÃ HỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VĨNH LONG

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Hướng dẫn sử dụng MATLAB & Simulink và ứng dụng điều khiển

các hệ thống tự động

Họ và tên: MAI LÊ THÀNH NHÂN MSSV: 18007023

Giáo viên hướng dẫn: LÊ MINH THÀNH

Vĩnh Long, tháng 12 năm 2021

LỜI CÁM ƠN

Trong những lời đâu tiên báo cáo đồ án học phần này, em muốn gửi nhũng lời cám ơn và biết ơn trân thành nhất của mình tới tất cả những người đã hỗ trợ và giúp đỡ em cả về kiến thức và tinh thần trong quá trình thực hiện đồ án.

Trước hết, em xin chân thành cám ơn thầy Lê Minh Thành, người đã trực tiếp hướng dẫn, nhận xét, tận tình chỉ bảo, giúp đỡ em trong suốt quá trình làm đồ án, để em có thể hoàn thiện đồ án một cách tốt nhất.

Xin chân thành cảm ơn tới tất cả các thầy cô đã nhiệt tình dạy bảo, truyền đạt kiến thức cho chúng em trong suốt thời gian học tập dưới máy trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vĩnh Long, đặc biệt với các thầy cô tại Khoa Điện- Điện tử, các thầy cô đã luôn quan tâm , định hướng và tạo điều khiện thuận lợi cho em học tập, nghiên cứu và thực hiện đồ án.

Em đã cố gắng để hoàn thiện Đồ án 2 một cách tốt nhất, nhưng do

sự hạn chế về thơi gian và kiến thức nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong sự đóng góp của thầy cô và các bạn.

Xin chân thành cám ơn!

Vĩnh Long, Ngày … Tháng … Năm 2021 Sinh Viên

(Người thực hiện đồ án)

MAI LÊ THÀNH NHÂN

MỤC LỤC

Trang

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN

LỜI CÁM ƠN

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

PHẦN 1: SƠ LƯỢC VỀ MATLAB ………

I Phần mềm Matlab ………

II Phạm vi ứng dụng ………

III Cài đặt phần mềm Matlab ………

PHẦN 2: GIỚI THIỆU VỀ MATLAB VÀ PHẠM VI ỨNG DỤNG………

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MATLAB………

I Giới thiệu về Matlab.………

1.1 Khởi động và Giao Diện của Matlab………

1.2 Cách thức sử dụng phần mềm Matlab ………

1.3 Các thức viết biểu thức, sử dụng biến, các phím chức năng ………

II Thao tác với các tệp trong Matlab ………

2.1 Các loại tệp được dùng trong Matlab………

2.2 Các lệnh xử lý tệp mat ………

2.3 Đường dẫn ………

2.4 Các lệnh xử lý m file………

CHƯƠNG 2 XỬ LÝ DỮ LIỆU DẠNG MẢNG (MA TRẬN) TRONG MATLAB………

I Các phương pháp tạo mảng dữ liệu ………

1.1 Phương pháp nhập trực tiếp từ bàn phím………

1.2 Dùng toán tử " : "………

1.3 Dùng hàm linspace và logspace:………

1.4 Sử dụng các mảng chuẩn………

1.5 Mảng tạo từ tệp………

II Tham chiếu tới các phần tử của mảng, tạo các mảng con………

2.1 Nguyên tắc tham chiếu tới các phần tử của mảng………

2.2 Các ứng dụng của việc truy cập các phần tử của mảng………

III Các phép tính thực hiện trên mảng………

3.1 Các phép toán thông thường………

3.2 Sử dụng các toán tử với dấu "."………

3.3 Các hàm dùng trên mảng………

CHƯƠNG 3 ĐỒ HỌA TRONG MATLAB………

3.1 Những vấn đề chung………

3.2 Đường cong biểu diễn mỗi quan hệ của các giá trị ………

3.2.1 Đồ thị 2 chiều………

3.2.2 Đồ thị 3 chiều (dạng lưới và bề mặt)………

3.2 Tên của đồ thị………

3.3 Các trục toạ độ………

3.3.1 Điều khiển các trục toạ độ………

3.3.2 Các chú thích trên trục toạ độ………

3.4 Các chú thích khác trên đồ thị………

3.5 Các thuộc tính của văn bản đồ hoạ………

3.5.1 Các thuộc tính của văn bản………

3.5.2 Các ký tự đặc biệt………

3.5.3 Một số ví dụ………

3.5.4 Các tuỳ chọn của lệnh plot………

3.6 Một số lệnh viết chữ khác………

3.6.1 Lệnh gtext………

3.6.2: Lệnh ginput………

3.7 In ấn đồ thị ………

CHƯƠNG 4 LẬP TRÌNH ỨNG DỤNG TRONG MATLAB………

I Các loại dữ liệu dùng trong Matlab………

1 Dữ liệu số………

2 Các phép tính trên số phức………

2.1 Nhập dữ liệu………

2.2 các phép tính thực hiện trên số phức………

2.3 Các hàm xử lý số phức………

3 Dữ liệu dạng chuỗi………

3.1 Phép gán và tham chiếu đến dữ liệu dạng chuỗi………

3.2 Tạo các mảng với phần tử là chuỗi………

3.2.1 Tạo véc tơ cột các chuỗi:………

3.2.2 Tạo mảng hoặc véc tơ hàng các chuỗi………

3.3 Các hàm dùng trên chuỗi………

3.3.1 Hàm chuyển đổi từ dữ liệu số sang chuỗi và ngược lại………

II Nhập, xuất dữ liệu………

1 Các lệnh nhập dữ liệu………

1.1 Nhập từ bàn phím: Lệnh input………

1.2 Nhập từ hộp thoại: Lệnh inputdlg………

1.3 Nhập dữ liệu từ tệp: Lệnh fread………

1.4 Lệnh fopen: ………

1.5 Lệnh đóng tệp, fclose………

1.6 Lệnh fscanf: ………

2 Các lệnh xuất dữ liệu………

2.1 lệnh disp………

2.2 Lệnh fprintf………

2.3 Lệnh fwrite………

III Các lệnh phân nhánh………

1 Lệnh if………

1.1 Cú pháp: Lệnh If………

1.2 Các toán tử logic………

1.3 Các hàm logíc………

2 Lệnh switch………

IV Các vòng lặp………

1 Vòng lặp xác định: for………

2 Vòng lặp không xác định: while………

V Các chương trình con………

1.Phương pháp xây dựng các hàm và chương trình con………

2 Các đối số vào, ra………

CHƯƠNG 5 MÔ PHỎNG CÁC HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC BẰNG SIMULINK………

I Giới thiệu về mô phỏng số ………

1 Ý nghĩa và tầm quan trọng của mô phỏng số………

2 Giới thiệu về các phần mềm mô phỏng ………

II Trình tự thực hiện một quá trình mô phỏng.………

1 Xây dựng cấu trúc mô phỏng: Sơ đồ khối………

2 Xác lập giá trị các thông số của mô hình………

3 Xác lập các điều kiện đầu………

4 Các kích động đưa vào hệ thống………

5 Lựa chọn cách thức xuất kết quả………

6 Điểu khiển việc thực thi quá trình mô phỏng.………

III Sử dụng SIMULINK trong mô phỏng các hệ động lực………

1 Các thao tác cơ bản………

2 Chức năng và thao tác trên các khối thông dụng………

2.1 Nhóm các khối xử lý tín hiệu liên tục………

2.2 Nhóm các khối thực hiện việc gọi hàm từ Matlab và hàm truyền…………

2.3 Nhóm các khối thực hiện thao tác toán học (Math)………

2.4 Nhóm các khối xử lý tín hiệu………

2.5 Nhóm các khối thực hiện chức năng xuất kết quả (Sinks)………

2.6 Nhóm các khối thực hiện chức năng nhập dữ liệu (Sources)…………

PHẦN 3: ỨNG DỤNG………

ỨNG DỤNG SIMULINK ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG LÒ NHIỆT………

