Matlab

Introducci´n o a MATLAB

J.M. Gonz´lez de Durana a Dpto. de Ingenier´ de Sistemas ıa y Autom´tica a EUITI e ITT, UPV-EHU VITORIA-GASTEIZ 26 de enero de 2004

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Cap´ ıtulo 1 Los primeros pasos en Matlab
1.1 Caracter´ ısticas

Matlab es un paquete de software orientado hacia el c´lculo num´rico cient´ a e ıfico e ingenieril. Integra c´lculo num´rico, computaci´n de matrices y gr´ficos enun entorno de a e o a trabajo c´modo para el usuario. Su nombre significa Laboratorio de Matrices y fue escrito o inicialmente en base a los ya existentes paquetes de c´lculo matricial LINPACK y EISa PACK. Posteriormente se han a˜adido librer´ denominadas Toolboxes, especializadas n ıas, en diferentes areas cient´ ´ ıficas. De entre ellas podemos destacar • Simulink Toolbox • Control System Toolbox• System Identification Toolbox • Robust Conntrol Toolbox • Signal Processing Toolbox • Filter Design Toolbox • Symbolic Math Toolbox por su particular inter´s para nuestra area de conocimiento. La ultima de la lista, Symbolic e ´ ´ Math Toolbox, est´ basada en el programa de c´lculo simb´lico Maple y utiliza una sintaxis a a o diferente. Matlab ha evolucionado y crecido con las aportaciones demuchos usuarios. En entornos universitarios se ha convertido, junto con Mathematica y Maple, en una herramienta instructora b´sica para cursos de matem´ticas aplicadas as´ como para cursos avanzados a a ı en otras areas. En entornos industriales se utiliza para investigar y resolver problemas ´ pr´cticos y c´lculos de ingenier´ Son aplicaciones t´ a a ıa. ıpicas el c´lculo num´rico, la realizaa e ci´nde algoritmos, la resoluci´n de problemas con formulaci´n matricial, la estad´ o o o ıstica, la optimizaci´n, etc. Es de destacar la aplicaci´n en el estudio, simulaci´n y dise˜o de los o o o n sistemas din´micos y de control. a 3

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CAP´ ITULO 1. LOS PRIMEROS PASOS EN MATLAB

1.2

Funcionamiento

Matlab es un programa int´rprete de comandos. Esto quiere decir que es capaz de procesare de modo secuencial una serie de comandos previamente definidos, obteniendo de forma inmediata los resultados. Los comandos pueden estar ya definidos en el propio Matlab y pueden tambi´n ser definidos por el usuario. Para que Matlab pueda realizar este proceso e el usuario ha de escribir la lista de comandos en la ventana de comandos, si su n´mero es u reducido, o en un fichero con extensi´n .m,constituyendo entonces un programa. o El m´todo que debe seguirse para procesar los datos es muy simple: e 1. El usuario escribe expresiones en la ventana de comandos, o bien en un archivo de texto apropiado (archivo.m). 2. Tras la orden de ejecuci´n enter (o escribir el nombre del fichero), Matlab procesa o la informaci´n. o 3. Matlab Escribe los resultados en la ventana de comandos y los gr´ficos (silos hua biere) en otras ventanas gr´ficas. a

1.3

Sintaxis

Para escribir las expresiones es preciso respetar ciertas reglas sint´cticas propias de Mata lab. Algunas se parecen bastante a las de otros lenguajes de programaci´n por lo que no o resultan extra˜as. n

1.3.1

Expresiones algebraicas

Est´n formadas por cadenas de caracteres, n´meros y operadores algebraicos. Las cadenas a ude caracteres pueden ser s´ ımbolos de variables (matrices) o funciones de Matlab. Las may´sculas y min´sculas son distintas. u u Podemos distinguir dos tipos de expresiones: num´ricas (propias de Matlab) y simb´licas e o (propias de Maple). Una expresi´n num´rica puede conterner s´ o e ımbolos (nombres de variables) pero ´stos han de estar previamente asignadas a valores num´ricos. Lasexpresiones e e >> a = 2; b = 3; >> a + b son num´ricas; el valor de a + b es hallado y mostrado por Matlab inmediatamene te: ans = 5. Sin embargo, una expresi´n simb´lica puede contener s´ o o ımbolos sin valor num´rico asignado. Si escribimos e >> syms x >> p = 2*x^2 - 7; la segunda expresi´n representa un polinomio en la indeterminada x. El valor de p para o x = 1 se puede obtener con >> subs(p,x,1)...