Nozioni di base su Matlab: 6 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:06

Questo tutorial coprirà alcune delle funzioni più basilari di matlab. Imparerai come far eseguire a matlab una funzione periodica internamente e tracciarla e come estrarre invece la stessa funzione periodica da un file excel e tracciarla. Queste funzioni sono tra le più basilari e ampiamente utilizzate in matlab. Questo tutorial è rivolto a quelli di voi che non hanno mai usato matlab prima e hanno solo bisogno di eseguire alcune semplici attività con esso. Il codice evidenziato in ogni immagine è incluso come commento in modo da poter copiare e incollare il codice. Sentiti libero di prendere questo codice e modificarlo per adattarlo alla tua applicazione.

Passaggio 1: avvio di Matlab

Il primo passo è installare e far funzionare matlab in modo che possiamo iniziare a lavorarci. Quando avvii per la prima volta matlab, dovrebbe apparire come lo screenshot qui sotto. Il primo passo è assegnare una directory da cui lavorare matlab. È qui che il programma estrarrà tutti i file ed è qui che dovresti salvare tutto il tuo lavoro su matlab. Ti consiglio di creare una nuova cartella da qualche parte che ricorderai e di nominarla con un nome che riconoscerai. Una volta creata una nuova cartella, fai clic sul pulsante "…" situato in alto a destra dello schermo come evidenziato nella seconda immagine. Questo farà apparire una casella di ricerca come mostrato nella terza immagine. Trova la nuova cartella che hai creato sul tuo computer e selezionala. Per questo esempio il file si chiama "370" e si trova sul desktop.

Passaggio 2: creazione di un file M

Ora quello che dobbiamo fare è creare un nuovo file M. Un file M funziona esattamente come digitare il codice direttamente in matlab, ma puoi salvare e modificare il codice ed eseguirlo ripetutamente. Quando inserisci il codice direttamente in matlab, digiti ogni riga di codice singolarmente. In un file M scrivi l'intero codice, quindi eseguilo in una volta. Per aprire un nuovo file M, fai clic su file. Posiziona il cursore su "Nuovo", quindi fai clic su "File M vuoto" come mostrato nella prima immagine. Ciò che si apre dovrebbe assomigliare alla seconda immagine. Poiché questo codice può essere eseguito ripetutamente, è una buona idea chiudere tutto e cancellare tutte le variabili prima di eseguirlo ogni volta. Ciò si ottiene attraverso due righe di codice: chiudi tuttocancella tuttoCome mostrato nella terza immagine, assicura che tutto sia cancellato e chiuso.

Passaggio 3: creazione di un vettore temporale

La prima cosa che faremo è creare un grafico di una funzione in matlab. Il primo passo è creare la variabile indipendente. In questo caso lo chiameremo "t" per il tempo. Il metodo che useremo per creare questa variabile è creare un vettore. Un vettore è fondamentalmente una serie di numeri. Ad esempio, 1, 2, 3, 4 sarebbe un vettore corto. Il codice per creare questo vettore è:t=0.1:0.01:10;Il primo numero, 0.1 si riferisce al punto iniziale. Il secondo numero, lo 0,01 si riferisce alla dimensione del passo. Il terzo numero, 10, si riferisce al punto finale. Quindi questo vettore corrisponde a 0.1, 0.11, 0.12 … fino a 10. Per vedere se la creazione del vettore ha funzionato, fai clic sul pulsante verde Esegui evidenziato nella seconda immagine. Questo esegue il programma. Per vedere il nostro vettore vai alla finestra principale di matlab. Fare clic sul desktop, quindi passare il mouse sul layout del desktop e quindi fare clic su predefinito come indicato nella terza immagine. Ora il tuo schermo dovrebbe assomigliare alla quarta immagine. Sulla destra vedrai la nostra variabile appena creata, t. Fare doppio clic su di esso e come nella quinta immagine vedrai la serie di numeri creata.

