МАТЛАБ. СОЗДАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ ПРИЛОЖЕНИЙ.

Графические объекты. Графические приложения содержат меню, кнопки, области ввода текста, переключатели, графики.

Указатель на объект. Элементы, из которых состоят графические приложения, являются объектами. Указатель это переменная, в которой хранится адрес (в памяти компьютера) объекта. Пользователь пользуется указателями, как переменными. То есть для совершения действия над элементом графики, пользователь в соответствующей команде указывает имя переменной, означающей данный элемент графики (указатель на данный графический элемент).

Для получения указателей есть функции: gcf возвращает указатель в графическое окно, gca возвращает указатель на оси координат, gco возвращает указатель на графический объект.

Свойства графических объектов. Для установки свойств объектов есть функция set(указатель_на_объект, ‘изменяемое_свойство’, ‘его_новое_значение’, ‘изменяемое_свойство_2’, ‘его_новое_значение_2’).

Для получения свойств объекта есть функция get(указатель_на_объект, ‘свойство’).

Создание программ с визуальным интерфейсом. В окне Command Window следует набрать guide и тогда откроется окно для создания визуального интерфейса.

В нем можно выбрать как уже существующие (Open Existing GUI) так и создание нового интерфейса. Для этого предлагаются несколько наиболее распространенных типовых заготовок, а также возможность создать вообще сначала весь интерфейс (Blank GUI Default).

Для примера создадим вариант интерфейса. Он предназначен для ввода нескольких исходных величин (аргументов) и вычисления нескольких интересующих пользователя ответов (результатов или, иначе говоря, функций от введенных аргументов). Также предусмотрено построение графика какой-либо функции от какой-либо переменной по усмотрению пользователя, указывающего также минимальное и максимальное значения аргумента и шаг его изменения.

Для редактирования свойств элементов интерфейса, определенный элемент дважды щелкнуть мышкой (левой кнопкой). Откроется редактор свойств (Property Inspector). В нем например имя элемента (под которым он фигурирует в компьютере) называется Tag. Найдя слово Tag в левой колонке, в правой увидим само имя (например text1). Надпись на элементе, которая видна в окне интерфейса, называется String. Найдя в левой колонке слово String, в правой ему соответствует сама надпись (например argument x).

Файл интерфейса имеет расширение.fig.

Подготовка М-файла, соответствующего созданному интерфейсу.

Для того, чтобы интерфейс был связан с выполнением требуемых действий (например, при нажатии на кнопку Calculate происходило бы вычисление функций и вывод их значений в соответствующих окошках) необходимо предварительно описать в М-файле все, что требуется сделать.

М-файл появится на экране после нажатия на соответствующую (четвертую справа) кнопку в ряду кнопок вверху экрана редактора интерфейса. В М-файле, имеющем то же самое название, как и файл интерфейса, уже автоматически сгенерирован текст в соответствии с выбранными пользователем элементами интерфейса. Каждому элементу интерфейса соответствует абзац текста, начинающийся с упоминания названия (Tag) элемента интерфейса.

Поскольку целесообразно начать с описания действий, выполняемых после нажатия на кнопку Calculate, то рассмотрим абзац текста в М-файле, описывающий их. Для этого в файле интерфейса щелкнем кнопку Calculate, открыв Property Inspector, и найдем Tag этой кнопки. Пусть, например, он оказался pushbutton1. Тогда в М-файле найдем абзац, озаглавленный function pushbutton1_Callback(hObject, eventdata, handles)

В этом абзаце (то есть ниже строки его заголовка) укажем что должно произойти после ее нажатия.

Должна быть вызвана функция ввода аргументов, считывающая из соответствующих текстовых окошек исходные аргументы и возвращающая вектор (массив) аргументов. Затем должна быть вызвана функция, решающая задачу вычисления значений-результатов. Она получает вектор значений аргументов и возвращает вектор значений результатов. После этого должна быть вызвана функция для вывода в соответствующие окошки интерфейса значений из вектора результатов.

Команда x=str2double(get(handles.edit1,"String")); означает что в переменную x будет записано число, возвращаемое функцией str2double которая преобразует строку цифр в число. Аргумент этой функции это возвращаемое значение функции get(handles.edit1,"String")); которая обращается к элементу интерфейса handles.edit1 где handles означает обращение к визуальному интерфейсу, edit1 это обозначение конкретного элемента интерфейса.

Команда S=sprintf("%g",f1); означает что в переменную S будет записана строка символов оператором sprintf("%g",f1); который обращается к аргументу f1 и "%g" указывает что аргумент является вещественным числом.

Команда set(handles.edit4,"String",S); означает что в элемент интерфейса edit4 (окошко вывода текста) будет выведена строка символов содержащаяся в переменной S.

Построение графика. Для построения графика предназначена кнопка интерфейса Plot. Логика построения графика такова. Пользователь вводит в окошки ввода значения переменных NumFun (номер функции 1, 2 или 3), NumArg (номер аргумента), MinArg (минимальное значение аргумента, с него начинаются подписи к горизонтальной оси), MaxArg (максимальное значение аргумента, до него идут подписи к горизонтальной оси), StepArg (шаг изменения аргумента). Затем пользователь нажимает кнопку Plot и происходит построение графика в соответствии с введенными данными.

В М-файле опишем соответствующий этой кнопке абзац текста. После нажатия на кнопку вызывается функция VvodArg, считывающая исходные аргументы и возвращающая вектор их значений. Потом вызывается функция PostrGraf. Ей передается вектор аргументов. Она строит график. Для построения графика функция PostrGraf считывает из окошек текстового ввода интерфейса соответствующие переменные. Затем подсчитывает число шагов, вычитая минимальное значение из максимального и деля на величину шага. При этом команда round округляет до целого значения результат деления. NumberSteps=round((MaxArg-MinArg)/StepArg); после этого для каждого элемента массива горизонтальных координат horis точек графика и для каждого элемента массива вертикальных координат vert точек графика определяются значения. Когда все готово, то команда plot строит график и затем на график накладывается координатная сетка.

Вычислить и сохранить результаты. Для того, чтобы вычислить результаты и сразу же сохранить их в файл, предназначена кнопка Calculate & Save.

В соответствующем этой кнопке тексте программы, происходит открытие файла

Uiputfile("Путь к файлу\Имя файла.расширение", "Окно выбора");

Где среди возвращаемых значений p путь, f имя файла. После получения этих возвращаемых значений функции uiputfile, следует объединить эти данные с помощью команды KudaZapisat=strcat(p,f); дальнейшие действия так же, как в ранее рассмотренных упражнениях о работе с файлами.

Построить и сохранить график. Для того, чтобы построить график и сразу же сохранить его, предназначена кнопка Plot & Save. В соответствующем этой кнопке тексте программы сначала происходит построение графика. Можно было бы просто поставить вызов функции, уже описанной выше, которая строит график. Но все же более понятно для изучения, если все переменные вычисляются здесь же. Для контроля строится и сам график.

