SCILAB. Scilab Dr.ª Eng.ª Mariana Santos Matos Cavalca Eng.º Eduardo Bonci Cavalca

Transcrição

1 SCILAB Scilab Dr.ª Eng.ª Mariana Santos Matos Cavalca Eng.º Eduardo Bonci Cavalca

2 Principais objetivos: Primeiro contato com o software livre SCILAB para apoio à projetos de engenharia de controle. Software disponível para download em: Versão atual: (disponível para Linux, Windows e Mac OS X)

3 Algumas apostilas e tutoriais: Scilab for Real Dummies Scilab/Xcos tutorials Introdução ao Scilab Scilab 5.x

4 Agenda do Minicurso 1. Módulo 1 Conceitos Básicos 2. Módulo 2 Programação 3. Módulo 3 Ferramentas Gráficas 4. Módulo 4 Sistemas de Controle 5. Módulo 5 Xcos

5 MÓDULO 1: CONCEITOS BÁSICOS Dr.ª Eng.ª Mariana Santos Matos Cavalca Baseado em

6 Sobre Scilab É um software livre de apoio à projeto engenharia que se assemelha a linha de atuação do Matlab; Desenvolvido desde 1990 pelos pesquisadores do INRIA (Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique) e do ENPC (École Nationale des Ponts et Chaussées), atualmente é mantido e desenvolvido pelo Consórcio Scilab desde sua criação em maio de É distribuído gratuitamente via internet desde 1994; A versão atual inclui o módulo Xcos que se assemelha ao Simulink do Matlab.

7 Scilab x Matlab Linguagem semelhante, com enfoque matricial inclusive; SCILAB é livre e atualmente tem sido alvo de atualizações; Diversos módulos específicos tem sido desenvolvidos, inclusive ferramentas específicas para área de controle; Desenvolvimento do ambiente Xcos, que possui funcionalidade similar ao Simulink/Matlab; Dificuldades no help e documentação.

8 Scilab.org

9 Área de trabalho: versão Menu Toolbar Linha de Comando

10 Área de trabalho: versão 5.4 beta 2

11 Menu: Arquivo Executar...: Executa Scilab scripts; Abrir um arquivo : Abre um arquivo Scilab; Alterar diretório atual/ Exibir diretório atual: o diretório atual deve ser o mesmo onde se encontram os arquivos que você está trabalhando.

12 Menu: Editar

13 Menu: Preferências

14 Menu: Controle

15 Menu: Aplicativos SciNotes: Abre o editor de texto do Scilab; Xcos: Abre Xcos; Tradutor de Matlab para Scilab: converte um arquivo em.m (Matlab) para um arquivo em.sci (Scilab); Atoms: Abre o gerenciador de módulos; Navegador de variáveis: Abre uma lista de variáveis atuais; Histórico de comandos: Abre uma lista com os comandos utilizados.

16 Menu:?

17 Toolbar 1. SciNote 2. Abrir Arquivo 3. Recortar 4. Copiar 5. Colar 6. Alterar diretório atual 7. Escolher Fonte 8. Imprimir 9. ATOMS 10. XCOS 11. Demonstrações 12. Ajuda

18 Ajuda Existem três principais caminhos para acessar o help do Scilab: 1. Digite help, o nome da função e pressione enter; 2. Tecle F1; 3. Utilize a aba?: Ajuda do Scilab.

19 Ajuda

20 Ajuda Selecionando o botão Play no examplo, os comandos são executados.

21 SciNotes O editor de texto é o ambiente no qual scripts são desenvolvidos, debugados e executados; São arquivos Scilab: *.sce (default) ou *.sci ; Uma grande vantagem do SciNote é a possibilidade de salvar códigos e reutilizá-los.

22 SciNotes: Arquivo

23 SciNotes: Editar

24 SciNotes: Buscar

25 SciNotes: Preferences

26 SciNotes: Window

27 SciNotes: Executar Existem três opções para execução de arquivos:... file with no echo: comando de execução básico;... file with echo: executa o script e o mostra no console;... until the caret, with echo: executa até o ponto do cursor.

