3.1 Применение системы matlab для синтеза цифровых фильтров
Система MATLAB — это интерактивная система предназначенная для компьютерного моделирования практически в любой области науки и техники. В настоящее время к общепризнанным универсальным мировым стандартам в области компьютерных технологий относится программная среда (система) MATLAB, предназначенная для моделирования в самых разных областях науки и техники, в первую очередь, ЦОС. Она была создана в США компанией The MathWorks, Inc. Информация о MATLAB доступна на сайтах www. mathworks.com, www.softline.ru, www.matlab.ru и www.exponenta.ru.
Основная отличительная черта системы – это легкость ее модификации и адаптации к конкретным задачам пользователя. Пользователь может ввести в систему любую новую команду, оператор или функцию и пользоваться затем ими так же просто, как и встроенными операторами и функциями. При этом нет необходимости в их предварительном описании. Новые программы, функции и процедуры в системе MatLAB сохраняются в виде файлов, имеющих расширение. Это делает набор операторов и функций практически неограниченным.
Широкое распространение MATLAB обусловлено следующими основными достоинствами этой системы;
алгоритмическим языком "сверхвысокого" уровня за счет матричной обработки данных
колоссальной библиотекой стандартных функций с возможностью ее расширения функциями, создаваемыми пользователем;
огромным разнообразием графических средств;
удобными средствами создания и отладки программ;
широким набором программных средств общего (ядро MATLAB) и специального (пакеты расширения Toolbox) назначения;
наличием разнообразных средств GUI (Graphical User Interface — графический интерфейс пользователя) без использованияь алгоритмического языка в явном виде;
широким набором средств Simulink общего (ядро Simulink) и специального назначения для блочного моделирования динамских систем.
С системой MatLAB поставляется свыше сотни М-файлов, которые содержат демонстрационные примеры и определения операторов и функций. Эта библиотека, все файлы которой прокомментированы, настоящая сокровищница прекрасных примеров программирования на языке системы. Изучение этих примеров и возможность работы в режиме непосредственных вычислений значительно облегчают знакомство с системой пользователей, заинтересованных в использовании математических расчетов.
К базовым объектам языка MATLAB относятся:
команды;
операторы;
константы;
переменные;
функции;
выражения.
Команда — это объект языка MATLAB со стандартным именем, предназначенный для взаимодействия с системой MATLAB и имеющий формат:
Наиболее распространенные команды;
Команда |
Назначение |
clc |
Очистка окна Com-mand Window |
clear |
Удаление объектов из Workspace (без содержательной части — очистка Workspace) |
format |
Установка формата вывода данных |
help |
Справка по стандартному объекту MATLAB |
load |
Загрузка файла с диска в Workspace |
save |
Сохранение на диске объекта Workspace информации об установленной версии MATLAB и пакетах расширения |
what |
Вывод содержимого папки (без содержательной части — текущей папки) |
which |
пути для нахождения встроенной или внешней функции |
who |
Вывод содержимого Workspace с дополнительными сведениями |
Таблица-1 Команды
Оператор — это объект языка MATLAB со стандартным именем, предназначенный для разработки программ. Простейшим оператором является оператор присваивания с форматом:
Константа — это объект языка MATLAB, имеющий в процессе вычислений неизменное значение. Различают следующие типы констант:
численные, среди которых выделяют:
целые;
вещественные;
комплексные;
логические;
символьные.
Целые и вещественные константы могут вводиться в обычной форме с разделением точкой целой и дробной частей:
Переменная — это объект языка MATLAB, который в процессе вычислений может менять свое значение.
Различают следующие типы переменных:
простые переменные;
массивы.
Особенностью MATLAB является то, что тип переменной не объявляется, и любая переменная по умолчанию считается матрицей1. В MATLAB нижняя граница индексов массива равна единице
Функция |
Назначение |
dec2hex(X). |
Преобразование десятичного целого в шестнадцатеричное Десятичное число указывается в качестве аргумента, а шестнадцатеричное выводится без апострофов с использованием заглавных букв |
dec2bin(X) |
Преобразование десятичного целого в двоичное. Десятичное число указывается в качестве аргумента, а двоичное выводится без апострофов |
bin2dec(X) |
Преобразование двоичного целого в десятичное Двоичное число указывается в качестве аргумента в апострофах, а десятичное выводится без апострофов |
hex2dec(X) |
Преобразование шестнадцатеричного целого в десятичное Шестнадцатеричное число указывается в качестве аргумента в апострофах с использованием заглавных или строчных букв, а десятичное выводится без апострофов |
Таблица-2 Команды
Выражение — это объект языка MATLAB, представляющий собой имеющую смысл совокупность констант, переменных и функций, объединенных символами операций.
Интерфейс MATLAB
Command Window (Командное окно) — основное окно интерактивной системы MATLAB с активизированной командной строкой.
Из активизированной командной строки пользователь может возвращаться к предыдущим строкам с помощью клавиш <↑> и <↓>.
Сеанс работы в окне Command Window до выхода из MATLAB называют текущей сессией.
Current Folder (Текущая папка) — в этом окне выводится содержимое папки, имя которой отображается в раскрывающемся списке Current Folder на панели инструментов окна MATLAB.
В составе ранних версий MATLAB (до 2009 г.) содержалась автоматически создаваемая текущая папка со стандартным именем1 work, предназначенная для хранения файлов и папок, создаваемых пользователем. В последующих версиях такая папка отсутствует. Для тех же целей предусмотрена папка MATLAB, автоматически создаваемая в папке Мои документы на рабочем столе.
Создание собственной папки в окне Current Folder выполняется с помощью контекстного меню по команде New Folder (Новая папка), и новой папке присваивается имя. После вызова MatLAB из среды Windows на экране появляется командное окно среды MatLAB (рисунок 2)
Рисунок- 3.1 Командное окно системы MatLAB
Это окно является основным в MatLAB. В нем отображаются символы команд, которые набираются пользователем на клавиатуре, результаты выполнения этих команд, текст исполняемой программы, а также информация об ошибках выполнения программ, распознанных системой.
Признаком того, что программа MatLAB готова к восприятию и выполнению очередной команды, является наличие в последней строке текстового поля окна знака приглашения ( » ), после которого стоит мигающая вертикальная черта.
В верхней части окна (под заголовком) размещена строка меню, в которой находятся меню File, Edit, Windows, Help. Под главным меню размещена панель инструментов с пиктограммами, которые позволяют выполнять некоторые наиболее часто используемые операции.
Открытие меню осуществляется щелчком мыши. Чтобы выбрать какую-либо команду меню, достаточно установить курсор на имени команды и нажать левую кнопку мыши (выполнить щелчок).