Затем, когда все переменные, описывающие график, определены, то открываем файл. Функция uiputfile возвращает путь к файлу и имя файла. Затем их объединяем в одну переменную. Записываем в файл количество элементов массивов горизонтальных и вертикальных координат (очевидно они одинакового размера). Затем записываем сами массивы координат точек графика. Потом записываем аргументы, а также номер функции и номер аргумента, для которых построен график. Затем файл закрываем.

Открыть результаты вычислений из файла. Для открытия файла с результатами вычислений предназначена кнопка Open Data. В соответствующем ей месте программы опишем необходимые действия. Функция uigetfile подготавливает данные об открываемом файле для чтения. При этом открывается окно выбора, где определяется имя файла и путь к нему. Эти данные являются возвращаемыми значениями для функции uigetfile. Получив их, объединяем их в одну переменную OtkudaChitat. Затем открываем файл. После открытия файла, считываем интересующие нас данные из файла в переменные с соответствующими названиями. Необходимо теперь вывести значения этих переменных в соответствующие окошки текстового вывода в интерфейсе. Для этого используем функцию VivodRes и ранее не использовавшуюся функцию VivodArgumentovNaEkran, которую необходимо описать выше описания кнопки.

Открыть график и данные из файла. Открытие данных, необходимых для построения графика, из файла осуществляется кнопкой Open Data & Plot. В соответствующем ей тексте программы логика действий примерно такая же как и при открытии результатов вычислений из файла. После получения всех необходимых данных из файла, осуществляется построение графика. Кроме того, выводятся данные об исходных аргументах и, кроме того, о номере функции и номере аргумента, для которых построен график. При желании можно также доработать это упражнение и выполнить подписи к осям графика в соответствии с названиями аргументов и функций.

В Matlab существует два способа создать графический интерфейс пользователя (Graphical user interface, GUI):

1. Полуавтоматический способ создание GUI с помощью инструмента GUI Layout Editor (команда guide в консоли Matlab)
2. "Ручной" программный способ создания GUI (GUI programmatically)

У каждого способа есть свои недостатки и преимущества. GUI Layout Editor больше подходит для начинающих пользователей, а программное создание GUI - для профессионалов.

GUI Layout Editor

В редакторе GUI Layout Editor (команда guide в консоли Matlab) можно вручную создавать все элементы интерфейса: панели, кнопки, чекбоксы и т.д.

В результате создания интерфейса получим два файла: fig-файл с «фигурой» самого интерфейса и m-файл, который создается самим Matlab и содержит программный код всех элементов интерфейса.

Главное преимущество guide - легко сделать простой GUI, т.к. весь код для интерфейса генерируется самим Matlab. Для работы программной частью GUI достаточно изучить принцип обмена данными с помощью команд setappdata и getappdata (что является стандартным приемом для обмена данными между различными элементами GUI).

Но более профессиональный подход – это создавать GUI программно, не пользуясь guide.

GUI programmatically

Преимущества програмного создания GUI:

• Легче управлять кодом GUI (код лучше структурирован, легче создавать новые элементы, удалять старые и т.д.)
• Нет отдельного fig-файла для интерфейса и отдельного программного m-файла (так как любое обновление fig-файла в guide требует соответствующего обновления m-файла и может привести к нежелательным эффектам).

Ознакомиться с guide, конечно, нужно на первых порах, чтобы лучше понять GUI в Matlab, но, по-моему, стоит переходить к программному созданию GUI чем быстрее, тем лучше.

А вот здесь и открывается другая сторона медали. Главная трудность в программном создании GUI в MATLAB то, что нужно вручную указывать расположение всех элементов интерфейса (параметр "Position" с 4-я элементами: x,y координаты + ширина и длина). Это очень неудобно. В guide это проблема решается очень просто - с помощью инструмента Tools->Align Objects .

Простые интерфейсы можно довольно просто создавать программно, а вот чем больше кнопок, боксов – тем больше усложняется эта задача.

Итак, одной из важных проблем при программном создании GUI является расположение элементов. Хороший обзор инструментов, которые помогают решить эту проблему есть по ссылке Matlab layout managers . К сожелению, только в комментариях к обзору по ссылке упомянули . Вот об этом тулбоксе и пойдет речь дальше.

С помощью полностью решается проблема с визуальным оформлением GUI (не зря попал в выборку программы недели на главном портале Matlab Pick of the Week).

GUI with GUI Layout Toolbox

Основная идея этого тулбокса вынесена в его название - это создание макетов (layouts), которые упрощают расположение элементов в главном окне GUI. У этого тулбокса очень хорошая инструкция (только на английском языке).

Общая инструкция по работе с очень простая:

1. Создаем сетку (uiextras.Grid) (или можно этот шаг пропустить)

2. На сетку помещаем панели (uiextras.Panel),

3. На панели помещаем боксы (uiextras.Box)

4. В боксы помещаем элементы управления: кнопки, оси или еще что-нибудь.

Теперь о расположении всех элементов интерфейса заботиться .

Наглядный пример GUI с помощью с моими комментариями можно скачать по ссылке 29 .

В моем примере обмен данными между функциями и элементами интерфейса происходит с помощью приема, который называется Sharing Variables Between Parent and Nested - переменная, объявленная в главной функции, видима во всех вложенных функциях. Этот прием можно использовать вместо стандартных setappdata и getappdata.

Вместо заключения

Раньше я редко доводил программы до GUI и если и делал это, то только с помощью guide. Но с GUI Layout Toolbox эта задача очень сильно упростилась, за это большое спасибо разработчикам этого тулбокса.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

хорошую работу на сайт">

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОЗДАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ ПРИЛОЖЕНИЙ В СРЕДЕ MATLAB

Методические указания к лабораторной работе по дисциплине «Автоматизация инженерных вычислений» для студентов всех форм обучения направления 230100 - Информатика и вычислительная техника,

И.А. Селиванова, А.А. Букин

В.А. Блинов

Екатеринбург УрФУ 2012

1. Принципы создания графических интерфейсов

Графические приложения MATLAB состоят из окон, которые содержат элементы управления в виде кнопок, списков, переключателей, флагов, полос скроллинга, полей ввода данных и вывода результатов работы, контекстных меню. Связи между окнами устанавливаются при помощи программного кода. Создание графического приложения включает следующие этапы:

1. Разработка графического интерфейса пользователя (Graphical User Interface), которая заключается в расположение элементов управления в пределах окна.

2. Программирование обработчиков событий, вызываемых работой с элементами управления.

Процесс работы над приложением представляет собой постепенное добавление функционала и отладку, завершается тестированием. Конечным результатом является программа с графическим интерфейсом пользователя, содержащаяся в нескольких файлах, запуск которой производится вводом имени программы в командной строке MATLAB.

2. Постановка задачи

Цель данной лабораторной работы - изучение основных принципов создания графических приложений в пакете MATLAB.

