MATLAB es un entorno de computación y desarrollo de aplicaciones totalmente integrado orientado para llevar a cabo proyectos en donde se encuentren implicados elevados cálculos matemáticos y la visualización gráfica de los mismos. MATLAB integra análisis numérico, cálculo matricial, proceso de señal y visualización gráfica en un entorno completo donde los problemas y sus soluciones son expresados del mismo modo en que se escribirian radicionalmente, sin necesidad de hacer uso de la programación tradicional.
MATLAB dispone también en la actualidad de un amplio abanico de programas de apoyo especializados, denominados Toolboxes, que extienden significativamente el número de funciones incorporadas en el programa principal. Estos Toolboxes cubren en la actualidad prácticamente casi todas las áreas principales en el mundo de la ingeniería y la simulación, destacando entre ellos el 'toolbox' de proceso de imágenes, señal, control robusto, estadística, análisis financiero, matemáticas simbólicas, redes neurales, lógica difusa, identificación de sistemas, simulación de sistemas dinámicos, etc. es un entorno de cálculo técnico, que se ha convertido en estándar de la industria, con capacidades no superadas en computación y visualización numérica.
De forma coherente y sin ningún tipo de fisuras, integra los requisitos claves de un sistema de computación técnico: cálculo numérico, gráficos, herramientas para aplicaciones especificas y capacidad de ejecución en múltiples plataformas. Esta familia de productos proporciona al estudiante un medio de carácter único, para resolver los problemas más complejos y difíciles.
MATLAB nace como una solución a la necesidad de mejores y mas poderosas herramientas de calculo para resolver problemas de calculo complejos en los que es necesario aprovechas las amplias capacidades de proceso de datos de grandes computadores.
El nombre MATLAB viene de "matrix laboratory" (laboratorio matricial). MATLAB fue originalmente escrito para proveer acceso fácil al software matricial desarrollado por los proyectos LINPACK y EISPACK, que juntos representan el estado del arte e software para computación matricial. Hoy MATLAB es usado en una variedad de áreas de aplicación incluyendo procesamiento de señales e imágenes, diseño de sistemas de control, ingeniería financiera e investigación médica. La arquitectura abierta facilita usar MATLAB y los productos que lo acompañan para explorar datos y crear herramientas personalizadas que proveen visiones profundas tempranas y ventajas competitivas.
El Lenguaje de Computación Técnica MATLAB es un ambiente de computación técnica integrada que combina computación numérica, gráficos y visualización avanzada y un lenguaje de programación de alto nivel.
Sea cual fuere el objetivo, un algoritmo, análisis, gráficos, informes o simulación, MATLAB lo lleva allí. El lenguaje flexible e interactivo de MATLAB permite a ingenieros y científicos expresar sus ideas técnicas con simplicidad. Los poderosos y amplios métodos de cómputo numérico y graficación permiten la prueba y exploración de ideas alternativas con facilidad, mientras que el ambiente de desarrollo integrado facilita producir resultados prácticos fácilmente.
MATLAB es la fundación numérica y gráfica para todos los productos de The MathWorks. MATLAB combina computación numérica, gráficos 2D y 3D y capacidades de lenguaje en un único ambiente fácil de usar.
Con su amplio rango de herramientas para modelar sistemas de control, análisis, simulación y procesamiento de prototipos, MATLAB es el sistema ideal para desarrollar sistemas avanzados de control. Usted puede modelar su sistema de control usando las cajas de herramientas para el diseño de controles avanzados de MATLAB - Control System, Robust Control, µ-Analysis and Synthesis, Model Predictive Control, QTF Control Design y LMI control. Posteriores análisis y refinamientos pueden ser efectuados estableciendo una simulación interactiva en Simulink, y luego sintonizar automáticamente los parámetros usando el Nonlinear Control Design Blockset. Finalmente, usted puede generar código C para correr en controladores incrustados con Real Time Workshop.
Combinando MATLAB con Signal Processing Toolbox, Wavelet Toolbox y un conjunto de herramientas complementarias - tales como Image Processing, Neural Network, Fuzzy Logic, Statistics y otras - usted puede crear un ambiente de análisis personalizado de señales y desarrollo de algoritmos DSP. Para simulación y desarrollo de prototipos usted puede agregar Simulink y el DSP Blockset para modelar y simular sus sistemas DSP, y luego usar Real-Time Workshop para generar código C para su hardware designado.
Características de MATLAB :
· Cálculos intensivos desde un punto de vista numérico.
