Tutorial Matlab

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TUTORIAL DE MATLAB

TUTORIAL DE MATLAB 1

1. ¿QUÉ ES MATLAB? 4

1.1 Uso de Matrices 5

1.2 Origen de MatLab 5

1.3 Plataformas 5

1.4 Productos 5

2. LIBRERÍA DE APLICACIONES DE MATLAB 7

2.1 SIGNAL PROCESSING TOOLBOX 7

2.2 THE MATLAB C MATH LIBRARY 7

2.2.1 Desarrollo de aplicaciones utilizando la MATLAB C Math Library 8

2.2.2 Utilización de MATLAB y de su compilador 8

2.2.3 Velocidad y Precisión 9

2.2.4 Lista parcial de funciones 9

Funciones matemáticas 9

Funcionales especiales y elementales 9

Algebra lineal numérica 9

Polinomios e interpolación 9

Métodos numéricos no lineales 10

Estadística y análisis de Fourier 10

Operaciones algebráicas y lógicas 10

2.2.5 Utilidades 10

2.2.6 Requerimientos 10

2.3 THE MATLAB COMPILER TOOLBOX 11

2.3.1 Generación Automática de ficheros MEX. 11

2.3.2 Rendimiento del compilador 12

2.3.3 Opciones de ajuste del rendimiento 12

2.3.4 Requerimientos del sistema 12

2.3.5 Limitaciones del código compilado 13

2.4 SYMBOLIC MATH TOOLBOX 13

2.5 OPTIMIZATION TOOLBOX 14

2.6 IMAGE PROCESSING TOOLBOX 15

2.7 Neural Network Toolbox 16

2.8 NON LINEAR CONTROL DESIGN TOOLBOX 17

2.9 NAG FOUNDATION TOOLBOX 18

3. INICIANDO MATLAB 20

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4. USO DE COMANDOS 20

4.2 Instrucciones de MATLAB y Variables 22

4.3 Obteniendo Información del Espacio de Trabajo 23

4.4 Variables Permanentes 23

4.6 Saliendo y Guardando el Espacio de Trabajo 23

4.7 Manipulación de Vectores y Matrices 24

4.8 Operaciones de Matrices 25

4.9 Operaciones de Arreglos 28

4.10 Ejemplos: Operaciones Aritméticas 29

5. PROGRAMANDO CON MATLAB 33

5.1 Generalidades 33

5.1.1 Archivos-M: Comandos y Funciones 33

5.1.2 Otras funciones 37

5.1.3 Declaración function 41

5.2 Operadores relacionales 41

5.3 Operadores lógicos 42

5.4 Caracteres especiales 43

5.5 Control de flujo 44

5.5.1 Declaración FOR simple 44

5.5.2 Declaración FOR anidada. 45

5.5.3 Declaración WHILE 46

5.5.4 Declaraciones IF, ELSE, ELSEIF y BREAK 47

5.6.1 Creación de una matriz 50

5.6.2 Cambio del orden de una matriz: reshape 50

5.6.3 Modificación individual de elementos 50

5.6.4 Modificaciones adicionales de una matriz 51

5.7.1 Declaración fopen 57

Ejemplo 57

5.7.2 Declaración fclose 57

5.7.3 Declaración fread 57

5.7.4 Declaración fwrite 58

5.7.5 Declaración fprintf 58

5.8 Variables globales 58

5.9 Vectorización de algoritmos y estructuras (for, while) 59

5.10 Gráficas en Dos Dimensiones 60

COMANDO PLOT 60

Símbolo Color 60

Símbolo Estilo de línea 61

5.10.6 Comandos gráficos 63

5.11 Gráficos en 3 dimensiones 66

5.12 Archivos de disco 73

5.12.1 Manipulación de Archivos de Disco 73

5.12.2 Ejecutando Programas Externos 73

5.12.3 Importando y Exportando Datos 73

5.13 INDICE ALFABETICO 74

6. SIMULINK 75

6.1 Acelerador de Simulink 77

6.2 Generador de código -C en Simulink 77

7. COMANDOS DE MATLAB 78

7.1 General purpose commands: 78

Control System Toolbox Commands: 81

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8. APLICANDO MATLAB AL CONTROL DE PROCESOS 86

8.1 Respuesta en el dominio del tiempo 86

8.2 Respuesta en el dominio de la frecuencia 91

8.3 Lugar de las raíces 95

8.4 Controladores PID 97

9. TRUCOS EN MATLAB® 99

Paper semilogarítmico gratis: papelbod.m 99

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1. ¿QUÉ ES MATLAB?

