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Minicurso de MATLAB Programa de Educação Tutorial de Engenharia Elétrica lMax Rodrigues lCaroline Pereira lNayara Medeiros 28/03/15 Ementa do Curso 28/03/15 • Primeiros Passos no MATLAB • Vetores e Matrizes • Resolução de sistemas lineares • Gráficos • Operações com polinômios • Criando rotinas • Técnicas de programação lEmenta da aula de hoje: Introdução Janelas Variáveis declaração Representação numérica Formatos de visualização Uso como calculadora Exemplos de aplicação lO MATLAB é um software de simulação matemática que realiza operações matriciais, constrói gráficos em duas ou três dimensões, auxilia no processamento de sinais,de imagens, pode-se criar interface gráfica(através de uma programação avançada), além de manipular outras funções especializadas. 28/03/15 O que é MATLAB? Introdução Trabalha com uma linguagem de programação de alto- nível, em um ambiente interativo, para o desenvolvimento de algoritmos, análise e visualização de dados e computação numérica. 28/03/15 Introdução Introdução Próprio para as áreas técnicas e científicas; o software tem funções de tratamento numérico de alto desempenho, capazes de resolver problemas computacionais técnicos, de forma mais eficiente do que as tradicionais linguagens de programação. 28/03/15 Introdução Além do ambiente interativo, outra facilidade do Matlab é a possibilidade de execução de arquivos texto contendo uma sequência de instruções definidas pelo usuário. Esses arquivos texto, que têm extensão '.m', podem ser criados e editados dentro ou fora do seu ambiente(podemos editar em um bloco de notas). 28/03/15 Vantagens x Desvantagens lVantagens - Linguagem de alto nível; - Código simples; - Implementação rápida e fácil; - Várias bibliotecas com comandos e funcionalidades disponíveis; lDesvantagens - Lentidão devido a ser uma linguagem interpretada; -Má programação deixa o código muito lento; -Laços concatenados geralmente são muito lentos. 28/03/15 Janelas A janela principal do Matlab chama-se Command Window (Janela de Comando), onde os dados e instruções são digitados no prompt '>>' pelo usuário e, após a tecla Enter ser pressionada, o programa os processa imediatamente e expõe na tela o resultado. 28/03/15 Janelas 28/03/15 Command window Janelas Os comandos digitados são armazenados em um buffer de comandos, no qual pode-se navegar usando as teclas seta- para-cima e seta-para-baixo. 28/03/15 Janelas Vários comandos podem ser digitados na mesma linha, desde que estejam separados por vírgula ou ponto-e- vírgula(porém com ponto e vírgula o programa não mostra o resultado na tela). Comandos muito longos para uma linha podem ser interrompidos por três pontos '...' e continuados na linha seguinte. 28/03/15 Janelas 28/03/15 Janelas A Janela de Comando normalmente é usada para testes de comandos e funções ou simples operações. Quando se deseja implementar algum programa, projeto ou trabalho, utiliza-se o M-File Editor. Esta opção irá ser explorada mais adiante no curso. 28/03/15 M-File Editor Janelas Além da Janela de Comando e do Editor de Arquivo-M, há ainda as janelas Help, Command History, Current Directory e Workspace, que estão respectivamente relacionadas com ajuda, histórico dos últimos comandos digitados, diretório corrente do programa e o espaço de trabalho onde se visualizam dados e variáveis. 28/03/15 Janelas 28/03/15 Help/Docs 1.Help: A função mais importante para aprender Matlab por conta própria(podemos acessá-la digitando ‘help’ ou no ícone aa ) 1.Doc: Versão melhor do help com exemplos. Exemplo: help sin doc sin 28/03/15 Ajuda 28/03/15 Declaração de Variáveis Para criar e/ou armazenar informações em variáveis definidas pelo usuário, basta digitar o nome da variável seguido do sinal de igual '=' e da expressão desejada. 28/03/15 Declaração de Variáveis Na escolha dos nomes das variáveis, devem ser obedecidos os seguintes critérios: • Os caracteres podem ser alfanuméricos (letras e números), desde que iniciados por letras; • Letras maiúsculas e minúsculas definem nomes diferentes (linguagem case sensitive); • O caractere “ _ ‟ (underscore, underline ou sublinhado) pode ser usado no meio do nome; • São permitidos nomes com, no máximo, 32 caracteres. 