Giáo trình Matlab phần cơ bản - Khái niệm chung

Giáo trình Matlab và ứng dụng



1

Phần 1 - Cơ sở Matlab
Chơng 1 Khái niệm chung
1.1- Giới thiệu
MATLAB là 1 phần mềm ứng dụng chạy trong môi trờng Windows do hãng
MathWorks sản xuất và cung cấp. Có thể coi Matlab là ngôn ngữ của kỹ thuật.
Nó tích hợp các công cụ rất mạnh phục vụ tính toán, lập trình, thiết kế, mô
phỏng,... trong một môi trờng rất dễ sử dụng trong đó các bài toán và các lời
giải đợc biểu diễn theo các ký hiệu toán học quen thuộc.
Các ứng dụng điển hình là: - Toán học và tính toán.
- Phát triển thuật toán.
- Tạo mô hình, mô phỏng và tạo giao thức.
- Khảo sát, phân tích số liệu.
- Đồ hoạ khoa học kỹ thuật.
- Phát triển ứng dụng, gồm cả xây dựng giao diện ngời dùng đồ hoạ GUI.
Matlab là một hệ thống tơng tác mà phần tử dữ liệu cơ bản là một mảng (array)
không cần khai báo kích thớc. Điều này cho phép bạn giải nhiều bài toán tính
toán kỹ thuật đặc biệt là các bài toán liên quan đến ma trận và véc tơ.
Matlab là viết tắt của hai từ tiếng Anh Matrix Laboratory (Phòng thí nghiệm ma
trận). Ban đầu Matlab đợc viết chỉ để phục vụ cho việc tính toán ma trận. Trải
qua thời gian dài, nó đã đợc phát triển thành một công cụ hữu ích, một ngôn
ngữ của kỹ thuật. Trong môi trờng đại học, nó là một công cụ chuẩn cho các
khoá học mở đầu và cao cấp về toán học, khoa học và kỹ thuật. Trong công
nghiệp, nó là công cụ đợc lựa chọn cho việc phân tích, phát triển và nghiên cứu
hiệu suất cao.

Matlab cung cấp một họ các giải pháp theo hớng chuyên dụng hoá đợc gọi là
các Toolbox (hộp công cụ). Các toolbox cho phép ngời sử dụng học và áp dụng

Giáo trình Matlab và ứng dụng



2

các kỹ thuật chuyên dụng cho một lĩnh vực nào đó. Toolbox là một tập hợp toàn
diện các hàm của Matlab (M-file) cho phép mở rộng môi trờng Matlab để giải
các lớp bài toán cụ thể. Các lĩnh vực trong đó có sẵn các toolbox bao gồm: Xử lý
tín hiệu, hệ thống điều khiển, logic mờ, mô phỏng,...
Hệ thống Matlab gồm có 5 phần chính:
- Ngôn ngữ Matlab: là một ngôn ngữ ma trận/ mảng cấp cao với các câu lệnh,
hàm, cấu trúc dữ liệu, vào/ ra, các tính năng lập trình hớng đối tợng. Nó cho
phép lập trình các ứng dụng từ nhỏ đến các ứng dụng lớn và phức tạp.
- Môi trờng làm việc Matlab: Đây là một bộ các công cụ và phơng tiện mà
bạn sử dụng với t cách là ngời dùng hoặc ngời lập trình Matlab. Nó bao gồm
các phơng tiện cho việc quản lý các biến trong không gian làm việc Workspace
cũng nh xuất nhập khẩu dữ liệu. Nó cũng bao gồm các công cụ phát triển, quản
lý, gỡ rối và định hình M-file, ứng dụng của Matlab.
- Xử lý đồ hoạ: Đây là hệ thống đồ hoạ của Matlab. Nó bao gồm các lệnh cao
cấp cho trực quan hoá dữ liệu hai chiều và ba chiều, xử lý ảnh, ảnh động,... Nó
cũng cung cấp các lệnh cấp thấp cho phép bạn tuỳ biến giao diện đồ hoạ cũng
nh xây dựng một giao diện đồ hoạ hoàn chỉnh cho ứng dụng Matlab của mình.
- Th viện toán học Matlab: Đây là tập hợp khổng lồ các thuật toán tính toán từ
các hàm cơ bản nh cộng, sin, cos, số học phức,... tới các hàm phức tạp hơn nh
nghịch đảo ma trận, tìm trị riêng của ma trận, phép biến đổi Fourier nhanh.
- Giao diện chơng trình ứng dụng Matlab API (Application Program Interface):

