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Cours de MATLAB Génie Electrique & Télécommunications GET1 Page 1 UNIVERSITE HA

Cours de MATLAB Génie Electrique & Télécommunications GET1 Page 1 UNIVERSITE HASSAN II – MOHAMMEDIA- CASABLANCA FACULTE DES SCIENCES & TECHNIQUES Département Génie Electrique Filière d’Ingénieurs d’Etat: Génie Electrique & Télécommunications GET1 Introduction du logiciel MATLAB est un environnement de programmation pour le développement d'algorithmes, l'analyse des données, la visualisation et le calcul numérique. Vous pouvez résoudre les problèmes informatiques techniques plus rapidement qu'avec les langages de programmation traditionnels, tels que C, C + + et Fortran. Vous pouvez utiliser MATLAB dans une large gamme d'applications, y compris le traitement du signal et d'image, de communication, la conception du contrôle, de test et mesure, la modélisation et l’analyse financières et la biologie computationnelle. Pour les ingénieurs et les universitaires, MATLAB est un langage de l'informatique technique. MATLAB est un outil puissant et convivial qui vous permet d’effectuer ces tâches. Ce document a pour but de vous faire découvrir ce logiciel en vous présentant sa philosophie ainsi que ses principales fonctionnalités. Le nom de MATLAB est la combinaison de deux mots soit les mots Matrix (contrairement à Mathematics comme on pourrait le penser!) et Laboratory. À la base, MATLAB a été conçu pour faire du calcul matriciel puisque chaque élément d’entrée constitue une matrice ou des éléments d’une matrice. Le logiciel utilise en langage de fond du C++, mais utilise un langage beaucoup plus simplifié du point de vue de l’utilisateur à l’interface. Par exemple, contrairement aux langages de programmation comme C++, il n’est plus nécessaire de déclarer des variables avant de les utiliser. Attention, MATLAB différencie les majuscules des minuscules. Présentation de l’interface et modes de fonctionnement du logiciel Il existe deux modes de fonctionnement : Mode interactif: Exécution des instructions entrées par l‘utilisateur dans la fenêtre de commande de MATLAB (le Workspace). Mode exécutif: Exécution de «programmes» ou «scripts» en langage MATLAB, qui sont des fichiers regroupant une suite d’instructions (fichiers .m). L'interface principale se décompose comme suit : 1. Command window : Permet d’exécuter des commandes en dehors de programme et affiche les résultats. Exemple : taper 1+1 2. Current folder (Directory) : Contenu du répertoire courant où doit se situer vos programmes. 3. Workspace : Affiche l’ensemble des variables utilisés. 4. Commande History : Permet de visualiser les dernières commandes exécutées. Il est possible de faire glisser ces commandes vers la fenêtre de commande. On peut aussi y accéder en appuyant sur flèche haut ou pour des commandes plus anciennes en tapant la première lettre de l’expression puis flèche haut 5. Choix du répertoire courant. c'est le dossier où doit se situer vos programmes (fichiers *.m). Vous pouvez mettre vos programmes dans un autre dossier mais dans ce cas il faut l'inclure dans File >> SetPath Cours de MATLAB Génie Electrique & Télécommunications GET1 Page 2 Les blocks de la figure précédente sont présentés comme suit : Toolboxes: Ce sont des collections de fichiers .m développés pour des domaines d'application spécifiques (Signal Processing Toolbox, System Identification Toolbox, Control System Toolbox, Synthesis and Analysis Toolbox , Robust Control Toolbox, Optimization Toolbox, Neural Network Toolbox, Spline Toolbox, Chemometrics Toolbox, Fuzzy Logic Toolbox, etc.) Simulink: C'est l'extension graphique de MATLAB permettant de travailler avec des diagrammes en blocs. Blocksets: Ce sont des collections de blocs Simulink développés pour des domaines d'application spécifiques (DSP Blockset, Power System Blockset,.). Première utilisation de MATLAB Une façon efficace de découvrir Matlab est d'utiliser son aide.  help : "help" tout seul donne la liste des aides générales possibles.  helpwin : ouvre une fenêtre et donne accès à une aide détaillée.  help + nom d’une commande : indique la syntaxe des graphes en 2D. Exemple : >> help plot  demo : lance une démo générale de Matlab.  help demos : donne une liste des démos existantes. Quelques commandes importantes:  lookfor + nom de commande : donne une liste de toutes les commandes qui ont un rapport avec la nom de commande écrite.  who et whos : donne les noms de variables présentes dans l‘espace de travail.  clear : supprime les variables de l‘espace du travail.  clc : efface l‘écran (sans toucher aux variables de l’espace de travail)  exit ou quit : permet de sortir de MATLAB  CTRL + C : (touches du clavier) permet d‘interrompre un programme en exécution. 