В процессе поэтапного выполнения данной работы необходимо разработать графическое приложение в среде MATLAB. Пример окна приложения приведён на рисунке 1. Расположение элементов может отличаться от предложенного.

Рис. 1 Окно приложения

3. Среда GUIDE

Перейдите в интерактивную среду разработки графического интерфейса - GUIDE, выполнив команду guide в командной строке. В появившемся окне выберите пункт Blank GUI на закладкеCreate New GUI и нажмите ОК. Откроется окно редактора интерфейса (рис. 2).

Рис. 2 Окно редактора интерфейса

Редактор пользовательского интерфейса содержит:

* строку меню;

* панель инструментов управления приложением;

* заготовку окна приложения с нанесенной сеткой;

* вертикальную и горизонтальную линейки;

* панель инструментов для добавления элементов интерфейса на окно приложения.

Редактор приложения MATLAB позволяет разместить различные элементы интерфейса. Для этого нажмите соответствующую кнопку на панели инструментов в левой части окна редактора интерфейса, и поместите выбранный объект на форму.

Приложение в данный момент находится в режиме редактирования. Любой объект можно удалить из окна при помощи кнопки Delete , предварительно его выделив. Запуск приложения производится при помощи кнопки Run либо выбором соответствующего пункта меню Tools . При запуске программа предложит сохранить проект. Выберите имя сохраняемого файла, например, mygui . fig , и директорию для сохранения, затем нажмите Save . Приложение запускается в отдельном окне с заголовком по умолчанию. Пользователь может обращаться к размещенным в приложении элементам управления.

3.1 Программирование событий

Графическое приложение в MATLAB хранится в двух файлах с расширениями.fig и.m , первый из них содержит описание формы окна, а второй - код программы. Добавление элемента интерфейса в редакторе приводит к автоматической генерации шаблона обработчика события (например, обработчика нажатия кнопки) в файле с кодом программы.

Создадим приложение, окно которого содержит поле вывода графических элементов (Axes ), содержащее координатные оси, и две кнопки (Push Button ), предназначенные для построения графика функции и очистки поля.

Разместите на форме первую кнопку и объект Axes так, как показано на рис. 3. На кнопке автоматически размещается надпись Push Button . Каждый графический элемент обладает набором свойств, определяющих его внешний вид и поведение. Имя графического элемента Tag позволяет различать элементы интерфейса. Следует дать кнопке описывающее её функционал имя.

Рис. 3 Размещение компонентов

Для этого нажмите правой кнопкой мыши на кнопке, а в открывшемся списке вызовите редактор свойств Property Inspector , либо два раза кликните левой кнопкой мыши(рис. 4).

Рис. 4 Окно Property Inspector

В открывшемся окне редакторе свойств измените значение Tag на btnPlot .Это имя впоследствии будет использоваться для доступа к свойствам кнопки при программировании. Можно заметить, что имя дано в соответствии с элементом управления и его будущей функцией (button - кнопка, Plot - строить). Аналогичным образом дайте объекту Axes имя axMain .

Когда в запущенном приложении пользователь нажимает на кнопку, то вызывается обработчик событий, имя которого формируется из имени элемента, нижнего подчеркивания и слова Callback (отзыв). Сейчас он не содержит операторов. Желательно задавать имена элементов до обращения к обработчику, чтобы не пришлось менять название генерируемой функции в дальнейшем. Чтобы вызвать обработчик, вызовите правой кнопкой мыши раскрывающийся список для btnPlot , выберите в нем View Callbacks и запустите Callback , открывшийся обработчик события измените в соответствии с листингом 1.

Листинг 1.

btnPlot .

mygui.m :

x = -2.5: 0.6: 2;

drawPlot(x, y, handles);

Чтобы создать функцию drawPlot , в интерфейсе MATLAB выберите пункт меню File , затем в раскрывающемся списке New выберите элемент Script . Созданный файл функции оформите в соответствии с листингом 2 и сохраните в директорию с файлом mygui . m .

Листинг 2.

Функция прорисовки графика, вызываемая из btnPlot .

drawPlot.m :

changeMarker(handles)

changeColor(handles)

Для функций changeMarker и changeColor создайте пустые Script файлы (заглушки). Сохраните оба файла и запустите приложение из редактора приложений. Нажатие на кнопку в запущенном приложении должно приводить к отображению графика функции в объекте axMain . Закройте окно приложения и продолжите работу в редакторе форм. Добавьте вторую кнопку с именем btnC lear . Перейдите к функции обработки события второй кнопки. Оформите вызов функции p lotClearDialog , как показано в листинге 4.

Листинг 3.

Обработка события кнопки с именем btnC lear .

mygui.m :

Сохраните функцию plotClearDialog в одноименном Script файле, впоследствии мы ее модифицируем.

Листинг 4.

Функция очистки графика, вызывается из btnC lear .

plotClearDialog.m :

Запустите приложение и убедитесь, что нажатие на первую кнопку приводит к отображению графика функции, а вторая служит для очистки графика.

3.2 Конструирование интерфейса

3.2.1 Управление свойствами объектов

Разработка приложения сопряжена с изменением свойств объектов, которые они получают по умолчанию при размещении их на форме. Некоторые из свойств, например надпись на кнопке или ее размер, устанавливаются при создании объекта в режиме редактирования. Все свойства могут изменяться программно в работающем приложении.

3.2.2 Проектирование формы

Продолжите работу над приложением, следует изменить надписи на кнопках, например, на «Построить» и «Очистить ». Кнопки имеют свойство String , принимаемое им значение есть отображаемая на кнопке строка. Измените в инспекторе надписи кнопок так, как было указано ранее. Запустите приложение.

3.2.3 Изменение свойств из программного кода

Свойства объектов можно устанавливать программно в ходе работы приложения. Усовершенствуйте приложение так, чтобы при запуске доступна только кнопка «Построить» , а при нажатии на кнопку «Построить» выводится график, и она становится недоступной. В свою очередь, при нажатии должна стать доступной кнопка «Очистить ».

Блокировка кнопки зависит от свойства Enable , при значении on доступна, a при off нет. Установка значений свойствам объектов в программе производится при помощи функции set .

Функция set вызывается с тремя параметрами - ссылкой на объект, свойство которого нужно поменять, названием свойства и его значением. Последние два аргумента заключаются в апострофы. Аргументы hObject и handles функций-обработчиков содержат указатели. В hObject хранится указатель на тот объект, событие которого обрабатывается в данный момент, a handles является вектором указателей на все объекты на форме. Например, handles . btn Plot является указателем на кнопку btnPlot . Установите в редакторе свойств для кнопки «Очистить » свойство Enable равным off , затем измените программу в соответствии с листингом 5.

Листинг 5.