· Gráficos y visualización avanzada.
· Colección muy útil de funciones de aplicación.
Las poderosas capacidades de cálculo técnico de MATLAB se ponen a la disposición de los estudiantes, aunque limita el tamaño de las matrices a 8192 elementos, la edición de estudiante mantiene toda la potencia de la versión profesional de MATLAB 4.0, en una forma diseñada para que los estudiantes puedan ejecutarlo en sus propios ordenadores personales bajo Windows.
Toolbox especiales :
Se incluyen el Toolbox de señales y Sistemas ( un conjunto de herramientas para el procesamiento de señal y para el análisis de sistemas de cuadro ) y el Toolbox Symbolyc Math ( herramienta de cálculo simbólico basada en Maple V ).
A continuación presentamos la interfase de usuario de MATLAB 4.0 con el despliegue de una aplicación con grafica en 3D correspondiente al modelo Z=x^y-y^x su tabla de calculo y el análisis de la función.
MATLAB provee acceso inmediato a las características gráficas especializadas requeridas en ingeniería y ciencias. Potente graficación orientada a objetos gráficos le permite graficar los resultados de su análisis, incorporar gráficos en sus modelos de sistemas, rápidamente presentar complejos 3-D objetos, y crear resultados de presentación, entre lo cual se destaca:
· Representaciones 2-D y 3-D, incluyendo datos triangulados y reticulados
· Representaciones 3-D quiver, ribbon, y stem
· Selección expandida de símbolos marcadores de curvas
· Gráficos de torta, de barras 3-D y gráficos de barras horizontales
· Gráficos 3-D y sólido modelado
· Representación de imágenes y archivos I/O
· Gráficos comentados
· Leer/Escribir archivos de datos Hierarchical Data Format (HDF)
· Presentación de OpenGL software y hardware
· Animación
· Display de buffer x rápido y exacto
· Soporte de colores verdaderos (24-bit RGB)
· Fuentes múltiples de luz para superficies coloreadas
· Vista basada en cámara y control de perspectiva
· Iluminación Plana, Gouraud y Phong
· Soporte eficiente de imagen de datos de 8-bit
· Control de eje y cámara
· Propiedades de superficie y patch
· Modelos de iluminación
· Control gráfico de objetos
· Impresión y representación de copias
· Formatos gráficos exportables
· Soporte de publicación de escritorio
Manipulación y Reducción de Datos
MATLAB tiene un rango completo de funciones para preprocesar datos para análisis, incluyendo:
MATLAB tiene un rango completo de funciones para preprocesar datos para análisis, incluyendo:
• y decimando
• secciones de datos
• y promediando
• y procesando umbrales
• y filtrando
Numerosas operaciones para manipular arreglos multidimensionales, incluyendo reticulación e interpolación de datos, están también disponibles.
Descriptivos Gráficos Para Explorar y Presentar Sus Datos Gráficos de propósitos generales y de aplicación específica le permiten visualizar al instante señales, superficies paramétricas, imágenes y más. Todos los atributos de los gráficos de MATLAB son personalizables, desde los rótulos de ejes al ángulo de la fuente de luz en las superficies 3-D . Los gráficos están integrados con las capacidades de análisis, de modo que usted puede mostrar gráficamente cualquier conjunto de datos sin editar, ecuación o resultado funcional.
I/O Directo de Datos
Usted puede ingresar y sacar datos de f MATLAB rápidamente. Las funciones están disponibles para leer y escribir archivos de datos formateados en MATLAB, llamados archivos MAT. Funciones adicionales ejecutan programas ASCII e I/O binario de bajo nivel desde los archivos de programas M, C, y Fortran, permitiéndole trabajar con todos los formatos de datos. MATLAB también incluye soporte incorporado para formatos populares de archivos estándar.
Usted puede ingresar y sacar datos de f MATLAB rápidamente. Las funciones están disponibles para leer y escribir archivos de datos formateados en MATLAB, llamados archivos MAT. Funciones adicionales ejecutan programas ASCII e I/O binario de bajo nivel desde los archivos de programas M, C, y Fortran, permitiéndole trabajar con todos los formatos de datos. MATLAB también incluye soporte incorporado para formatos populares de archivos estándar.
Computación Simbólica Integrada Integrando el motor simbólico Maple V® con MATLAB, los Symbolic Math Toolboxes le permiten mezclar libremente computación simbólica y numérica una sintaxis simple e intuitiva.