Passaggio 4: eseguire e rappresentare graficamente una funzione

Ora disegneremo una funzione creata in matlab. Il primo passo è creare la funzione. Questo è semplice come scrivere la funzione matematica desiderata. Un esempio è mostrato nella prima immagine. Il codice utilizzato per questa funzione è:y=sin(t)+4*cos(5.*t).^2;Il periodo prima della moltiplicazione nel coseno e prima del quadrato del coseno dice a matlab di eseguire quelle funzioni semplicemente sugli oggetti di valore del vettore del tempo, non trattare il vettore del tempo come una matrice e provare a fare funzioni di matrice su di esso. Il passo successivo è creare la figura stessa. Ciò si ottiene utilizzando il codice mostrato nella seconda figura. L'ordine delle variabili nel comando plot è molto importante quindi assicurati di impostare il tuo codice proprio come è impostato di seguito.figureh=axes('fontsize', 14);plot(t, y, 'linewidth, 2) xlabel('Time (s)')ylabel('Y Value')Title('Y Value vs Time')grid onInfine, fai nuovamente clic sulla freccia verde di scorrimento e la figura dovrebbe apparire come nella terza immagine.

Passaggio 5: estrazione dei dati da Excel

Ora creeremo lo stesso grafico di prima, ma importando i dati della funzione da un foglio di calcolo excel. La prima immagine è uno screenshot del foglio di calcolo excel che verrà utilizzato. Sono esattamente gli stessi punti dati creati in matlab nei passaggi precedenti, appena realizzati in excel. Per iniziare possiamo eliminare il codice creando il nostro vettore temporale e il codice per la nostra funzione dai passaggi precedenti. Il tuo codice dovrebbe ora assomigliare alla seconda immagine. Inserisci il codice come mostrato nella casella rossa in alto della terza immagine. Questo è il codice per leggere il file excel. "A" si riferisce a una matrice che includerà tutti i numeri nel foglio di calcolo e "B" include tutto il testo del foglio di calcolo. Le variabili t e y vengono estratte dalla prima e dalla seconda colonna come mostrato nel codice.[A, B]=xlsread('excelexample.xlsx');t=A(:, 1);y=A(:, 2);Il codice della figura può anche essere modificato come mostrato nel riquadro rosso in basso nella terza immagine. Questo estrarrà effettivamente il titolo del grafico e le etichette degli assi dal foglio di calcolo e li inserirà nel tuo grafico.xlabel(B(2))ylabel(B(3))Title(B(1))L'ultima cosa da fare è eseguire il programma di nuovo e vedrai apparire la stessa figura come si vede nell'immagine finale.

Passaggio 6: creazione di uno Specgram

In questo passaggio utilizzeremo matlab per creare uno specgram leggendo un file audio wav. Uno spettrogramma è talvolta chiamato "grafico 2.5D", perché utilizza un grafico bidimensionale, con l'aggiunta di colore per mostrare l'ampiezza. Il colore fornisce più dettagli di un semplice grafico 2D, ma non i dettagli di un grafico 3D, da cui il termine "2.5D". La funzione specgram di matlab prende una serie di punti dati dal file wav ed esegue una trasformata di Fourier sul punti per determinare le frequenze presenti nel segnale. Per questo istruibile, non è importante sapere come funziona una trasformata di Fourier, basta sapere che lo spettrogramma traccerà quali frequenze sono presenti e quanto sono forti rispetto al tempo. La funzione traccia il tempo sull'asse X e la frequenza sull'asse Y. L'intensità di ciascuna frequenza viene visualizzata in base al colore. In questo caso il file wav è una registrazione sonora di un pezzo di metallo colpito, quindi le vibrazioni del metallo vengono registrate come suono. Usando lo spettrogramma, possiamo facilmente determinare la frequenza di risonanza del pezzo di metallo, perché quella sarà la frequenza che persiste più a lungo nel tempo. Per eseguire questo compito, prima chiedi a Matlab di leggere il file wav usando il seguente codice:[x, fs]=wavread('flex4.wav');In questo caso, flex4.wav è il titolo del nostro file wav, la variabile x sono i punti dati nel file e fs si riferisce alla frequenza di campionamento. Per eseguire lo spettrogramma, basta digitare il seguente codice:specgram[x(:.1), 256, fs];Il 256 corrisponde alla frequenza con cui viene eseguita la FFT durante l'analisi dei dati. Matlab sta fondamentalmente tagliando il file audio in pezzi e prendendo una FFT su ogni pezzo Il 256 gli dice quanto dovrebbe essere grande ogni pezzo. I dettagli di questo non sono importanti e 256 è un valore sicuro da usare per la maggior parte delle applicazioni. Ora, se esegui il codice, vedrai apparire una figura come mostrato nella seconda immagine. Da questo è facile vedere che la frequenza di risonanza corrisponde al picco rosso nell'angolo in basso a destra della figura. Questo è il picco che persiste più a lungo rispetto al tempo.