Tópicos básicos de Matlab, Manuais, Projetos, Pesquisas de Matlab

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Learning.m

Programa de Educação Tutorial - Engenharia Elétrica

Universidade Federal de Minas Gerais

Uma apostila de introdução

às ferramentas do Matlab

Este material é uma reformulação da nossa apostila PETEE UFMG referente ao minicurso Matlab 1.0 de março de 2017. Ela foi reformulada para, sobretudo, fazer da apostila mais objetiva, clara e didática, por meio de melhores detalhamentos e explicações.

É um material de estudos criado com o intuito de auxiliar em um dos minicursos ministrados por nós do Programa de Educação Tutorial – Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Minas Gerais: Matlab 1.0.

O nosso objetivo é ajudar a todos que tenham interesse em aprender sobre o software, fazendo da apostila um guia básico para entender melhor o funcionamento do software e suas ferramentas.

É com muito orgulho e esmero que realizamos esta atividade.

Arthur Henrique Dias Nunes

Programa de Educação Tutorial da Engenharia Elétrica - Universidade Federal de Minas Ge- rais http://www.petee.cpdee.ufmg.br/

pilares: O pilar de ensino, porque ampliam e desenvolvem os conhecimentos dos petianos; o pilar da pesquisa, pois os petianos aprendem novos conteúdos e têm de pesquisar para isso; o pilar da extensão, porque o produto final do minicurso é levar à comunidade os conhecimentos adquiridos em forma de educação tutorial.

Minicurso de Matlab

A programação está muito presente não apenas no cotidiano dos petianos, mas de todos os gra- duandos em engenharia e também de diversos outros cursos superiores. Visando a demanda dos estudantes em trabalhar com cálculo computacional, o grupo PETEE resolveu oferecer um mini- curso de Matlab para os alunos da UFMG.

O Matlab trata-se de um software interativo de alta performance voltado para o cálculo numérico, que integra análise numérica, cálculo com matrizes, processamento de sinais e construção de gráficos. Além disso, com a utilização da ferramenta Simulink é possível modelar, simular e analisar sistemas dinâmicos através de diagramas de blocos.

As inscrições são abertas ao público, e a apostila é disponibilizada gratuitamente no site.

O Grupo

Tutora: Luciana Pedrosa Salles Discentes: Álvaro Rodrigues Araújo Amanda Andreatta Campolina Moraes Arthur Henrique Dias Nunes Diêgo Maradona Gonçalves Dos Santos Gustavo Alves Dourado Iago Conceição Gregorio Isabela Braga da Silva Israel Filipe Silva Amaral Italo José Dias José Vitor Costa Cruz Lorran Pires Venetillo Dutra Sarah Carine de Oliveira Thais Ávila Morato Tiago Menezes Bonfim Vinícius Batista Fetter Willian Braga da Silva

Contato

Site: http://www.petee.cpdee.ufmg.br/

Facebook: https://www.facebook.com/peteeUFMG/

Instagram: https://www.instagram.com/petee.ufmg/

E-mail: [email protected]

Localização: Universidade Federal de Minas Gerais, Escola de Engenharia, Bloco 3, Sala 1050.

Agradecimentos

Agradecemos ao Ministério da Educação (MEC), através do Programa de Educação Tutorial (PET), Pró-Reitoria de Graduação da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) e à Escola de En- genharia da UFMG pelo apoio financeiro e fomento desse projeto desenvolvido pelo grupo PET Engenharia Elétrica da UFMG (PETEE - UFMG).

