Matlab Basics: 6 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:40

Este instrutível cobrirá algumas das funções mais básicas do matlab. Você aprenderá como fazer o matlab executar uma função periódica internamente e plotar e como puxar a mesma função periódica de um arquivo do Excel e plotar. Essas funções são algumas das mais básicas e amplamente utilizadas no matlab. Este instrutível é voltado para aqueles de vocês que nunca usaram matlab antes e só precisam realizar algumas tarefas simples com ele. O código destacado em cada imagem é incluído como um comentário para que você possa copiar e colar o código. Sinta-se à vontade para pegar este código e modificá-lo para se adequar à sua aplicação.

Etapa 1: Iniciando o Matlab

O primeiro passo é colocar o matlab em funcionamento para que possamos começar a trabalhar com ele. Quando você inicia o matlab pela primeira vez, ele deve se parecer com a imagem abaixo. O primeiro passo é atribuir um diretório para o matlab trabalhar. É de onde o programa irá puxar todos os arquivos e é onde você deve salvar todo o seu trabalho matlab. Eu recomendo fazer uma nova pasta em um lugar onde você se lembre dela, e nomear algo que você irá reconhecer. Depois de criar uma nova pasta, clique em "…" localizado no canto superior direito da tela, conforme destacado na segunda imagem. Isso abrirá uma caixa de navegação, conforme visto na terceira imagem. Encontre a nova pasta que você criou no seu computador e selecione-a. Neste exemplo, o arquivo é denominado "370" e está localizado na área de trabalho.

Etapa 2: Criação de um arquivo M

Agora o que precisamos fazer é criar um novo arquivo M. Um arquivo M funciona exatamente como digitar código diretamente no matlab, mas você pode salvar e modificar o código e executá-lo repetidamente. Ao inserir o código diretamente no matlab, você digita cada linha de código individualmente. Em um arquivo M, você escreve todo o código e depois o executa de uma vez. Para abrir um novo arquivo M, clique no arquivo. Posicione o cursor em "Novo" e clique em "Arquivo M em Branco" conforme mostrado na primeira imagem. O que abre deve ser semelhante à segunda imagem. Como esse código pode ser executado repetidamente, é uma boa ideia fechar tudo e limpar todas as variáveis antes de cada execução. Isso é feito por meio de duas linhas de código: fechar allclear allAs visto na terceira imagem, garante que tudo seja apagado e fechado.

Etapa 3: Criação de um vetor de tempo

A primeira coisa que faremos é criar um gráfico de uma função no matlab. O primeiro passo é criar a variável independente. Nesse caso, vamos chamá-lo de "t" para o tempo. O método que usaremos para criar essa variável é fazer um vetor. Um vetor é basicamente uma série de números. Por exemplo, 1, 2, 3, 4 seria um vetor curto. O código para criar este vetor é: t = 0,1: 0,01: 10; O primeiro número, 0,1 refere-se ao ponto inicial. O segundo número, 0,01, refere-se ao tamanho do passo. O terceiro número, 10, refere-se ao ponto final. Portanto, este vetor corresponde a 0,1, 0,11, 0,12 … até 10. Para ver se a criação do vetor funcionou, clique no botão verde de execução destacado na segunda imagem. Isso executa o programa. Para ver nosso vetor vá para a janela principal do matlab. Clique em área de trabalho, depois passe o mouse sobre o layout da área de trabalho e clique em padrão conforme descrito na terceira imagem. Agora sua tela deve se parecer com a quarta imagem. À direita, você verá nossa variável recém-criada, t. Dê um duplo clique nele e como na quinta foto você verá a série de números criada.