1 2 3 4 5 Cours de MATLAB Génie Electrique & Télécommunications GET1 Page 3 Interaction avec le système d’exploitation Les commandes et fonctions suivantes permettent à MATLAB d’interagir avec le système d’exploitation de la machine sur laquelle il est utilisé :  addpath path : ajoute le chemin d’accès (path) à la liste des chemins d’accès connus de MATLAB (MATLABPATH) ;  cd ou pwd : affiche le chemin d’accès au répertoire de travail actuel ;  cd path : fixe le répertoire de chemin d’accès path comme répertoire de travail ;  dir ou ls : affiche le contenu du répertoire de travail actuel ;  delete : efface le fichier spécifie (peut être utilisée sous forme de fonction sous la forme : delete (’nomDeFichier’)) ;  mkdir path : crée le répertoire de chemin d’accès path ;  rmpath path : supprime le chemin d’accès (path) du (MATLABPATH) ;  isdir (path) : fonction booléenne qui retourne 1 si le chemin d’accès (path) est celui d’un répertoire, 0 sinon ;  filesep : variable dont la valeur est celle du symbole séparateur de lignes (dépend du système d’exploitation de la machine utilisée). Objets et Classes de MATLAB Un objet est une abstraction du monde réel (pour MATLAB celui du calcul matriciel), qui contient des informations (pour une matrice, par exemple, le nombre de lignes, le nombre de colonnes, la valeur des coefficients) et sur laquelle on peut appliquer un certain nombre d’opérations (pour les matrices, la somme, le produit . . .). Un objet est caractérisé par des valeurs, mais pas uniquement ; un objet possède en plus un certain comportement : un tableau Excel bien que structuré en lignes et colonnes comme une matrice, n’est pas une matrice, ou encore un polynôme de degré trois, n’est pas un vecteur de R4. La famille des objets caractérisés par le même type de structure et les mêmes fonctionnalités constitue une classe. La classe fondamentale de MATLAB est la classe double qui modélise les tableaux (double array) de dimension un ou deux de nombres réels ou complexes (conformes à la norme IEEE), Les nombres réels ou complexes étant considérés eux-mêmes comme des tableaux 1 × 1. Cette classe permet également de travailler mais de façon moins naturelle avec des tableaux de dimension supérieure à deux. Les classes suivantes, sont moins fréquemment utilisées :  La classe char modélise les chaînes de caractères (char array), un caractère unique étant une chaîne de longueur 1.  La classe sparse modélise les matrices creuses (i.e. dont la plupart des éléments sont nuls) réelles ou complexes. A partir de la version 5, MATLAB a proposé des structures complémentaires souvent utilisées dans les objets prédéfinis de MATLAB, les objets graphiques en particulier. - La classe cell modélise les tableaux de “cellules” ou cell array qui sont des sortes de tableaux dont les éléments ou cellules (cells) peuvent être de nature différente, nombres, tableaux, chaînes de caractères de longueurs différentes, . . . . - La classe structureMATLAB modélise les tableaux de “structures”. Ces “structures” sont des structures de données assez semblables aux struct du C, dont les composants ou champs, sont accessibles non pas par un ou plusieurs indices comme dans le cas des tableaux, mais par une notation pointée comme dans client.name, permettant au programmeur de définir ces propres objets et ses propres classes. Cours de MATLAB Génie Electrique & Télécommunications GET1 Page 4 - Jusqu’à la version 7, MATLAB ne proposait ni valeurs prédéfinies true ou false ni classe pour modéliser les booléens. A partir de la version 7 MATLAB possède une classe logical. Comme dans les versions antérieures, false est représenté par la valeur 0, true est représenté par 1 et par extension, par toute valeur non nulle. Valeurs littérales Le terme de valeur littérale désigne les valeurs qu’on peut directement taper au clavier et qui peuvent être alors affectées à une variable. Nombres Les nombres réels et entiers (MATLAB ne distingue pas entre réels et entiers) sont écrits sous les formes décimales ou scientifiques usuelles: 2, 3.214, 1.21E3. Les nombres complexes sont écrits sous la forme a + bi, comme dans 1+2i. Tableaux de nombres Les tableaux de nombres réels ou complexes de dimension un ou deux suivent la syntaxe suivante: - un tableau est délimité par des crochets ; - les éléments sont entrés ligne par ligne ; - les éléments appartenant à la même ligne sont séparés par des espaces (ou par des virgules) ; - les différentes lignes doivent comporter le même nombre d’éléments et sont séparées par des points-virgules. Les tableaux:                      uploads/Industriel/ coursmatlab-1get-2.pdf