Обработка состояний кнопок.

mygui . m :

function btnPlot_Callback(hObject, eventdata, handles)

x = -2.5: 0.6: 2;

drawPlot(x, y, handles);

plotDialog(hObject, handles);

function btnClear_Callback(hObject, eventdata, handles)

set(hObject, "Enable", "off");

set(handles.btnPlot, "Enable", "on");

Создайте заглушку для функции plotDialog . Не забывайте перед очередным запуском приложения сохранять как.m файл, так и.fig файл.

3.3 Работа над приложением

3.3.1 Запуск приложения

Запуск приложения осуществляется не только из редактора приложений. Для запуска приложения достаточно в качестве команды задать его имя в командной строке >>mygui

Каталог с приложением должен содержаться в путях поиска MATLAB или являться текущим.

3.3.2 Оформление интерфейса

Часто требуется, чтобы небольшое перемещение мыши вызывало изменение положения объекта на некоторый фиксированный шаг. Сетка редактора приложений позволяет осуществить такое дискретное движение. Выбор пункта Grid and Rulers меню Tools приводит к появлению диалогового окна.

Флаги Show rulers и Show grid соответствуют отображению линеек и сетки в редакторе приложений, а раскрывающийся список Grid Size позволяет выбрать размер ячеек сетки. Минимально допустимый размер - десять пикселей, он позволяет достаточно точно располагать элементы управления в окне приложений. Привязка перемещения к линиям сетки происходит при установленном флаге Snap to grid .Она позволяет размещать объекты и изменять их размер точно по линиям сетки.

3.4 Программирование элементов интерфейса

3.4.1 Флаги и рамки

Флаги Checkbox используются для изменения величин с двумя возможными значениями. Добавьте два флага с помощью панели инструментов и задайте значения String для них сетка по X и сетка по Y . Эти флаги должны устанавливать отображение соответствующей сетки на графике.

Обычно несколько элементов управления со схожим назначением группируются внутри рамки Panel сназванием «Сетка» .Измените размеры элемента axMain , освободив, справа место для рамки. Нанесите рамку на окно приложения при помощи соответствующей кнопки. В рамку добавьте два флага. Разместите поясняющие подписи рядом с флагами и установите для них значения Tag равные chbxGridX и chbxGridY , затем произведите необходимые изменения кода в соответствии с листингом 6.

Листинг 6.

Обработка событий отображения сетки.

mygui.m :

Преобразование булевских значений в строковые.

map Value.m :

if get(hObject, property)

Изменения в построении с условием наличия сетки.

drawPlot.m

3.4.2 Переключатели

Переключатели Radio Button предоставляют пользователю возможность изменять величины с несколькими возможными значениями. Всегда установлен только один переключатель из группы. С помощью них, например, можно реализовать переключение маркеров для узловых значений на квадраты или круги.

Добавьте в окно приложения новую панель Button Group (организует переключение дляRadio Button самостоятельно), укажите для неё тег MarkGroup , название «Маркеры» , затем нанесите на нее три переключателя, с именами rbMarkCir c , rbMarkSq , rbMarkNone , и надписями - «маркеры-круги» , «маркеры-квадраты» , «без маркеров» соответственно.

Состояние переключателя определяется его свойством Value : если Value равно единице, то переключатель включен. Задайте в редакторе свойств значение 1 свойству Value переключателя с надписью «без маркеров», тогда он будет включен при запуске программы.

Листинг 7.

Устанавливаем возможные значения.

mygui . m :

handles.output = hObject;

guidata(hObject, handles);

changeMarker(handles)

Функция изменяет маркер в соответствии с выбранным переключателем.

changeMarker.m :

markers = getappdata(handles.figure1, "optionsValues");

Функция возвращает текущий маркер.

getMarkerValue.m:

Функция возвращает текущий переключатель в указанной группе.

getSelectedOption.m:

index = counter;

3.4.3 Списки

При помощи раскрывающегося списка можно предоставить возможность выбора цвета линии графика. Перейдите в режим редактирования и добавьте раскрывающийся список Pop - up M enu с тегом pmColor ,элементами которого являются строки «синий» , «красный» , «зеленый» (поле String в многострочном режиме).

Запустите приложение и убедитесь, что раскрывающийся список содержит требуемые элементы. Выбор различных строк пока не приводит к изменению цвета линии - требуется запрограммировать событие Callback раскрывающегося списка.

Листинг 8.

Сохраняем вектор с цветами в контексте формы.

mygui.m :

function GuiProj_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin)

colors = ["b", "r", "g" ];

Внесите вызов ChangeColor в обработчик списка.

mygui.m :

changeColor(handles)

Изменение цвета линии.

ChangeColor.m:

function changeColor(handles)

thePlot = getappdata(handles.axMain, "plot");

3.4.4 Полосы прокрутки

С помощью полосы скроллинга можно задавать, например, толщину линии графика. Добавьте полосу скроллинга Slider в окно приложения и задайте название scrWidth . Снабдите полосу текстовым пояснением «Толщина линии» .

Теперь следует определить соответствие между положением бегунка полосы и числовым значением свойства Value .

Выполните следующие установки из редактора свойств:

1. В Мах занесите десять, а в Min - единицу. Свойства Мах и Min полосы скроллинга отвечают за границы значений, записываемых в Value при перемещении бегунка.

2. Определите начальное положение бегунка полосы. Нажмите кнопку в строке с названием свойства и в появившемся окне Value измените значение на единицу.

3. Обратитесь к свойству SliderStep . Его значением является вектор из двух компонентов, первый из которых определяет относительное изменение Value при нажатии на кнопки со стрелками полосы скроллинга, а второй - при перетаскивании бегунка мышью. Следует установить значение и нажатие на кнопки полосы изменит Value на десять процентов, а щелчок мыши справа или слева от бегунка надвадцать. Раскройте строкуSliderStep щелчком мыши по знаку плюс слева от названия свойства и в появившихся строках х и у введите 0.1 и 0.2.

Листинг 9.

Изменение толщины линии.

mygui . m :

thePlot = getappdata(handles.axMain, "plot");

Изменение толщины линии при построении.

drawPlot.m

В данном случае реализован перехват исключительных ситуаций с помощью связки try и catch (например, когда Plot еще не инициализирован). При этом catch остается пустым, потому что никаких действий предпринимать не надо, изменение линии просто не сработает.

3.4.5 Область ввода текста

Очень часто требуется вводить какие-либо данные в приложение. Для этого существуют специальные области ввода текста. Добавим возможность изменять заголовок графика.

На панели инструментов выберем область ввода текста Edit Text и зададим для него имя editTitle . Изменим значение текстового поля по умолчанию на пустое (очистим поле String ).

Листинг 10.Изменение заголовка графика.

mygui . m

if ispc

else

end

title(get(hObject, "String"))

drawPlot.m

графический приложение программирование matlab

3.5 Диалоговые окна и меню приложения

3.5.1 Окно подтверждения

В системе MATLAB существует возможность добавления диалоговых окон (рис. 5), например, для отката случайных нажатий кнопок. Следует вывести диалоговое окно, в котором пользователь подтвердит, действительно ли требуется очистить график.

