1-Амалий машғулот Мавзу: matlab тизимининг имкониятлари

1-Амалий машғулот

Мавзу: MATLAB тизимининг имкониятлари

Ишдан мақсад: MATLAB тизимининг имкониятлари билан танишиш.

MATLAB вақт синовидан ўтган математик ҳисобларни автоматлаштириш тизимларидан биридир. У матрицавий амалларни қўллашга асосланган. Бу нарса тизимнинг номи — MATrix LABoratory-матрицавий лабораторияда ўз аксини топган.

Матрицалар мураккаб математик ҳисобларда, жумладан, чизиқли алгебра масалаларини ечишда ва динамик тизимлар ҳамда объектларни моделлашда кенг қўлланилади. Улар динамик тизимлар ва объектларнинг ҳолат тенгламаларини автоматик равишда тузиш ва ечишнинг асоси бўлиб ҳисобланади. Бунга MATLABнинг кенгайтмаси Simulink мисол бўлиши мумкин.

Ҳозирги вақтда MATLAB ихтисослаштирилган матрицавий тизим чегараларидан чиқиб универсал интеграллашган компьютерда моделлаш тизимига айланди. Умуман олганда, MATLAB математиканинг ривожланиши давомида тўпланган математик ҳисоблашлар бўйича тажрибани ўзида мужассамлаштирган ва уни график визуаллаш ва анимация воситалари билан уйғунлаштирилган. MATLAB тизими илова қилинадиган катта ҳажмдаги ҳужжатлар билан биргаликда ЭҲМни математик таъминлаш бўйича кўп томли маълумотнома (билдиргич, справочник) вазифасини бажариши мумкин.

MATLAB тизимини Молер (С. В. Moler) ишлаб чиққан ва 70-йилларда ундан катта ЭҲМларда кенг фойдаланилган. MathWorks Inc фирмасининг мутахассиси Джон Литл (John Little) 80-йилларнинг бошларида IBM PC, VAX ва Macintosh классидаги компьютерлар учун PC MATLAB тизимини тайёрлаган. Кейинчалик MATLAB тизимини кенгайтириш учун математика, дастурлаш ва табиий фанлар бўйича жаҳондаги энг йирик илмий марказлар жалб қилинган. Ҳозирги вақтда тизимнинг энг янги версиясиялари MATLAB-6 ва MATLAB-7 мавжуд.

MATLAB тизимининг вазифаси ҳар хил турдаги масалаларни ечишда фойдаланувчиларни анъанавий дастурлаш тилларига нисбатан афзалликларга эга бўлган ва имкониятлари кенг моделлаш воситалари билан таъминлашдир. MATLABнинг имкониятлари жуда кенг. Ундан ҳисоблашларни бажариш ва моделлаш учун фан ва техниканинг ҳар қандай соҳасида фойдаланиш мумкин.

MATLAB асосан қуйидаги вазифаларни бажариш учун ишлатилади:

• 
  математик ҳисоблашлар;
  
• 
  алгоритмларни яратиш;
  
• 
  моделлаш;
  
• 
  маълумотларни таҳлил қилиш, тадқиқ қилиш ва визуаллаштириш;
  
• 
  илмий ва инженерлик графикаси;
  
• 
  иловаларни ишлаб чиқиш ва бошқалар.
  

MATLAB очиқ архитектурага эга, яъни мавжуд функцияларни ўзгартириш ва яратилган хусусий функцияларни қўшиш мумкин. MATLAB таркибига кирувчи Simulink дастури реал тизим ва қурилмаларни функционал блоклардан тузилган моделлар кўринишида киритиб имитация қилиш имкониятини беради. Simulink жуда катта ва фойдаланувчилар томонидан янада кенгайтирилиши мумкин бўлган блокларнинг библиотекасига эга. Блокларнинг параметрлари содда воситалар ёрдамида киритилади ва ўзгартирилади.

Simulink юздан ортиқ бириктирилган блокларга эга. Блоклар вазифаларига мос ҳолда гуруҳларга бўлинган: сигналлар манбалари, қабул қилгичлар, дискрет, узлуксиз, чизиқли бўлмаган, математик функциялар ва жадваллар, сигналлар ва тизимлар. Фойдалaанилувчи блок ва библиотекалар яратиш функциясига эга бўлганлиги сабабли Simulinkда қўшимча равишда кенгаювчи блоклар библиотекасини ҳосил қилиш мумкин. Бириктирилган ва фойдаланилувчи блокларнинг функционаллигини созлашдан ташқари, белги(значок) ва диалоглардан фойдаланиб фойдаланилувчи интерфейс ҳосил қилиш ҳам мумкин, Махсус механик, электр ва дастурий компонентларнинг (моторлар, ўзгарткичлар, серво-клапанлар, таъминлаш манбалари, энергетик қурилмалар, фильтрлар, шиналар, модемлар ва бошқа динамик компанентлар) ишлашини моделлаштирувчи блоклар яратиш мумкин. Яратилган блокни келажакда фойдаланиш учун библиотекада сақлаб қўйиш мумкин.

Кейинги йилларда лойиҳачилар математик тизимларнинг интеграциялашувига ва улардан биргаликда фойдаланишга катта эътибор бермоқдалар. Мураккаб математик масалаларни бир неча тизимлар ёрдамида ечиш энг яхши ва мос воситаларни танлаш имкониятини беради ва олинадиган натижаларнинг ишончлилигини орттиради.

