Práctica de MathLab

INFORMACIÓN BÁSICA

Nombre del Curso

Fecha de diligenciamiento(dd/mm/aaaa)

Sección(es)

Periodo académico

Circuitos e Instrumentación

28/07/14

1-2

2014-4

Nombre de la práctica:

Tutorial Matlab

Práctica No.:

1

Profesor(es):

Fredy Segura

Asistente(es) Graduado(s):

Andrés Felipe Rengifo

Gerardo Alfonso Roque Romero

Semana de la práctica (1-16)

Versión de la guía

Nomenclatura del espacio a utilizar

2-3

2

ML-108

CONTENIDO DE LA GUÍA

Objetivos

• Aprender a manipular de forma adecuada las Herramientas de simulación
• Aprender a realizar operaciones con matrices, solución de ecuaciones simultáneas y la manipulación de expresiones algebraicas

Procedimiento de la práctica de laboratorio

Materiales y Equipos:

1. Matlab.

Introducción:

MATLAB ® es un lenguaje de alto nivel y un entorno interactivo para el cálculo numérico, visualización y programación. Usando MATLAB, puede analizar los datos, desarrollar algoritmos y crear modelos y aplicaciones. El lenguaje, las herramientas y funciones matemáticas integradas que permiten explorar múltiples enfoques y llegar a una solución más rápida que con hojas de cálculo o lenguajes de programación tradicionales, como C / C + + o Java ™ .

Usted puede utilizar MATLAB para una gama de aplicaciones, incluyendo el procesamiento de señales y comunicaciones, procesamiento de imágenes y vídeo, sistemas de control, prueba y medida, finanzas computacionales, y la biología computacional. Más de un millón de ingenieros y científicos en la industria y el mundo académico usan MATLAB, el lenguaje del cálculo técnico. [1]

El  entorno de Matlab se presenta a continuación:

[pic 2]

Figura 1. Entorno de Matlab

Los componentes principales del Matlab son:

1. Barra de herramientas: muestra las opciones principales del programa
2. Carpeta Actual: Muestra los archivos (Scripts, funciones, imágenes, etc.) almacenados en  el directorio de trabajo.
3. Editor: Desde el editor se pueden crear y modificar Scripts, funciones y variables.
4. Ventana de comandos: se pueden ejecutar comandos para realizar operaciones, llamado de funciones y Scripts.
5. Workspace: Contiene todas las variables generadas durante una sesión de trabajo.
6. Historial de Comandos: Guarda el historial de comandos utilizados en la  ventana de comandos.

Procedimiento:

Uso de la ventana de comandos:

Digite en la línea de comandos una operación matemática entre dos números luego oprima la tecla Enter y obtendrá la respuesta. Ahora asigne a una variable el resultado de su operación por ejemplo: a=9083*234. Observe que la ventana Workspace se ha agregado la variable a con su valor correspondiente. Otros elementos importantes son:

• Creación de vectores Fila:  vf=[ 3 4 5]
• Creación de vectores Columna:  vc=[ 3 ; 4 ; 5]
• Creación de vectores con el operador (:)   vo=1:1:10  crea un vector con los elementos del 1 al 10 en pasos de 1.
• Creación de Matrices: M=[4 5 6 ; 5 6 7 ; 1 2 3]

Cree cada una de las matrices y cerciórese que hayan quedado correctamente.

[pic 6][pic 3][pic 4][pic 5]

A continuación realice las siguientes operaciones:

[pic 7][pic 8][pic 9][pic 10][pic 11][pic 12]

[pic 13]

[pic 14]

¿Cuál es la diferencia entre las operaciones de H y K?

• Llamado de funciones: cos(pi)
• Comando help: muestra la ayuda de un comando desconocido  help sin
• Comando clear: elimina todas las variables usadas en el Workspace
• Comando clc:  limpia los comandos de la ventana de comandos

Uso de Scripts: En Matlab los scripts sirven para guardar y ejecutar una serie de líneas de comandos. Para abrir el editor de texto use cntrl+N o (File->New->Script). Cree un vector t con los elementos de 0 hasta 2pi. Luego obtenga los valores para f=sen(t) y finalmente grafíquelos.

[pic 15]

Fig2. Uso de Scripts.