Рис. 5 Диалоговое окно

Функция questdlg создаетдиалоговое окно подтверждения, которая в самом простом случае имеет два входных параметра - строки с текстом внутри диалогового окна изаголовок окна. Но при добавлении еще трех строк мы можем изменить имена кнопок (по умолчанию Yes , No , Cancel ).

Изменим существующий файлplotClearDialog . m так, как показано в листинге 11.

Листинг 11.

Добавим возникновение диалогового окна при вызове

plotClearDialog.m :

function plotClearDialog(hObject, handles)

yesButton = "Да";

noButton = "Нет";

message = "Очистить график";

if strcmp(button, yesButton)

cla

end

Уберем из обработчика кнопки «Очистить » разблокирование кнопки для построения.

mygui.m :

function btnClear_Callback(hObject, eventdata, handles)

plotClearDialog(hObject, handles);

3.5.2 Чтение данных из файла

Среда MATLAB предоставляет возможность сохранять и загружать объекты в бинарном или текстовом формате. Для загрузки сохранения файла используются команды load иsave ,загружающие и сохраняющие файлы соответственно.Создайте и запишите входные данные в файле data . txt , имя сохраняемого вектора должно быть mymatrix .

Функция errordlg предназначена для создания диалогового окна с сообщением об ошибке. Входными аргументами errordlg являются строки с текстом и заголовком окна.

Листинг 12. Диалог выбора источника данных для графика.

plotDialog.m :

default = "По умолчанию";

fromFile = "Из файла";

errorCaption = "Ошибка!";

result = questdlg(dialogCaption, "mygui", default, fromFile, default);

if strcmp(result, fromFile)

try

mymatrix = load("data.txt");

catch

end

sMatrix = size(mymatrix);

errordlg(errorMessage, errorCaption)

end

x = mymatrix(:,1);

y = mymatrix(:,2);

end

if strcmp(result, default)

x = -2.5: 0.6: 2;

y = exp(-x.^2);

end

drawPlot(x, y, handles)

Уберем из обработчика кнопки «Построить» функцию drawPlot и заменим на plotDialog .

mygui.m

function btnPlot_Callback(hObject, eventdata, handles)

set(hObject, "Enable", "off");

set(handles.btnClear, "Enable", "on");

plotDialog(hObject, handles)

В данном случае файл должен содержать два столбца, соответствующих абсциссам и ординатам точек для построения графика. Здесь реализованы проверки на размерность данных из файла, а также проверка на то, что данные являются числовыми.

3.5.4 Оконные меню

В пакете MATLAB так же можно реализовать контекстные и оконные меню. Свойство Menu Bar окна приложения объекта figure отвечает за наличие стандартных меню File , Edit , Tools , Window и Help в работающем приложении. Размещение и программирование меню производится при помощи редактора меню.

Запустите редактор меню (рис. 6) из панели управления, или выбором пункта меню Tools , затем Menu Editor .

Рис. 6 Окно редактора меню

Окно редактора меню содержит две вкладки для: Menu Bar - для строки меню приложения, Context Menu s - для контекстного меню. Нажмите на соответствующую кнопку на панели инструментов редактора меню и создайте меню приложения. В навигаторе появилась строка Untitled 1 (рис. 7), сделайте ее текущей щелчком мыши.

Рис. 7 Окно создания меню приложения

В поле Label задается надпись элемента, a Tag - имя объекта. Введите текст "График " в строку Label и задайте имя mnGraph . Далее следует создать пункты меню. Нажав на кнопку New Menu Item , создастся новый подпункт меню. Установите надпись пункта « Построить» и дайте ему имя mnGraphPlot . Добавьте еще один подпункт меню, сделав предварительно текущей строку График в навигаторе. Аналогичным образом задайте надпись « Очистить» и имя mnGraphClear . Навигатор меню должен содержать структуру, изображенную на рисунке 8. Меню График имеет первый уровень, а пункты « Построить» , « Очистить» - второй.

Рис. 8 Меню приложения

Запустите программу. Выбор меню График приводит к раскрытию меню. Пока при обращении к пунктам « Построить» и « Очистить» ничего не происходит, следует запрограммировать обработчики событий пунктов меню. Добавьте обработчики меню вmygui . m и вplotClearDialog . m .

Листинг 13.

Устанавливаем необходимые значения кнопок для построения.

mygui.m :

plotDialog(hObject, handles)

plotClearDialog(hObject, handles)

Устанавливаем необходимые значения кнопок для удаления.

plotClearDialog.m :

3.5.6 Контекстные меню

Элементы управления, в том числе и созданные в ходе работы приложения, могут иметь собственное контекстное меню, которое доступны через нажатие ЛКМ.

Перейдите к вкладке Context Menus в редакторе меню и нажмите кнопку создания контекстного меню, в навигаторе меню появляется строка для меню. Задайте ему имя cmLine . Обратите внимание, что на панели свойств нет строки ввода Label , т. к. раскрывающееся меню не должно иметь надписи. Создайте три пункта меню при помощи кнопки New Menu Item . Определите для них надписи синий, красный , зеленый и имена cmLineBlue , cmLineRed , cmLineGreen соответственно (рис. 9).

Рис. 9 Контекстное меню

В работающем приложении щелчок правой кнопкой мыши по линии графика не приводит к отображению контекстного меню, так как сейчас контекстное меню cmLine присутствует в приложении как отдельный объект, не привязанный к построенной линии. Именно поэтому каждый созданный объект, имеет свойство UIContextMenu , значением которого может являться указатель на имеющееся контекстное меню. Следует установить свойству UIContextMenu значение указателя на меню cmLine , содержащееся в структуре handles . Построение линии в приложении производится или при нажатии пользователем кнопки « Построить» , или при выборе пункта « Построить» меню График . Напишем обработчик контекстного меню в mygui . m .

Листинг 14.

Изменение значения для контекстного меню.

mygui.m :

function cmLineBlue_Callback(hObject, eventdata, handles)

set(handles.pmColor, "Value", 1)

changeColor(handles)

function cmLineRed_Callback(hObject, eventdata, handles)

set(handles.pmColor, "Value", 2)

changeColor(handles)

function cmLineGreen_Callback(hObject, eventdata, handles)

set(handles.pmColor, "Value", 3)

changeColor(handles)

Внесение изменений в построение.

drawPlot . m

set(newPlot, "UIContextMenu", handles.cmLine)

3.5.7 Ввод пользовательской функции

Добавьте на форму новую область текста Edit Text с тегом userFunction и надпись «Пользовательский ввод». С помощью этого поля пользователь сможет ввести функцию с клавиатуры, и если ввод не корректен, следует вывести сообщение об ошибке errordlg . Изменим функцию plotDialog . m .

Листинг 15.