1.ỨNG DỤNG SIMULINK ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG LÒ NHIỆT ………

1.1 Mục đích ………

1.2 Giới thiệu Simulink ………

1.2.1 Các khối sử dụng trong bài thí nghiệm ………

1.2.2 Các bước để xây dựng ứng dụng mới………

2.Hàm truyền lò điện và mô hình của Ziegler-Nichols………

2.1 Hàm truyền lò điện ………

2.2 Mô hình của Ziegler-Nichols ………

2.3 Thí nghiệm ………

2.3.1 Chuẩn bị thí nghiệm ………

2.3.2 Khảo sát hệ hở lò nhiệt, nhận dạng hệ thống theo mô hình Ziegler – Nichols …

2.3.3 Khảo sát mô hình điều khiển nhiệt độ ON – OFF ………

2.4 Khảo sát mô hình điều khiển nhiệt độ PID (phương pháp Ziegler – Nichols). ………

KIỂM SOÁT MỰC NƯỚC HỆ BỒN ĐƠN DÙNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PID SỐ………

1.Giới Thiệu………

2.Nội dung………

2.1 Mô hình toán của hệ bồn đơn ………

2.2 Hệ thống điều khiển rời rạc………

2.3 Mô phỏng ………

2.4 Điều khiển hệ bồn đơn dùng bộ điều khiển PID………

2.5 Kết quả thực tế ………

3 Kết luận………

PHẦN 1: SƠ LƯỢC VỀ

MATLAB

I Phần mềm Matlab

MATLAB là phần mềm ứng dụng của

tập đoàn Mathworks (Mỹ). Đây là phần mềm

xử lý toán học rất mạnh, thông qua việc thực

hiện các phép toán trên ma trận (MAT - Matrix),

được các chuyên gia toán học và máy tính đã

lập trình các thuật giải thông qua các thư viện

công cụ xử lý toán học (LAB - Laboratory).

Phần mềm cũng cung cấp nhiều modulee khác

nhau, phục vụ cho các lĩnh vực, các chuyên

ngành cụ thể

- Định hướng của phần mềm Matlab là dùng

cho những cán bộ nghiên cứu, thiết kế và lập

trình

- Đối với ngôn ngữ lập trình thông thường để

giải bài toán cơ học người ta phải thực hiện

qua các bước sau:

+Xây dựng mô hình cơ học Xây dựng mô→

hình toán học áp dụng phương pháp toán →

+Xây dựng thuật toán Lập trình →

- Trong Matlab ta không cần quan tâm nhiều

đến việc sử dụng phương pháp toán

II Phạm vi ứng dụng

Matlab đóng vai trò như một công cụ tính

toán mạnh cho phép nhanh chóng tính ra trị số

của biểu thức phức tạp và lưu giữ trị số của

biểu thức vào bộ nhớ của máy tính

Malab cung cấp các công cụ xử lý các mảng

dữ liệu: véc tơ và ma trận, cho phép tính toán

ra kết quả của các biểu thức với dữ liệu đầuvào là các véc tơ

Matlab cung cấp các hàm để giải quyết cácvấn đề thường gặp trong kỹ thuật như: +Xử lý các đa thức (nhân, chia, tìm điểm 0(nghiệm) của đa thức)

+ Giải các phương trình tổng quát + Giải hệ phương trình tuyến tính + Giải hệ phương trình vi phân

+ Xử lý các tín hiệu đo bằng phép khai triểnfurier nhanh

+ Các phép nội suy để xử lý dữ liệu trongbảng

+ Thuật giải bài toán tối ưu

+ Phép tích phân vi phân

+ Công cụ đồ hoạ Mat lab cung cấp công cụ lập trình để xâydựng các chương trình ứng dụng

Ngoài ra còn có các module ứng dụng riêngphục vụ cho nghiên cứu sâu như:

+ Giải các phương trình vi phân đạo hàmriêng phục vụ để giải quyết các bàitoán bền dùng phương pháp phần tử hữu hạn + Simulink cho phép mô phỏng các cơ cấumáy

+ Stateflow: để nghiên cứu các dòng chảykhí hay chất lỏng

+ Fuzzy logic: nghiên cứu lôgic mờ + …v.v

III Cài đặt phần mềm Matlab

Sau khi tải về, bạn tiến hành giải nén

tệp tin với WinRAR phiên bản mới nhất

Với MATLAB 2021, quy trình cài đặt

tương tự như MATLAB 2020, bạn tiến hành thực

hiện các bước sau đây

Bước 1: Gán File iso

MATLABv9.10R2021a_Win64.iso vào ổ đĩa ảo

(nhấn chuột phải vào file > Mount (Gán))

Bước 2: Chạy setup.exe > Advanced Options

> I have a File Installation Key

Bước 3: Nhập Enter File Installation Key

09806-07443-53955-64350-21751-41297

Bước 4:Select License File license.lic :

hoặc license_standalone.lic trong thư mục

“MATLAB Licenses” đã tải về

Chọn các thành phần bạn cần cài đặt: Select products, bạn cần

- 32GB ổ cứng để cài toàn bộ các thành phần

- 3GB nếu chỉ cài “MATLAB”

Bước 5: Chọn Add shortcut to desktop để thêm

lõi tắt MATLAB ra Desktop

Bước 6: Chờ cho quá trình cài đặt hoàn tất.Bước 7: Sau khi cài đặt thành công, bạn copy file “libmwlmgrimpl.dll” trong “MATLAB Licenses” tới thư mục cài đặt

MATLAB <matlabfolder>\bin\win64\matlab_st

artup_plugins\lmgrimpl thay thế file cũ để

hoàn tất kích hoạt

PHẦN 2:

GIỚI THIỆU VỀ MATLAB

VÀ PHẠM VI ỨNG DỤNG

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MATLAB

I Giới thiệu về Matlab

1.1 Khởi động và Giao Diện của Matlab

Để khởi động Matlab ta nháy đúp chuột

vào biểu tượng của Matlab, trên màn hình sẽ

hiện ra cửa sổ giao diện của Matlab

( Hình 1: Giao diện Matlap)

✻ Trên cửa sổ giao diện chính có một số menu,

toolbar, cũng như một số cửa sổ nhỏ hơn:

 Menu bar: Chứa các cây thư mục chính,

tương tự như một số phần mềm khác chạy

trong môi trường Windows, ngoài ra có một số

lệnh thực hiện riêng của Matlab

 Toolbar (thanh công cụ): chứa các biểu tượng

(icon) thực hiện một số chức năng thông thường

(Open, New, Save, Cut, Paste ) và riêng biệt

(Simulink, Guide, Help )

 Cửa sổ lệnh (Command window): đây là cửa

sổ quan trọng nhất, có thể cho phép thực hiện

ngay các phép toán, hoặc liên kết với các cửa

sổ khác

 Một số cửa sổ phụ thực hiện các chức năngriêng (thông báo thư mục hiện thời, thông báocác dòng lệnh đã thực hiện, tên biến đang có, )

✻ Cửa sổ lệnh:

 Cửa sổ lệnh là nơi cho phép nhập các lệnhthực hiện từng phép toán, các chương trình con,cũng như kết nối với các module ứng dụngtrong Matlab

 Trên cửa sổ giao diện chính luôn có dấu nhắc

">>": người sử dụng có thể nhập trực tiếp tênlệnh vào đó, kết thúc gõ Enter () để thực lệnh

