Karel Zaplatílek Bücher

Kniha pro každého, kdo potřebuje rychle a s co nejmenší námahou pochopit základy práce s programovým systémem MATLAB. Systém je určen pro ty, kdo potřebují na počítači řešit matematické problémy, jednoduše pracovat s 2D a 3D grafikou, programovat vlastní aplikace, měřit apod. Kniha je pojata tak, že tvoří stručnou uživatelskou příručku s mnoha příklady a obrázky a je psána tak, aby s ní mohl pracovat zejména začátečník či příležitostný uživatel. Čtenář není zatěžován nadbytečnými informacemi a naopak rozsáhlý přehled příkazů, povelů a možností na konci knihy umožní snadnou orientaci v jinak mohutném a rozsáhlém systému MATLAB. Skladba textu, návaznost kapitol a zařazení obrázků a příkladů vychází z letitých zkušeností autorů s prací se systémem a to jak při výuce na vysoké škole, tak při vědecké a jiné činnosti. Stručně řečeno, kniha je určena začátečníkům v práci s programem MATLAB a také příležitostným uživatelům, kteří již dávno zapomněli, jak se co dělalo. Vzhledem ke struktuře a rozsáhlosti MATLABu se může každý z vás stát objevitelem nových možností systému. Pak se práce s ním stane radostnou a přestane být nudnou nezáživnou rutinní činností.

OBSAH Předmluva .. 7 1 Úvod 8 2 Pracovní prostředí ................................................................... 9 3 Základy práce s čísly a proměnnými 11 4 Práce s vektory...18 4.1 Ruční tvorba vektorů .18 4.2 Základní analýza vektorů .22 4.3 Indexování vektorů 25 4.4 Vektory jako koeficienty polynomiálních rovnic ....27 4.5 Další vybrané operace s vektory .28 5 Práce s maticemi .. 31 5.1 Ruční tvorba matic.31 5.2 Základní analýza matic .34 5.3 Indexování matic37 5.4 Základní maticové operace a maticové funkce........40 6 Další často používané datové typy .. 44 6.1 Datový typ Cell Array (pole buněk) .44 6.2 Datový typ Structure Array (struktury) 47 6.3 Datový typ Character Array (textové řetězce)...50 6.4 Datový typ Function Handle (odkaz na funkci) .55 6.5 Datový typ table (tabulka).58 7 Ukládání a načítání dat 61 7.1 Příkazy save a load...61 7.2 Příkazy writematrix a readmatrix .66 7.3 Příkazy writetable, readtable a table ..68 7.4 Praktický příklad čtení dat z evropské klimatické databáze68 7.5 Čtení dat interaktivní aplikací Import Wizard.70 8 Základy práce s m-soubory 74 8.1 Torba a ladění jednoduchého scriptu .74 8.2 Měření doby trvání kódu, časový snímek scriptu .79 8.3 Vzájemné volání scriptů81 8.4 Torba a ladění jednoduché funkce..82 8.5 Funkce se vstupními a výstupními parametry...83 9 Základy grafiky 2-D 89 9.1 Tvorba a editace grafu 2-D, příkaz plot..89 9.2 Více křivek v jednom grafu...97 9.3 Programování anotací...98 9.4 Dvě svislé osy.99 9.5 Další řízení os ..101 9.6 Změna měřítka na osách105 9.7 Hierarchie grafických objektů. Grafické objekty root, figure a axes ..107 9.8 Více pláten v jednom okně, příkaz subplot..110 9.9 Příkazy line, stem, area, bar a pie.113 9.10 Příkazy stairs, polarplot a compass118 9.11 Kreslení histogramu příkazem histogram ..121 9.12 Kreslení obdélníků příkazem rectangle..122 9.13 Kreslení polygonů příkazem patch .124 9.14 Kreslení interaktivním způsobem, použití helpu...125 9.15 Uložení grafu, přenos do jiné aplikace a tisk ....128 10 Základy grafiky 3-D 129 10.1 Čárový graf 3-D, příkazy plot3 a stem3 .129 10.2 Plošný graf 3-D, příkazy meshgrid, surf, colormap, colorbar, mesh a další možnosti .132 10.3 Další příklady tvorby 3-D grafů135 11 Základní programátorské techniky140 11.1 Cykly for - end a while - end 140 11.2 Přepínač switch - case - otherwise.144 11.3 Podmíněný skok if - elseif - else - end, příkazy break a continue ..145 11.4 Čtení dat z klávesnice příkazem input, výstup příkazem disp, příkazy keyboard, ginpuit, assignin a evalin .147 11.5 Nízko-úrovňové formátování příkazy sprintf a fprintf...150 11.6 Příkazy pro datum a čas...156 12 Vybrané uživatelské aplikace. 158 12.1 Řešení soustav lineárních algebraických rovnic .158 12.2 Řešení obyčejných diferenciálních rovnic (ODE).159 12.3 Polynomiální aproximace naměřených dat169 13 Stručně k práci v Live Editoru... 172 14 Poznámka k symbolické matematice... 175 15 Úvod do prostředí Simulink 177 15.1 Řešení lineární ODE 2. řádu178 15.2 Export průběhů do MATLAB a do souboru183 15.3 Řízení modelu z prostředí MATLAB...187 15.4 Tvorba subsystému...188 15.5 Další příklady modelů189 16 Závěr..199 Literatura a odkazy.. 200