MATLAB тизими билан кенг тарқалган математик тизимлар ( Mathcad, Maple ва Mathemati) интеграллашуви мумкин. Математик тизимларни замонавий матнли процессорлар билан бирлаштиришга интилиш ҳам мавжуд. Масалан, MATLAB янги версияларининг воситаси — Notebook — Word 95/97/2000/ХР матн процессорларида тайёрланаётган ҳужжатнинг керакли жойларига MATLAB ҳужжатлари ва сонли, жадвал ёки график кўринишдаги ҳисоблаш натижаларини қўйиш имкониятини беради. Натижада “жонли” электрон китобларни тайёрлаш мумкин. Уларда намойиш қилинаётган мисолларни оператив тарзда ўзгартириш мумкин. Масалан, бошланғич шартларни ўзгартириб, масалани ечиш натижаларининг ўзгаришини кузатиш мумкин. MATLAB 6 да графикларни Microsoft PowerPoint слайдларига экспорт қилишнинг такомиллашган воситалари ҳам кўзда тутилган.

MATLABда тизимни кенгайтириш масалалари махсус кенгайтириш пакетлари - Toolbox асбоблар тўплами ёрдамида ҳал қилинади. Уларнинг кўплари бошқа дастурлар билан интеграциялашув учун махсус воситаларга эга.

MATLAB тизими блоклар кўринишида берилган, динамик тизим ва қурилмаларни моделлаш учун яратилган Simulink дастурий тизими билан ҳам интеграциялашган. Визуал-йўналтирилган дастурлаш принципларига асосланган Simulink мураккаб қурилмаларни юқори аниқликда моделлаш имкониятини беради.

Ўз навбатида бошқа кўплаб математик тизимлар, масалан, Mathcad ва

Maple MATLAB билан объектли ва динамик боғланиши мумкин. Натижада улар MATLABдаги матрицалар билан ишлашнинг эффектив воситаларидан фойдаланишлари мумкин. Компьютер математик тизимларининг бундай интеграциялашув тенденцияси шубҳасиз кейинчалик ҳам давом этади.

MATLAB — кенгаювчи тизим, уни ҳар хил турдаги масалаларни ечишга осон мослаштириш мумкин. Унинг энг катта афзаллиги табиий йўл билан кенгайиши ва бу кенгайиш m-файллар кўринишида амалга ошишидир. Бошқача айтганда, тизимнинг кенгайишлари компьютернинг қаттиқ дискида сақланади ва MATLABнинг бириктирилган (ички) функциялари ва процедуралари каби керакли вақтда фойдаланиш учун чақирилади.

Тизимнинг қўшимча поғонасини toolbox кенгайтмалар пакети ташкил этади. У тизимни турли соҳалардаги масалаларни ечишга йўналтириш имкониятини беради. Бундай соҳаларга мисол тариқасида математиканинг махсус бўлимлари, физика ва астрономия, телекоммуникация воситалари, математик моделлаш, ҳодисавий бошқарилувчи тизимларни лойиҳалаш ва бошқа соҳаларни келтириш мумкин. Хулоса қилиб айтганда, MATLAB фойдаланувчиларнинг масалаларини ечиш учун юқори даражадаги мослашувчанликка эга.

MATLAB тизими кучли математик-йўналтирилган юқори даражали дастурлаш тили сифатида яратилган. Бундай йўналиш тизимнинг афзалликларидан бири бўлиб ҳисобланади ва уни янги, янада мураккаб математик масалаларни ечиш учун қўллаш мумкинлигидан далолат беради.

MATLAB тизими BASICга ўхшаш (Фортран ва Паскалнинг айрим элементлари ҳам қўшилган) кириш тилига эга. Дастур кўплаб компьютердан фойдаланувчилар учун таниш бўлган анъанавий усулда ёзилади. Бундан ташқари тизим дастурларни ҳар қандай матн таҳрирлагичи ёрдамида таҳрирлаш имкониятини беради. MATLAB ўзининг созлагичли таҳрирлагичига ҳам эга.

MATLAB тизимининг тили математик ҳисоблашларни дастурлаш соҳасида ҳар қандай мавжуд юқори даражадаги универсал дастурлаш тилларидан бойроқдир. У ҳозирги вақтда мавжуд бўлган деярли ҳамма дастурлаш воситаларини амалга оширади, жумладан, объектга-мўлжалланган ва визуал дастурлашни (Simulink воситалари ёрдамида) ҳам. Умуман олганда, MATLAB тизимидан фойдаланиш тажрибали дастурловчилар учун ўз фикрлари ва ғояларини амалга ошириш учун чексиз имкониятлар беради.

MATLABни ишга тушириш ва диалог режимида ишлаш

MATLABни ишга тушириш учун ишчи столнинг пастки чап бурчагида жойлашган Пуск (Start) тугмаси босилади ва MATLABнинг ўрнатилган версияси танланади (3.1-асм).

1-расм. MATLABни ишга тушириш

MATLAB ишга тушгандан кейин экранда унинг асосий ойнаси пайдо бўлади (3.2-расм) ва у командалар (буйруқлар) режимида ишлашга тайёр ҳолга келади. Одатда бу ойна тўлиқ очилмайди ва экраннинг фақат бир қисмини эгаллайди. Устки ўнг бурчагида жойлашган учта тугмадан ўртадагисини босиш йўли билан ойнани тўлиқ очиш мумкин. Чапдаги тугма босилганда ойна ёпилади, ўнгдаги тугма босилганда эса MATLABнинг ишлаши тўхтатилади.