 Nếu 1 câu lệnh dài, để xuống dòng thì sử dụng

3 dấu chấm " " trước khi gõ Enter

 Lệnh clc cho phép xóa toàn bộ các lệnh đãthực hiện trước đó, trả về 1 trang cửa sổ trắng

 Lệnh clear all cho phép xóa toàn bộ lưu trữcác biến có trong bộ nhớ hiện thời của máy tính

 Gõ help <tên lệnh>, trên cửa sổ sẽ hiện chocách thức sử dụng lệnh đó

 Đưa các câu lệnh, biểu thức vào trong tệp vănbản script file (ghi dưới dạng mã ASCII) tệp này

cần có phần mở rộng là.m (nên còn được gọi là

m file) khi cần thực hiện việc tính toán ta chỉ

cần gọi tệp này vào Matlab

Menu Bar

C a s l nh) ử ổ ệ

b Lập trình ứng dụng

 Chương trình cần được ghi vào trong tệp

m.file khi cần chạy chương trình ta gọi vào môi

trường Matlab

 Để kiểm nghiệm từng dòng lệnh có thể đưa

thử trực tiếp trong cửa sổ của Matlab

 Để biên tập các tệp chương trình ta có thể

dùng một trình biên tập bất kỳ hoặc dùng trực

tiếp chương trình Matlab-Editor của Matlab với

các tiện ích hỗ trợ cho lập trinh

1.3 Các thức viết biểu thức, sử dụng biến,

các phím chức năng

a Tính toán biểu thức số:

 Các biểu thức số có thể nhập trực tiếp vào cửa

sổ lệnh của Matlab, sau khi ấn Enter kết quả

của biểu thức sẽ hiện ra màn hình

 Các phép tính: Cộng +, Trừ -, Nhân *, Chia /,

Luỹ thừa ^ và dấu ngoặc ưu tiên phép tinh

 Các dòng lệnh dài có thể được phân ra nhiều

dòng (bằng các ấn Enter),tuy nhiên cuối mỗi

dòng (trừ dòng cuối cùng) ta phải thêm dấu

b Sử dụng các hàm, hằng và biến

Các hàm: abs, sqrt, sin, cos, tan, cot, exp,

log, log10, asin, acos, atan, acot

 Các hằng số đã định nghĩa: realmax,

eps,realmin, pi, inf

 Khi viết biểu thức, kết quả tính toán sẽ được

lưu trữ vào trong biến có tên mặc định là ans

 Thông thường để lưu kết quả tính ta thường

 ở cú pháp 1: kết quả tính của biểu thức sẽ

hiện ra màn hình và lưu trữ dưới tên biến

 ở cú pháp 2: kết quả không hiện ra màn hình

 Để kiểm tra giá trị hiện thời của biến ta chỉ cần

File\Show Work Space

 Để xoá biến khỏi mô trường ta có thể dùng các

lệnh: clear, clear , <tên biến 1>,<tên biến 2>

c Các phím chức năng

 Để biên tập các dòng lệnh ta dùng các phímmũi tên hoặc dùng chức năng cắt dán

 Phím xoá lùi, phím del, end, pageup, pagedown

 Các phím tắt thông thường khác như ở các

phần mềm ứng dụng trong Windows: Ctrl + C; Ctrl + V; Ctrl + N, Ctrl + O, Ctrl + X,

d Quy định việc hiển thị kết quả số ra màn hình

Dùng lệnh format:

Các chế độ chính sau đây:

FORMAT Chế độ mặc định có ý nghĩa như

FORMAT SHORT

FORMAT SHORT Ghi chế độ thập phân với 5

chữ số sau dấu phẩy

FORMAT LONG Ghi chế độ thập phân với 15

chữ số sau dấu phẩy

FORMAT SHORT E Chế độ ghi số e với 5 chữ

số thập phân

FORMAT LONG E Chế độ ghi số e với 15 chữ

số thập phân

FORMAT + Sử dụng dấu +, - ghi trước số

II

Thao tác với các tệp trong Matlab

2.1 Các loại tệp được dùng trong Matlab

Trong Matlab, ta thường dùng một số loại tệp

chính:

a Tệp *.m (m file):

Tệp này có nhiều chức năng:

 Có thể chứa các biểu thức của Matlab (script

file) để gọi vào môi trường của Matlab khi cần

thiết

 Là chương trình ứng dụng dùng ngôn ngữ lập

trình của Matlab

 Là một hàm mới của Matlab do người dùng

định nghĩa M file được lưu trữ dưới mã ASCII

b Tệp *.mat

(có phần mở rộng là mat) dùng để ghi lại các

biến có trong môi trường làm việc của

Matlab.Tệp này được ghi dưới mã nhị phân

c Một số dạng tệp khác:

các dạng tệp đặc biệt, riêng cho các module

ứng dụng trong Matlab (VD: *.fig: đồ thị trong

Matlab; *.mdl: file mô phỏng trong Simulink )

2.2 Các lệnh xử lý tệp mat

a.Lệnh Save hoặc File/Save Work Space As

Cú pháp:

 Save('filename'): ghi các biến có trong môi

trường làm việc của Matlab vào tệp

 Save('filename', 'biến 1', 'biến 2', ): ghi các ,

, vào tệp

 Nếu dùng menu lệnh: File/Save Work Space

as máy sẽ cho hiện ra bảng chọn Save as cho

phép ta đặt tên tệp, vị trí thư mục sẽ lưu trữ tệp

ghi các biến trong môi trường làm việc củaMatlab

b Lệnh Load hoặc File\Load Work Space

 Lệnh Load('Filename') sẽ tải các biến lưu trữtrong tệp <Filename> vào môi trường làm việccủa Matlab

 File\Load Work Space: Sẽ hiện ra hộp thoạiOpen cho phép ta tìm kiếm và mở tệp để tải cácbiến lưu trữ trong nó vào môi trường làm việccủa Matlab

2.3 Đường dẫn

Thông thường để làm việc với các tệp (ghi hoặctải các tệp) ta cần chỉ rõ đường dẫn đến tệp cầnthao tác

Trong môi trường làm việc của Matlab đã quyđịnh trước một số đường dẫn đến thư mục củaMatlab, nếu các tệp đưa ra không có đườngdẫn, máy sẽ tự tìm kiếm trong các thư mục này,

các thư mục này được gọi là "thư mục mặc định".

Để thao tác với các thư mục mặc định của

Matlab ta dùng lệnh: path, addpath, rmpath hoặc dùng menu lệnh File\Set Path

2', ): Thêm các đường dẫn thường trực vào

môi trường của Matlab

c Lệnh rmpath

Cú pháp rmpath('đường dẫn 1', 'đường dẫn

2' ): Loại bỏ các đường dẫn chỉ định khỏi môi

trường của Matlab

d Sử dụng menu lệnh: File\Set Path

Lệnh File\Set Path Cho hiện ra hộp

thoại thể hiện danh sách các đường dẫn thường

trực đồng thời giúp người dùng thực hiện việc

thêm vào, bớt đi các đường dẫn thường trực

một cách trực quan

*Để thêm vào đường dẫn thường trực ta

thực hiện các thao tác sau:

 Nháy chuột vào Path/ Add to Path,

 Nháy chuột vào nút trong hộp thoại vừa mở

ra để tìm đến thư mục lựa chọn

 Nháy vào OK

 Vào Menu File\Save Path

 Vào Menu File\Exit Browser để thoát khỏi hộp

thoại

*Để loại bỏ một đường dẫn thường trực ta

thực hiện các bước sau:

 Nháy chuột vào thư mục cần loại bỏ trong

danh sách các thư mục mặc định của Matlab

 Nháy chuột vào Path\Remove From path

 Vào Menu File\Exit Browser để thoát khỏi hộp

thoại Với các phiên bản Matlab đời cao (từ 6.5

trở lên) thì nếu khi chạy m file từ một thư mục(đường dẫn mới) thì Matlab sẽ hỏi trực tiếpngười sử dụng có đưa đường dẫnnày vào hiệnthời hay không, do đó giảm bớt công việc đưađường dẫn vào cụ thể như trên trong mỗi lần sửdụng (khi thoát khỏi Matlab, đường dẫn cũng tựđộng được xóa khỏi bộ nhớ)

2.4 Các lệnh xử lý m file

Để tạo ra, biên tập và sửa chữa các tệp

m file ta có thể sử dụng bất kỳ một trình biêntập nào có thể tạo ra tệp mã ASCII, tuy nhiênMatlab cung cấp một trình soạn thảo hết sứctiện lợi đó là chương trình Matlab Editor  Để tạo file mới từ cửa sổ của Matlab ta gọi:

File/New/M.file, Hoặc nháy vào biểu tượng New trên thanh công cụ

 Để mở tệp đã có ra để hiệu chỉnh, ta nháychuột vào biểu tượng Open hoặc chọn

File/Open, Máy sẽ hiện ra hộp thoại Open cho

ta tìm đến tệp cần mở và gọi Matlab Editor ra đểđưa tệp cần mở vào biên tập

CHƯƠNG 2 XỬ LÝ DỮ LIỆU DẠNG

MẢNG (MA TRẬN) TRONG MATLAB

*Một số khái niệm cơ bản:

Chú ý: Các phần tử trong mỗi hàng khi nhập

vào phải như nhau

1.2 Dùng toán tử " : "

Cú pháp:

<Tên biến>=<Begin>: <Step>: <Limit>

Sẽ tạo ra véc tơ hàng có phần tử đầu tiên là giá trị <Begin>, gia số giữa các phần tử là

<Step>, giá trị phần tử cuối cùng không vượt quá <Limit>

Chú ý: Nếu bỏ qua trị số của <Step>, máy sẽ

tử đầu tiên có giá trị bằng MinVal, phần tử cuối

Ứng dụng: Hàm linspace rất tiện dụng trong

việc xác định véc tơ các giá trị trên trục hoành

khi vẽ đồ thị

Hàm logspace

Có cú pháp tương tự như hàm linspace, tuy

nhiên các phần tử biến thiên theo quy luật hàm

số mũ với gia số của các số mũ tăng đều và

 Dùng làm ma trận mồi trong phép tính tíchcác phần tử tương ứng của nhiều ma trận(dùng vòng lặp)

 Dùng để tạo ma trận có các phần tử bằngnhau (dùng khi thực hiện phép tính cộng hoặctrừ từng phần tử của ma trận với cùng một số)

0 0 1 0

0 0 0 1

1.4.4 Tạo các mảng đường chéo ứng dụng

Mảng đường chéo thường gặp ở các ma trận

độ cứng và ma trận khối lượng trong tính toán

 Nếu V là một véc tơ, hàm sẽ cho kết quả là

ma trận vuông có các phần tử trên đường chéo

chỉ định là các phần tử của véc tơ V

 Nếu V là một ma trận, sẽ trả kết quả là véc tơ

cột của các phần tử nằm trên đường chéo của

ma trận V

 Nếu không chỉ ra n, các phần tử của V sẽ nằm

trên đường chéo chính

1.4.5 Mảng các số ngẫu nhiên ứng dụng:

Mảng các số ngẫu nhiên dùng nhiềutrong đồ hoạ hoặc tạo các nhiễu trong môphỏng và sử lý số liêụ thực nghiệm

Sử dụng lệnh rand:

<tên biến>= rand(số hàng, số cột)

Tạo ra mảng các số ngẫu nhiên với số hàng, cột chỉ định

1.5 Mảng tạo từ tệp

Nếu ta ghi các mảng trong một tệpdạng m.file (theo đúng quy cách tạo mảngtrong Matlab như trình bày ở trên), ta hoàntoàn có thể gọi mảng vào môi trường làm việccủa Matlab bằng cách nhập tên của m.file saudấu nhắc của Matlab và ấn Enter

Điều này rất thuận tiện khi ta dữ liệudạng mảng được xuất ra từ một chương trìnhtính toán khác

II Tham chiếu tới các phần tử của mảng, tạo các mảng con

2.1 Nguyên tắc tham chiếu tới các phần tử của mảng

 Để tham chiếu đến một phần tử của mảng, tacần chỉ ra chỉ số hàng và cột của phần tử (đặt

 Để tham chiếu đến một nhóm các phần tử củamảng, thay cho việc chỉ ra chính xác chỉ số củaphần tử như trên ta phải chỉ ra được mảng cácchỉ số của các phần tử cần tham chiếu tới

 Dấu: để chỉ toàn bộ các chỉ số của hàng và cột

 Từ khoá end là chỉ số cuối cùng của hànghoặc cột của mảng

Ví dụ: để tham chiếu đến phần tử nằm ở hàng

số 2 và cột số 3 của ma trận M ta viết M(2,3) M1= M([1 2],[3 2])

sẽ cho ta một ma trận mới:

M1 = M1,3 M2,3

M1,2 M2,2

ta thực hiện theo các bước sau:

- Tạo ma trận với các phần tử 0: M=zeros(3,3);

- Sau đó gán lại các phần tử khác 0 của ma

Để tạo ra véc tơ mới bằng cách bỏ đi phần tử

đầu tiên của véc tơ V, ta dùng lệnh:

V1=V(2:end);

2.2.4 Loại bỏ bớt các phần tử của mảng:

Để loại bỏ các phần tử khỏi mảng ta chỉ cầngán giá trị của các phần tử cần loại trị số rỗng:

Để tạo mảng từ các mảng thành phần ta dùngdấu "[ ]" bên trong cần chỉ rõ các phần tử đưavào mảng, nếu các phần tử nằm trên 1 hàng,chúng cách nhau bằn dấu cách (bước trống),

Cú pháp: M=M1 + M2 + M3+

Ý nghĩa: tạo ra mảng mới M có cùng kích

thước với mảng M1, M2 , các phần tử củamảng mới sẽ bằng tổng từng phần tử tươngứng của các mảng thành phần

trong đó n là số nguyên dương

Có kết quả như là phép nhân n ma trận A với

nhau:

Điều kiện: Các ma trận A phải là ma trận vuông

3.1.5 Phép chia hai ma trận

Cú pháp: M=A/B

ý nghĩa: Phép chia ma trận hoàn toàn giống

như phép nhân với ma trận nghịch đảo:

Các toán tử có dấu "." (xem bảng dưới ) sẽ cho

phép thao thác trên từng phần tử của mảng

ở đây ta sử dụng biểu thức véc tơ:

nghiệm của hệ được xác định bằng biểu thức:

X=eye(3,3)/M*Y

X =3.0000-0.20001.0000

3.3 Các hàm dùng trên mảng 3.3.1 Các hàm dùng chung:

Tất cả các hàm tính toán trên dữ liệu sốđều có thể thực hiện trên dữ liệu mảng, và quả

