Возможности математического пакета Matlab


Скачать 253.45 Kb.
Название Возможности математического пакета Matlab
страница 1/3
Тип Реферат
rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Реферат
  1   2   3
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «МОРДОВСКИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

ИМЕНИ М. Е. ЕВСЕВЬЕВА»

Факультет физико-математический
Кафедра информатики и вычислительной техники
Реферат на тему:

«Возможности математического пакета Matlab»
Выполнила: С. А. Курышова,

студентка II курса группы МДМ-114

Проверила: кан. физ-мат. наук, доцент

Кормилицына Т.В

Саранск 2016

Введение
Одним из факторов, определяющих уровень развития современного общества и его интеллектуальные возможности, является оснащенность его средствами вычислительной техники. Сфера использования ЭВМ в настоящее время настолько широка, что нет такой области, где ее применение было бы нецелесообразным.

Развитие вычислительной техники повлекло за собой создание и совершенствование языков программирования, а вследствие этого и программного обеспечения. Однако совершенствование программного обеспечения связано с увеличением его сложности. Поэтому процесс разработки программ становится трудоемким, а их модификация и сопровождение затруднительным.

Традиционная инженерная деятельность связана с решением совокупности разнообразных задач расчета, проведением экспериментов, оформление документации. Развитие современных методов и компьютерной технологии существенно изменяет деятельность специалиста.

Одна из задач в области компьютерных технологии - автоматизация интеллектуального труда и повышение эффективности научных исследований - успешно решается путем созданных универсальных пакетов, в частности, математических.

В начале 90-х гг. на смену универсальным языкам программирования пришли специализированные системы компьютерной математики (СКМ). Среди них наибольшую известность получили системы Eureka, Mercury, Mathcad, Derive, Mathematica 2/3/4, Maple V R3/R4/R5 и Maple 6 и др.

В данном реферате рассматривается система MATLAB®, прошедшая многолетний путь развития от узко специализированного матричного программного модуля, используемого только на больших ЭВМ, до универсальной интегрированной СКМ, ориентированной на массовые персональные компьютеры класса IBM PC и Macintosh и рабочие станции UNIX и имеющей мощные средства диалога, графики и комплексной визуализации. MATLAB представляет собой хорошо апробированную и надежную СКМ, рассчитанную на решение самого широкого круга математических задач с представлением данных в универсальной матричной форме, предложенной фирмой Math Works, Inc.

MATLAB — одна из старейших, тщательно проработанных и проверенных временем систем автоматизации математических расчетов, построенная на расширенном представлении и применении матричных операций. Это нашло отражение в названии системы — MATrix LABoratory — матричная лаборатория.

Области применения системы MATLAB:

- математика и вычисление;

- разработка алгоритмов;

- вычислительный эксперимент, имитационное моделирование;

- анализ данных, исследования и визуализация результатов;

- научная и инженерная графика;

- разработка приложений, включая графический интерфейс пользователя и др.

Система MATLAB является одновременно операционной средой и языком программирования. Пользователь может написать специализированные функции и программы, которые оформляются в виде М-файлов. Классифицируя по типу задач, можно сформировать их в пакеты прикладных программ (ППП). Приведем несколько систем и ППП MATLAB:

MATLAB for Windows- система инженерных и научных расчетов;

MATLAB С++ Math Library- библиотека математических функций MATLAB на языке С++;

The Stydent Edition- версия MATLAB для студентов;

Statistics Toolbox- статистика;

Optimization Toolbox- оптимизация;

Partial Differential Equations Toolbox – уравнения в частных производных;

Symbolic Math Toolbox – символьная математика;

Database Toolbox – работа с базами данных и др.

Таким образом, в зависимости от класса решаемых задач, пользователь загружает требуемую операционную среду, ППП и создает необходимую конфигурацию MATLAB.


История
MATLAB как язык программирования был разработан Кливом Моулером (англ. Cleve Moler) в конце 1970-х годов, когда он был деканом факультета компьютерных наук в Университете Нью-Мексико. Целью разработки служила задача дать студентам факультета возможность использования программных библиотек Linpack и EISPACK без необходимости изучения Фортрана. Вскоре новый язык распространился среди других университетов и был с большим интересом встречен учёными, работающими в области прикладной математики. До сих пор в Интернете можно найти версию 1982 года, написанную на Фортране, распространяемую с открытым исходным кодом. Инженер Джон Литтл (англ. John N. (Jack) Little) познакомился с этим языком во время визита Клива Моулера в Стэндфордский университет в 1983 году. Поняв, что новый язык обладает большим коммерческим потенциалом, он объединился с Кливом Моулером и Стивом Бангертом (англ. Steve Bangert). Совместными усилиями они переписали MATLAB на C и основали в 1984 компанию The MathWorks для дальнейшего развития. Эти переписанные на С библиотеки долгое время были известны под именем JACKPAC. В дальнейшем были созданы версии для рабочих станций Sun, компьютеров с операционной системой UNIX и многих других типов больших и малых ЭВМ. Сейчас свыше десятка популярных компьютерных платформ могут работать с системой MATLAB. К расширению системы были привлечены крупнейшие научные школы мира в области математики, программирования и естествознания.



