Cátedra: Fundamentos de Informática para Ingeniería Química. Introducción al manejo de Matlab 6.5

Transcripción

1 Cátedra: Fundamentos de Informática para Ingeniería Química Introducción al manejo de Matlab 6.5

2 Introducción al manejo de Matlab 6.5 Matlab se puede inicializar como cualquier otra aplicación de Windows, clickeando dos veces en el icono correspondiente en el escritorio o por medio del menú Inicio. Al abrirse Matlab aparece una ventana como la indicada en la Figura 1. Ésta es la vista que se obtiene eligiendo la opción Desktop Layout/Default, en el menú View. Como esta configuración puede ser cambiada fácilmente por el usuario, es posible que en muchos casos concretos lo que aparezca sea muy diferente. En cualquier caso, una vista similar se puede conseguir con el citado comando View/Desktop Layout/Default. Esta ventana inicial requiere unas primeras explicaciones. Current Directory Comand Windows Comand History Figura 1 La parte más importante de la ventana inicial es la Command Window, que aparece en la parte derecha. En esta sub-ventana es donde se ejecutan los comandos de MATLAB, a continuación del prompt (aviso) característico (>>), que indica que el programa está preparado para recibir instrucciones. Si en la pantalla mostrada en la Figura 1 se ejecuta el comando A=magic(4), el resultado proporcionado por MATLAB es:. >> A =magic(4) a = En la parte superior izquierda de la pantalla aparecen dos ventanas también muy útiles: en la parte superior aparece la ventana Current Directory, que se puede alternar con Workspace clickeando en la pestaña correspondiente. La ventana Current Directory muestra los ficheros del directorio activo o actual. A diferencia de versiones anteriores de MATLAB en que el directorio activo se debía cambiar desde la Command Window, a partir de la versión 6.0 se puede cambiar desde la propia ventana

3 Current Directo ry Figura 2 El Workspace contiene información sobre todas las variables que se hayan definido en esta sesión y permite ver y modificar el contenido de cualquier variable con la que se esté trabajando. Workspace Figura 3 En la parte inferior derecha aparece la ventana Command History que muestra los últimos comandos ejecutados en la Command Window. Estos comandos se pueden volver a ejecutar haciendo doble clic sobre ellos. Clicando sobre un comando con el botón derecho del ratón se muestra un menú contextual con las posibilidades disponibles en ese momento. Para editar uno de estos comandos hay que copiarlo antes a la Command Window. En la parte inferior izquierda de la pantalla aparece una de las novedades de la versión 6.5, el botón Start, con una función análoga a la del botón Inicio de Windows. Start da acceso inmediato a ciertas capacidades del programa. Uso del HELP Figura 4

4 MATLAB 6.5 dispone de un excelente Help con el que se puede encontrar la información que se desee. La Figura 4 muestra las distintas opciones que aparecen en el menú Help de la ventana principal de la aplicación: 1. Full Product Family Help, Se abre la ventana de la Figura 5, en la que se puede buscar información general sobre MATLAB o sobre otros productos de la familia a los que se tenga acceso. La forma de la ventana de ayuda es típica y común con otros niveles de ayuda. La mayor parte de las páginas de ayuda están en formato HTML o en PDF. 2. Matlab Help. Se abre la ventana de la Figura 6, en la que se puede buscar ayuda general sobre MATLAB o sobre la función o el concepto que se desee. La portada de esta ayuda tiene tres capítulos principales: Learning Matlab, que contiene distintos apartados de introducción al programa; Finding Functions and Properties, que permite acceder a información concreta sobre las distintas funciones o propiedades de los objetos gráficos; y Printing the Documentation, que da acceso a versiones completas e imprimibles de los manuales del programa en formato PDF (Portable Document Format), que precisa del programa Adobe Acrobat Reader 5.0 o superior. En la parte izquierda de la ventana, cuando está seleccionada la pestaña Contents, aparece un índice temático estructurado en forma de árbol que puede ser desplegado y recorrido con gran facilidad. Las restantes pestañas de esta ventana dan acceso a un índice por palabras (Index), a un formulario de búsqueda (Search) y a una sección en la que el usuario puede almacenar enlaces a las páginas que más vaya a utilizar (Favorites). 3. Using the Desktop. Se abre una ventana de ayuda con un formato similar a las de las Figuras anteriores con información detallada sobre cómo utilizar y configurar el entorno de desarrollo. Las distintas herramientas disponibles se describen sucesivamente. Cada página dispone de flechas y enlaces que permiten ir a la página siguiente o volver a la anterior. 4. Using the Command Window. Esta opción del menú Help da acceso a la información necesaria para aprovechar las capacidades de la Command Window, que es el corazón de MATLAB. 5. Demos. Se abre una ventana que da acceso a un buen número de ejemplos resueltos con MATLAB, cuyos resultados se presentan gráficamente de diversas formas. Es bastante interesante recorrer estos ejemplos para hacerse idea de las posibilidades del programa. Es asimismo muy instructivo analizar los ficheros *.m de los ejemplos que reúnen características similares a las de la aplicación de se desea desarrollar. Figura 5: ventana inicial de Help Full Product Family Figura 6: Ventana Inicial del Help de Matlab Además, se puede también recurrir al Help desde la línea de comandos de la Command Window. Se aconseja hacer prácticas al respecto. Por ejemplo, obsérvese la respuesta a los siguientes usos del comando help: >> help magic

