Bienvenidos al Mundo MatLab

Matlab es la abreviatura de Matrix Laboratory (laboratorio de matrices). Es un programa de

matemáticas creado por The MathWorks en 1984. Está disponible para las plataformas Linux,

Windows, MAC y Solaris. Es una poderosísima herramienta computacional que te permite, además de

realizar cálculos difíciles y tediosos en muy poco tiempo, simular sistemas. Se pueden ampliar sus

capacidades con el uso de las TOOLBOXES (paquetes de aplicaciones de uso específico). Además

posee un creador de interfaz grafico llamado GUIDE y su propio compilador para crear pequeñas

aplicaciones.

Matlab es un programa de cálculo numérico, orientado a matrices y vectores. Por tanto desde el

principio hay que pensar que todo lo que se pretenda hacer con el, será mucho más rápido y efectivo

si se piensa en términos de matrices y vectores.

Componentes de MatLab

El Matlab consta de 5 partes que son fundamentales:

1-El entorno de desarrollo, que consiste en un conjunto de utilidades que permiten el uso de funciones

Matlab y ficheros en general. Muchas de estas utilidades son interfaces graficas de usuario. Incluye el

espacio de trabajo Matlab y la ventana de comandos. 

2-La librería de funciones matemáticas Matlab. Se trata de un amplio conjunto de algoritmos de

calculo, comprendiendo las funciones mas elementales como la suma, senos y cósenos o la aritmética

compleja, hasta funciones mas sofisticadas como la inversión de matrices, el calculo de autovalores,

funciones de Bessel y transformadas rápidas de Fourier.

3-Gráficos. Matlab dispone de un conjunto de utilidades destinadas a visualizar

Vectores y matrices en forma de gráficos. Existe una gran cantidad de posibilidades para ajustar el

aspecto de los gráficos, destacando la visualización tridimensional con opciones de iluminación y

sombreado, y la posibilidad de crear animaciones.

4-El interfaz de aplicación de Matlab (API). Consiste en una librería que

Permite escribir programas ejecutables independientes en C y otros lenguajes,

Accediendo, mediante DLLs, a las utilidades de calculo matricial de Matlab

5-Toolboxes (paquete de herramientas) Un Toolbox de Matlab es un conjunto de funciones y

algoritmos de cálculo especializados en un área de conocimiento: finanzas, tratamiento de señales,

teoría de sistemas, etc

1.4 Categorías de funcionesMATLAB proporciona 20 categorías de funciones. Algunas de las funciones de MATLAB están implementadas en el intérprete, mientras que otras están escritas en forma de fichero .m. Los ficheros .m están organizados en 20 

directorios, cada uno conteniendo los ficheros asociados con esa categoría. El comando help muestra la siguiente tabla de categorías:

color Funciones de control de color y modelo de iluminación. datafun Análisis de datos y transformada de Fourier. demos Demostraciones y ejemplos. elfun Funciones matemáticas elementales. elmat Matrices elementales y manipulación de matrices. funfun Funciones de funciones (métodos numéricos no lineales). general Comandos de propósito general. graphics Funciones gráficas de propósito general. iofun Funciones de E/S de ficheros de bajo nivel. lang Construcciones de lenguaje y depuración. matfun Funciones matriciales (álgebra lineal numérica). ops Operadores y caracteres especiales. plotxy Gráficos bidimensionales. plotyxyz Gráficos tridimensionales. polyfun Funciones polinomiales y de interpolación. sparfun Funciones de matrices dispersas (sparse). specfun Funciones matemáticas especializadas. specmat Matrices especializadas. sounds Funciones de procesamiento de sonidos. strfun Funciones de cadenas de caracteres.

1.5 Caracteres especiales

Son los que se definen a continuación:

1. [] Los corchetes se utilizan para componer vectores y matrices. [ 4 7 9] es un vector fila de tres elementos separados por blancos. [4; 7;9] es un vector de tres columnas. El punto y coma termina cada fila. Se permite el uso de vectores y matrices como elementos de un vector o matriz. Por ejemplo: [a b ; c] siempre que el número de filas de a y b sean iguales y c tenga el mismo número de columnas que número de columnas de a más número de columnas de b. a [] crea una matriz vacía. También se pueden utilizar en el lado izquierdo de una asignación.

2. () Los paréntesis se utilizan para indicar precedencia en expresiones aritméticas. También se utilizan para encerrar los índices de vectores y 

matrices. Si el índice es menor que 1 o mayor que la dimensión, ocurre un error.

3. = Utilizado en sentencias de asignación.4. ' Traspuesta de la matriz. x' es la traspuesta conjugada mientras 

que x.' es la traspuesta no conjugada de la matriz x.5. . Punto decimal. Indicador de operaciones elemento a elemento.6. ... Tres puntos o más al final de una línea indican que ésta continuará en 

la línea de debajo.7. , La coma se utiliza para separar índices de la matriz y argumentos de las 

funciones. También se utiliza para separar sentencias en líneas multisentencia.