Добавление пользовательского ввода.

plotDialog . m

function plotDialog(hObject, handles)

default = "По умолчанию";

fromFile = "Из файла";

errorMessage = "Неизвестный формат файла с данными";

errorCaption = "Ошибка!";

dialogCaption = "Источник данных";

if strcmp(result, fromFile)

try

mymatrix = load("data.txt");

catch

errordlg(errorMessage, errorCaption)

end

sMatrix = size(mymatrix);

if (sMatrix(2) ~= 2 | ndims(mymatrix)~=2 | ~isnumeric(mymatrix))

errordlg(errorMessage, errorCaption)

end

x = mymatrix(:,1);

y = mymatrix(:,2);

end

if strcmp(result, userInput)

try

x = -2.5: 0.6: 2;

y = subs(y);

catch

end

end

if strcmp(result, default)

x = -2.5: 0.6: 2;

y = exp(-x.^2);

end

drawPlot(x, y, handles)

4. Задание на лабораторную работу

Цель данной лабораторной работы применение навыков создания приложений в среде GUIDE пакета MATLAB.

Постановка задачи: необходимо создать приложение, окно которого содержит графический элемент Axes , три кнопки, три поля ввода текста.

В одно из текстовых полей вводится функция, в другое - количество членов, которые нужно получить из разложения данной функции в ряд Тейлора, в третье - отрезок, на котором строится график функции. Нажатие на одну кнопку позволяет получить график исходной функции. Нажатие на вторую кнопку позволяет получить график суммы заданного количества членов ряда Тейлора и добавить его к ранее построенным графикам. Графики должны иметь разный цвет. Нажатие на третью кнопку приводит к очистке окна, в которое выводятся графики.

5. Заключение

Следует отметить, что среда GUIDE позволяет достаточно просто написать приложение для проведения собственных исследований. Основное преимущество визуальной среды GUIDE по сравнению со многими другими современными языками программирования состоит в том, что разработчик может использовать большой набор готовых функций MATLAB, которые реализуют алгоритмы решения широкого спектра задач.

В приложении приведен образец лабораторной работы по созданию графического интерфейса пользователя. Работа направлена на изучение основных принципов создания приложений в пакете MATLAB и программирования обработки событий для интерфейса.

Список литературы

1. Ануфриев И.Е. Самоучитель Matlab 5.3/6.x / И.Е. Ануфриев. СПб.: БХВ-Петербург, 2003. 736 с.

2. Дьяконов В.П. MATLAB 6.5 SPI/7 + Simulink 5/6 в математике и моделировании / В.П. Дьяконов. М.: СОЛОНПресс, 2005. 576 с. (Серия «Библиотека профессионала»).

Приложение

Листинг исходного кода функций

mygui . m

function varargout = mygui(varargin)

gui_Singleton = 1;

gui_State = struct("gui_Name", mfilename,...

"gui_Singleton", gui_Singleton,...

"gui_OpeningFcn", @mygui_OpeningFcn,...

"gui_OutputFcn", @mygui_OutputFcn,...

"gui_LayoutFcn", ,...

"gui_Callback", );

if nargin && ischar(varargin{1})

gui_State.gui_Callback = str2func(varargin{1});

end

if nargout

= gui_mainfcn(gui_State, varargin{:});

else

gui_mainfcn(gui_State, varargin{:});

end

function mygui_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin)

handles.output = hObject;

guidata(hObject, handles);

optionsList = [ handles.rbMarkNone handles.rbMarkSq handles.rbMarkCirc ];

optionsValues = [ "n" "s" "o" ];

setappdata(hObject, "optionsList", optionsList);

setappdata(hObject, "optionsValues", optionsValues);

colors = ["b", "r", "g" ];

setappdata(hObject, "colors", colors);

handles.output = hObject;

guidata(hObject, handles);

function varargout = mygui_OutputFcn(hObject, eventdata, handles)

varargout{1} = handles.output;

function btnPlot_Callback(hObject, eventdata, handles)

set(hObject, "Enable", "off");

set(handles.btnClear, "Enable", "on");

plotDialog(hObject, handles)

function btnClear_Callback(hObject, eventdata, handles)

plotClearDialog(hObject, handles);

function chbxGridX_Callback(hObject, eventdata, handles)

set(handles.axMain, "XGrid", mapValue(hObject, "Value"));

function chbxGridY_Callback(hObject, eventdata, handles)

set(handles.axMain, "YGrid", mapValue(hObject, "Value"));

function MarkGroup_SelectionChangeFcn(hObject, eventdata, handles)

changeMarker(handles)

function pmColor_Callback(hObject, eventdata, handles)

changeColor(handles)

set(hObject,"BackgroundColor","white");

end

function scrWidth_Callback(hObject, eventdata, handles)

try

thePlot = getappdata(handles.axMain, "plot");

set(thePlot, "LineWidth", round(get(hObject, "value")))

catch

end;

function scrWidth_CreateFcn(hObject, eventdata, handles)

if isequal(get(hObject,"BackgroundColor"), get(0,"defaultUicontrolBackgroundColor"))

set(hObject,"BackgroundColor",[.9.9.9]);

end

function editTitle_Callback(hObject, eventdata, handles)

title(get(hObject, "String"))

function editTitle_CreateFcn(hObject, eventdata, handles)

if ispc

set(hObject,"BackgroundColor","white");

else

set(hObject,"BackgroundColor",get(0,"defaultUicontrolBackgroundColor"));

end

if ispc && isequal(get(hObject,"BackgroundColor"), get(0,"defaultUicontrolBackgroundColor"))

set(hObject,"BackgroundColor","white");

end

function mnGraphPlot_Callback(hObject, eventdata, handles)

plotDialog(hObject, handles)

set(handles.mnGraphPlot,"Enable","off");

set(handles.mnGraphClear,"Enable","on");

set(handles.btnPlot,"Enable","off");

set(handles.btnClear,"Enable","on");

function mnGraphClear_Callback(hObject, eventdata, handles)

plotClearDialog(hObject, handles)

if ispc && isequal(get(hObject,"BackgroundColor"), get(0,"defaultUicontrolBackgroundColor"))

set(hObject,"BackgroundColor","white");

end

changeColor.m

function changeColor(handles)

try

thePlot = getappdata(handles.axMain, "plot");

colors = getappdata(handles.figure1, "colors");

set(thePlot, "Color", colors(get(handles.pmColor, "value")))

catch

;

end

changeMarker.m

function changeMarker(handles)

try

thePlot = getappdata(handles.axMain,"plot");

markers = getappdata(handles.figure1,"optionsValues");

set(thePlot, "Marker", markers(getMarkerValue(handles)))

catch

;

end

drawPlot.m

function drawPlot(xVector, yVector, handles)

newPlot = plot(xVector, yVector);

setappdata(handles.axMain, "plot", newPlot);

changeMarker(handles)

changeColor(handles)

set(handles.axMain, "XGrid", mapValue(handles.chbxGridX, "Value"));

set(handles.axMain, "YGrid", mapValue(handles.chbxGridY, "Value"));

set(newPlot, "LineWidth", round(get(handles.scrWidth, "value")))