Описание MatLab
Возможности MATLAB весьма обширны, а по скорости выполнения задач система нередко превосходит своих конкурентов. Она применима для расчетов практически в любой области науки и техники - при математическом моделировании различного рода устройств и процессов и систем в области механики, гидродинамике, аэродинамике, акустике, энергетике, телекоммуникаций и т. д.

Этому способствует не только расширенный набор матричных и иных операций и функций, но и наличие пакетов расширения Toolbox и Simulink, специально предназначенных для решения задач блочного моделирования динамических систем и устройств, решения задач оптимизации, идентификации, обработки изображений и др.

Некоторые из них, например, Notebook (интеграция с текстовым процессором Word и подготовка «живых» электронных книг), Symbolic Math и Extended Symbolic Math (символьные вычисления с применением ядра системы Maple V R5) и Simulink (моделирование динамических систем и устройств, заданных в виде системы блоков), настолько органично интегрировались с системой MATLAB, что стали ее составными частями.

Язык MATLAB является высокоуровневым интерпретируемым языком программирования, включающим основанные на матрицах структуры данных, широкий спектр функций, интегрированную среду разработки, объектно-ориентированные возможности и интерфейсы к программам, написанным на других языках программирования.

Программы, написанные на MATLAB, бывают двух типов — функции и скрипты. Функции имеют входные и выходные аргументы, а также собственное рабочее пространство для хранения промежуточных результатов вычислений и переменных. Скрипты же используют общее рабочее пространство. Как скрипты, так и функции не компилируются в машинный код и сохраняются в виде текстовых файлов. Существует также возможность сохранять так называемые pre-parsed программы — функции и скрипты, обработанные в вид, удобный для машинного исполнения. В общем случае такие программы выполняются быстрее обычных, особенно если функция содержит команды построения графиков.

Основной особенностью языка MATLAB является его широкие возможности по работе с матрицами, которые создатели языка выразили в лозунге «думай векторно» (англ. Think vectorized).


Возможности прежних версий MATLAB
Уже первые ориентированные на Microsoft Windows версии системы (MATLAB 4.x) обладали мощными средствами.

В области математических вычислений:

— матричные, векторные, логические операторы;

— элементарные и специальные функции;

— полиномиальная арифметика;

— многомерные массивы;

— массивы записей;

— массивы ячеек.
В области реализации численных методов:

— дифференциальные уравнения;

— вычисление одномерных и двумерных квадратур;

— поиск корней нелинейных алгебраических уравнений;

— оптимизация функций нескольких переменных;

— одномерная и многомерная интерполяция.
Возможности прежних версий MATLAB 4.x
В области программирования:

— свыше 500 встроенных математических функций;

— ввод/вывод двоичных и текстовых файлов;

— применение программ, написанных на Си и ФОРТРАН;

— автоматическая перекодировка процедур MATLAB в тексты программ на языках Си и C++;

— типовые управляющие структуры.


В области визуализации и графики:

— возможность создания двумерных и трехмерных графиков;

— осуществление визуального анализа данных.


Эти средства сочетались с открытой архитектурой систем, позволяющей изменять уже существующие функции и добавлять свои собственные. Входящая в состав MATLAB программа Simulink дает возможность имитировать реальные системы и устройства, задавая их моделями, составленными из функциональных блоков. Simulink имеет обширную и расширяемую пользователями библиотеку блоков и простые средства задания и изменения их параметров.
Возможности прежних версий MATLAB 5.x
В версиях системы MATLAB 5.x введены новые мощные средства.

Улучшенная среда программирования:

— профилировщик m-файлов для оценки времени исполнения фрагментов программ;

— редактор/отладчик m-файлов с удобным графическим интерфейсом;

— объектно-ориентированное программирование, включая переназначение функций и операторов;

— средства просмотра содержимого рабочей области и путей доступа;

— конвертирование m-файлов функций в промежуточный р-код.
Графический интерфейс пользователя (GUI - Graphic User Interface):

— интерактивное средство построения графического интерфейса пользователя — GUI;

— форма диалоговых панелей и панелей сообщений;

— многострочный режим редактирования текста;
— запоминание последовательности графических элементов управления;

— расширение параметров элементов управления;

— свойство переносимости между платформами;

— курсор, определяемый пользователем.
Новые типы данных:

— массивы структур (записей);

— массивы ячеек данных разного типа;

— массивы символов с 16-разрядной кодировкой;

— массивы с 8-разрядной кодировкой элементов.
Средства программирования:

— списки аргументов переменной длины;

— переназначение функций и операторов;

— применение локальных функций в m-файлах;

—оператор-переключатель switch...case...end;

— оператор wait for;

— функции обработки битов.
Математические вычисления и анализ данных:

— пять новых численных методов решения (solver) обыкновенных дифференциальных уравнений (ОДУ);