8. ; Dentro de corchetes finaliza una línea. Después de una expresión o sentencia suprime la impresión en pantalla de la misma, o la separa de otra.

9. % Denota un comentario. Indica el fin lógico de una línea. Cualquier otro texto posterior se ignora.

10.! Indica que el resto de la línea de entrada es un comando del sistema operativo.

11.: Se utiliza para crear vectores, como índice de matrices y para iteraciones.

Toolbox para matemáticas, estadística y optimización.

Symbolic Math  Toolbox ™, incluye solvers que manejan expresiones matemáticas

simbólicas y operan con aritmética de precisión variable. Habilita la analítica de

operaciones diferenciales, integrales, simplificación, transformación y resolución de

ecuaciones . Genera código compatible con MATLAB, Simulink y Simscape ™. Incluye

el lenguaje MuPAD®.

Partial Differential Equation ™. Consta de funciones para la resolución de

ecuaciones diferenciales parciales (PDE) en 2D,3D  y análisis de elementos finitos.

Permite especificar mallas de geometrías 2D y 3D y formular condiciones de

ecuaciones y contorno. Puede resolver ecuaciones estáticas, el dominio del tiempo (t),

de la frecuencia (f), y problemas de valores propios sobre el dominio de la geometría.

Dispone de funciones para el post-procesamiento y trazado de resultados que

permiten explorar visualmente las soluciones.

Statistics and Machine Learning ™. Dispone de funciones y aplicaciones para

describir y analizar los modelos de datos utilizando estadísticas y aprendizaje

automático. Utiliza estadística descriptivas y conjuntos para el análisis exploratorio de

datos, distribuciones de probabilidad de ajuste a los datos, generar números aleatorios

para simulaciones para el Método de Monte Carlo, y realizar pruebas de hipótesis.

También permite. realizar a través de pruebas con algoritmos de regresión y

clasificación permiten dibujar inferencias a partir de datos y construir modelos

predictivos.

Curve Fitting  ™. Para aplicaciones y funciones ajuste para curvas y superficies de

datos. Permite realizar análisis exploratorio de datos, preprocesar datos y post-

procesar, comparar modelos posibles, y eliminar valores atípicos. Análisis de regresión

utilizando la biblioteca de modelos lineales y no lineales proporcionados o podemos

especificar nuestras propias ecuaciones personalizadas. Compatible con técnicas de

modelado paramétrico , como splines, interpolación y suavizado.

La caja de herramientas Optimización, proporciona funciones para localizar

parámetros que minimicen o maximicen objetivos y respeten restricciones.

Global Optimización . Soluciones globales para los problemas que contienen

múltiples máximos o mínimos. Incluye búsqueda global, MultiStart, patrones de

búsqueda, algoritmos genéticos, y solucionadores de recocido simulado, que pueden

utilizarse para resolver problemas de optimización donde la función objetivo o

restricción es continua, discontinua, estocástica, no posee derivadas, o incluye

simulaciones sin valores definidos para algunos ajustes de los parámetros.

Neural Network ™. La caja de Herramientas para redes neuronales para modelado de

Sistemas Complejos no lineales.

Model-Based Calibration ™. Basado en modelos de calibración de herramientas,

ofrece aplicaciones y herramientas de diseño para calibrar de forma óptima sistemas

de propulsión complejos usando modelos estadísticos y optimización numérica. Puede

definir los planes de prueba, el desarrollo de modelos estadísticos, y generar

calibraciones y tablas de búsqueda de complejos motores de alto grado de libertad

que requerirían pruebas exhaustivas con métodos tradicionales. Mediante el uso de

esta toolbox con MATLAB y Simulink, puedes desarrollar un proceso para identificar

sistemáticamente el equilibrio óptimo de rendimiento del motor, las emisiones y el

consumo de combustible, así como la reutilización de modelos estadísticos para el

diseño de control, pruebas de hardware-in -the-loop , o simulación del sistema de

propulsión.

Toolbox para Sistemas de control.

Sistema de control  (Control System Toolbox™). Incluye aplicaciones y algoritmos

estándar del sector para analizar, diseñar y ajustar sistemas de control lineales de

forma metódica. Diagramas de respuesta escalón, de Bode, … ayudan a visualizar el

comportamiento del sistema en los dominios del tiempo y la frecuencia.

Sistema de identificación . Sistema de Identificación de herramientas ™ ofrece

funciones MATLAB, bloques Simulink, junto a una aplicación para la construcción de

modelos matemáticos de sistemas dinámicos a partir de datos medidos de entrada-

salida. Te permite crear y utilizar modelos de sistemas dinámicos difícilmente

modelados a partir de primeros principios o especificaciones.

