Обзор и описание программы Матлаб

Многим студентам и специалистам нередко приходится решать сложные математические уравнения. Благодаря современному программному обеспечению построить графики и функции, справиться с интегралами, логарифмами и нетривиальными задачами существенно проще. Особой популярностью пользуется пакет программ MATLAB. Навыки работы и знание инструментариев данного продукта обязательно пригодятся в учебе и дальнейшей профессиональной деятельности.

Программа Матлаб (Matlab) — что это такое

Программный пакет разработан компанией MathWorks. Особенностью обеспечения является широкий спектр опций, с помощью которых можно анализировать данные различных математических областей, включая линейную алгебру и математическую статистику. Функционал ресурса достаточно просто увеличить, применяя отдельно распространяемые наборы опций или toolbox. Дополнительные пакеты являются коллекциями функций, которые написаны на языке MATLAB. Подобная конфигурация бесплатной программы позволит решить конкретные задачи, такие как цифровая обработка сигналов или описание финансового анализа.

Для чего нужна, области использования

MATLAB сегодня – это мощнейший комплект пакетных решений, направленных на быструю и качественную обработку данных. Разработчики продукта постарались охватить все области математики. Возможности программного обеспечения:

• производство всевозможных операций с матрицами, решение линейных уравнений, работа с векторами;
• вычисление корней многочленов разных степеней, выполнение операций над многочленами, дифференциация, экстраполяция и интерполяция кривых, построение графиков любых функций;
• проведение статистического анализа данных с помощью цифровых фильтров и статистической регрессии;
• решение дифференциальных уравнений частного производного, линейного, нелинейного вида, а также с граничными условиями;
• выполнение операций целочисленной арифметики;
• визуализация данных, включая трехмерные графические изображения и анимированные ролики.

Кроме огромного ассортимента функций программный продукт комплектуется различными приложениями. Специальные инструменты разрабатывают энтузиасты и другие компании.

Продукты, написанные языком MATLAB, представлены в нескольких видах. Основными являются:

• функции;
• скрипты.

Основным рабочим файлом программы служит М-файл. Он представляет собой бесконечный текст, в котором происходит программирование вычислений. Однако, чтобы начать работать в программе Матлаб, не нужно иметь специальной квалификации и навыков программирования. М-файлы представлены двумя типами:

1. М-сценарии являются простыми видами М-файла, не включают входных и выходных аргументов, используются для автоматизации многократно повторяющихся расчетов.
2. М-функции могут содержать входные и выходные аргументы.

С помощью эффективной программы существенно облегчается процесс обучения в вузе. Также Матлаб завоевал популярность среди специалистов многих научных и инженерных отраслей. Благодаря возможности обработки больших матриц, MATLAB часто используют для финансовой аналитики.

Как запустить программу

Установка Matlab на компьютер не займет много времени. Прежде всего, необходимо вставить инсталляционный диск с пакетом в привод ПК. Установочный файл запускается в автоматическом режиме. При необходимости можно открыть его вручную с помощью запуска Setup.exe, который размещен в корневой директории установочного диска. Распаковка инсталляционных файлов занимает некоторое время. По окончанию процедуры откроется окно:

Здесь следует выбрать пункт под названием «Install manually without using the Internet», что означает выборочную установку без помощи Интернет. Далее необходимо нажать на кнопку Next. Пользователь увидит окно с лицензионным соглашением:

В этом случае от пользователя требуется принять условия лицензионного соглашения, нажать на кнопку Yes и продолжить установку кнопкой Next. Далее следует ввести инсталляционный ключ, который сохранен в файле под названием fik.txt:

В открывшемся поле требуется выбрать пункт под названием «I have the File Installation Key for my license», то есть «У меня есть файл с инсталляционным ключом для моей лицензии». Из полученного файла следует скопировать ключ и вставить его в поле, расположенное под выбранным пунктом. После нажатия на кнопку Next будет выполнен переход к выбору установки из вариантов:

1. по умолчанию Typical;
2. настраиваемая версия Custom.

Рекомендуется в данном случае выбрать установку по умолчанию, отметив пункт с названием Typical, и нажать на кнопку Next. Далее пользователь увидит окно с выбором папки для дальнейшей установки программы:

Здесь следует задать путь, по которому будет выполняться установка программного обеспечения. После нажатия на кнопку Next откроется окно с выбором лицензионного файла, который предоставляется в комплекте с установочным диском и носит название license.dat.

В данном поле необходимо задать полный путь до этого файла с лицензией с названием самого файла. После нажатия на кнопку Next запустится процесс установки программы:

По завершению процедуры пользователь увидит окно:

При нажатии на кнопку Finish окно установки будет закрыто. На этом процесс полностью завершен. Рекомендуется сразу перезагрузить компьютер. При необходимости перезагрузку можно отложить. Во втором случае могут возникать некоторые ошибки при работе программы MATLAB.

Наборы инструментов

Программа Матлаб представляет собой комплекс из многих тысяч файлов. Они располагаются во множестве папок. Благодаря знанию содержания основных папок можно оперативно ознакомиться с возможностями системы и повысить эффективность ее эксплуатации. Особо ценными файлами являются:

• файлы с расширением .mat, которые представляют собой бинарные файлы для хранения значений переменных;
• файлы с расширением .т в виде текстовых редакторов с внешними программами для определения команд и опций системы, включая большую часть используемых функций;
• файлы с расширением .с в виде кодов на языке Си;
• файлы с расширением .тех содержат откомпилированные коды MATLAB;
• файлы с расширением .ехе в виде исполняемых команд.