title(get(handles.editTitle, "String"))

getMarkerValue.m

function markerValue = getMarkerValue(handles)

markerValue = getSelectedOption(getappdata(handles.figure1, "optionsList"));

getSelectedOption.m

function index = getSelectedOption(hObjectList)

index = 1;

for counter = (1: length(hObjectList))

if get(hObjectList(counter), "value") == 1

index = counter;

return

end

end

mapValue.m

function retval = mapValue(hObject, property)

if get(hObject, property)

retval= "On";

else

retval="Off";

end

plotClearDialog.m

function plotClearDialog(hObject, handles)

yesButton = "Да";

noButton = "Нет";

message = "Очистить график";

button = questdlg(message, "mygui", yesButton, noButton, noButton);

if strcmp(button, yesButton)

cla

set(handles.axMain, "YGrid", mapValue(handles.chbxGridY, "Value"))

set(handles.axMain, "XGrid", mapValue(handles.chbxGridX, "Value"))

set(handles.btnClear,"Enable","off");

set(handles.btnPlot,"Enable","on");

set(handles.mnGraphPlot,"Enable","on");

set(handles.mnGraphClear,"Enable","off");

end

plotDialog.m

function plotDialog(hObject, handles)

default = "По умолчанию";

fromFile = "Из файла";

userInput = "Пользовательский ввод";

errorMessage = "Неизвестный формат файла с данными";

errorCaption = "Ошибка!";

dialogCaption = "Источник данных";

result = questdlg(dialogCaption, "mygui", default, fromFile, userInput, default);

if strcmp(result, fromFile)

try

mymatrix = load("data.txt");

catch

errordlg(errorMessage, errorCaption)

end

sMatrix = size(mymatrix);

if (sMatrix(2) ~= 2 | ndims(mymatrix)~=2 | ~isnumeric(mymatrix))

errordlg(errorMessage, errorCaption)

end

x = mymatrix(:,1);

y = mymatrix(:,2);

end

if strcmp(result, userInput)

try

x = -2.5: 0.6: 2;

y = sym(get(handles.userFunction, "String"));

y = subs(y);

catch

errordlg("Ошибка разбора пользовательской функции", errorCaption)

end

end

if strcmp(result, default)

x = -2.5: 0.6: 2;

y = exp(-x.^2);

end

drawPlot(x, y, handles)

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Изучение программирования в MATLAB. Использование команд Save и Load, операторы ввода и вывода для работы в командном окне. Отладка собственных программ. Интерфейс MATLAB. Отличия поздней версии MATLAB от более ранних. Средство Source Control Interface.

контрольная работа , добавлен 25.12.2011


Математическая основа параллельных вычислений. Свойства Parallel Computing Toolbox. Разработка параллельных приложений в Matlab. Примеры программирования параллельных задач. Вычисление определенного интеграла. Последовательное и параллельное перемножение.

курсовая работа , добавлен 15.12.2010


Общая характеристика и свойства системы Matlab - пакета прикладных программ для решения задач технических вычислений. Разработка математической модели в данной среде, программирование функций для задающего воздействия. Проектирование GUI-интерфейса.

курсовая работа , добавлен 23.05.2013


Разработка программного кода и алгоритма действий приложения "калькулятор". Использование функций в программе Matlab. Разработка кнопок, опций, интерфейса, оформление. Части кода Matlab и тестовый набор. Инструкция пользователя по работе программы.

курсовая работа , добавлен 27.09.2014


Выбор параметров и структурой схемы. Программирование скрипта (m-файла) для задания исходных параметров. Расчет параметров регулятора, проектирование его S-функции. Программирование GUI-интерфейса: разработка внешнего вида и проектирование обработчиков.

курсовая работа , добавлен 18.05.2013


Особенности работы в режиме командной строки в системе Matlab. Переменные и присваивание им значений. Комплексные числа и вычисления в системе Matlab. Вычисления с использованием функции sqrt. Неправильное использование функций с комплексными аргументами.

дипломная работа , добавлен 30.07.2015


Исследование линейных динамических моделей в программном пакете Matlab и ознакомление с временными и частотными характеристиками систем автоматического управления. Поиск полюса и нуля передаточной функции с использованием команд pole, zero в Matlab.

лабораторная работа , добавлен 11.03.2012


Matlab - матричная лаборатория - система программирования для научно-технических расчетов. Особенности ввода векторов. Специальные матрицы, простые команды. Простые примеры, иллюстрирующие эффективность Matlab. Графический способ решения уравнений.

реферат , добавлен 05.01.2010


Создание приложений: ProgressBar, вычисление по формуле, двумерный массив, калькулятор, медиа-плеер, одномерный массив, список, текстовый редактор. Создание различных обработчиков событий. Разработка заставки, окна ввода пароля и главной формы.

лабораторная работа , добавлен 22.01.2015


Моделирование траектории движения космического аппарата, запускаемого с борта космической станции, относительно Земли. Запуск осуществляется в направлении, противоположном движению станции, по касательной к её орбите. Текст программы в среде Matlab.

А.К. ЕФРЕМОВ

ИНТЕГРИРОВАННАЯ

СИСТЕМА АВТОМАТИЗАЦИИ

МАТЕМАТИЧЕСКИХ

И НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИХ

РАСЧЕТОВ И МОДЕЛИРОВАНИЯ

в качестве учебного пособия по дисциплинам

«Автономные мехатронные устройства управления»,

«Моделирование автономных мехатронных устройств управления»

Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана

Рецензенты: Н.П. Родионов, Ю.С. Саратов

Ефремов А.К.

Е92 Интегрированная система автоматизации математических и научно-тех­ни­че­ских расчетов и моделирования динамических систем MATLAB 5.x: Учеб. пособие по дис­циплинам «Автономные мехатронные устройства управления», «Моделирование автономных мехатронных устройств управления». – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. – 80 с.: ил.

ISBN 5-7038-2301-3

Рассмотрены возможности современной компьютерной системы MATLAB как одного из мощных средств исследования и проектирования объектов на основе использования их математических моделей. Проанализирован интерфейс системы, охарактеризованы базовые объекты и изложены принципы работы в режимах прямых и символьных вычислений, а также с использованием программирования и графических средств. Большое внимание уделено пакету Simulink. Даны упражнения.

Для студентов IV-V курсов, обучающихся по специальности «Автономные информационные и управляющие системы»

Табл. 4. Ил. 13. Библиогр. 15 назв.

УДК 681.322

ББК 32.81

ISBN 5-7038-2301-3 Ó МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время в структуре университетской системы подготовки специалистов все большее значение приобретают математические методы исследования и проектирования объектов, про­­­блемы адекватности математических моделей, анализа их свойств и правиль­ной интерпретации получаемых результатов вычислений. Современные формы организации учебного процесса ориентированы на использование мощных компьютерных математических па­кетов .