Sumário

• 1 Apresentação I Introdução
• 1.1 O Software
• 1.2 História
• 2 Ambiente de Trabalho
• 2.1 Command Window
• 2.2 Command History
• 2.3 Workspace
• 2.4 Variable Editor
• 2.5 Current Folder
• 2.6 Editor
• 3 Estrutura de Dados II Conceitos Básicos
• 3.1 Variáveis
• 3.2 Arranjos e Matrizes
• 3.3 Tipos Primitivos
• 3.3.1 Inteiro
• 3.3.2 Ponto Flutuante
• 3.3.3 Lógico
• 3.3.4 Caractere
• 3.4 Strings
• 3.5 Simbólicas
• 3.6 Complexos
• 3.7 Structs
• 3.8 Arranjos de Células
• 3.9 Constantes
• Exercícios
• 4 Comandos e Funções
• 4.1 Atalhos de Sintaxe
• 4.2 Comandos Básicos
• 4.3 Funções Básicas
• 4.3.1 Estrutura de dados
• 4.3.2 Criação e manipulação de arranjos:
• 4.3.3 Impressão e entrada
• 4.4 Funções Simbólicas
• 4.5 Complexos
• 4.6 Randômicas
• 4.7 Trigonométricas
• 4.8 Aritméticas
• 4.9 Numéricas
• 4.10 Gráficos
• 4.11 Polinômios
• Exercícios
• 5 Operadores
• 5.1 Aritméticos
• 5.2 Lógicos
• 5.3 Relacionais
• 5.4 Precedência
• Exercícios
• 6 Controle de Fluxo
• 6.1 Estruturas Condicionais
• 6.1.1 if-else
• 6.1.2 switch
• 6.2 Estruturas de Repetição
• 6.2.1 while
• 6.2.2 for
• 6.3 Desvio Incondicional
• 6.3.1 break
• 6.3.2 continue
• Exercícios
• 7 Scripts
• 7.1 Declaração de Funções
• 7.2 Documentação
• Exercícios
• 8 Gráficos III Conceitos Avançados
• 8.1 Bidimensionais
• 8.2 Tridimensionais
• 8.3 Múltiplos Gráficos
• 8.4 Comandos Auxiliares
• 8.5 Outras Plotagens
• 8.5.1 Funções Implícitas
• 8.5.2 Polígonos
• 8.5.3 Campos Vetoriais
• 8.6 Animações
• Exercícios
• 9 Polinômios
• 9.1 Raízes
• 9.2 Produto e Divisão
• 9.3 Avaliação
• 9.4 Frações Parciais
• 9.5 Ajuste Polinomial
• Exercícios
• 10 Simulink: Introdução
• 10.1 Ambiente
• 10.2 Modelagem
• 10.2.1 Exemplo
• 10.2.2 Intervalo de Amostragem
• Exercícios
• Resoluções IV Índice
• Estruturas de Dados
• Comandos e Funções
• Operadores
• Controle de Fluxo
• Scripts
• Gráficos
• Polinômios
• Simulink: Introdução
• Bibliografia

I

1 Apresentação....................... 13 1.1 O Software 1.2 História

2 Ambiente de Trabalho................ 15 2.1 Command Window 2.2 Command History 2.3 Workspace 2.4 Variable Editor 2.5 Current Folder 2.6 Editor

Introdução

1. Apresentação

1.1 O Software

O nome vem de laboratório de matrizes (Matrix Laboratory), e não de matemática, como alguns pensam. Mesmo com esse nome, suas funcionalidades e utilidades vão muito além disso.

Matlab é um software interativo de alto nível, muito utilizado para desenvolvimento e imple- mentação de algoritmos numéricos e simbólicos. Serve para construção e análise de imagens e gráficos, processamento de sinais e desenvolvimento e simulações de sistemas. Tem capacidade de atender vários tipos de usuários, do básico ao mais avançado.

É integrado ao Simulink, uma ferramenta poderosa de simulação e modelagem de sistemas, capaz de simular desde simples equações diferenciais até complexos sistemas mecânicos, elétricos e de controle.

OBS : Para a confecção desse material usamos a versão R2017b do Matlab.