Fuzzy Logic ™. Son un conjunto de funciones, aplicaciones y un bloque de Simulink

dirigidos para el análisis, diseño y sistemas basados en simulaciones de lógica difusa.

Este toolbox te guía a través de los pasos de diseño de sistemas de inferencia difusos.

Las funciones se proporcionan para los muchos métodos comunes, incluyendo

clustering difuso y el aprendizaje neuroborroso adaptativo.

Robust Control ™ ofrece funciones, bloques y una aplicación para el análisis y puesta

a punto de sistemas de control para el rendimiento y robustez. Puede recrear modelos

de incertidumbre mediante la combinación dinámica de elementos inciertos o

dinámicas no modeladas. Técnicas H-infinito y mu-síntesis permiten diseñar

controladores que maximizan la estabilidad y un rendimiento robusto.

Control a través de modelos predictivos .

Aeroespacial . Aerospace Toolbox proporciona estándares de referencia, modelos

ambientales y coeficiente aerodinámico importador para realizar el análisis de la

industria aeroespacial avanzada para desarrollar y evaluar diseños. Las opciones para

la visualización de la dinámica del vehículo incluyen un objeto de animación MATLAB®

de seis grados de libertad y las interfaces de FlightGear (simulador de vuelo) junto

a Simulink Animación 3D ™. Estas opciones le permiten visualizar los datos de vuelo

en un ( 3 – D ) Entorno tridimensional y reconstruir las anomalías de comportamiento

en los resultados de pruebas de vuelo.

Sistemas robóticos . Robotic System Toolbox ™ proporciona algoritmos y

conectividad de hardware para el desarrollo de aplicaciones de robótica autónomos

(móviles). La caja de herramientas Algoritmos incluye mapas de representación,

planificación de trayectorias, y la ruta siguiente para los robots de accionamiento

diferencial. Puedes diseñar y crear prototipos de control del motor, visión por

ordenador y aplicaciones de máquina de estado en MATLAB o Simulink e integrarlos

con los algoritmos básicos en Robótica System Toolbox .

Herramientas para el Procesamiento de señales y comunicaciones.

Procesamiento de señales  y DSP System ™. Incorporan algoritmos, filtros,

herramientas de diseño, y una aplicación para el procesamiento de señales de

transmisión en MATLAB y Simulink . Estas capacidades se proporcionan como

funciones de MATLAB , Sistema de objetos de MATLAB ™  y bloques Simulink.

Aplicable en pruebas de audio, comunicaciones, exámenes médicos, entre otros casos

de procesamiento de señales en tiempo real y aplicaciones IoT.

Sistemas de comunicación .

Wavelet . Ofrece funciones y una aplicación para el desarrollo de algoritmos basados

en la transformada de ondícula(wavelets) para el análisis, síntesis, eliminación de

ruido y compresión de señales e imágenes.

RF  ™. Ofrece funciones y una aplicación para el diseño, modelado, análisis y

visualización de redes con componentes de radio-frecuencia (RF). Ideal para el trabajo

con comunicaciones inalámbricas y radares.

Antena .

Phased Array System .

LTE System  ™. Ofrece funciones y aplicaciones compatibles con el estándar para el

diseño, simulación y verificación de los sistemas de comunicaciones LTE y LTE

Avanzados . El sistema de caja de herramientas acelera algoritmo LTE y la capa física

(PHY ) de desarrollo, apoya la verificación de referencia, las pruebas de conformidad,

y permite la generación de formas de onda de prueba. Con la caja de herramientas del

sistema, puede configurar , simular , medir y analizar los vínculos de extremo a

extremo de comunicación. También puede crear y reutilizar un banco de pruebas de

conformidad para verificar que sus diseños, prototipos, y las implementaciones

cumplen con el estándar LTE.

Toolbox: Procesamiento de imágenes y Visión Artificial.

Procesamiento de imágenes .

Computer Vision System .

Vision HDL  ™. Ofrece algoritmos de píxeles streaming para el diseño e

implementación de sistemas de visión en FPGAs y ASICs . Proporciona un marco de

diseño que admite un conjunto diverso de tipos de interfaz, tamaños de trama, y

velocidades de fotogramas, incluyendo alta definición (1080p). Los algoritmos de

procesamiento de imágenes, vídeo y visión digital utilizan una arquitectura adecuada

para implementaciones HDL.

Image Acquisition .

Mapping .

Toolbox: Prueba y medición.

Data Acquisition  ™. Proporciona funciones para la conexión de MATLAB®

con hardware de adquisición de datos. La caja de herramientas es compatible con una

gran variedad de hardware, incluyendo USB, PXI, and PXI-Express devices, from

National Instruments, Measurement Computing, Advantech, Data Translation y otros

proveedores.