5 PATH DE MATLAB: ESTABLECER EL CAMINO DE BÚSQUEDA El Path es una lista ordenada de directorios en los que el programa busca los ficheros o las funciones que ha de ejecutar. Muchos de los directorios del Path son propios de MATLAB, pero los usuarios también pueden añadir sus propios directorios, normalmente al principio o al final de la lista. MATLAB puede llamar a una gran variedad de funciones, tanto de sus propias librerías como programadas por los usuarios. A veces puede incluso haber funciones distintas que tienen el mismo nombre. Interesa saber cuáles son las reglas que determinan qué función o qué fichero *.m es el que se va a ejecutar cuando su nombre aparezca en una línea de comandos del programa. Esto queda determinado por el camino de búsqueda (search path) que el programa utiliza cuando encuentra el nombre de una función. Nota: previamente el usuario debe crear una carpeta donde guardará los desarrollos que vaya realizando a medida que transcurre el curso. Para ingresar al path se debe hacer un clic en el símbolo que indica la Figura 7: Hacer clic aquí, para ingresar al path Figura 7 Una vez que ingrese, va a aparecer la ventana mostrada en la Figura 8, en ella se debe buscar la carpeta creada. Se debe buscar aquí Figura 8

6 Una vez que se haya realizado este procedimiento, se puede empezar a trabajar. Editor de Matlab El editor es la herramienta que les permite implementar un programa que posteriormente se podrá ejecutar o modificar para realizar algún problema específico. Tiene las características comunes a cualquier editor de texto. Este se abre haciendo clic donde muestra la Figura 9: Hacer clic aquí para ingresar a un nuevo editor Figura 9 Cuando se abre el nuevo editor aparece la siguiente figura: Acá se deben escribir los comandos Figura 10

7 Introducción al manejo de Simulink Interfase Simulink de Matlab Este entorno nos permite describir gráficamente un sistema dibujando su diagrama en bloques, que resulta muy conveniente para la simulación y análisis de sistemas dinámicos. Acceso y Descripción Para acceder a SIMULINK, desde la ventana de comandos de MATLAB, tenemos varias opciones: una es escribiendo el comando SIMULINK, de esta forma se abrirá solo una ventana de índice General con las librerías disponibles; la otra es desde la barra de menú File elegir la opción New Model, de esta forma se abre un nuevo archivo en SIMULINK, luego ir a VIEW y elegir la opción SHOW LIBRARY BROWSER. Así, no sólo se tiene las librerías sino también el entorno donde vamos a trabajar; por ultimo, existe un botón de acceso directo a las librerías tanto en el entorno de trabajo de MATLAB como en el de SIMULINK. Una vez abiertas las librerías, lo que encontraremos depende de la versión de MATLAB que se encuentre instalada. Las versiones 5.3 y 6.5 de Matlab son prácticamente idénticas en la disposición de herramientas de Simulink. Dentro de la librería SIMULINK se encuentran los elementos que vamos a utilizar organizados en librerías de acuerdo con su utilidad. Las librerías que aparecen son: _ Continuos: Bloques para sistemas de control en tiempo continuo. _ Discrete: Bloques para sistemas de control en tiempo discretos. _ Functions & Tables: funciones _ Math: Sumadores, Ganancias matriciales o constantes, etc. _ Nonlinear: herramientas para sistemas no lineales _ Signals & Systems : multiplexores, demultiplexores, etc. _ Sinks: Graficadores, etc. _ Sources: Varias señales de entrada para activar los sistemas. Hacer clic aquí para abrir Simulink

8 Hacer clic aquí para crear un nuevo modelo y comenzar a trabajar. En la versión 6.5, los elementos de Simulink se pueden acceder desde estos dos menús. Abrir un archivo Simulink Los iconos del menú principal son iguales a los de Windows. Así al presionar el icono de abrir, se puede seleccionar un archivo SIMULINK cuya extensión es *. mdl La siguiente figura muestra un archivo existente en SIMULINK.

9 Ejecución de un archivo Simulink Esto se puede realizar al hacer clic en el icono que aparece encerrado en un circulo rojo en la figura anterior. Visualización de la simulación desde Simulink Existen varias formas de visualizar los resultados de la simulación. En este caso, se puede hacer doble clic en el elemento llamado scope (pantalla). Utilización de parámetros ya definidos SIMULINK nos permite utilizar variables definidas ya sea en la ventana de comando de MATLAB, como también en archivos del editor. Para ello debemos definir las variables con anticipación y luego utilizarlas dentro de los bloques con el mismo nombre. De esta forma, SIMULINK identifica el valor de dicho parámetro y es el que utiliza en los cálculos. Esto resulta apropiado cuando queremos utilizar un mismo diseño para distintos valores de parámetros, o nos permitirá utilizar el mismo sistema cada vez que nos encontremos con problemas similares. Una vez editado el diagrama en SIMULINK, este se guarda con la extensión MDL:

10 por ejemplo simulation_file.mdl Llamar un archivo de Simulink desde Matlab. Si en un programa filename.m editado en MATLAB se incluye la instrucción SIM, éste inicializa y ejecuta un archivo SIMULINK, modelo.mdl Ejemplo: sim( modelo ) Es importante señalar que tanto el archivo filename.m como modelo.mdl deben encontrarse en el mismo CURRENT DIRECTORY, de lo contrario habrá errores en la compilación del programa.