Система MATLAB (от MATrix LABoratory – «мат­ричная ла­бо­ратория») – одна из наиболее популярных и всесторонне ап­ро­би­ро­ван­ных компьютерных систем, пред­назначенных для выполнения инженерных и научных расчетов в среде Windows. Помимо полной (профессиональной) система MATLAB 5.х имеет «студен­че­скую» версию «The Student Edition of MATLAB» , включающую в себя ядро основной версии и три пакета прикладных программ (Symbolic Mathematics Toolbox, Control System Toolbox и Signal Processing Toolbox ), позволяющих соответственно про­водить вычисления в символьной форме, моделировать системы управления и организовывать обработку сигналов с высококачественной визуализацией результатов.

Систему MATLAB образуют следующие пять основных частей: командно-алгоритмический язык высокого уровня; рабочая среда; графическая система; библиотека математических функций; интерфейс прикладных программ (API).

MATLAB – мощная интерактивная программа, отличающаяся высокой сте­­пе­нью интегрированности. Благодаря воз­можностям собственного языка програм­ми­ро­вания система обладает свойст­вом адаптации к конкретным задачам пользователя, обеспечива­ет высокую ско­рость вычислений и представление ре­зуль­та­тов в естественной и удобной числовой, таб­лич­ной или гра­фи­ческой формах.

Встроенный пакет Notebook дает возможность создавать с помощью редактора Word так называемые М-книги , вклю­чающие текст, команды системы MATLAB и результаты их выполнения.

Базовый набор встроенных средств системы весьма широк: специальные симво­лы; арифметические, алгебраические, тригонометрические и специальные функции; функ­ции спектрального анализа и фильтрации; векторные и матричные функции; средства для работы с комплексными числами; операторы пост­ро­ения графиков и прост­­ранственных поверхностей и фигур (возможен многоокон­­­ный графический режим) и т.д. При написании про­­грамм можно использовать встро­ен­ный редактор MATLAB.

MATLAB 5.x включает в себя также Simulink – мощный пакет, предназначенный для моделирования динамических систем различного типа (линейных и нелинейных, аналоговых и дискретных) и для визуализации результатов моделирования .

C численными методами, реализуемыми при решении инженерных задач и служащими теоретической основой команд и программ MATLAB, можно ознакомиться, например, в . Для понимания принципов организации вычислений, в которых участвуют матрицы и векторы, достаточно знаний, полученных при изучении курса высшей математики.

Приведенный ниже материал отражает содержание разработанного автором электронного учебного пособия, которое используется на кафедре «Автономные информационные и управляющие системы» при изучении дисциплин «Автономные мехатронные устройства управления» и «Моделирование автономных мехатронных устройств управления», а также (в упрощенном варианте) в рамках учебно-техно­логи­че­ского практикума (УТП) для студентов 1 курса.

Электронное учебное пособие (ЭУП) представляет собой файл matlab.pdf в формате PDF(portable document format), созданный с помощью текстового редактора Word и системы Adobe Acrobat. В подобных файлах сохраняются все параметры форматирования, атрибуты шрифтов и графика исходных документов. PDF-файлы поддерживаются броузерами Интернет и совместимы с операционными системами Windows и Macintosh.

ЭУП может быть установлено на сервере локальной компьютерной сети или индивидуально на отдельных компьютерах. На Рабочем столе Windows создается папка (например, «Lab_MATLAB»), в которую помещают ярлыки для запуска системы MATLAB и вызова ЭУП, а также ярлык пользовательской папки. Работа органи­зу­ется в двух­оконном режиме: в одно из окон загружается файл ЭУП, а во втором (окне) (системы MATLAB) набираются команды упражнений и программ.

Рабочее окно системы Acrobat Reader 4.0 разделено на две большие части. Первая из них – панель навигации – используется для организации перемещения по разделам документа с помощью закладок (гипертекстовых ссылок). Вторая – панель документа – используется для просмотра последнего. Кроме того, имеются стандартные для Windows элементы окна: заголовок и панель главного меню, а также командная панель инструментов.

Порядок работы с ЭУП:

1. Открыть папку Lab_MATLAB.

2. Вызвать файл ЭУП и открыть рабочее окно MATLAB 5.x.

3. Организовать двухоконную рабочую среду.

4. Последовательно изучить материалы разделов ЭУП, обращаясь к ним с помощью панели навигации, которая в случае необходимости может быть временно удалена.

В тех случаях, когда предусматривается создание m-файлов, последние сохранять только в пользовательской папке (сохранение файлов в папках программы MATLAB и в системных папках запрещается! ).

Результаты работы сохранять на панели документа для просмотра преподавателем.

ИНТЕРФЕЙС системЫ MATLAB

Matlab предоставляет возможность пользователю реализовать разрабатываемую функцию в виде приложения с графическим интерфейсом, содержащим элементы управления (кнопки, списки, переключатели, флаги, полосы скроллинга, области ввода, пользовательские меню), а также координатные оси и текстовые области для вывода полученных результатов.

Создание приложений включает расположение и модификацию требуемых элементов интерфейса в пределах графического окна и определение действий (команд, функций), которые выполняются при обращении пользователя к данным элементам интерфейса. Процесс работы над приложением допускает постепенное добавление элементов в графическое окно, запуск и тестирование приложения и возврат в режим редактирования. Конечным результатом является функция с графическим интерфейсом пользователя, содержащаяся в нескольких файлах, запуск которой осуществляется указанием ее имени в командной строке или в другом приложении Matlab.

Создадим на поверхности графического окна командную кнопку:

uicontrol (hF1," Style","pushbutton",...

"String", "MyButton1",...

"Position", [ 10 10 70 30 ]);

Элементы управления в системе Matlab имеют тип uicontrol. Они создаются функцией-конструктором uicontrol, у которой первым параметром идет описатель родительского окна, а затем по очереди перечисляются имена и значения свойств, которым мы явно придаем собственные значения (а остальные, менее важные для нас свойства, получают значения по умолчанию). В итоге имеем графическое окно, в котором явственно видна кнопка. Эта кнопка визуально действует безупречно. С помощью левой клавиши мыши она нажимается (виден процесс заглубления поверхности кнопки) и отжимается, но при этом не происходит никаких действий в качестве последствий нажатия. Это происходит потому, что мы еще не приписали этой кнопке функций, выполнение которых должно быть реакцией на нажатие.

В функции uicontrol, создающей элемент управления, самым важным параметром после описателя родительского окна является свойство "Style", так как оно задает тип управляющего элемента. Задав для этого свойства значение "pushbutton", мы создали именно кнопку.

Имена двух других свойств говорят сами за себя: String задает надпись на поверхности кнопки (в данном случае это MyButton1), a Position имеет значением вектор-строку из четырех чисел и задает положение управляющего элемента относительно левого нижнего угла графического окна. Если более конкретно, то положение левого нижнего угла кнопки относительно левого нижнего угла графического окна задают первые два элемента числовой строки. Третий же элемент этой строки задает ширину кнопки, а четвертый высоту кнопки.