Análisis de Datos Confiable, Rápido y Exacto Los métodos usados comúnmente para análisis de datos multidimensional generalizados 1-D, 2-D están incorporados en MATLAB. Interfaces gráficas fáciles de usar, específicas para aplicaciones, la línea de comando interactiva y herramientas de programación estructuradas le permiten elegir el mejor camino para sus tareas de análisis.
Análisis de Datos para DSP MATLAB ofrece muchas herramientas para realizar la funcionalidad indispensable en procesamiento de señales, tales como Transformadas Rápidas Fourier y Transformadas Rápidas Inversas de Fourier. La visualización de datos de procesamiento de señales está soportada por funciones tales como gráficos stem y periodogramas. El lenguaje de MATLAB, inherentemente orientado a matrices hace que la expresión de coeficientes de filtros y demoras de buffers sean muy simples de expresar y comprender.
Análisis de Datos en Aplicaciones de Imágenes MATLAB y la Image Processing Toolbox ofrece un amplio conjunto de herramientas que le permite fácilmente manipular, procesar y analizar datos de imágenes, interactivamente mostrar pantallas de imágenes 2-D o 3-D, visualizar datos temporarios cuando es necesario, y comentar sus resultados para publicaciones técnicas. La orientación basada en matrices del lenguaje de MATLAB le permite expresar en forma compacta operaciones matemáticas de forma similar a cómo las expresaría sobre papel. Como resultado, es fácil e intuitivo efectuar procesamiento de imágenes y operaciones de análisis tales como FFTs, filtrado 2-D, morfología binaria, manipulación geométrica, conversión de espacios de colores, compresión, análisis de componentes conectados y más.
Algorithm Development (Desarrollo de Algoritmos) Sea que usted esté usando los algoritmos del sistema o esté inventando los suyos propios, MATLAB le provee un ambiente en el que usted puede experimentar. A diferencia de C y C++, MATLAB le permite desarrollar algoritmos desde cero o trabajar con interfaces complicadas a bibliotecas externas. Las poderosa fundación de computación, el lenguaje técnico, y cientos de funciones en cajas de herramientas (toolboxes) convierten a MATLAB en lo más adecuado para aplicaciones matemáticamente intensivas que requieran análisis de datos, procesamiento de señales e imágenes, modelado de sistemas o técnicas numéricas avanzadas.
Statistics Toolbox
Combina poderosos algoritmos estadísticos con interfaces gráficas interactivas
Las Statistics Toolbox le da un rango ancho de herramientas para realizar cálculos estadísticos. Proporciona una única mezcla de facilidad gráfica de uso y programabilidad. Los despliegues gráficos interactivos le permitieron aplicar métodos estadísticos fácilmente y de forma consistente, mientras el lenguaje de MATLAB le permite fácilmente crear los acostumbrados métodos estadísticos y de análisis. Esta combinación le da la libertad para acceder las funciones bajo-niveladas directamente como funciones de probabilidad y ANOVA de la línea del orden, o para usar las interfaces interactivas para aprender y experimentar con el toolbox construir-en visualización y herramientas del análisis.
Rasgos
Análisis de los componentes principal |
ANOVA |
Bootstrapping |
Comprobación de la hipótesis |
Creación de superficies y modelado |
Curva que encaja (con intervalos) |
Distribuciones de probabilidad |
Estadísticas descriptivas |
Estimación del parámetro y encajando |
Interfaces gráficas de usuario |
Modelade de Nonlinear |
Parcelas estadísticas |
Plan de experimentos |
Proceso estadístico de control |
Regresión del stepwise interactiva |
Regresión múltiple |
Simulación de Carlo Monte |
El toolbox es el ambiente ideal no rutina para el montaje ejemplar. Las capacidades primarias incluyen: el análisis de la regresión y diagnóstica con selección inconstante, modelado no lineal, probabilidad y estimación de parámetros, análisis de sensibilidad que usa los generadores de número de azar, control del proceso estadístico, y plan de experimentos.
Distribuciones de probabilidad. La Caja de Herramientas Estadísticas ( Statistics TollBox ) apoya una colección de 20 distribuciones de probabilidad diferentes, incluso T, F, y distribuciones del Chi-cuadrado, despliegues gráficos de ataques, y se mantienen formas de calcular ataques mejores todos los tipos de la distribución.
Herramientas de GUI que mantienen Muchas herramientas interactivas para la visualización dinámica y el análisis de datos. Las interfaces especializadas tienen incluido planificación para los resultados, visualización de la distribución, generación de número de azar, y area del contorno.
