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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE ZACATEPEC 

INGENIERÍA CIVIL

SOFTWARE  MATLAB Y MATHCAD

PROFESOR: ORDOÑEZ SILVA HECTOR 

ALUMNO: JULIO CESAR SOLIS

GRUPO: NA 

FECHA: 29/NOV/2013 

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CONTENIDO

Introducción De Matlap Pag. 3

Matlap Pag. 3

Ventana Propósito Pag.3

Comandos Generales. Ayuda En Línea. Pag. 4

Información Sobre El Workspace Pag. 4

Información Del Directorio.  Pag. 5

Información General.  Pag.5

Salida Del Programa.  Pag. 6

Entrada Y Salida.  Pag. 6

Sentencias Condicionales Y Ciclos.  Pag. 6

Introducción A Mathcad  Pag. 10

Descripción:  Pag. 10

Entorno De Trabajo:  Pag. 11

Conclusiones De Mathcad. Pag. 14

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INTRODUCCION DE MATLAP

Para escribir un programa con MATLAB habrá que crear un fichero que tenga extensión .m y contenga las instrucciones. Esto se puede hacer con cualquier editor de textos, pero tiene algunas ventajas usar el editor propio de MATLAB llamado medit. 

MATLAB trabaja con memoria dinámica, por lo que no es necesario declarar las variables que se van a usar. Por esta misma razón, habrá que tener especial cuidado y cerciorarse de que entre las variables del espacio de trabajo no hay ninguna que se llame igual que las de nuestro programa (proveniente, por ejemplo, de un programa previamente ejecutado en la misma sesión), porque esto podría provocar conflictos. A menudo, es conveniente reservar memoria para las variables (por ejemplo, si se van a utilizar matrices muy grandes); para ello, basta con asignarles cualquier valor. Del mismo modo, si se está usando mucha memoria, puede ser conveniente liberar parte de ella borrando (clear) variables que no se vayan a usar más. 

Un programa escrito en  MATLAB admite la mayoría de las estructuras de programación al uso y su sintaxis es bastante estándar. En los siguientes ejemplos se muestra la sintaxis de algunas de estas estructuras (if, for, while,...). 

MATLAB 

Matlab es un software para cálculos numéricos de alto desempeño y una poderosa visualización grafica, dentro de un ambiente interactivo con cientos de funciones internas para cálculos técnicos, gráficos y de animación. 

También puede realizar cálculo simbólico como Maple y Mathematica, y posee su propio lenguaje de programación, análogo a los tradicionales lenguajes como C y FORTRAN, además utiliza POO (Programación orientada a objetos). 

El ambiente interactivo trabaja a través de ventanas 8 ventanas en versiones anteriores y 7 a partir de la versión 7. 

Ventana Proposito Command Window Es la ventana principal, donde el usuario introduce comandos e instrucciones para que

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MATLAB los procese también llama a funciones y script´s. Figure Window Contiene la salida grafica de los comandos. 

Editor Window Crear y depurar las funciones (function) y los scripts, llamados m files antes de su ejecución. Help Window Proporciona ayuda, sobre los comandos de Matlab, en línea. Launch Pad Proporciona acceso a herramientas (toolboxes), demos y documentación. Command History Contiene todas las instrucciones ejecutadas en la Command Window, todos los comandos tecleados pueden ser ejecutados nuevamente. Workspace Esta ventana guarda los nombres tipo y espacio ocupado de las variables generadas por el usuario. Current Directory Esta muestra los archivos y directorios disponibles en el directorio actual. 

Las 3 principales ventanas son la Command, la Figure y la Edit Window. 

Comandos generales. Ayuda en línea. 

help Da una lista de los temas disponibles. help topic Lista una explicación sobre el comando o topico. lookfor string Idem demo Corre programas de demostración demos. 

Información sobre el workspace. 

who Lista las variables que hay en el workspace. whos Lista las variables con su tamaño. what 

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Lista m files, Mex files. clear all Limpia todas las variables y funciones del workspace. clear x y z Limpia solo las variables x y z. clc Limpia la command window. clf Limpia la figure window. mlock fun Bloquea la función para que no sea removida por clear. munlock fun Desbloquea la función para que sea removida. 

Información del directorio. 

pwd Muestra el directorio de trabajo actual. cd Cambia el directorio de trabajo actual. dir Lista el contenido del directorio de trabajo. path Establece una ruta de búsqueda. editpath Modifica la ruta de búsqueda. copyfile Copia un archivo. mkdir Crea un directorio. 

Información general. 

computer Informa el tipo de computadora en uso. clock Proporciona un reloj de tiempo como un vector. date Da la fecha como una cadena de caracteres. ver Proporciona la licencia de Matlab. 

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Salida del programa. 

^c (Control c) Aborta la ejecución del comando en uso. quit Termina la ejecución de Matlab. exit Lo mismo que quit. 

ENTRADA Y SALIDA. 

Matlab es un ambiente interactivo y las siguientes características se deben respetar para la entrada de datos: 

Para introducir comandos, en la línea de comandos el cursor debe estar junto al 0 -1 si n diary off % cierra la sesión. 

SENTENCIAS CONDICIONALES Y CICLOS. 

Los ciclos llevan a cabo operaciones repetitivamente. Existen dos tipos de ciclos de acuerdo con el número de repeticiones, las cuales son: Numero especifico o determinado: for – end 

Numero indeterminado: while end , while(1) end 

La sintaxis del ciclo for es: for k = f : s : t end Se deben seguir las siguientes reglas: El índice del ciclo puede ser cualquier nombre valido de Matlab, excepto j e i sí se están usando números complejos. El incremento s puede ser negativo (ciclo decremental). 