1.2 História

A primeira versão foi desenvolvida no final dos anos 1970 na Universidade do Novo México com o objetivo de dar acesso a pacotes para Fortran sem requerer conhecimento dessa linguagem. Então, o programa era uma ferramenta bastante primitiva que servia apenas para fazer algumas operações numéricas com matrizes, daí o nome. Não possuía linguagem própria, toolboxes, arquivos “.m”, tampouco parte gráfica. O objetivo era apenas auxiliar estudantes em aulas como Cálculo Numérico e Álgebra Linear.

14 Capítulo 1. Apresentação

CURIOSIDADE : Naquela época, não havia editor de texto, terminais, monitores ou discos de memória. Os programas eram escritos e lidos em cartões perfurados, nos quais a lógica binária era determinada por ter furo ou não. Após processado, a saída do programa perfurava outro cartão.

Em 1983, um engenheiro percebeu o potencial comercial da ferramenta e juntou-se ao desenvol- vedor para reescrever o programa. Nessa época, já estavam aparecendo no mercado os primeiros computadores pessoais (PCs). Em 1984, a equipe reescreveu o programa em C utilizando um PC de 256kB de memória, sem disco rígido e a empresa Mathworks foi criada. A partir de então, o software foi gradativamente ganhando mercado e novas versões foram criadas.

No ano 2000, quando na versão 6, o Matlab foi novamente reescrito para basear-se no LAPACK, um conjunto de bibliotecas para manipulação de matrizes.

16 Capítulo 2. Ambiente de Trabalho

Figura 2.0.2: Exemplo de customização de layout

2.1 Command Window

Figura 2.1.1: Command Window

A Command Window, ou Janela de Comando, (Fig. 2.1.1) é análoga ao PowerShell ou CMD, e portanto serve para executar os comandos do Matlab. É mais recomendado para aqueles de rápida execução, uma vez que existe o editor de texto para programas e códigos maiores e mais complexos.

2.2 Command History 17

Alguns atalhos são úteis ao se usar a Command Window, como:

• ↑ Comando anterior;
• ↓ Comando posterior;
• ← Move para a esquerda;
• → Move para a direita;
• Ctrl + ← Move uma palavra para a esquerda;
• Ctrl + → Move uma palavra para a direita;
• Home Move para o começo da linha;
• End Move para o final da linha;
• Backspace Apaga um caractere à esquerda;
• Del Apaga um caractere à direita;
• Shift + Enter Pula para a próxima linha sem executar o comando das linhas anteriores;

2.2 Command History

O Command History, ou histórico de comandos, (Fig. 2.2.1) aparece quando se pressiona a seta para cima na Command Window, sendo salvo mesmo que se feche o programa ou desligue o computador.

Figura 2.2.1: Command Window

2.3 Workspace

O Workspace (Fig. 2.3.1) mostra as variáveis e as estruturas existentes na memória. Clicando duas vezes em cima de uma variável é possível editá-la, pois abrirá o Variable Editor, mostrado em sequência. Clicando com o botão direito em cima de sua barra, é possível configurá-lo (Fig 2.3.2).

2.4 Variable Editor 19

2.4 Variable Editor

A figura 2.4.1 é a janela aberta ao se clicar duas vezes em alguma variável do Workspace, conforme descrito na seção anterior. Aqui é possível editar e visualizar melhor a variável por meio de planilhas, ficando mais fácil compreender arranjos, vetores e até estruturas.

Figura 2.4.1: Variable Editor

20 Capítulo 2. Ambiente de Trabalho

2.5 Current Folder

Figura 2.5.1: Current Folder

Current Folder (Fig. 2.5.1) é a janela que mostra o diretório corrente e os seus arquivos. É possível navegar nas pastas por esta janela, ou também usando os seguintes comandos na Command Window:

cd < diret ó rio > % navega at é o diret ó rio cd .. % volta uma pasta dir % lista os arquivos pwd % mostra o caminho at é o local corrente

O diretório corrente será importante na criação de scripts, arquivos .m, declaração de funções e na leitura e escrita de arquivos.