Máte-li chuť nebo potřebu naučit se tvořit aplikace s GUI, je tato kniha určena právě vám. S pomocí knihy se naučíte GUI prakticky tvořit a porozumíte jeho filozofii. Pokud potřebujete nebo máte zájem, mužete své aplikace v MATLAB obohatit o nová okna, grafy a řadu dalších grafických objektu, jako jsou tlačítka, menu, zatržítka, posuvné jezdce, rámy, pole pro výpis nebo vložení textu. Nejlepším zpusobem využití knihy je používat ji jako pracovní příručku spolu se spuštěnou legální licencí programu MATLAB.

Software MATLAB je programovacím jazykem a komplexním interaktivním prostředím pro vývoj algoritmů, analýzu a vizualizaci dat a obecně numerické výpočty. V MATLAB můžete pracovat se signály a systémy, programovat vlastníaplikace s podporou grafického rozhraní (GUI), provádět reálná měření, realizovat propojení s externím dardware a pod. Pracovat v tomto rozsáhlém prostředí lze prakticky výhradně myší anebo tvořit vlastní algoritmy a funcke s vyuitím rpogramováni. K dispozici je také podpora symbolické matematiky. Tvořit vlastní algoritmy je možné ručně anebo s využitím knihovny vestavěných bloků (nadstavba Simulink).

obsah Předmluva. Jak pracovat s publikací ……………………………………………………………………. 7 Cvičení 1 Úvod do prostředí MATLAB, základní způsoby práce …………………... 8 Cvičení 2 Elementární práce s čísly ………………………………………………...... 11 Cvičení 3 Práce s vektory - úvod ………………………………………………………. 13 Cvičení 4 Práce s vektory - dokončení ……………………………………………….. 16 Cvičení 5 Práce s maticemi - úvod .……………………………………………………. 19 Cvičení 6 Práce s maticemi - dokončení ……………………………………………… 21 Cvičení 7 Datové třídy Cell Array a Structure Array ………………………………... 24 Cvičení 8 Práce s textovými řetězci …………………………………………………… 27 Cvičení 9 Ukládání a načítání dat - úvod ……………………………………………... 29 Cvičení 10 Ukládání a načítání dat - dokončení ………………………………………. 31 Cvičení 11 Programování aplikací; práce se skripty, základní programátorské techniky, správa paměti, cykly for a while ………………………………. 34 Cvičení 12 Programování aplikací; základní programátorské techniky, podmínka if, přepínaš switch, ladění zdrojového kódu ………………. 40 Cvičení 13 Programování aplikací; základní programátorské techniky, vstup z klávesnice a z myši, příkazy assignin a evalin, měření doby trvání kódu, časový snímek aplikace, použití záložek, příkazy pro datum a čas ……………………………………………………………………. 47 Cvičení 14 Programování aplikací; práce s funkcemi, správa paměti, vstupní a výstupní parametry, více funkcí v jednom m-souboru, vzájemné volání funkcí, uživatelské funkce jako zdroj dat, nepřímé volání funkce technikou Function Handle, anonymní funkce ………………… 54 Cvičení 15 Matematické rovnice; polynom 3. stupně, nepřímé volání technikou Function Handle, anonymní funkce, symbolické řešení rovnic, řešení soustav lineárních algebraických a nelineárních algebraických rovnic ………………………………………………………… 60 Cvičení 16 Základy řešení obyčejných diferenciálních rovnic (ODE); lineární ODE 1., 2. a 3. řádu ………………………………………………… 65 Cvičení 17 Polynomiální aproximace naměřených dat ……………………………… 69 Cvičení 18 Generování průběhů s využitím knihovny Signal Processing ToolboxTM ………………………………………………. 74 Cvičení 19 Základy práce v prostředí Simulink®; tvorba prvního modelu, nastavení parametrů simulace, export a import signálů, nástroj Data Inspector ............................................................................. 81 Cvičení 20 Základy práce v prostředí Simulink®; simulace ODE 1. a 2. řádu…………………………………………………… 91 Cvičení 21 Práce v Live Editoru …………………………………………………………. 95 Cvičení 22 Spektrální analýza monofonní audionahrávky v MATLAB ………….. 102 Cvičení 23 Číslicová filtrace monofonní audionahrávky v MATLAB ……………. 111 Cvičení 24 Číslicová filtrace signálu s aditivním šumem v Simulink ……………. 118 Cvičení 25 Modelování a simulace obyčejné lineární diferenciální rovnice 3. řádu ………………………………………………………………. 121 Cvičení 26 Tvorba a simulace modelů dalších vybraných systémů v Simulink …………………………………………………………………….. 135 Cvičení 27 Tvorba grafického uživatelského rozhraní (GUI) ……………………… 143 Cvičení 28 Práce s daty ve vybraných formátech z reálné praxe ………………... 150 Soubory pro prácí s příručkou …………………………………………………………. 159 Literatura a odkazy ………………………………………………………………………... 159

