کتاب مقدمه ای بر MATLAB و کاربردهای آن

توضیحات کتاب

معرفی کتاب

اگر شما نیز قصد دارید تا MATLAB را بدون سردرگمی و به آسانی یاد بگیرید، این کتاب مختص شما نوشته شده است. برای درک مطالب این کتاب، نیازی به آشنایی قبلی با این نرم ‌افزار متلب و برنامه ‌نویسی نبوده و با خواندن آن، به راحتی می توانید تا این ابزار محاسباتی قدرتمند و بسیار مفید را یاد گرفته و از آن استفاده نمائید. کتاب آموزشی حاضر بر اساس جدیدترین نسخه‌ متلب (نسخه MATLAB 2017a در زمان نگارش کتاب) نوشته شده است. بر همین اساس، باید تاکید کرد که مسائل پایه ‌ای متلب که در این کتاب ارایه می گردد، تفاوت زیادی در نسخه ‌های مختلف برنامه MATLAB ندارد.

مطالب این کتاب آموزش متلب، به ‌صورت گام به گام از موضوعات مبنایی همچون عملیات ریاضی ساده بر روی اسکالرها و روش ایجاد و استفاده از آرایه ‌ها، تا موضوعات پیچیده ‌تر مثل رسم منحنی ‌های سه ‌بعدی، حل معادلات دیفرانسیل و تحلیل سیستم ‏های کنترل را شامل می شود. موارد گوناگونی در نظر گرفته شده تا فهم مطالب را برای شما کاربران گرامی آسان نموده و شما را در استفاده‌ از نرم ‌افزار متلب توانمند سازد. این موارد عبارتند از:

• مثال ‌ها و مسائلی که به شما کمک می‌ کند تا با حل مسائلی که در آینده با آن مواجه خواهید شد، آشنا شوید.
• پوشش موضوعاتی مثل پنجره‌ فضای کاری (Workspace windows) و دستورات ذخیره ‌سازی و فراخوانی، تابع بی ‌مشخصه، تابعِ یک تابع، راه ‌انداز تابع، زیر تابع و تابع ‌های زنجیری با نگرشی جدید.
• بحث ‌های فراگیر در زمینه فایل‌ های متنی، منحنی ‌های دوب عدی و سه ‌بعدی، فایل‌ های تابع، برنامه ‌نویسی (کنترل جریان برنامه)، چند جمله ‌ای ‌ها، تطبیق منحنی، درون ‌یابی و کاربرد های MATLAB در تحلیل عددی.
• آشنایی با توابع مفید برای تحلیل سیستم‏ های کنترل، توصیف‏ های مختلف مدل‏ های خطی در حالت پیوسته و گسسته و ارزیابی پایداری و معیار های عملکرد.

کتاب آموزشی حاضر، علاوه بر آموزش چگونگیِ کار با نرم افزار و زبان متلب، به شما می ‌آموزد که چگونه متلب را در کاربرد های واقعی در زمینه ریاضیات، علوم و مهندسی بکار بگیرید. این کتاب آموزش MATLAB شما را سریع تر از آنچه که فکرش را بکنید به یک استاد متلب تبدیل می کند.

مقدمه مولفان

نرم افزار MATLAB به دلیل داشتن قابلیت های متنوع در مباحث تحلیل، مدل سازی، شبیه سازی، بهینه سازی، طراحی و کنترل و همچنین کاربری ساده، تبدیل به یکی از پرکاربرد ترین نرم افزارها در علوم و صنایع مختلف در جهان شده است. بر این اساس، تاکنون کتاب های متعددی برای معرفی قابلیت های مختلف این نرم افزار و چگونگی استفاده از این قابلیت ها نگاشته شده است. با وجود این، با توجه به حجم گسترده مباحث موجود در جعبه ابزارهای مختلف متلب، اغلب این کتاب ها و مراجع از دیدگاه خاصی به مباحث موجود در MATLAB پرداخته اند و نیازمند آشنایی قبلی خوانندگان با این نرم افزار می باشد؛ بنابراین وجود مرجعی معتبر که به شکل خودآموز، مباحث پایه ای مورد نیاز دانشجویان، مهندسان و کارشناسان رشته های مختلف فنی و غیرفنی را با بیانی ساده و شیوا ارایه نماید، احساس می شد.

مجموعه حاضر با استفاده از مراجع معتبر و جدید لاتین و همچنین تجربه چندین دوره تدریس این نرم افزار توسط نویسندگان کتاب تهیه شده است و قابلیت های مهم و اساسی نرم افزار متلب را که در بسیاری از رشته های علمی و دانشگاهی مورد استفاده می باشد، با ارایه مثال ها و تمرین های مختلف شرح داده است.

