Projektkurs MATLAB. ik i i ITK Engineering AG 1

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1 Projektkurs MATLAB Wintersemester t 2011/2012 Dr-Ing Houssem Abdellatif Teamleiter Control Systems & Model Based Design houssemabdellatif@itk-engineeringde wwwitk-engineeringde ik i i ITK Engineering AG 1

2 Modus Das Praktikum besteht aus Vorlesungsteil (Mo, 16:00 17:30 Uhr): Theorie zur Programmierung mit MATLAB und zu den Themen der Programmieraufgaben Programmieraufgaben (Hausaufgaben, in 2er bzw 3er-Gruppen) Programmierprojekt (teils Hausaufgabe, teils im Rechnerraum, in 5er-Gruppen) Es gibt kein Vorlesungsskript Die bearbeiteten Inhalten sind Online verfügbar Die Programmieraufgaben werden als Hausaufgaben parallel zu den im Vorlesungsteil besprochenen Einheiten bearbeitet Anwesenheit beim Vorlesungsteil erforderlich Es gibt einen benoteten Schein ITK Engineering AG 2

3 Inhalt 0: Überblick und Anmeldung 1: Einführung I 2: Einführung II 3: Schnittstellen I 4: Programmiertechnik I 5: Schnittstellen II 6: Programmiertechnik II 7: Schnittstellen III A: Programmierprojekt B: Programmierprojekt C: Programmierprojekt D: Programmierprojekt X: Abschluss ITK Engineering AG 3

4 Termine, Vorläufig : Überblick und Einführung I : Einführung II : Schnittstellen I : Programmiertechnik I : Schnittstellen II + III : Programmiertechnik II, Ankündigung Gruppen : 2011: Programmierprojekt, Gruppen : Programmierprojekt, Gruppen : Programmierprojekt, Gruppen : Programmierprojekt, Gruppen : Abschluss ITK Engineering AG 4

5 Inhaltsübersicht Programmieraufgaben g Einführende Übungsaufgaben (kleine Einheiten) Übungsaufgaben aus folgenden Themenbereichen Allgemeine lineare Algebra Optimierung (lineare / quadratische Optimierung) Signalverarbeitung, g, Filterung, Schätzung Grafik, zwei- und dreidimensionale Darstellung Grosses Programmierprojekt (Othello-Brettspiel) ITK Engineering AG 5

6 : Einführung I, Inhalt Konstanten und Variablen: Zahlen, Arrays, Matrizen Datentypen und Rechengenauigkeit Linearisierung (Ablage im Speicher: spaltenweise) Aufzählungen u (zb 1:10, 1:02:20) 0) Logische Masken, Indizierung (linear, mehrdimensional) Matrizen und Vektoren MAT-Dateien, Skripte, Funktionen ITK Engineering AG 6

7 : Einführung I, Aufgaben Aufg_WS2011_01_01_speicherplatzbedarf Aufg_WS2011_01_02_punkte_abst_kreise_2d Aufg_WS2011_01_03_pathlen Aufg_WS2011_01_04_bewegung Abgabeschluss: , 14: ITK Engineering AG 7

8 : Einführung II, Inhalt Zeichenketten: strings Operationen mit Zeichenketten Cell-Arrays Strukturen: u structures u Ablaufsteuerung: if, then, else, switch, case Schleifen: for, while ITK Engineering AG 8

9 : Einführung II, Aufgaben Aufg_WS2011_02_01_Evaluation_Strings Aufg_WS2011_02_02_telefonbuch Aufg_WS2011_02_03_punkte_abst_4d Aufg_WS2011_02_04_einfache_funktionen Aufg_WS2011_02_05_einfache_rekursion Aufg_WS2011_02_06_linprog: OPTIONAL Abgabeschluss: , 14: ITK Engineering AG 9

10 : Schnittstellen I, Grafik Schnell und einfache Diagramme unter Matlab: Der Plot-BefehlB f Hierarchischer Aufbau von Matlab-Grafiken Objekte und Handles: Aufrufen und definieren von Objekteignehschaften: get und set Dreidimensionale Grafiken Callbaclk-funktionen GUIs (Graphical User Interfaces) ITK Engineering AG 10