Parcelas estadísticas los órdenes trazando Estadísticos como weibplot y randplot le permiten realizar análisis de fiabilidad o montaje distributional.
Desarrollo del algoritmos de junto con el MATLAB, el toolbox le da todo lo que usted necesita para desarrollar nuevos algoritmos para el análisis estadístico. Usted puede usar las funciones de trazando de Statistics Toolbox, o crea su propio trazo usando los rasgos de Gráficos de MATLAB.
En la grafica, el orden del histfit se sobrepone a una curva de densidad normal en un histograma. El número predefinido de cajas se pone a la raíz cuadrada del número de elementos en los datos. |
Explorando y Aprendiendo Statistics Toolbox GUIs
La Statistics Toolbox incluye varios elementos de fácil uso para despliegues que proporcionan vistas gráficas de sus datos y lecturas numéricas precisas del valor de la función actual y estadística descriptiva relacionada. Controles de interface de usuario, como botones, los deslizadores, y los datos dinámicos, donde usted controla sobre el despliegue de los datos.
Estos despliegues interactivos le permiten explorar sus datos, experimentar con cambios a las entradas, y ver los resultados de cambios hipotéticos - todos en una sola pantalla. Este acercamiento a las estadísticas le ayuda a aprender sobre un proceso mientras le da una percepción intuitiva para la conducta de las funciones estadísticas subyacentes.
Los despliegues de la entrada múltiples le permiten hacer análisis de relación de multidimensional. Cada sección representa una entrada. Las barras cruzadas punteadas pueden moverse con el ratón para cambiar un valor del parámetro que causa todos los otros parámetros (entradas) para poner al día simultáneamente.
Statistics Toolbox ofrece despliegues interactivos que le permiten experimentar y aprender sobre toolbox contiene una interfase de visualización y herramientas del análisis. La herramienta interactiva se muestra sobre el modelo obtenido el comando rsmdemo, se muestran conceptos en plan de experimentos y planificación de regresión. |
Librería de Aplicaciones de MATLAB
Signal Processing Toolbox
MATLAB tiene una gran colección de funciones para el procesamiento de señal en el Signal Processing Toolbox. Este incluye funciones para:
· Análisis de filtros digitales incluyendo respuesta en frecuencia, retardo de grupo, retardo de fase.
· Implementación de filtros, tanto directo como usando técnicas en el dominio de la frecuencia basadas en la FFT.
· Diseño de filtros IIR, incluyendo Butterworth, Chebyschev tipo I, Chebyshebv tipo II y elíptico.
· Diseño de filtros FIR mediante el algorítmo óptimo de Parks-McClellan.
· Procesamiento de la transformada rápida de Fourier FFT, incluyendo la transformación para potencias de dos y su inversa, y transformada para no potencias de dos.
The MATLAB C Math Library
La MATLAB C Math Library proporciona al usuario la capacidad computacional de MATLAB en una libreria en formato objeto enlazable. El objetivo principal de la C Math Library es soportar el desarrollo de aplicaciones 'stand alone' utilizando MATLAB y su compilador. Puede ser utilizada independientemente de MATLAB por programadores avezados en lenguaje C que necesiten prestaciones computacionales robustas y de alto rendimiento.
Junto con el compilador de MATLAB , la C Math Library permitirá a los programadores de aplicaciones utilizar MATLAB para la creación de aplicaciones 'stand alone'. Para los usuarios clásicos de MATLAB , se elimina así cualquier necesidad de volver a reescribir algoritmos en lenguaje C para ser utilizada por programas externos. Para aquellos usuarios que sean nuevos en la tecnología MATLAB , esta tecnología ofrece una nueva vía para la reducción del tiempo de desarrollo y puesta a punto de aplicaciones.
La MATLAB C Math Library proporciona una amplia gama de funciones clásicas del programa MATLAB , proporcionadas como librerias objeto, incluyendo básicamente las siguientes categorías de funciones presentes en MATLAB y archivos M compilados:
· Algebra lineal.
· Funciones matemáticas elementales y especializadas.
· Operadores lógicos y aritméticos.
· Matrices elementales y manipulación de vectores.
· Matrices especiales.
· Estadística básica y análisis de datos.
· Polinomios e interpolación.
· Gestión de cadenas de caracteres.
· Entradas y Salidas.
· Gestión de memoria y errores.
(Nota: Las funciones del tipo Handle Graphics no estan incluidas en la C Math Library).