Instrument Control .

Image & video Acquisition .

OPC . Permite conexiones con servidores OPC DA y OPC HDA, que dan acceso a

datos históricos OPC directamente desde MATLAB y Simulink . Se puede leer, escribir

y registrar datos OPC de distintos dispositivos, tales como sistemas distribuidos de

control, control de supervisión y sistemas de adquisición de datos y controladores

lógicos programables, que cumplen con el estándar OPC Fundación de acceso a

datos (DA) . Permite leer y analizar los datos históricos ajustados al estándar OPC

Fundación Historical Data Access (HDA) .

Vehicle Network .

Toolbox: Finanzas computacionales.

Finanzas  y Econometrics.

Datafeed  y Database.

Spreadsheet Link EX  (para Microsoft Excel).

Financial Instruments  y Trading.

Toolbox: Biología computacional.

Bioinformatics  ™ ofrece algoritmos y aplicaciones para la Next Generation

Sequencing ( NGS ), análisis de microarrays, espectrometría de masas y ontología de

genes. Permite leer datos genómicos y proteómicos de formatos de archivo estándar

como SAM, FASTA, CEL y CDF, así como de las bases de datos en línea, como el

NCBI Gene Expression Omnibus y GenBank® . Permite explorar y visualizar datos con

los navegadores de secuencias, heatmaps espaciales y clustergrams . La caja de

herramientas también proporciona técnicas estadísticas para la detección de picos, la

imputación de valores de datos faltantes y la selección de características.

SimBiology ® ofrece una aplicación y herramientas programáticas para modelar,

simular y analizar sistemas dinámicos, centrándose en farmacocinético /

farmacodinámico (PK / PD ) y aplicaciones de la biología de sistemas. Proporciona un

editor de diagrama de bloques para la construcción de modelos. Permite crear

modelos de programación utilizando el lenguaje MATLAB. SimBiology incluye una

biblioteca de modelos PK comunes, que se pueden personalizar e integrar con los

modelos de la biología de sistemas mecanicistas.

Toolboox: Generación de Código y Verificación.

MATLAB Coder  (C, C++).

HDL Coder  ™. Genera código sintetizable portable. Incluye Verilog® y VHDL®,

funciones de MATLAB, Simulink y modelos y gráficos Stateflow® . El código HDL

generado puede ser utilizado para la programación FPGA o ASIC para la creación de

prototipos y el diseño.HDL Coder dispone de un asistente de flujo de trabajo que

automatiza la programación de Xilinx® y Altera® FPGAs . Puedes controlar la

arquitectura HDL y su implementación, resaltar caminos críticos y generar

estimaciones de utilización de recursos de hardware. HDL Coder ofrece trazabilidad

entre el modelo Simulink, Verilog generado y el código VHDL , lo que permite la

verificación de código para aplicaciones de alta integridad que se adhieren a DO- 254

y otras normas.

Vision HDL .

HDL Verifier .

Filter Design HDL Coder ™. Añade capacidad de implementación de hardware de

MATLAB . Compatible con VHDL y código Verilog para filtros de punto fijo que han

sido diseñados con el software DSP ™, para su aplicación en ASIC o FPGA. También

crea automáticamente VHDL y bancos de prueba Verilog para simulaciones rápidas,

pruebas y verificación del código generado.

Fixed-Point Designer ™. Dirigido al desarrollo de algoritmos de punto fijo compatible

con código MATLAB, Simulink y modelos y gráficos Stateflow® .

Implementación de aplicaciones

MATLAB Compilador  y MATLAB Compilador SDK.

Spreadsheet Link EX  (para Ms Excel).

MATLAB Servidor de producción . Permite ejecutar programas de MATLAB® dentro

de sistemas de producción, incorporando análisis personalizados en aplicaciones

empresariales. Aplicaciones Web y bases de datos de escritorio a través de una

biblioteca de cliente ligero. Una implementación basada en servidor asegura que los

usuarios acceden a la última versión de los análisis de forma automática, con

conexiones de cliente que pueden ser protegidos con encriptación SSL.

Herramientas de Acceso Base de Datos e Informes.

Bases de datos . Ofrece una aplicación y funciones para el intercambio de datos entre

bases de datos relacionales y MATLAB. Puede utilizar comandos SQL para leer y

escribir datos o utilizar la aplicación Explorador de base de datos para interactuar con

una base de datos sin utilizar SQL .

MATLAB Generador de informes . Permite crear informes en formato Ms Word®,

HTML o PDF para presentar los resultados de sus cálculos con MATLAB. Dispone de

plantillas prediseñadas pero personalizables.