مخاطبان این کتاب

این کتاب برای دانشجویانی که می خواهند برای نخستین بار از متلب استفاده نمایند و تجربه ناچیزی در زمینه برنامه نویسی دارند و یا حتی هیچ اطلاعی در این باره ندارند، نگاشته شده است. از این کتاب می توان در یک دوره آموزشی یا یک کارگاه آموزشی برای تدریس متلب استفاده کرد. همچنین می توان این کتاب را به عنوان مرجع در دوره های پیشرفته تر علوم و مهندسی که از متلب به صورت ابزاری برای حل مسائل استفاده می شود، درنظر گرفت. این کتاب خودآموز است و دانشجویان و مهندسان می توانند به آسانی و بدون نیاز به استفاده از مرجع دیگری، مطالب آن را فراگیرند.

مباحث کتاب

متلب نرم افزار بسیار گسترده ای است که تحت پوشش قرار دادن همه مباحث آن در یک کتاب، غیرممکن است و تمرکز این کتاب بر روی ارایه مباحث بنیادی در متلب می باشد. بدون تردید، دانشجو پس از فهم دقیق مطالب ارایه شده در این کتاب، می تواند موضوعات پیشرفته تر را به آسانی و با استفاده از اطلاعات و مستندات موجود در Help فرا بگیرد. ترتیب ارایه مطالب در این کتاب با دقت بسیار و بر مبنای سال ها تجربه مولف در زمینه تدریس متلب در دوره های مقدماتی مهندسی صورت گرفته و موضوعات به گونه ای ارایه شده است که به دانشجو امکان پیگیری مباحث را به صورت فصل به فصل می دهد. هر موضوع، به طور کامل در یک فصل ارایه شده و سپس در فصل های بعدی به کار گرفته شده است.

ساختار و فصل بندی کتاب

در فصل اول، به بررسی ساختار کلی متلب اختصاص داده شده و در آن به چگونگی برنامه نویسی برای انجام عملیات ریاضی ساده بر روی اسکالرها همانند ماشین حساب پرداخته می شود. در انتهای این فصل، فایل های متنی معرفی می شوند. این فایل ها، امکان نوشتن، ذخیره سازی و اجرای برنامه های ساده را برای کاربر فراهم می سازند. فصل های دوم و سوم به موضوع آرایه ها اختصاص دارند. در فصل دوم چگونگی ایجاد آرایه ها و در فصل سوم، عملیات ریاضی مربوط به آرایه ها مورد بررسی قرار می گیرد.

پس از بیان این مبانی، موضوعات پیشرفته تر مربوط به فایل های متنی و ورود و خروج داده، در فصل چهارم ارایه شده است. پس از آن و در فصل پنجم، به موضوع منحنی های دو بعدی و چگونگی ترسیم آنها پرداخته می شود. در فصل ششم، چگونگی برنامه نویسی در متلب تشریح شده است. برنامه نویسی در متلب شامل کنترل جریان برنامه با استفاده از حالت های شرطی و حلقه هاست. سپس مباحث مربوط به توابع تعریفی از سوی کاربر و فایل های تابع در فصل هفتم شرح داده می شود.

در سه فصل بعدی مطالب پیشرفته تری بیان می شود. در فصل هشتم، چگونگی استفاده از متلب برای انجام محاسبات مربوط به چندجمله ای ها و همچنین نحوه استفاده از متلب برای تطبیق منحنی و درون یابی بررسی شده و در فصل نهم، به بیان کاربردهای متلب در زمینه تحلیل عددی پرداخته شده است. این فصل، شامل حل معادلات غیرخطی، یافتن کمینه یا بیشینه یک تابع، انتگرال گیری عددی و حل معادلات دیفرانسیل معمولی از درجه اول می باشد. رسم منحنی های سه بعدی که در واقع تعمیم مباحث مربوط به منحنی های دو بعدی است در فصل دهم مورد بررسی قرار گرفته است.

فصل یازدهم به طور کامل چگونگی استفاده از متلب برای انجام عملیات سمبولیک را بیان می کند. در نهایت چگونگی تحلیل پایداری و عملکرد سیستم های کنترلی همراه با روش های مختلف توصیف مدل های خطی غیر متغیر با زمان و تبدیل آنها در فصل دوازدهم مورد بررسی قرار گرفته است. مباحث موجود در هر فصل، به صورت گام به گام و به شکلی بیان شده است که مفاهیم مربوطه به آسانی قابل فهم باشد. چگونگی استفاده از نرم افزار متلب با مثال های مختلف شرح داده شده است. همچنین، برنامه های نوشته شده برای حل مسائل مختلف ارایه شده است و به کاربر این امکان را می دهد تا با اجرای آنها، به کسب تجربه در استفاده از این نرم افزار بپردازد.