Мета навчальної дисципліни: набуття студентами навичок побудови алгоритмів обробки простих та структурованих даних, оволодіння основними методами і прийомами об’єктно-орієнтованого програмування за допомогою системи MatLab.
Результати навчання за навчальною дисципліною:
знати:
- основні засоби опису та конструювання алгоритмів розв'язуваних задач;
- типові прийоми алгоритмізації, які застосовуються при вирішенні багатьох проблем, що зустрічаються на практиці;
- основні напрямки методології програмування;
- особливості розробки програм на мові системи MatLab, етапи їхнього програмування і виконання на ПК;
- особливості створення програм у середовищі MatLab.
вміти:
- розробляти алгоритми рішення технічних задач, володіти прийомами складання програм для розв’язання задач мовою системи MatLab;
- оцінювати ефективність алгоритму рішення задачі;
- працювати в діалоговому режимі з ПК з метою отримання результатів рішення задачі у зручному для застосування вигляді.
Зміст дисципліни (тематика):
Тема 1. Вхідна мова системи MatLab та проведення простих обчислень
Технічні характеристики системи MatLab та галузі її використання. Математичні САПР та їх експлуатацїйні характеристики. Загальна характеристика MatLab: системи автоматизації науково-технічних розрахунків. Особливості файлової структури оболонки MatLab. Вхідна мова системи MatLab та проведення простих обчислень. Матриці, вектори та числа як основні поняття мови системи MatLab. Числа, змінні та математичні вирази в системі MatLab. Системні константи та змінні у системі MatLab. Головні команди текстового редактора системи MatLab. Змінні та загальні функції у системі MatLab та робота з ними. Оператори системи MatLab. Загальні функції у системі MatLab. Спеціальні дії з числами та структурами в системі MatLab, реалізовані через функції. Порозрядне оброблення даних. Дії з множинами.
Тема 2. Основні функції системи MatLab
Команди та функції для роботи з файлами. Команди керування та системи команди. Команди керування змінними та робочою областю системи. Ведення щоденника та команда MatLab diary. Елементарні математичні функції для роботи з числовими даними. Спеціальні математичні функції. Функції перетворення координат. Функції вищої математики. Математичні дії над векторами та матрицями і функції та їх опрацювання. Векторні функції для роботи з поліномами.
Тема 3. Операції зі структурами даних та символьний процесор системи MatLab
Операції зі структурами даних. Множинна індексація масивів. Ускладнені структури даних та операції з рядками символів. Структури як типи даних. Робота з багатовимірними масивами. Головні функції, призначені для реалізації операцій над структурами даних. Символьний процесор системи MatLab та особливості його використання. Загальні основи роботи із символьним процесором та команди описання аналітичних змінних. Функції аналітичного процесора з графічним інтерфейсом.
Тема 4. Графічні функції системи MatLab та особливості їх використання
Основні функції двовимірної графіки. Побудова графіків через інтерполяцію дискретних відліків відрізками прямих ліній. Зміна властивостей графіків через систему меню. Зміна властивостей та групування графіків через командні рядки. Зміна властивостей графіків через параметри функції plot. Зміна властивостей побудованих графічних об’єктів за допомогою дескрипторної графіки. Спеціальні функції двовимірної графіки у системі MatLab. Стовпчикові діаграми та гістограми. Сходинкові графіки. Побудова графіків із зонами похибки даних. Графіки дискретних відліків функції. Побудова графіків у полярній системі координат. Побудова графіків від аналітично заданої функції. Основні функції тривимірної графіки. Створення масивів даних для визначення функцій від двох аргументів. Побудова аксонометрії тривимірних поверхонь. Оформлення тривимірних графіків. Сітчасті тривимірні графіки та графіки із зафарбуванням. Контурні графіки. Оформлення та розташування графіків та систематизація функцій тривимірної графіки системи MatLab.
Тема 5. Концептуальні основи програмування в системі MatLab та програмні засоби їх реалізації
Робота із системою MatLab у режимі програмування. Основні типи даних та засоби програмування. Типи даних MatLab та стилі програмування, що підтримуються. Загальна структура файлів зовнішніх функцій та правила їх написання. Статус змінних у функціях, підфункції. Функції функцій. Створення простіших файлів-функцій(процедур). Створення М-файлів. Створення Script-файлів. Класи обчислювальних об`єктів. Похідні класи MatLab. Створення нового класу.
Тема 6. Умовний оператор та головні особливості його використання
Умовний оператор та головні особливості його використання. Оператор циклу з фіксованою кількістю повторень. Оператор циклу з рекурентними ітераційними обчисленнями. Оператор циклу з післяумовою. Оператор вибору switch ... case ... otherwise ... end. Оператори закінчення керуючих обчислювальних структур end, break, continue та return.
Тема 7. Моделювання фізичних процесів в електронних приладах та елементах їх конструкцій. Додаткові пакети системи MatLab
Моделювання фізичних процесів та явищ у газорозрядних, напівпровідникових та оптичних приладах. Цифрова обробка сигналів. Пакет Signal Procising Toolbox. Формування типових процесів. Загальні засоби фільтрації. Формування випадкових процесів. Проектування фільтрів. Дослідження лінійних стаціонарних систем. Пакет Control Toolbox. Особливості роботи з пакетом. Введення та перетворення моделей. Отримання інформації про модель. Приклади моделювання. Моделювання нелінійних систем. Пакет SimuLINK. Загальна характеристика пакету SimuLINK. Особливості роботи. Приклади моделювання.
Види робіт: лекційні заняття, лабораторні заняття, контрольні роботи, самостійна робота.
- Викладач: Саган Надія Зенонівна