 S=size(A): đưa ra véc tơ hàng chỉ số lượng

 Nếu A là một véc tơ, hàm sẽ trả kết quả là giá

trị min (max) của các phần tử trong véctơ

 Nếu A là một ma trận, hàm sẽ trả kết quả là

một véc tơ hàng với các phần tử là min (max)

của các phần tử trong mỗi cột trong ma trận A

sẽ tính dọc theo các cột, cumsum(A,2) sẽ tínhdọc theo các hàng

nhau của véc tơ X

*Nếu X là véc tơ kết quả đưa ra là véc tơ ít hơn

CHƯƠNG 3 ĐỒ HỌA TRONG MATLAB

Sau đây chúng ta xem xét từng thành phần

trong môi trường làm việc của Matlab

3.2 Đường cong biểu diễn mỗi quan hệ của

các giá trị

Thông thường chúng ta đã biết các loại đồ thị 2

chiều và 3chiều Trong bài này chúng ta chỉ

nghiên cứu đến loại đồ thị phẳng (2chiều) còn

chỉ giới thiệu về đồ thị 3 chiều

- Nếu Y là một véc tơ, hàm plot(y) sẽ in ra đồ thị

Y phụ thuộc vào chỉ số của nó trong véc tơ

- Nếu X, Y là hai véc tơ cùng độ lớn hàm

plot(X,Y) sẽ in ra đồ thị hàm Y(X)

- Nếu đối số trong hàm bao gồm nhiều bộ X, Y,

Hàm sẽ đưa ra được nhiều đồ thị trên màn hình

và Matlab sẽ tự động hiển thị các đồ thị với các

Giải thích: Cú pháp 2 cho phép vẽ các đường

cong Y1(X1), Y2(X2), Y3(X3) trên cùng 1 hệ

trục tọa độ Yêu cầu: các cặp véc tơ (X1,Y1),

(X2,Y2), (X3,Y3) phải có cùng kích thước

Ví dụ: Vẽ nhiều đường cong trên cùng một hệ trục

Nếu ta có: y1= sin(x); y2=sin(x-0.25); 0.5)

y3=sin(x-Để có thể so sánh đồ thị pha y1(x), y2(x), y3(x)trên cùng một hệ trục ta cũng dùng lệnh plotHàm: plot(x, y,x,y2,x,y3) sẽ đưa ra bộ đồ thịnhư hình vẽ

Để làm nổi bật hay để phân biệt các đườngcong cho tiện theo dõi hay trình bày, ta cũng cóthể chỉ định kiểu đường nét, màu sắc và kiểuđánh dấu các điểm nút

Cú pháp 3: plot(x,y,'color_style_marker')

- Giải thích: trong lệnh trên, color_style_marker

là một bộ qui định màu sắc, kiểu đường và kiểuđánh dấu các điểm nút Chúng được phân cáchtrong dấu nháy đơn

- Một số chữ cái qui định kiểu màu: 'c', 'm', 'y','r', 'g', 'b', 'w' và 'k' Chúng tương ứng với cácmàu xanh da trời, tím đỏ, vàng, đỏ, xanh lá cây,xanh nước biển, trắng và đen

- Các ký tự chỉ kiểu đường bao gồm '-' đối vớinét liền, '- -' đối với đường gạnh, ':' đườngchấm, '-.' đường chấm gạch, và 'none' khikhông vẽ đường

- Các ký tự để đánh dấu điểm bao gồm: '+', 'o','*', và 'x'

Ví dụ: câu lệnh plot(x,y,'y:+') vẽ ra đồ thị làđường chấm chấm màu vàng có dấu + đanhdấu các điểm nút

Một số chú ý:

- Lệnh plot sẽ tự động mở ra một cửa sổ đồhoạ mới Nếu cửa sổ này đã tồn tại lệnh plotmặc định sẽ sử dụng cửa sổ này Để mở mộtcửa sổ mới và đưa nó thành hiện thời ta dùnglệnh figure

- Để đưa một cửa sổ đã mở thành hiện thời tadùng câu lệnh figure(n), trong đó n là số trênthanh tiêu đề của cửa sổ

- Vẽ thêm đường cong mới vào một đồ thị đã

có: Lệnh hold cho phép bạn thêm đường cong

vào đồ thị đã có Nếu bạn đặt chế độ hold on

Matlab sẽ không xoá đồ thị đã có và vẽ thêm

đường cong mới khi gọi lệnh vẽ

Ví dụ: Để vẽ 3 đường cong y1, y2, y3 như ví

dụ ở trên ta cũng có thể viết bằng 3 lệnh plot

riêng biệt, chỉ cần thêm lệnh hold on:

Hàm subplot sẽ chia cửa sổ đồ hoạ ra

nhiều phần để hiển thị nhiều đồ thị trên cùng

một cửa sổ

Cú pháp: subplot(m,n,p)

Trong đó m,n,p là các số nguyên, sẽ

chia cửa sổ đồ hoạ ra m hàng và n cột và đưa

phần cửa sổ thứ p thành hiện thời Chỉ số các

cửa sổ con được xác định từ phải qua trái và

từ trên xuống dưới

Ví dụ: Để vẽ 3 đường cong y1, y2, y3 ở ví dụ

trên nhưng trên 3 đồ thị trong cùng một cửa sổ

Matlab định nghĩa một bề mặt lưới bởi

các toạ độ Z trên lưới của mặt xy Dùng các

đường thẳng để nối các điểm kề nhau Hàm

mesh và surf hiển thị các bề mặt ở dạng 3

chiều Mesh cung cấp các bề mặt dạng khung

dây trong đó chỉ thể hiện màu ở các đường nối

Surf hiển thị màu cả đường nối và bề mặt

b) Trực quan hoá các hàm hai biến

Để hiển thị hàm 2 biến z=f(x,y), hãy tạocác ma trận x và y chứa đựng các hàng và cộtlặp

Sau đó sử dụng các ma trận này để tính ra đồthị của hàm

* Hàm meshgrid chuyển phạm vi đượcđịnh nghĩa bằng một véc tơ hoặc hai véc tơ x, ythành các ma trận X, Y dùng để tính ra giá trịcủa hàm Các hàng của X là các bản sao củavéc tơ x, các cột của Y là copy của véc tơ y

Cú pháp:

[X,Y] = meshgrid(x,y)[X,Y] = meshgrid(x)[X,Y,Z] = meshgrid(x,y,z)Thí dụ:

Hàm[X,Y] = meshgrid(1:3,10:14)Tạo hai mảng x và y sau

3.2 Tên của đồ thị

Một đồ thị hoàn chỉnh bao giờ cũng phải

có tên của đồ thị Ta dùng hàm title

Cú pháp:

title('String')

Giải thích:

- 'string': Là tên của đồ thị mà chúng ta cần

(Nhập từ bàn phím)

- 'PropertyName': Tên của thuộc tính

- PropertyValue: Giá trị của thuộc tính

Tên và giá trị của thuộc tính sẽ được giới thiệu

axis equal: tạo ra các khoảng chia trên trục x và

y có chiều dài như nhau

axis auto: trả lại chế độ mặc định

axis on: Viết ra tên của trục và đánh dấu các

điểm chia trên trục

axis off: Huỷ bỏ việc viết ra tên của trục và

đánh dấu các điểm chia trên trục

Bật/tắt các đường lưới trên đồ thị

Cú pháp:

grid on: Vẽ ra các đường lưới

grid off: Không vẽ các đường lưới

grid: Chuyển chế độ bật hoặc tắt

3.3.2 Các chú thích trên trục toạ độ

Các hàm để viết chú thích trên trục toạ độ

xlabel, ylabel, zlabel

Cú pháp:

xlabel('string')

xlabel( ,'PropertyName',PropertyValue, )

Giải thích: Mỗi trục của đồ thị đều có thể có

nhãn riêng được tạo bằng các lệnh xlabel,

ylabel, zlabel.