MatLab es un programa interactivo para computación numérica y visualización de

datos. Es ampliamente usado por Ingenieros de Control en el análisis y diseño,

posee además una extraordinaria versatilidad y capacidad para resolver

problemas en matemática aplicada, física, química, ingenierí a, finanzas y muchas

otras aplicaciones. Está basado en un sofisticado software de matrices para el

análisis de sistemas de ecuaciones. Permite resolver complicados problemas

numéricos sin necesidad de escribir un programa.

MATLAB es un entorno de computación y desarrollo de aplicaciones totalmente

integrado orientado para llevar a cabo proyectos en donde se encuentren

implicados elevados cálculos matemáticos y la visualización gráfica de los

mismos.

MATLAB integra análisis numérico, cálculo matricial, proceso de señal y

visualización gráfica en un entorno completo donde los problemas y sus

soluciones son expresados del mismo modo en que se escribirían

tradicionalmente, sin necesidad de hacer uso de la programación tradicional.

El nombre de MATLAB proviene de la contracción de los términos MATrix

LABoratory y fue inicialmente concebido para proporcionar fácil acceso a las

librerías LINPACK y EISPACK, las cuales representan hoy en dia dos de las

librerías más importantes en computación y cálculo matricial.

MATLAB es un sistema de trabajo interactivo cuyo elemento básico de trabajo

son las matrices. El programa permite realizar de un modo rápido la resolución

numérica de problemas en un tiempo mucho menor que si se quisiesen resolver

estos mismos problemas con lenguajes de programación tradicionales como

pueden ser los lenguajes Fortran, Basic o C.

MATLAB goza en la actualidad de un alto nivel de implantación en escuelas y

centros universitarios, así como en departamentos de investigación y desarrollo

de muchas compañías industriales nacionales e internacionales. En entornos

universitarios, por ejemplo, MATLAB se ha convertido en una herramienta

básica, tanto para los profesionales e investigadores de centros docentes, como

una importante herramienta para la impartición de cursos universitarios, tales

como sistemas e ingenieria de control, álgebra lineal, proceso digital de imagen,

señal, etc. En el mundo industrial, MATLAB está siendo utilizado como

herramienta de investigación para la resolución de complejos problemas

planteados en la realización y aplicación de modelos matemáticos en ingeniería.

Los usos más característicos de la herramienta los encontramos en áreas de

computación y cálculo numérico tradicional, prototipaje algorítmico, teoría de

control automático, estadística, análisis de series temporales para el proceso

digital de señal.

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MATLAB dispone también en la actualidad de un amplio abanico de programas de

apoyo especializados, denominados Toolboxes, que extienden significativamente

el número de funciones incorporadas en el programa principal. Estos Toolboxes

cubren en la actualidad prácticamente casi todas las áreas principales en el

mundo de la ingeniería y la simulación, destacando entre ellos el 'toolbox' de

proceso de imágenes, señal, control robusto, estadística, análisis financiero,

matemáticas simbólicas, redes neurales, lógica difusa, identificación de

sistemas, simulación de sistemas dinámicos, etc.

Además también se dispone del programa Simulink que es un entorno gráfico

interactivo con el que se puede analizar, modelizar y simular la dinámica de

sistemas no lineales.

1.1 Uso de Matrices

MatLab emplea matrices porque con ellas se puede describir infinidad de cosas

de una forma altamente flexible y matemáticamente eficiente. Una matriz de

pixeles puede ser una imagen o una película. Una matriz de fluctuaciones de una

señal puede ser un sonido o una voz humana. Y tal vez más significativamente,

una matriz puede describir una relación lineal entre los componentes de un

modelo matemático. En este último sentido, una matriz puede describir el

comportamiento de un sistema extremadamente complejo. Por ejemplo una

matriz puede representar el vuelo de una avión a 40.000 pies de altura, o un

filtro digital de procesamiento de señales.

1.2 Origen de MatLab

MatLab fue originalmente desarrollado en lenguaje FORTRAN para ser usado en

computadoras mainframe. Fue el resultado de los proyectos Linpack y Eispack

desarrollados en el Argonne National Laboratory. Su nombre proviene de

MATrix LABoratory. Al pasar de los años fue complementado y reimplementado

en lenguaje C. Actualmente la licencia de MatLab es propiedad de MathWorks

Inc .

1.3 Plataformas

MatLab está disponible para una amplio número de plataformas: estaciones de

trabajo SUN, Apollo, VAXstation y HP, VAX, MicroVAX, Gould, Apple Macintosh

y PC AT compatibles 80386 o superiores. Opera bajo sistemas operativos

UNIX, Macintosh y Windows.

1.4 Productos

La empresa MathWorks ofrece MatLab como su principal producto para

computación numérica, análisis y visualización de datos. También ofrece Simulink

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como un anexo a MatLab y que interactua con él en lenguaje de MatLab y

lenguaje de bajo nivel C. Simulink es usado para simulación modelado no lineal

avanzado. Se ofrecen además numerosas herramientas

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