28 SciNotes:?

29 SciNotes: Toolbar 1. Novo 2. Abrir 3. Abre em /modules 4. Salvar 5. Salvar como 6. Imprimir 7. Desfazer 8. Refazer 9. Recortar 10. Copiar 11. Colar 12. Localizar/Substituir 13. Busca Incrementar 14. Executar 15.Executar e Salvar

30 Ajustando as Janelas Clique com o botão esquerdo do mouse na barra em negrito da janela ativa e então a arraste em cima da outra janela e solte.

31 Ajustando as Janelas Clique com o botão esquerdo do mouse na barra em negrito da janela ativa e então a arraste em cima da outra janela e solte.

32 Comandos de usuário: O Scilab tem dois tipos de comandos definidos pelo usuário: Scripts: Um conjunto de comandos utilizado para automaticamente realizar alguma simulação numérica; Funções (macros): Programas pequenos que tipicamente envolvem variáveis de saída e de entrada. As funções definidas pelo usuário podem ser locais ou globais.

33 Funções matemáticas comuns sin(), cos(), tan(), cotg() asin(), acos(), atan() sinh(), cosh(), tanh(), coth() asinh(), acosh(), atanh() sqrt(), exp() sum() min(), max() abs(), sign() real(), imag() Funções trigonométricas, exemplo: sin(.2*%pi) Funções hiperbólicas Raiz quadrada e exponencial (e^) Somatório Valor mínimo e máximo Valor absoluto, sinal Partes real e imaginária de um número complexo.

34 Variáveis pré-definidas e Constantes %i i = -1 %pi π = %e e = %eps ε = %inf Infinito %nan Not a Number %s s %z z %t, %T true %f, %F false

35 Operadores ; Fim de uma expressão, separador de linhas, Separador de instruções, argumentos ou colunas ' Matriz conjugada transposta, delimitador de uma string*. ' Matriz não-conjugada transposta [] Concatenação de vetores e matrizes () Argumento, modificar ordem de execução de operadores, dentre outros +, - Adição e Subtração *,.* Multiplicação e multiplicação elemento por elemento * É possivel definir uma string com aspas simples ou dupla.

36 Operadores /,./ \,.\ ^ or **,.^ OR & Divisão à direita, divisão à direita elemento por elemento Divisão à esquerda, divisão à esquerda elemento por elemento Potência, potência elemento por elemento AND ~ NOT ==, >=, <=, >, <, < >, ~= Igual a, maior ou igual que, menor ou igual que, maior que, menor que, diferente de (tanto <> quanto ~=)

37 Funções matemáticas básicas

38 Funções matemáticas básicas

39 Funções matemáticas básicas

40 Funções matemáticas básicas

41 Funções de arredondamento round() fix()ou int() floor() ceil() Arredonda para o maior número inteiro Retorna a parte inteira Arredonda para um número inteiro menor Arredonda para um número inteiro menor

42 Lista de Variáveis

43 Lista de variáveis O comando browsevar abre o navegador de variáveis que informa as variáveis definidas no momento bem como seu tipo, tamanho e nível de visibilidade (local ou global).

44 Precisão computacional Cuidado com erros de precisão (arredondamentos)!

45 Mostrando gráficos

46 Dicas Adicionais: Ao se pressionar a tecla seta para cima podemos selecionar os comandos utilizados recentemente; Se você não lembrar do nome inteiro de uma função, escreva o começo e pressione tab que uma lista de funções aparecerá.

47 Quebrando linhas de comando longas

48 Polinômios Para declarar o polinômio P(s)=s^2-3s+2=(s-1)(s-2), existem quatro formas: Pelas raízes: p = poly([ 1 2 ], 's') Pelos coeficientes: p = poly([ ], 's', 'coeff ' ) (os coeficiente devem ser colocados do menor grau para o maior); Criando a variável: s = poly(0, s ); p = s^2-3*s+2 Utilizando a variável %s: p = %s^2-3*%s+2

49 Polinômios

50 Matrizes e Vetores

51 Matrizes e Vetores Operações soma, subtração, multiplicação, divisão e concatenação de matrizes conforme o Matlab (cuidado com as dimensões!); inv() calcula o inverso de uma matriz; det() calcula o determinante de uma matriz ones(l,c) e zeros(l,c) gera matrizes de l linhas e c colunas com elementos 1 ou 0; [l,c]=size() retorna o número de linhas e colunas; sum() retorna a soma de todos os elementos da matriz; sum(a, c ) e sum(a, r ) - retorna a soma das linhas e das colunas de uma matriz A respectivamente (é invertido porque o primeiro retorna um vetor coluna e o segundo um vetor linha); diag() retorna um vetor coluna com os elementos da diagonal principal da matriz.