11 : Schnittstellen I, Aufgaben Aufg_WS2011_03_01_Messung_Plot Aufg_WS2011_03_02_Skribble Aufg_WS2011_03_03_GUI Abgabeschluss: , 14: ITK Engineering AG 11

12 : Programmiertechnik I Funktionen Anonyme Funktionen, Inline Funktionen Aufbaue von Funktionen Variable abe Input- und Output-Listen se Absicherung gegen Fehler Fehlerhandhabung durch try and catch ITK Engineering AG 12

13 Skriptm myfct1m y = myfct1(x,) disp( hallo world!! ); do return do nice things y1 = myfct1(x); myfct2mm y2 = myfct2(x); y = myfct2(x,) do return y3 = myfct2(x+y1); myfct3m y4 = myfct3(x); y=myfct3(x myfct3(x,) do return ITK Engineering AG 13

14 Skriptm disp( hallo world!! ); do nice things y1 = myfct1(x); y2 = myfct2(x); y3 = myfct2_new(x); myfct1m y = myfct1(x,) do return myfct2_newm m y = myfct2(x,) do return ITK Engineering AG 14

15 Skriptm disp( hallo world!! ); do nice things y2 = myfct2(x); Fct_colllectionsm y = myfct1(x,) do return y = myfct2(x,) do return y = myfct3(x,) do return Fct_colllectionsm [] = Fct_collections() return y = myfct1(x,) do return y = myfct2(x,) do return y = myfct3(x,) ft3( do return ITK Engineering AG 15

16 Regelungsfunktion g eines Reaktortanks pa u u = a pa + b log(pb) pa a + u pb pb log b ITK Engineering AG 16

17 : Programmiertechnik I, Aufgaben Aufg_WS2011_04_01_Anonymous_Functionm Losg_WS2011_04_02_Test_motorstoemem Abgabeschluss: , 14: ITK Engineering AG 17

18 : Schnittstellen II + III Matlab-Schnittstelle zu C/C++ Matlab-Schnittstelle zum Windows-Betreibsystem System-Befehle Excel Daten Eingabe und Ausgabe (Input-/Output) mit Matlab Eingabe und Ausgabe mit Mat-Dateien Eingabe und Ausgabe in ASCII-Formate ITK Engineering AG 18

19 Struktur der mat-dateien binäres Datenformat verschiedene Datentypen t können in einer Datei abegelegt werden Strings, Matrizen, Arrays, Structures, Cell Arrays Daten werden als kontinuierlicher Datenstrom sequentiell abgelegt mat Dateien bestehen aus Header und Datenelement ITK Engineering AG 19

20 Struktur der mat-dateien Bildquelle: The Mathworks, Inc, MAT-File Format Version 5 Header (128-byte) 124-byte Textfeld mit Informationen zu Dateiversion, Plattform, Datum, Zeit MATLAB 50 MAT-file, Platform: PCWIN, Created on: Wed Jun 11 09:28: zwei 16-bit flag fields (4-byte) Version: MATLAB-Version mit der die Datei erzeugt wurde Endian Indicator: enthält die Zeichen (Stings) M und I zur Interpretation der Leserichtung der Binärdatei ITK Engineering AG 20

21 Struktur der mat-dateien Datenelement 8-byte Tag mit Informationen zum Datentyp (32 bit) und zur Anzahl der bytes (32bit) Bildquelle: e The Mathworks, Inc, MAT-File Format Version 5 Datenfeld variabler Größe Datenelemente werden nach dem Header sequentiell angeordnet Bildquelle: The Mathworks, Inc, MAT-File Format Version ITK Engineering AG 21

22 : Schnittstellen II/III, Aufgaben Aufg_WS2011_05_01_Mex_Performancem Aufg_WS2011_05_02_Excel_Schnittstellem Aufg_WS2011_05_03_IO_Asciim Abgabeschluss: , 14: ITK Engineering AG 22