Etapa 4: execução e representação gráfica de uma função

Agora vamos representar graficamente uma função criada no matlab. A primeira etapa é criar a função. Isso é tão simples quanto escrever a função matemática desejada. Um exemplo é mostrado na primeira foto. O código usado para esta função é: y = sin (t) + 4 * cos (5. * t). ^ 2; O período antes da multiplicação no cosseno e antes do quadrado do cosseno informa ao matlab para executar essas funções simplesmente nos valores do vetor de tempo, para não tratar o vetor de tempo como uma matriz e tentar fazer funções de matriz nele. O próximo passo é criar a própria figura. Isso é feito usando o código mostrado na segunda figura. A ordem das variáveis no comando plot é muito importante, portanto, certifique-se de configurar seu código exatamente como está configurado abaixo.figureh = axes ('fontsize', 14); plot (t, y, 'linewidth, 2) xlabel ('Time (s)') ylabel ('Y Value') Title ('Y Value vs Time') grid onFinalmente, basta clicar na seta verde novamente e a figura deve aparecer como na terceira imagem.

Etapa 5: extraindo dados do Excel

Vamos agora criar o mesmo gráfico de antes, mas importando os dados da função de uma planilha do Excel. A primeira foto é uma captura de tela da planilha do excel que será usada. São exatamente os mesmos pontos de dados criados no matlab nas etapas anteriores, feitos apenas no excel. Para começar, podemos excluir o código que cria nosso vetor de tempo e o código para nossa função das etapas anteriores. Seu código agora deve se parecer com a segunda imagem. Insira o código conforme mostrado na caixa vermelha superior da terceira imagem. Este é o código para ler o arquivo excel. "A" se refere a uma matriz que incluirá todos os números da planilha e "B" inclui todo o texto da planilha. As variáveis t e y são extraídas da primeira e da segunda coluna, conforme mostrado no código. [A, B] = xlsread ('excelexample.xlsx'); t = A (:, 1); y = A (:, 2); O código da figura também pode ser modificado conforme mostrado na caixa vermelha inferior na terceira figura. Isso irá realmente puxar o título do gráfico e os rótulos dos eixos da planilha e colocá-los em seu gráfico.xlabel (B (2)) ylabel (B (3)) Título (B (1)) A última coisa a fazer é executar o programa novamente e você verá a mesma figura que aparece na imagem final.

Etapa 6: Criando um Specgram

Nesta etapa, usaremos o matlab para criar um especgrama lendo um arquivo de som wav. Um especgrama é às vezes chamado de "gráfico 2.5D", porque usa um gráfico bidimensional, com a adição de cores para mostrar a amplitude. A cor fornece mais detalhes do que um gráfico 2D simples, mas não os detalhes de um gráfico 3D, daí o termo "2.5D". A função specgram do matlab pega um conjunto de pontos de dados do arquivo wav e executa uma Transformada de Fourier no pontos para determinar as frequências presentes no sinal. Para isso instrutível, não é importante saber como funciona uma transformada de Fourier, apenas saber que o especgrama irá traçar quais frequências estão presentes e quão fortes elas são em relação ao tempo. A função plota o tempo no eixo X e a frequência no eixo Y. A força de cada frequência é exibida por cor. Nesse caso, o arquivo wav é uma gravação de som de um pedaço de metal sendo atingido e, em seguida, as vibrações do metal são registradas como som. Usando o specgram, podemos facilmente determinar a frequência ressonante da peça de metal, porque essa será a frequência que persiste por mais tempo com o tempo. Para executar esta tarefa, primeiro faça com que o matlab leia o arquivo wav usando o seguinte código: [x, fs] = wavread ('flex4.wav'); Neste caso, flex4.wav é o título do nosso arquivo wav, a variável x são os pontos de dados no arquivo e fs se refere à frequência de amostragem., basta digitar o seguinte código: specgram [x (:. 1), 256, fs]; O 256 corresponde à frequência com que o FFT é executado ao analisar os dados. Matlab é basicamente dividir o arquivo de som em pedaços e fazer um FFT em cada pedaço. O 256 diz o quão grande cada pedaço deve ser. Os detalhes disso não são importantes e 256 é um valor seguro para usar na maioria dos aplicativos. Agora, se você executar o código, verá uma figura pop-up como na segunda imagem. A partir disso, é fácil ver que a frequência de ressonância corresponde ao pico vermelho no canto inferior direito da figura. Este é o pico que mais persiste em relação ao tempo.