52 Matrizes e Vetores min(), max(), mean() retorna o valor minimo, máximo ou a média dos elementos de uma matriz; min(a, c ), min(a, r ), max(a, c ), max(a, r ), mean(a, c ), mean(a, r ), - retorna o menor/maior valor ou média de cada linha e/ou coluna de uma matriz A; find() identifica e retorna a localização em linha dos elementos de uma matriz que atendem uma condição Booleana; gsort() retorna uma matriz com os elementos em ordem decrescente; Para gerar uma sequência de números faça Nini: Passo: Nfin; $ - reference ao último valor de uma matriz.

53 Strings Strings podem ser definidos por aspas simples ou duplas: Isto é uma string, e isto também disp(), string() mostra uma mensagem de texto na linha de comando. Variáveis devem ser convertidas para string com a função string(). a = input ( Digite o valor de a: );

54 deff(): define uma função online

55 solve(): Solucionador simbólico de sistemas lineares Substitui em w os valores de a, x e y definidos no workspace.

56 fsolve(): encontra o zero de um sistema não-linear Retorna apenas o zero mais próximo do valor inicial. Para obter as duas raízes, neste caso podemos forçar uma condição inicial negativa.

57 Exercício 1: Comando Plot Seja x=[ ]. Plote o valor de y=0.5*x.*sin(2*x). Dicas: Para definir o vetor x, faça x = [0:.1:10]. Verifique o help do comando plot

58 Exercício 1 : Comando Plot Seja x=[ ]. Plote o valor de y=0.5*x*sin(2*x). Dicas: Para definir o vetor x, faça x = [0:.1:10]. Verifique o help do comando plot.

59 Gráficos O comando plot retorna um gráfico simples sem título, labels dos eixos ou grade; Se você utilizar o comando plot novamente sem fechar a janela gráfica, o novo gráfico será traçado em cima do antigo; Para limpar uma janela gráfica podemos utilizar o comando clf. Outros comandos interessantes são: clear: apaga as variáveis da área de trabalho; clc: limpa a linha de comando.

60 Gráficos Para incluir detalhes em um gráfico utilize os comandos: Legend( xxx ) Xgrid() Xtitle( xxx ) Xlabel( xxx ) ylabel( xxx )

61 Exercício 2: Bingo 1: Crie uma função que retorna um número aleatório de Dicas: Utilize o comando rand na opção uniform (0-1) e normalize para Para definir uma função faça: 1. function [x1,..., xn] = nomedafunção (p1,...,pn) 2. Código da função 3. Endfunction Para executar uma função faça: 1. exec('nome_do_arquivo.sci') 2. [parametros,de,saida]=nome_da _funcao(parametros,de,entrada);

62 Exercício 3: Solução de um sistema de equações Resolva o seguinte sistema de equações: x 1 + 2x 2 x 3 = 1-2x 1 6x 2 + 4x 3 = -2 -x 1 3x 2 + 3x 3 = 1 Dica: Reescreva o problema da forma: A = , b = -2 1

63 Exercício 3: Solução de um sistema de equações Resolva o seguinte sistema de equações: x 1 + 2x 2 x 3 = 1-2x 1 6x 2 + 4x 3 = -2 -x 1 3x 2 + 3x 3 = 1 Dica: Reescreva o problema da forma: Solução: x 1-1 x 2 = 2 x A = , b = -2 1

64 Exercício Extra: Explore o ambiente Scilab: Menus; Funções básicas; Help.

65 MÓDULO 1: CONCEITOS BÁSICOS Dr.ª Eng.ª Mariana Santos Matos Cavalca Obrigada!