Einführung in MATLAB

Aus HSHL Mechatronik
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Abb. 1: MATrix LABoratory (MATLAB®)
Autor: Prof. Dr.-Ing. Schneider


Fragestellungen, Begriffe und Voraussetzungen

Fragestellungen
MATLAB® von der Firma MathWorks® ist ein multifunktionelles wissenschaftliches Simulationswerkzeug, mit denen z. B. Messdaten gelesen, analysiert, verarbeitet und visualisiert werden können. Mechatroniker*innen werden mit MATLAB simulieren, Daten auswerten und sogar in Echtzeit mechatronische Systeme regeln. Fragestellung dieser Lektion sind die Programmstrukturen von MATLAB®. Die Fragestellung dieses Selbstlernkurses ist wie man mit MATLAB® umgeht.

Eingeführte Begriffe und Konzepte

  • MATLAB® kann hervorragend mit Feldern (Vektoren/Matrizen) arbeiten. Sie Zugriffe auf die Feldeinträge sind äußerst simpel. Dies gilt auch für die Matrizenrechnung.
  • Verzweigungen und Schleifen sind grundlegenden Programmstrukturen der Informatik.
  • Funtionen bieten die Möglichkeit Programmteile, die häufiger ausgeführt werden zu kapseln. Es Möglichkeit zum Debuggen lassen sich über das Command Window ein und Ausgaben machen.
  • Daten können leicht in individuellen Grafiken angezeigt werden. Diese können umfassend beschriftet werden. Der Datentyp struct und Klassen ermöglichen die Erzeugung komplexere Daten- und Funktionsstrukturen.
  • Dateien können ebenfalls als Ein- und Ausgabe dienen. Gezeigt wird der Umgang mit ASCII und Binördateien. Die Erzeugung von Strings ist ein wesentlicher Bestandteil.
  • Komplexe Programme können in Funktionen modularisiert werden. Die MATLAB®-Hilfe gibt wichtige Hinweise zum Aufruf von Funktionen.
  • Daten können importiert und in Diagrammen visualisiert werden. Die Grundlagen der Programmierung mit Verweigungen und Schleifen wird vertieft.

Vorausgesetzte Kenntnisse aus vorangegangenen Kapiteln
Grundlagen der Vektoralgebra

Lernziele

Nach Durchführung dieses Selbstlernkurses

  • können Sie mit der MATLAB-Oberfläche umgehen.
  • können Sie Informationen im Command Window ausgeben.
  • können Sie Programme schreiben und speichern.
  • können Sie mit Matrizen rechnen und auf deren Inhalt gezielt zugreifen.
  • können Sie Daten laden, speichern und anzeigen.
  • kennen Sie die Programmiergrundelemente: Verzeigung und Schleifen und können diese in MATLAB® anwenden.
  • können Sie komplexe Programmteile in einer Funktion auslagern.
  • können Sie mit der MATLAB®-Hilfe umgehen.
  • können Sie Strukturen anlegen und auf deren Inhalte zugreifen.
  • können Sie mit Character-Arrays umgehen.


Für den Einstieg in MATLAB® bieten sich die nachfolgenden Möglichkeiten an:


MATLAB-Syntax in a nutshell

Hier finden Sie eine Übersicht der wichtigsten MATLAB-Befehle.

Einstieg über das HSHL-Wiki

# Thema Inhalte
1 Einführung
  • Oberfläche
  • Vektoren und Matrizen
  • Skript
  • Initialisierung
2 Graphische Darstellung
  • 2D-Grafik
  • Grafik-Handles
  • Laden und Speichern von Variablen
  • Plotten von symbolischen Funktionen
  • 3D-Grafik
3 Programmstrukturen
  • Verzweigungen
  • Schleifen
  • Funktionen
  • Debugging
  • Ein- und Ausgaben
  • varargs-Mechanismus
4 Nachhaltige Programmierung
  • Kommentare
  • Programmierrichtlinien
  • MATLAB®-Hilfe
5 Daten & Dateizugriff
  • Textdateien einlesen
  • Textdateien schreiben
  • .mat-Datei speichern & laden
  • Cell-Array
6 Datenstrukturen
  • Datentypen
  • Matrizen
  • Matrix-Operatoren
  • Cell-Array
8 Strukturen und Klassen
  • struct
  • Objektorientierte Programmierung (OOP)
9 Grafische Benutzeroberfläche (GUI)
  • Live-Skript (.mlx)
  • App-Designer
10 Einführung in Simulink
11 Symbolische Mathematik
12 Einführung in die Bildverarbeitung
  • Bilder einlesen und anzeigen
  • Videoverarbeitung
  • Bildverbesserung durch Filter
  • Segmentierung
  • Morphologische Operationen

Einstieg über MathWorks Kurse

Ein einfachen Weg für den Einstieg in die MATLAB-Toolwelt bieten die kostenlosen Self-Pace Kurse.

Einstieg über de.linkedin.com

Kostenlos sind für HSHL Studierende ebenfalls die E-Learning Kurse bei Linked:in.

Einsteig über ein Fachbuch

Erarbeiten Sie sich anhand des Buches 

Stein, U.: Programmieren mit MATLAB : Programmiersprache, grafische Benutzeroberflächen, Anwendungen. München : Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag, 6. Auflage 2017. HSHL-eBook

die Informatikgrundlagen zu Programmstrukturen in Kapitel 2.

Fragestellungen, Begriffe und Voraussetzungen

Fragestellungen MATLAB ist ein multifunktionelles wissenschaftliches Werkzeug, mit denen z.B. Messdaten gelesen, analysiert, verarbeitet und visualisiert werden können. Mechatroniker*innen werden mit MATLAB simulieren, Daten auswerten und sogar in Echtzeit mechatronische Systeme regeln. Fragestellung dieser Lektion sind die Programmstrukturen von MATLAB.

Eingeführte Begriffe und Konzepte

  • Funtionen bieten die Möglichkeit Programmteile, die häufiger ausgeführt werden zu kapseln. Es Möglichkeit zum Debuggen lassen sich über das Command Window ein und Ausgaben machen.
  • Verzweigungen und Schleifen sind grundlegenden Programmstrukturen der Informatik.
  • MATLAB kann hervorragend mit Feldern (Vektoren/Matrizen) arbeiten. Sie Zugriffe auf die Feldeinträge sind äußerst simpel. Dies gilt auch für die Matrizenrechnung.
  • Daten können leicht in individuellen Grafiken angezeigt werden. Diese können umfassend beschriftet werden. Der Datentyp struct und Klassen ermöglichen die Erzeugung komplexere Daten- und Funktionsstrukturen.
  • Dateien können ebenfalls als Ein- und Ausgabe dienen. Gezeigt wird der Umgang mit ASCII und Binördateien. Die Erzeugung von Strings ist ein wesentlicher Bestandteil.

Weiterführende Links

Literatur

BSD-Lizenz

Copyright (c) 2014, Hochschule Hamm-Lippstadt, Dep. Lip. 1, Prof. Ulrich Schneider
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