28/03/15 Manipulação das Variáveis save: salvar variáveis num arquivo. >> save myFile - a e b estão salvas num arquivo myFile.mat; - myFile.mat fica salvo no diretório atual; clear : Remove as variáveis do ambiente. >> clear a b ou clear all. load: para recuperar as variáveis salvas em arquivo pelo comando save; >> load myFile clc : Limpa a janela de comandos. 28/03/15 Arquivos do MATLAB lArquivos.m : Utilizados para tipos scripts e funções. 1.Scripts - Sem argumentos; - Nome: qualquer_nome.m 2. Funções - Nome : nome_da_função.m • Arquivos.MAT - Arquivos com conteúdos das variáveis •Arquivos .fig 28/03/15 Arquivos do MATLAB Ao executar um comando: Matlab buscará na pasta local e em todas pastas definidas no PATH. Assim necessitamos adicionar o caminho da nova pasta. Arquivos do MATLAB Podemos também na janela de comando, fazer o seguinte procedimento: path(path, 'C:\Documents\MATLAB') Com isso conseguimos adicionar o novo diretório no PATH. Devemos por o caminho do diretório utilizado! Variáveis Pré definidas 28/03/15 Variável Representação ans Variável padrão para armazenar resultados pi Razão entre o perímetro da circunferência e seu diâmetro inf Infinito NaN ou nan Not-a-Number ou valor não numérico i ou j Unidade numérica imaginária, igual a −1 realmax e realmin Maior/Menor número real positivo utilizável exp e-neperiano bitmax Maior número inteiro utilizável Representação Numérica Números negativos, com casas decimais, complexos e sob a forma de notação científica podem ser representados no Matlab usando-se a seguinte simbologia: Números negativos: '−' ; lEx.: −5 Números com casas decimais: '.' ; lEx.: 3.2 28/03/15 Representação Numérica Números complexos: 'i' ou 'j' (como sufixos, à direita da parte imaginária, ou como funções, equivalentes à raiz quadrada de -1) Ex.: 3 + 5i; 3 + 5j; 3 + 5*i; 3 + 5*sqrt(−1); 3 + sqrt(−1)*5. Notação científica: 'e' ou 'E'. lEx.: 5e3 (equivalente a 5 x 10³) 28/03/15 Formatos de Visualização Por definição, o Matlab exibe os resultados em três formatos diferentes: inteiro, real com quatro casas decimais ou em notação científica, adotando aquela que melhor convir. 28/03/15 Formatos de Visualização Esse comportamento padrão pode ser alterado clicando-se em File > Preferences, ou simplesmente digitando na Janela de Comando a instrução format seguida do formato específico. 28/03/15 Formatos de Visualização 28/03/15 Comando Comentário format short 5 dígitos (ponto fixo) format long 15 dígitos (ponto fixo) format short e 5 dígitos e expoente (ponto flutuante) format long e 15 dígito e expoente (ponto flutuante) format short g O melhor entre “short” e “short e” format long g O melhor entre “long” e “long e” format hex Hexadecimal em ponto flutuante format + Positivo‘+’, negativo ‘-’ ou zero ‘ ’ format bank 2 casas decimais representando moeda format rat Aproximação racional Funções básicas: Funções trigonométricas: - Os comandos acima recebem argumento em radiano; - O Sufixo “d” recebe os argumentos em graus Números complexos: Exemplo de Aplicações 28/03/15 Exemplo de Aplicações 28/03/15 Definição de variável simbólica Obs.: Podemos colocar a função dentro do diff Exemplo de Aplicações 28/03/15 Exemplo de Aplicações 28/03/15 Simplificação da expressão int(função, limite inferior, limite superior) Exemplo de Aplicações int(int(f1,variavel1,intifn,intsup),variavel2,intervinf,intervsup) 𝑓1 𝑑 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑎𝑣𝑒𝑙1 𝑑(𝑣𝑎𝑟𝑖𝑎𝑣𝑒𝑙2) 𝑖𝑛𝑡𝑠𝑢𝑝 𝑖𝑛𝑡𝑖𝑛𝑓 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑣𝑠𝑢𝑝 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑣𝑖𝑛𝑓 Obs.: Para mais integrais fazemos o mesmo procedimento. Exemplo de Aplicações 28/03/15 • Conforme a figura, três forças estão aplicadas num suporte.Determine a força total (ou resultante aplicada ao suporte). Bibliografia: l Matlab 7 – fundmentos (Élia Yathie Matsumoto); l Minicurso Matlab(versão 2009, Professor Vicente). 28/03/15
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