Kniha je určena zájemcům o hlubší proniknutí do systému MATLAB a předpokládá základní znalosti o jeho používání. První část se zaměřuje na m-soubory, včetně podrobných vysvětlení základních typů (scripty a funkce) a práce s nimi. Obsahuje také kapitoly o nástrojích pro ladění zdrojového textu, optimalizaci času, formátování dat a tipy pro efektivní práci s m-soubory. Druhá část se věnuje systému Handle Graphics, který umožňuje efektivní práci s grafikou v MATLABu. Čtenáři jsou předkládány praktické příklady, které si mohou okamžitě vyzkoušet. Tvorba grafických prvků je popsána jak manuálně, tak pomocí vestavěného generátoru. Ve třetí části autoři představují metodu Switched Board Programming, která učí čtenáře myslet v systémových prostředcích MATLABu a efektivně programovat vlastní aplikace. Uživatel se naučí vytvářet grafické prvky, jako jsou tlačítka a texty, a ovládat grafy a interakci s pracovním prostředím. Po prostudování knihy a vyzkoušení příkladů by měl čtenář být schopen vytvářet vlastní aplikace, ladit je, optimalizovat zdrojové kódy a řídit grafiku tak, aby jeho dílo bylo přehledné a efektivní.

Kniha je určena uživatelům systému MATLAB, kteří chtějí začít pracovat se signály. Je napsána pro začátečníky, ale může být užitečná i pro pokročilé. Čtenáři by měli mít alespoň základní znalosti o MATLABu, což je zdůrazněno v úvodní části, která se zaměřuje na ovládání systému. Důležitou součástí úvodu jsou také pokyny pro práci s literaturou, jelikož solidní teoretické základy jsou klíčové. Druhá kapitola, "Signály a jejich modely", představuje základní pojmy a postupně čtenáře seznamuje se systematickou prací se signály, podloženou obrázky a grafy. Třetí kapitola spojuje signály s prostředím MATLAB a přináší užitečné informace o digitálních signálech a vzorkování. Čtvrtá kapitola se zaměřuje na tvorbu a získávání signálů v MATLABu, kde se čtenáři naučí signály vytvářet, importovat a exportovat. Obsahuje také práci s externími daty a náhodnými signály, podpořenou příklady a zdrojovými texty MATLABu. Poslední kapitola je věnována analýze signálů, kde se čtenáři seznámí s teoretickými poznatky a aplikačními příklady, jako je spektrální analýza. Po prostudování knihy a ověření příkladů by čtenáři měli získat solidní základy a dovednosti pro práci se signály v MATLABu, které mohou dále rozvíjet.

Vesmír kolem nás je velmi přející. Co do něj vložíme, vrátí se nám zpět i s úroky. Naše semínka to jsou naše myšlenky, převažující emoce, záměry a přesvědčení. Sklizní jsou naše vztahy, setkání a nálady. Jsou-li plody trpké, je třeba změnit setbu. Na cestu životem po Zemi jsme dostali do vínku skvělý navigační systém - naše emoce a pocity. Jsou to orgány emočního těla, jsou kontrolkami, blikající zeleně nebo červeně. Hluboké pocity, vnuknutí, předtuchy a opakující se znamení jsou signály našeho Ducha. Cokoli nás provází, má zdroj v nás. Tato dokonalá a nestranná spravedlnost nás má naučit pečovat o to nejcennější - o naše záměry, myšlenky a emoce. Tvoří jemnou neviditelnou síť kolem nás, podle které se časem zhmotní naše realita. Chcete se také cítit co nejlépe? Království Boží je opravdu v nás.