1.3 Можливості систем MATLAB
1.3.1 Можливості колишніх версій
MATLAB 4.x
Уже перші орієнтовані на Microsoft
Windows версії системи (MATLAB 4.x) мали могутні
засоби. В області математичних обчислень:
- матричні, векторні, логічні оператори;
- елементарні і спеціальні функції;
- поліноміальна арифметика;
- багатомірні масиви;
- масиви записів;
- масиви осередків.
В області реалізації
чисельних методів:
- диференціальні рівняння;
- обчислення одномірних і двовимірних квадратур;
- пошук коренів нелінійних алгебраїчних рівнянь;
- оптимізація функцій декількох перемінних;
- одномірна і багатомірна інтерполяція.
В області програмування:
- понад 500 математичних функції;
- уведення/вивід двоичных і текстових файлів;
- застосування програм, написаних на Си і ФОРТРАН;
- автоматичне перекодування процедур MATLAB у тексти програм на мовах С і C++;
- типові керуючі структури.
В області візуалізації
і графіки:
- можливість створення двовимірних і тривимірних графіків;
- здійснення візуального аналізу даних.
Ці засоби сполучалися
з відкритою архітектурою систем,
що дозволяє змінювати вже існуючі
функції і додавати свої власні.
Вхідна до складу MATLAB програма Simulink дає
можливість імітувати реальні системи і пристрої, задаючи
їх моделями, складеними з функціональних
блоків. Simulink має велику і розширювану
користувачами бібліотеку блоків і прості
засоби завдання і зміни їхніх параметрів.
1.3.2 Можливості версій MATLAB 5.x
У версіях системи MATLAB 5.x уведені
нові могутні засоби. Поліпшене середовище
програмування:
- оцінка часу виконання фрагментів програм;
- редактор/отладник m-файлів із зручним графічним інтерфейсом;
- об’єктно-ориентоване програмування, включаючи перепризначення функцій і операторів;
- засоби перегляду вмісту робочої області і шляхів доступу;
- конвертування m-файлів функцій у проміжний р-код.
Графічний інтерфейс
користувача (GUI):
- інтерактивний засіб побудови графічного інтерфейсу користувача — GUI;
- новий редактор властивостей графічних об'єктів — Handle Graphics Property Editor (редактор властивостей дескрипторної графіки);
- панелі списків, включаючи списки з множинним вибором;
- форма діалогових панелей і панелей повідомлень;
- багатостроковий режим редагування тексту;
- запам'ятовування послідовності графічних елементів керування;
- розширення параметрів елементів керування;
- властивість перенесення між платформами;
- курсор, обумовлений користувачем;
- підготовка документів у форматі HTML (мови розмітки гіпертексту Hypertext Mark Up Language) починаючи з версії 5.3.
Нові типи даних:
- багатомірні масиви;
- масиви структур (записів);
- масиви осередків даних різного типу;
- масиви символів із 16-розрядним кодуванням;
- масиви із 8-розрядним кодуванням елементів.
Засоби програмування:
- списки аргументів перемінної довжини;
- перепризначення функцій і операторів;
- застосування локальних функцій у m-файлах;
- оператор-перемикач switch...case...end;
- оператор wait for;
- функції обробки бітів.
Математичні обчислення
й аналіз даних:
- п'ять нових чисельних методів рішення (solver) звичайних диференціальних рівнянь(ОДУ);
- прискорене обчислення функцій Бесселя;
- обчислення власних значень і сингулярних чисел для матриць розрідженої структури;
- двовимірні квадратурні формули;
- багатомірна інтерполяція;
- тріангуляція і вивід на термінал даних, визначених на нерівномірній сітці;
- аналіз і обробка багатомірних масивів;
- функції обробки часу і дати.
Нові можливості
звичайної графіки:
- Z-буферизація для швидкої і точної тримірної візуалізації;
- 24-бітова підтримка RGB;
- множинне підсвічування поверхонь і полігонів;
- перспективні зображення з довільної крапки;
- нові моделі підсвічування;
- векторизовані полігони для великих тримірних моделей;
- підтримка даних, визначених на нерівномірній сітці, включаючи тріангуляційні і сіткові дво- і тримірні поверхні;
- дескріпторна графіка для множинних об'єктів;
- вивід на термінал, збереження й імпорт 8-розрядних зображень;
- додаткові формати графічних об'єктів.
Презентаційна
графіка і звук:
- подвійні х- і y-осі;
- легенда — пояснення у виді відрізків ліній з довідковими написами, розташовуване усередині графіка чи біля нього;
- керування шрифтом текстових об'єктів;
- надрядкові, підрядкові і грецькі символи;
- тримірні діаграми, полючи напрямків, стрічкові і стрижневі графіки;
- збільшена кількість стилів для маркірування ліній;
- 16-бітний стереозвук.