Luego guarde el documento con un nombre “ejemplo” y  ejecútelo desde la ventana de comandos. Observe que al llamar el script desde la ventana de comandos se ejecutan todas las líneas que este contiene. Importante: El script debe estar en el directorio de trabajo. ¿Qué sucede si omite él ; al final de cada línea?  ¿En la gráfica resultante que sucede con el eje X? Use el comando help plot y cambie el color de la línea en la gráfica así como los valores del eje X.

Uso de Funciones: Matlab permite crear nuestras propias funciones del tipo y=f(x) donde f(x) es una expresión matemática que depende del valor de la variable (x). Anteriormente hemos visto algunas como cos(x) y sin(x). Para definir una función se usa el editor de texto (File->New->Function). La estructura general de la función se describe a continuación:

function [variables_salida]=nombre_funcion(variables_entrada)

sentencias

end

[pic 16]

Fig3. Uso de Funciones

En la figura 3 se encuentra un ejemplo de una función con dos parámetros de entrada y dos de salida. Desde la ventana de comandos se llama a la función por su nombre (Importante que el nombre de la función y del archivo .m coincidan y que este archivo se encuentre en el espacio de trabajo). Se asignan dos variables a la función pues esta retorna dos valores. Cree una función llamada promedio que retorne el promedio de 5 números.

Simulación de señales ECG con Matlab [3]

Las señales ECG registran la actividad cardiaca y pueden ser medidas usando circuitos electrónicos, para luego ser procesadas y analizadas por expertos en medicina, así diagnosticar pacientes de manera efectiva. Las señales ECG se caracterizan por una onda P, un complejo QRS y finalmente una onda T:

[pic 17]

Fig4. Señal ECG[4]

Como se ha dicho la señal de la figura 4 se puede descomponer en varias señales periódicas. Al sumarlas es posible obtener una recosntrucción completa de una señal de ECG.

Descargue los archivos: p_wav.m, q_wav.m, r_wav.m, s_wav.m, t_wav.m, u_wav.m disponibles en Sicua+.

Estos archivos son funciones, cada una genera una onda periódica con las características propias de la onda.  

• Guarde las funciones en su directorio de trabajo.
• Cree un script llamado ECG.m para ejecutar varios comandos.
• En ECG.m defina un vector x de 0 a 2 con pasos de 0.1. También defina una variable llamada beatRate y asígnele una frecuencia cardiaca en beats/min. Finalmente cree la variable li=30/ beatRate
• Explore cada una de las funciones por separado, defina unos parámetros de entrada y grafíquelas. Busque modificar los parámetros y encuentre su relación con la forma de la onda generada.
• Grafique varias dos ondas sumadas, modifique los parámetros para obtener un resultado más acorde con el ECG.
• Finalmente grafique todas las ondas sumadas y obtenga un ECG completo.
• Use help plot para ponerle etiquetas y unidades a los ejes.
• Cambie el beatRate y compare los resultados.
• Ayuda parámetros onda p

a_pwav=0.25; %Amplitud en miliVoltios

d_pwav=0.09; %Duración del pulso en Segundos

t_pwav=0.16; %Intervalo P-R en Segundos

Bibliografía recomendada

[1]  MathWorks,  Recurso Online disponible en: www.mathworks.com/products/matlab/

[2] Universidad de los Andes. Departamento de Matemáticas, Tutorial de Matlab, Recurso Online disponible en: pentagono.uniandes.edu.co/tutorial/Matlab/tutorial_matlab.pdf

[3] R. Karthik, ECG SIMULATION USING MATLAB , Recurso Online disponible en: azadproject.ir/wp-content/uploads/2014/04/ECG.pdf

[4] Vidal Cristian, Gatica Valeska, Diseño e implementación de un sistema electrocardiográfico digital. Revista Facultad de Ingeniería Universidad de Antioquia.

CRITERIOS DE EVALUACIÓN (SI APLICA)

Criterio no.

Criterio

Descripción

% nota de la práctica

Imagen de la conexión

Se solicita una fotografía del ensamble realizado en el semestre en que realiza la práctica de laboratorio. Garantice que en la fotografía se observen todos los elementos y equipos indicados. Si es necesario puede adjuntar más de una imagen.