- xlabel('string'): Tên của trục x là chuỗi ký tự

trong 'string'

- 'PropertyName': Tên của thuộc tính

- PropertyValue: Giá trị của thuộc tính

Tên và giá trị của thuộc tính sẽ được giới thiệu

Giải thích: Trong lệnh text ở trên: x,y, z là tọa

độ vị trí ghi dòng chú thích

- string: Tên của dòng chú thích là chuỗi ký tựtrong 'string'

- 'PropertyName': Tên của thuộc tính

- PropertyValue: Giá trị của thuộc tính

Tên và giá trị của thuộc tính sẽ được giới thiệu

<câu lệnh>( , 'Property Name',<property value> ).

- <property value> là giá trị của thuộc tính có

thể là chuỗi hoặc số nguyên, số thực

3.5.1 Các thuộc tính của văn bản

3.5.2 Các ký tự đặc biệt

Trong các chuỗi của đối số của các

hàm viết chữ trong chế độ đồ hoạ ta có thể

đưa vào các ký tự điều khiển để xuất ra các

chữ cái hy lạp, ký hiệu toán học, và kiểu font

Các mã điều khiển được đặt sau dấu '\'

Chúng ta có thể điều khiển trực tiếp

kiểu font chữ bằng các ký tự điều

khiển:\fontname

Trong trường hợp này tên font chữ sẽ

phải đặt trong dấu {} kế tiếp phần điều khiển

font chữ, chúng ta có thể thêm các mã điều

title('Graph of the sine function')

text(1,-1/3,'\it{Note the odd symmetry.}')

Đưa ra đồ thị như hình vẽ:

3.5.4 Các tuỳ chọn của lệnh plot

Trong lệnh plot ta có thể đưa vào các tuỳ chọn

ở dạng:

plot( ,'PropertyName',PropertyValue, )Trong đó 'PropertyName' là tên các thuộc tính,PropertyValue là giá trị của thuộc tính mà ta muốn gán:

Dưới đây là bảng liệt kê các thuộc tính của đồ thị:

3.6 Một số lệnh viết chữ khác 3.6.1 Lệnh gtext

[x,y] = ginput(n) Cho phép bạn chọn n điểmbằng chuột và trả kết quả là toạ độ x và y củacác điểm chọn cho các véc tơ x và y Có thểkết thúc việc chọn điểm ngay cả khi chưa nhập

đủ n điểm bằng cách ấn Enter

Tên thuộc

'LineWidth' điều khiển bề dầycủa nét vẽ đồ thị số nguyên'MarkerE

dgeColor'

Điều khiển màu của nét vẽ biểu tượng đánh dấu điểm

các ký tự chỉ màu

ví dụ:'g','y' 'MarkerSi

ze'

Kích thước của biểu tượng đánh

'MarkerFaceColor'

Điều khiển màu của biểu tượng đánh dấu điểm

các ký tự chỉ màu

ví dụ:'g','y'

[x,y] = ginput Cho phép chọn số điểm không

hạn chế

3.7 In ấn đồ thị

Tuỳ chọn Print của menu FILE và lệnh

print đều dùng để in đồ thị Tuỳ chọn Print sẽ

gọi ra hộp thoại cho phép người dùng chọn các

tuỳ chọn về in ấn giống như ở các phần mềm

khác, còn lệnh print cung cấp chúng ta các khả

năng mềm dẻo hơn và cho phép điều khiển

việc in đồ thị từ m file Kết quả có thể gửi trực

tiếp ra máy in hoặc được xếp xắp trong một tệp

xác định Các định dạng đầu ra hết sức khác

nhau được cung cấp ở đây (kể cả PostScript)

Thí dụ: câu lệnh sau đây ghi hình ảnh của màn

hình đồ hoạ ra tệp Postscript cấp 2 có tên là

magicsquare.eps:

print -depsc2 magicsquare.eps

Một điều hết sức quan trọng là cần phảibiết trước khả năng của máy in trước khi dùnglệnh print Ví dụ như tệp Postscript cấp 2thường là gọn hơn và tô bóng nhanh hơn khi in

so với tệp Postscript cấp 1 Tuy nhiên khôngphải tất cả các máy in đều có khả năng làmviệc với tệp Postscript cấp 2

CHƯƠNG 4 LẬP TRÌNH ỨNG DỤNG TRONG MATLAB

I Các loại dữ liệu dùng trong Matlab

1 Dữ liệu số:

- Matlab sử dụng các chế độ ghi dữ liệu sốthập phân thông thường

- Có kiểu ghi dùng chữ cái e để xác định số mũ

cơ số 10 Ví dụ: 1.60210e-20 =1.60210*

1020

- Các số được lưu trữ trong bộ nhớ có giới hạn

là 16 chữ số sau dấu phẩy và giá trị giới hạn

nằm trong khoảng −10308

đến 10308 Một số hằng số thường dùng trong Matlab

pi = 3.14169265

i,j = các đơn vị của số ảo

esp = độ chính xác tương đối của số thực,

Lấy ra giá trị phần thực của số phức

Ví dụ: Nếu ta có X=3 +4i, real(X) sẽ cho giá trị

3

b Hàm imag

Lấy ra phần ảo của số phức Ví dụ: với X lấy

giá trị như trên, imag(X) sẽ cho giá trị 4

c Hàm conj

Tìm số phức liên hợp của số phức đã cho

Ví dụ: với X lấy giá trị như trên, conj(X) sẽ cho giá trị 3-4i

3 Dữ liệu dạng chuỗi 3.1 Phép gán và tham chiếu đến dữ liệu dạng chuỗi

Các ví dụ: nếu gán x='String Mat'Khi gọi x(1), ta nhận được ans = Snếu gọi x(1:6), ta sẽ nhận được ans = String

3.2 Tạo các mảng với phần tử là chuỗi 3.2.1 Tạo véc tơ cột các chuỗi:

* Nhập trực tiếp: nhập theo nguyên tắc giốngmảng với các phần tử là số, tuy nhiên yêu cầucác chuỗi có chiều dài như nhau, trong trườnghợp các chuỗi có chiều dài khác nhau, ta phảithêm bước trống vào cuối chuỗi

Ví dụ:

x=['first ''second''third ']

x =firstsecondthird

* Dùng hàm: char

Cú pháp: char('chuỗi 1', 'chuỗi 2', )Chú ý: hàm char sẽ chèn cả các chuỗi rỗng vàomảng

Ví dụ: x=char('first','second', '', 'third') sẽ cho kếtquả là véc tơ cột có 4 phần tử

x =firstsecondthird

3.2.2 Tạo mảng hoặc véc tơ hàng các chuỗi

Dùng mảng khối:

-Mảng khối được nhập như mảng thông

thường, chỉ khác là mảng được bao bằng dấu {

'first' 'second' 'third'

Nếu gọi: x(1), ta nhận được

ans =

'first'

3.3 Các hàm dùng trên chuỗi

3.3.1 Hàm chuyển đổi từ dữ liệu số sang

chuỗi và ngược lại

a Chuyển từ số sang chuỗi: Các hàm

int2str, num2str, mat2str

* Hàm int2str: chuyển số nguyên sang chuỗi

Cú pháp: str = int2str(N)

Mô tả:

str = int2str(N) Chuyển số nguyên sang chuỗi

với định dạng của số nguyên N có thể là một

số nguyên riêng lẻ hoặc mảng các số nguyên

Các giá trị thực sẽ được làm tròn trước khi

Hàm num2str chuyển đổi các số thực sang

chuỗi Hàm này được dùng nhiều khi cần đưa

vào đồ thị các nhãn hoặc tiêu đề bằng các giá

trị số thực

str = num2str(a) chuyển đổi mảng A thành chuỗi

str với 4 chữ số sau dấu phảy và số mũ nếu

cần thiết

str = num2str(a,precision) chuyển đổi mảng Athành chuỗi str với độ chính xác được quyđịnh bằng 'precision' đối số precision quy định

số chữ số sau dấu phảy, mặc định là 4.str = num2str(A,format) chuyển đổi mảng A sửdụng định dạng quy định bằng 'format'.(xem lệnh fprint)

num2str(pi) là 3.142

num2str([1/3 3/6]) là 0.33333 0.5num2str(3/7,5) cho kết quả là: 0.42857

* Hàm mat2str

Cú pháp:

str = mat2str(A)str = mat2str(A,n)