Інтерактивна
документація:
- можливість перегляду за допомогою Netscape Navigator чи Microsoft Internet Explorer;
- повна довідкова документація у форматах HTML і PDF;
1.3.3 Можливості новітньої версії MATLAB 6
Новітня версія системи MATLAB
6 не тільки має перераховані вище можливості
попередніх версій, але і характеризується
новими й важливими можливостями:
- доведене до більш ніж 600 число функцій і команд;
- новий інтерфейс із набором інструментів для керування середовищем;
- нові інструменти, що дозволяють за допомогою миші интерактивно редагувати і форматировати графіки, оптимізувати їхні коди і витрати пам'яті на графічні команди й атрибути;
- поліпшені алгоритми на основі оптимізованої бібліотеки LAPACK;
- нова бібліотека FFTW (швидких перетворень Фур'є) Массачусетського технологічного інституту Кембріджського університету (США);
- прискорені методи інтегральних перетворень;
- нові, більш могутні і точні, алгоритми інтегрування диференціальних рівнянь і квадратур;
- нові сучасні функції візуалізації: вивід на екран двовимірних зображень, поверхонь і об'ємних фігур у виді прозорих об'єктів;
- нова інструментальна панель Camera для керування перспективою і прискорення виводу графіки за допомогою OpenGL;
- новий інтерфейс для виклику Java-процедур і використання Java-об'єктів безпосередньо з MATLAB;
- нові, сучасні інструменти проектування графічного користувальницького інтерфейсу;
- обробка (регресія, інтерполяція, апроксимація й обчислення основних статистичних параметрів) графічних даних прямо з вікна графіки;
- новий додаток MATLAB для системи розробки Visual Studio, що дозволяє автоматично, безпосередньо з Microsoft Visual Studio, перетворювати Си і Си++ коди у виконувані MATLAB файли (Хутра-файли);
- інтеграція із системами контролю версій коду, такими як Visual Source Safe;
- новий інтерфейс (послідовний порт) для обміну даними із зовнішнім устаткуванням з MATLAB;
- новий пакет керування вимірювальними приладами (Instrument Control ToolBox) для обміну інформацією з приладами, підключеними до Каналу загального користування (GPIB, HP-IB, IEEE-488)
- істотно обновлені пакети розширення, зокрема, нові версії пакета моделювання динамічних систем Simulink 4 і Real Time Workshop 4;
- інтеграція із системами керування потребами, наприклад, DOORS.
Поставляється із системою MATLAB 6.0 новий пакет розширення Simulink 4 також має ряд новинок. Вони перераховані нижче по категоріях.
- Удосконалення користувальницького інтерфейсу:
- новий графічний налагоджувач для інтерактивного пошуку і діагностики помилок у моделі;
- удосконалено навігатора моделей (Model Browser, Windows 95/98/Me/ 2000/NT4);
- новий одновіконний режим для відкриття підсистем;
- контекстне меню для блок-діаграм (відкривається щигликом правої кнопки миші) як у Windows, так і в Unix версіях;
- новий діалог Finder для пошуку моделей і бібліотек.
1.4 Підсистема Simulink пакета Matlab
Серед великого
числа пакетів візуального моделювання
пакет Matlab займає особливе місце. Спочатку
орієнтований на дослідницькі проекти, пакет в останні
роки став робочим інструментом інженерів,
студентів, керівників, фізиків, зв'язківців.
Однією з основних причин широкого використання
пакета Matlab є великий спектр засобів, що
надає користувачеві для рішення різноманітних
задач у різних областях людської діяльності.
Серед цих засобів особливе місце займає
підсистема Simulink.
Simulink - це інтерактивне
середовище для моделювання й
аналізу широкого класу динамічних
систем за допомогою блок-діаграм.
Основні властивості
підсистеми Simulink:
- містить у собі велику бібліотеку блоків (безупинні елементи, дискретні елементи, математичні функції, нелінійні елементи, джерела сигналів, засоби відображення, додаткові блоки), які можна використовувати для графічного збирання систем;
- надає можливість моделювання лінійних, нелінійних, безупинних, дискретних і гібридних систем;
- блок-діаграми можуть бути об'єднані в складені блоки, що дозволяє використовувати ієрархічне представлення структури моделі, тим самим забезпечуючи спрощений погляд на компоненти і підсистеми ;
- містить засоби для створення користувальницьких блоків і бібліотек блоків;
- підтримує підсистеми, що працюють за умовами, тригерів.
Simulink забезпечують інтерактивне
середовище для моделювання, при цьому
поводження моделі і результати її функціонування
відображаються в процесі роботи, і існує
можливість змінювати параметри моделі
навіть у той момент, коли вона виконується.
Simulink дозволяє створювати власні блоки
і бібліотеки блоків з доступом із програм
на Matlab, Fortran чи C, зв'язувати блоки з розробленими
раніше програмами на Fortran і C, що містять
вже перевірені моделі.
Починаючи з
версії 3.0 у Simulink з'явилися спеціалізовані
додатки, що значно збільшили міць даного
середовища моделювання:
- Stateflow - графічний інструментарій для проектування складних систем керування. Stateflow дає можливість моделювати поводження складних подійно-керувальних систем, базуючись на теорії кінцевих автоматів. Це дозволяє користувачам Simulink додавати подійно-керувальне поводження до їхніх моделей.
- Stateflow Coder - генерація З коду для діаграм Stateflow . Використовуючи Stateflow і Stateflow Coder, користувач може генерувати код винятково для Stateflow-частин моделі Simulink.
- Real-Time Workshop - доповнює Simulink і Stateflow Coder, забезпечуючи автоматичну генерацію коду C з моделей Simulink. За допомогою Real -Time Workshop можна легко генерувати код для дискретних, безупинних і гібридних систем, включаючи системи, що містять підсистеми працюючі при виконанні визначених умов.
- DSP Blockset - бібліотеки блоків Simulink для створення, моделювання і макетування цифрових систем обробки сигналів.
- Nonlinear Control Design Blockset - інтерактивний підхід до автоматизованого проектування систем керування.
- Fixed-Point Blockset - бібліотеки блоків Simulink для моделювання поводження систем керування і динамічних фільтрів з фіксованою крапкою.
- Simulink Report Generator - дозволяє створювати і будувувати звіти з моделей Simulink і Stateflow у різних форматах, серед яких HTML, RTF, XML і SGML.