— вычисление собственных значений и сингулярных чисел для матриц разреженной структуры;

— многомерная интерполяция;

—анализ и обработка многомерных массивов;

— функции обработки времени и даты.
Презентационная графика и звук:

— двойные х- и y-оси;

— легенда — пояснение в виде отрезков линий со справочными надписями, размещаемое внутри графика или около него;

— управление шрифтом текстовых объектов;

— надстрочные, подстрочные и греческие символы;

— трехмерные диаграммы, поля направлений, ленточные и стержневые графики;

— увеличенное количество стилей для маркировки линий;

— 16-битный стереозвук.
Версия MATLAB 5.3.1 (выпуск 11.1) интегрирует в своем составе 42 программных продукта, среди которых основу составляют базовая система MATLAB и новая реализация пакета расширения Simulink 3.1. В систему введен ряд новых компонентов, включая следующие:

— Data Analysis, Visualization and Application Development — анализ данных, их визуализация и применение;

— Control Design — проектирование устройств управления;

— DSP and Communications System Design — проектирование коммуникационных систем и систем цифровой обработки сигналов.
Системные требования под установку MatLab 6

Для успешной установки MATLAB необходимы следующие минимальные средства:

 — компьютер с микропроцессором не ниже Pentium и математическим сопроцессором, рекомендуются процессоры Pentium PRO, Pentium II, Pentium III, Pentium IV или AMD Athlon;

— устройство считывания компакт дисков (привод CD-ROM) (для установки), мышь, 8-разрядный графический адаптер и монитор, поддерживающие не менее 256 цветов;

 — операционная система Windows 95/98 (оригинальная или второе издание) / Me (Millennium Edition) /2000/ (допускается также NT4 с сервис-пакетами 5 или 6а);

 — ОЗУ емкостью 64 Мбайт для минимального варианта системы (рекомендуется иметь память не менее 128 Мбайт);

— до 1500 Мбайт дискового пространства при полной установке всех расширений и всех справочных систем.

Применение
П1. Математика и вычисления

MATLAB предоставляет пользователю большое количество (несколько сотен) функций для анализа данных, покрывающие практически все области математики, в частности:
  1   2   3

Похожие:

Возможности математического пакета Matlab icon Лабораторная работа №3
Изучение пакета Simulink Response Optimization системы matlab 7 для расчета оптимальных настроек регуляторов”
Возможности математического пакета Matlab icon Возможности совместного применения matlab и scada-системы ifix при...

Возможности математического пакета Matlab icon Инструкция по преобразованию файлов секундных данных программы
Преобразование секундных данных в одноминутных данных производится при помощи скрипта (программы) для системы matlab. Запуск системы...
Возможности математического пакета Matlab icon Программа конференции межрегиональная научно-практическая конференция...
Цель конференции: выявление и распространение положительного опыта реализации предметных концепций, фгос общего образования, обсуждение...
Возможности математического пакета Matlab icon Опыт применения пакета nastran в учебном процессе на кафедре «Космические...
Опыт применения пакета nastran в учебном процессе на кафедре Космические аппараты
Возможности математического пакета Matlab icon Пакета и документа

Возможности математического пакета Matlab icon Вопросы к экзамену по курсу «Вычислительная математика»
Студент должен уметь реализовать тот или иной численный метод или алгоритм в среде vba ms office и в системе MatLab
Возможности математического пакета Matlab icon Гоувпо «Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева» Факультет математический
Целью освоения дисциплины является получение представление о современных системах компьютерной математики и овладение всеми стандартными...
Возможности математического пакета Matlab icon Гоувпо «Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева» Факультет математический
Целью освоения дисциплины является получение представление о современных системах компьютерной математики и овладение всеми стандартными...
Возможности математического пакета Matlab icon Методические рекомендаций для педагогов доу по современным технологиям,...
Методические рекомендаций для педагогов доу по современным технологиям, методам и приемам обучения математике и отработке содержания...
Возможности математического пакета Matlab icon Методические рекомендации по тьюторскому сопровождению учащихся классов...
Методические рекомендации по тьюторскому сопровождению учащихся классов физико-математического профиля при изучении темы "Производная"...
Возможности математического пакета Matlab icon Инструкция по редактированию информации на сайте Омгту информация
Старый сайт доступен по адресу old omgtu ru для возможности использовать его информацию при переносе на новый сайт. Возможности редактирования...
Возможности математического пакета Matlab icon Заявка на предоставление пакета услуг «Мульти-офис»

Возможности математического пакета Matlab icon Отчет о работе базовых кафедр за 2008 год
Кафедра математического моделирования (Южный Федеральный Университет)
Возможности математического пакета Matlab icon Журнала
А. А. Малашин, проф каф. Прикладной математики и Математического моделирования мгул, д-р физ мат наук
Возможности математического пакета Matlab icon Инструкция по обозначению документации в Проекте аэс «Куданкулам» Шифр пакета


Руководство, инструкция по применению




При копировании материала укажите ссылку © 2024
контакты
rykovodstvo.ru
Поиск