Mô tảstr = mat2str(A) Chuyển ma trận A thành chuỗi,phù hợp với dữ liệu đầu vào của hàm eval, sửdụng độ chính xác cao nhất

str = mat2str(A,n) Chuyển đổi ma trận A thànhchuỗi với n chữ số sau dấu phảy

Chú ý: Hàm mat2str chỉ được thực hiện trêncác giá trị số, véc tơ hoặc mảng chữ nhật.Thí dụ:

Xét ma trận:

A =

1 2

3 4Câu lệnh

b = mat2str(A)cho kết quả:

[a1,a2,a3, ] = eval('Chuỗi') thực thi biểu thức

trong 'chuỗi' và đưa ra các kết quả trong các

biến đầu ra chỉ định

Thí dụ:

y=eval('5+6-7'), cho kết quả y =4

Nếu ta có x='5+6-sin(pi)', hàm y=eval(x) sẽ cho

trong ma trận A, trên cơ sở của chuỗi quy định

mẫu định dạng 'format' và trả kết quả cho biến

dạng chuỗi s Câu lệnh sprintf cũng có ý nghĩa

tương tự như fprint, điểm khác chỉ ở chỗ câu

lệnh fprint thường dùng để xuất dữ liệu ra tệp

Chuỗi format quy định các ghi chú, căn

chỉnh, số chữ số, bề rộng của trường Nó có

thể chứa các dữ liệu số, chữ và các ký tự điều

khiển theo cấu trúc sau:

Bảng dưới đây sẽ mô tả các ký tự không nhìn

thấy được sử dụng trong định dạng của

vị trí giữa % và ký tự điều khiển

Dấu (-) Left-justifies the converted argument in its field %-5.2dDấu

(+) Luôn in dấu (+ hoặc -) trước số xuất ra %+5.2d

Số (0)

Đưa vào các số 0 thay cho các khoảng trống %05.2d

Số nguy

ên

Quy định số lượng chữ số ít

Số với dấuchấmđộng)

Số với dấu xác định số lượng chữ số được in sangphải dấu chấm phân cách %6.2f

Thí dụ

sprintf('%0.5g',(1+sqrt(5))/2) 1.618sprintf('%0.5g',1/eps) 4.5036e+15sprintf('%15.5f',1/eps) 4503599627370496.00000sprintf('%d',round(pi)) 3

sprintf('%s','hello') hellosprintf('The array is

%dx%d.',2,3) The array is 2x3sprintf('\n') Xuống dòng

định trong format và trả ra kết quả cho ma trận

a

A = sscanf(s,format,size) Đọc số phần tử quy

định trong size và chuyển đổi nó phù hợp với

định dạng quy định trong format size có thể lấy

các giá trị sau:

n Đọc n phần tử và trả véc tơ

cột

inf Đọc đến cuối tệp và trả kết quả ra véc tơ cột.

[m,n] Đọc đủ số phần tử để điền vào ma trân m x n phần tử.

Nếu ma trận A là kết quả chỉ của việc sử dụng

các ma trận chuyển đổi, và size không ở dạng

<tên biến>=input('lời nhắc') Sẽ hiển thị lời nhắc

và chờ người dùng nhập dữ liệu, các dữ liệu

này sẽ được gán cho <tên biến>

<tên biến>=Input('lời nhắc', 's') thường dùng

khi nhập chuỗi: nếu dùng cú pháp thứ nhất để

nhập chuỗi thì ta cần đặt chuỗi trong dấu ' ',

Mô tả:

Prompt: là các dòng nhắc trên các trường dữliệu, được nhập ở dạng mảng khối các chuỗilời nhắc

Title: là tiêu đề của hộp thoại, nhập vào ở dạngchuỗi

LineNo: là số nguyên quy định số dòng cho mỗitrường nhập dữ liệu

DefAns: là một mảng khối các chuỗi gán giá trị mặc định

Các dữ liệu nhập vào được gán cho answer dưới dạng mảng khối các chuỗi

Ví dụ prompt = {'Nhập số hàng ma trận:','Nhập số cột

Kết quả nhập vào được gán cho biến ở dạng

mảng khối các chuỗi, chính vì vậy để có thể sử

dụng được các giá trị này ta phải dùng hàm

char để chuyển đổi về mảng thông thường, sau

đó dùng các hàm sscanf hoặc eval để chuyển

dữ liệu về dạng số

1.3 Nhập dữ liệu từ tệp: Lệnh fread

Cú pháp:

[A,count] = fread(fid,size,precision Dữ liệu đọc

được sẽ ghi vào mảng A, count sẽ ghi lại số

phần tử được đọc Fid là chỉ số của tệp được

m x n, các phần tử điền vào theo trật tự các

cột, nếu không đủ số phần tử điền, máy thêm

vào phần tử 0

Preciscion: Dạng của phần tử

'char' Character; 8 bits

'schar' Signed character; 8 bits

'uchar' bitsUnsigned character; 8

'int8' Integer; 8 bits

'int16' Integer; 16 bits

'int32' Integer; 32 bits

'int64' Integer; 64 bits

'uint8' Unsigned integer; 8 bits

'uint16' bitsUnsigned integer; 16

'uint32' bitsUnsigned integer; 32

'a': mở ra để ghi thêmFilename: là tên của tệp sẽ mở được đặt trongdấu ' '

Kết quả sẽ trả ra chỉ số của tệp được mở (contrỏ tham chiếu đến tệp) và gán cho biến fid

1.5 Lệnh đóng tệp, fclose

Cú pháp:

status = fclose(fid), đóng tệp chỉ địnhstatus = fclose('all'), đóng tất cả các tệp đang mở

1.6 Lệnh fscanf:

Nhập dữ liệu từ tệp định dạng mã ascci

Cú pháp:

A = fscanf(fid,format)[A,count] = fscanf(fid,format,size)

ở cú pháp thứ nhất, fscanf sẽ đọc dữ liệu từtệp có con trỏ fid theo định dạng quy định bằngchuỗi format

Số phần tử được đọc thành công sẽ được trảcho biến count

Ví dụ:

Ta có tệp dữ liệu có tên là 'd:\data\dl.dat' có các

số liệu sau:

1.345 4.123 4.567 2.4562.675 6.876 4.576 3.456Đoạn chương trình sau sẽ đọc dữ liệu từ tệpxếp thành ma trận (4,2) và gán cho biến Mf=fopen('d:\data\dl.dat','r');

M=fscanf(f,'%f',[4,2]);

fclose(f);

2 Các lệnh xuất dữ liệu 2.1 lệnh disp: Hiển thị văn bản hoặc mảng

cú pháp: disp(A)

Mô tảdisp(X) Hiển thị giá trị các mảng mà không đưa

ra tên mảng, nếu x chứa chuỗi, chuỗi sẽ được

in ra màn hình

2.2 Lệnh fprintf: Ghi lại dữ liệu

Cú pháp:

count = fprintf(fid,format,A, )

fprintf(format,A, )

Mô tả:

count = fprintf(fid,format,A, ) định dạng các

dữ liệu ở phần thực của ma trận A dưới sự

điều khiển của chuỗi định dạng 'format' và ghi

vào tệp tham chiếu bằng con trỏ 'fid' Hàm

fprintf trả số lượng byte được ghi ra

fid là chỉ số của tệp được mở ra để ghi dữ liệu,

nhận được từ lệnh fopen Nếu bỏ qua fid, kết

count = fwrite(fid,A,precision) ghi các phần tử

của ma trận A vào tệp tham chiếu bởi 'fid'