Đây là một th viện cho phép bạn viết các chơng trình C và Fortran tơng thích
với Matlab.
Simulink, một chơng trình đi kèm với Matlab, là một hệ thống tơng tác với
việc mô phỏng các hệ thống động học phi tuyến. Nó là một chơng trình đồ hoạ
sử dụng chuột để thao tác cho phép mô hình hoá một hệ thống bằng cách vẽ một

Giáo trình Matlab và ứng dụng



3

sơ đồ khối trên màn hình. Nó có thể làm việc với các hệ thống tuyến tính, phi
tuyến, hệ thống liên tục theo thời gian, hệ gián đoạn theo thời gian, hệ đa biến,...
1.2- Cài đặt chơng trình:
1.2.1- Khởi động windows.
Matlab là một phần mềm chạy trong môi trờng Windows nên qui trình cài đặt
Matlab cũng tơng tự nh việc cài đặt các chơng trình phần mềm khác trong
Windows, chỉ cần làm theo các hớng dẫn của chơng trình cài đặt.
1.2.2- Tiến hành cài đặt
- Đa đĩa CD vào ổ đĩa (nếu cài từ đĩa CD-ROM)
Do chơng trình đợc cấu hình theo chế độ Autorun (tự chạy) nên khi đa đĩa
CD vào ổ đĩa thì trình Setup tự động đợc kích hoạt. Trờng hợp chế độ Autorun
không đợc kích hoạt (do tập tin Autorun bị lỗi), dùng. Hoặc ta có thể kích
chuột vào nút Start trên thanh tác vụ (Task bar) của windows, chọn lệnh run, gõ
vào đờng dẫn của file, nhấn Enter hoặc kích vào nút lệnh Run. Sau đó làm theo
các hớng dẫn của trình cài đặt của Windows.
- Trờng hợp cài đặt Matlab từ đĩa cứng:
Hình 1. Cài đặt Matlab trong Windows và màn hình Welcome

Giáo trình Matlab và ứng dụng



4

Trờng hợp này yêu cầu phải có sẵn bộ cài đặt trong đĩa cứng. Khi đó, ta sử
dụng Windows Explorer hây My Computer để duyệt ổ cứng, tìm đến th mục
(folder) cài đặt rồi kích đúp chuột vào file (tập tin) Setup.exe. Sau đó làm theo
các hớng dẫn của trình cài đặt của Windows.
Sau khi file setup.exe đợc kích hoạt, cửa sổ Welcom to MATLAB Setup hiện lên
trong giây lát. Kích vào nút lệnh Next để chuyển sang cửa sổ cài đặt kế tiếp.
Hình 1.2. Cửa sổ Software License Agreement và cửa sổ thông tin về khách hàng
1.2.3- Nhập thông tin của ngời dùng và Personal License Password.
Cửa sổ thứ hai thể hiện các thông tin về bản quyền của chơng trình. Kích Yes
để sang cửa sổ cài đặt kế tiếp. Trong cửa sổ thông tin về khách hàng Customer
Information (hình 1.2), nhập họ tên vào khung Name, địa chỉ hoặc tên công ty
vào khung Company. Nhập mã khoá (Serial Key) của chơng trình vào khung
Personal License Password. Kích chuột vào Next để tiếp tục quá trình cài đặt.

Giáo trình Matlab và ứng dụng



5

1.2.4. Lựa chọn các thành phần sẽ cài đặt:
Trong cửa sổ Select
Matlab Components (hình
1.3), bỏ đánh dấu những

thành phần không cần
thiết trong chơng trình
để tiết kiệm dung lợng
đĩa cứng. Muốn kiểm tra
dung lợng của chơng
trình, kích vào Disk Space
để quan sát.
Hình 1.3. Lựa chọn các thành phần của Matlab sẽ đợc cài đặt
Muốn thay đổi th mục cài đặt Matlab, kích chuột vào nút Browse và tạo đờng
dẫn tới địa chỉ cần đặt th mục Matlab. Th mục mặc định là C:\MATLABR11.
Để tiếp tục kích Next,
màn hình hiện khung
thông tin Setup và trình
setup bắt đầu copy các
tập tin vào th mục cài
đặt.
1.2.5- Hoàn thành cài
đặt
Sau khi hoàn thành quá
trình Copy các file của
chơng trình vào th mục
cài đặt, màn hình hiện khung thoại Setup Complete. Bỏ đánh dấu ở ô Yes,
launch the Help Desk to view the Release Note nếu không muốn trình setup
Hình 1.4. Quá trình copy file của chơng trình vào th
mục cài đặt