В папке MATLAB/TOOLBOX/MATLAB размещены наборы стандартных m-файлов системы. Просмотр этого ресурса позволит оценить возможности конкретной версии программы, выполнить детальный анализ функций и инструментария. В общей подпапке командного назначения представлены следующие опции:

• работа со справкой;
• управление окном программы;
• взаимодействие с ОС и другие.

Подпапки операторов, конструкций языка и системных опций представлены следующими видами:

• ops — для операторов и специальных символов;
• tang — конструкции языка программирования;
• strfun — опции строк;
• iofun — ввод и вывод;
• timefun — время и дата;
• datatypes — виды и форматы данных.

Подпапки, в которых размещены математические и матричные функции, содержат следующие элементы:

• elmat — опции, создающие элементарные матрицы;
• elfun — команды для элементарных математических функций;
• specfun — специфические математические команды;
• matfun — инструменты для линейной алгебры;
• datafun — команды для анализа данных и преобразований Фурье;
• polyfun — полиномиальные команды и интерполяция;
• funfun — инструменты для функций и дифференциальных уравнений;
• soarfun — разреженные матрицы.

Подпайки графических команд представлены следующими компонентами:

• graph2d — управление двумерной графикой;
• graph3d — работа с трехмерной графикой;
• specgraph — опции специфической графики;
• graphics — команды дескрипторной графики;
• uitools — графика, используемая в пользовательском интерфейсе.

Профессиональные приложения Matlab

Данному инструментарию в программе Matlab отводится важная роль. С помощью специализированных групп программ представляется возможным масштабировать возможности программного обеспечения для разных отраслей. Наиболее востребованными приложениями являются:

1. Цифровая обработка сигналов, изображений и данных: DSP Toolbox, Image Processing Toolbox, Wavelet Toolbox, Communication Toolbox, Filter Design Toolbox. Функции предназначены для решения широкого спектра задач. С их помощью можно обрабатывать сигналы, изображения, проектировать цифровые фильтры и системы связи.
2. Системы управления: Control Systems Toolbox, µ-Analysis and Synthesis Toolbox, Robust Control Toolbox, System Identification Toolbox, LMI Control Toolbox, Model Predictive Control Toolbox, Model-Based Calibration Toolbox. Позволяют значительно облегчить аналитический труд, синтезировать динамические системы, создавать проекты и модели, идентифицировать системы управления, включая разные типы робастного управления, H∞-управления, ЛМН-синтеза, µ-синтеза.
3. Финансовый анализ: GARCH Toolbox, Fixed-Income Toolbox, Financial Time Series Toolbox, Financial Derivatives Toolbox, Financial Toolbox, Datafeed Toolbox. Инструменты, с помощью которых осуществляется оперативный и качественный сбор данных для их последующей обработки и передачи.
4. Анализ и синтез географических карт, включая трехмерные: Mapping Toolbox.
5. Сбор и анализ экспериментальных данных: Data Acquisition Toolbox, Image Acquisition Toolbox, Instrument Control Toolbox, Link for Code Composer Studio. Благодаря таким расширениям легко сохранить и обработать экспериментальные данные, включая массивы, получаемые в режиме реального времени. Функции поддерживают многое научное и инженерное оборудование.
6. Визуализация и представление данных: Virtual Reality Toolbox. Необходимы для создания интерактивных миров и визуализации научной информации, что обеспечивают технология виртуальной реальности и язык VRML.
7. Средства разработки: MATLAB Builder for COM, MATLAB Builder for Excel, MATLAB Builder for NET, MATLAB Compiler, Filter Design HDL Coder, для создания независимых приложений из среды Матлаб.
8. Взаимодействие с внешним программным обеспечением: MATLAB Report Generator, Excel Link, Database Toolbox, MATLAB Web Server, Link for ModelSim. Комплексы сохраняют массивы данных таким образом, чтобы обеспечить возможность их дальнейшей обработки в других программах
9. Базы данных: Database Toolbox.
10. Научные и математические пакеты: Bioinformatics Toolbox, Curve Fitting Toolbox, Fixed-Point Toolbox, Fuzzy Logic Toolbox, Genetic Algorithm and Direct Search Toolbox, OPC Toolbox, Optimization Toolbox, Partial Differential Equation Toolbox, Spline Toolbox, Statistic Toolbox, RF Toolbox.
11. Нейронные сети: Neural Network Toolbox, синтезируют и анализируют нейронные сети.
12. Нечеткая логика: Fuzzy Logic Toolbox, позволяет построить и проанализировать нечеткие множества.
13. Символьные вычисления: Symbolic Math Toolbox, взаимодействуют с символьным процессором программы Maple.

Недостатки работы с программой

Главная трудность, с которой сталкиваются пользователи программного обеспечения Матлаб, заключается в сложности освоения возможностей и интерфейса. С повышением масштаба и при наличии определенной специфики решаемых задач требуется разбираться с множеством опций и функций. Другие недостатки продукта:

• неоптимальные настройки среды выполнения и программы являются причинами проблем для пользователей с нарушениями зрения;
• некорректные параметры экранного доступа при работе с программой, включая клавиатурные сочетания.

Возможности программы Матлаб практически безграничны. Данный продукт демонстрирует высокую эффективность, оперативность и точность при решении задач любой сложности и масштаба. С помощью полезных опций можно адаптировать программное обеспечение для конкретных условий работы. Это отличный помощник для ученых, инженеров, программистов, финансистов, экономистов, а также студентов, которые стремятся освоить такие профессии на достаточно высоком уровне.

А если в процессе образовательного процесса появляются сложности, то всегда можно обратиться к сервису Феникс.Хелп.