Chuyển đổi các giá trị của MATLAB với độ

chính xác được quy định trong 'precision' Dữ

liệu được ghi theo trật tự cột, count sẽ đếm số

phần tử được ghi thành công vào tệp đối số

'fid' là con trỏ tệp nhận được từ lệnh fopen

Trong các cú pháp đưa ra ở trên:

- Các biểu thức lô gíc viết theo quy tắc được trình bày ở dưới đây

- Các biểu thức tính chứa các dòng lệnh của Matlab

Trong cú pháp 1: Máy sẽ kiểm tra biểu thứclogic: nếu biểu thức lôgic đúng, máy sẽ thựchiện các lệnh trong if (nằm giữa if và end), cònnếu biểu thức lô gíc sai máy sẽ bỏ qua các câulệnh trong if và thực hiện các câu lệnh kế tiếpcâu lệnh if

Trong cú pháp 2: nếu biểu thức lôgic đúng máy

sẽ thực hiện các câu lệnh trong Các biểu thứctính 1, còn nếu biểu thức lôgic sai máy sẽ thựchiện các câu lệnh Các biểu thức tính 2.Trong cú pháp 3: Nếu biểu thức lôgíc 1 đúng,máy sẽ thực hiện Các biểu thức tính 1 Nếubiểu thức lôgíc 1 sai, máy sẽ kiểm tra biểu thứclôgíc 2: nếu biểu thức lôgic này đúng, máy sẽthực hiện các biểu thức tính 2, còn các trườnghợp khác máy sẽ thực hiện các biểu thức tính3

1.2 Các toán tử logic

Mat lab cho phép sử dụng các toán tử lôgic sau:

STT

4 <= Nhỏ hơn hoặc bằng A<=B

5 >= Lớn hơn hoặc bằng A>=B

7 & Và lôgic A&B

1.3 Các hàm logíc

Kiểm tra liệu mảng X có rỗng không, cho giá trị

đúng (1) khi X rỗng nguợc lại cho kết quả sai

(0)

b Hàm isequal(a,b )

k = isequal(A,B, ) sẽ trả giá trị đúng lôgic(1),

nếu các mảng đối số có cùng dạng, cùng kích

cỡ và có cùng nội dung Hàm này thường dùng

khi so sánh hai hay nhiều mảng, nó sẽ không

gây lỗi khi 2 mảng có kích thước khác nhau

c Hàm ischar(x)

Cho kết quả đúng nếu x là dữ liệu dạng chuỗi

d Các hàm strcmp(s1,s2), strcmp(s1, s2, n)

Hàm strcmp(s1,s2) so sánh hai chuỗi s1, s2

Nếu hai chuỗi giống nhau sẽ trả kết quả đúng

Hàm strcmp(s1,s2,n) cho kết quả đúng nếu n

ký tự đầu tiên của hai chuỗi như nhau

Chú ý:

Trong trường hợp đối số trong các hàm lôgic là

ma trận, máy sẽ thử từng cặp phần tử trong

ma trận, nếu đúng trả giá trị 1, nếu sai trả giá trị

0 và kết quả nhận được là ma trận các giá trị 1

và 0 Để so sánh được hai ma trận phải có

cùng kích thước

2 Lệnh switch

Cú pháp:

switch Biểu thức switch

case Biểu thức case 1

Nếu tất cả các biểu thức case đềukhông phù hợp với giá trị của biểu thức switch.Nhóm lệnh dưới otherwise sẽ được thực hiện

Vòng lặp for sẽ thực hiện các câu lệnh lặp với

số lần bằng số cột của mảng, trong mỗi lần lặp

<biến> sẽ mang giá trị là một véc tơ hàngtương ứng của mảng

Thí dụ: Tạo mảng có các phần tử a(i,j)=1/(i+j-1)

a = zeros(n,n) % Preallocate matrixfor i = 1:n

for j = 1:na(i,j) = 1/(i+j -1);

endend

Nếu giá trị của biểu thức lô gíc là sai, vòng lặp

sẽ kết thúc

Thí dụ: Tìm nghiệm của phương trình x3 - 2x - 5

= 0 trong khoảng [0,3] theo phương pháp dâycung

3 Lệnh break:

Thoát khỏi vòng lặp một cách cưỡng bức

Cú pháp:

Mô tả:

break

Dừng việc thực thi vòng lặp for hoặc while Khi

có nhiều vòng lặp lồng vào nhau, break sẽ chỉ

- Dòng trên cùng của hàm m file phải chứa từ

khoá function và viết theo đúng quy cách quy

định trong Matlab.function [biến ra1, biến ra 2 ]

= <Tên hàm>(biến vào 1, biến vào 2 )

- Tên của m file phải trùng với <tên hàm>

Ví dụ: tệp stat.m chứa nội dung sau tính ra độ

lệch chuẩn của véc tơ x = [x1 x2 xn]

function [mean,stdev] = stat(x)

n = length(x);

mean = sum(x)/n;

stdev = sqrt(sum((x-mean).^2/n));

Chúng ta có thể định nghĩa một hàm

con trong hàm khác bằng cách gọi ra từ khoá

function bên dưới thân của hàm chính Ví dụ

dưới đây sẽ định nghĩa hàm con avg bên trong

tệp stat.m:

function [mean,stdev] = stat(x)

n = length(x);

mean = avg(x,n);

stdev = sqrt(sum((x- avg(x,n)).^2)/n);

function mean = avg(x,n)

mean = sum(x)/n;

Khi Matlab không nhận ra một tên hàm,

nó sẽ tìm kiếm tên tệp trùng với tên hàm, nếu

tìm ra nó sẽ dịch và đưa vào bộ nhớ Trong

trường hợp tổng quát nếu ta nhập một tên vào

Matlab, nó sẽ kiểm tra theo trình tự sau:

1 Kiểm tra xem đó có phải là tên biến

2 Kiểm tra xem đó có phải là tên hàm nội trútrong Matlab

3 Kiểm tra xem đó có phải là hàm m file Khi gọi một m.file từ dòng nhắc hoặc trong m.filekhác đưa hàm vào bộ nhớ, và nó sẽ lưu lại ở đócho tới khi ta thoát khỏi Matlab hoặc dùng lệnhclear

2 Các đối số vào, ra

Chú ý

- Hàm m-file có thể không chứa đối số nào

- Hàm có thể được gọi với số đối số ra hoặc vào

ít hơn số đối số được khai báo trong hàm

- Khi hàm được gọi ra các biến sử dụng tronghàm chỉ tồn tại tạm thời trong vùng bộ nhớ dànhcho hàm

- Hàm trong Matlab có thể chứa không hạn chếthông số đầu vào, khi đó biến đầu vào cuối cùngcủa hàm phải được khai báo là varargin, khi đóbiến đầu vào được coi như một mảng khối có vô

số phần tử Tương tự hàm cũng có thể chứa vôhạn các thông số ra khi ta khai báo bằngvarargout

- Câu lệnh varagin và varagoutCho phép định nghĩa vô số biến vào và ra của hàm trong Matlab

Các câu lệnh varargin và varargout chỉđược sử dụng bên trong hàm m.file để chứabiến tuỳ chọn vào hoặc ra của hàm Chúng phảiđược định nghĩa như là một biến cuối cùngtrong danh sách các biến khai báo ở câu lệnhfunction

CHƯƠNG 5 MÔ PHỎNG CÁC HỆ THỐNG ĐỘNG

LỰC BẰNG SIMULINK