Sí s es omitida el incremento será unitario. 

Sí f = t, el ciclo se ejecuta una sola vez. 

Se puede asignar un valor especifico a k en un vector 

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En un ciclo cada ejecución es llamada un paso. En cada paso al menos una variable, pero usualmente más de una o todas las variables que están definidas dentro del ciclo cambian sus valores. 

Cuando se llevan a cabo sumas y productos dentro de un ciclo, las sumas se deben iniciar a cero antes de entrar al ciclo, y los productos se inician a la unidad (de la misma manera que los lenguajes C y FORTRAN), aunque Matlab tiene una instrución llamada sum que sustituye a un proceso de suma, y prod para un producto. 

Los ciclos while y while(1), se repiten mientras una condición o prueba sea cierta, cuando el numero de veces en que se repite el ciclo no se conoce de antemano se deberá usar esta estructura. 

Se debe diseñar cuidadosamente la condición o prueba, generalmente dentro de la condición se comparan dos variables y ambas deberán tener un valor de inicio al momento de compararse, también se deberá actualizar una o ambas variables dentro del ciclo durante la ejecución, la sintaxis del ciclo es: 

while condición sentencias end 

El ciclo deberá tener la palabra clave end al final del ciclo. 

El ciclo while(1) es el análogo de Matlab del ciclo do while del lenguaje C y por lo tanto utiliza la estructura if condición, break, end para detener la ejecución, la sintaxis es: 

while(1) sentencias if condición, break, end sentencias end 

Las sentencias condicionales son de tres tipos la más simple es la if – else – end, la if – elseif – end, y la sentencia switch/case. 

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Entre los Toolboxes de MATLAB se encuentran los siguientes: 

En matemática general: 

Symbolic Math. Database Toolbox Excel Link Toolbox. Statistics Toolbox. Optimization Toolbox. Spline Toolbox. Partial Differential Equation Toolbox. Neural Network Toolbox. 

En adquisición de datos: 

Data Acquisition Toolbox. Instrument Control Toolbox. Curve Fitting Toolbox. 

En procesamiento de señales. 

Signal Processing Toolbox. Filter Design Toolbox. Communications Toolbox. Wavelet Toolbox. System Identification Toolbox. 

En procesamiento de imágenes. 

Image Processing Toolbox. Mapping Toolbox. 

En el área financiera. 

Financial Toolbox. Financial Derivatives Toolbox. Garch Toolbox. Datafeed Toolbox. 

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En simulación de sistemas: 

Simulink. Stateflow. Simulink Report Generador. Simulink Performance Tools. Requirements Management Interface. Virtual Reality. Blocksets. 

Generaciòn de còdigo de Simulink: 

Real Time Workshop. Real Time Workshop Embedded Coder. Stateflow Coder. En implementaciòn de targets. 

Developer`s Kit for Texas Instruments DSP. Motorola DSP Developer`s Kit. Xilinx`s FPGA System Generator for Simulink. 

En prototipaje: 

Real Time Windows Target. xPC Target. xPC Target Embedded Option. 

En anàlisis y diseño de sistemas de control: 

Control System toolbox. Fuzzy Logic Toolbox. Robust control Toolbox. LMI Control Toolbox. Model Predictive Control Toolbox. Model Based Calibration Toolbox. 

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INTRODUCCIÓN A MATHCAD 

Objetivos: 

Revisar cálculos numéricos básicos. 

Revisar el manejo básico de gráficas. 

¿Qué es Mathcad? 

Mathcad es un software algebraico de computadora, mathcad es más intuitivo de usar,

permite el uso de plantillas de funciones en las que solo es necesario escribir los valores

deseados, incluso para graficar funciones. 

Es un software de cálculo, extremadamente versátil y potente como lenguaje de

programación. Contiene una exhaustiva biblioteca de funciones estadísticas y de análisis,

una colección de potentes algoritmos para resolución problemas así como herramientas de

manipulación de matrices. La principal característica de Mathcad es que resulta tan fácil de

usar como las conocidas hojas de cálculo que pueden encontrarse en el mercado. Y, sin

embargo, no es necesario aprender ninguna sintaxis complicada. En Mathcad una ecuación

aparece tal y como se podría ver en una pizarra o en un libro. 

DESCRIPCIÓN: 

Mathcad es un entorno de documentación técnica con prestaciones de cálculo numérico y

simbólico, que permite explorar problemas, formular ideas, analizar datos, modelar y

chequear escenarios, determinar la mejor solución, como así también documentar, presentar

y comunicar los resultados. 

También se puede situar texto a su alrededor para documentar el trabajo, o crear

representaciones bidimensionales y tridimensionales. Combinando ecuaciones, texto y

gráficos en un solo documento, Mathcad facilita el seguimiento de los cálculos más

complejos lo que permite llevar un control minucioso del trabajo. 

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Entorno de trabajo: 

Ventanas iniciales: 

Al iniciar Mathcad se puede ver una ventana similar a la siguiente, donde aparecerán la

paleta principal y alguna de las paletas secundarias (las paletas secundarias se pueden

activar o desactivar usando la paleta principal o el menú View): 

Usando las paletas se puede insertar fácilmente una gran cantidad de operadores, letras

griegas, gráficos, funciones, matrices etc. 

La paleta principal Math contiene las siguientes paletas secundarias: 

Practica en el laboratorio acerca de introducción de Mathcad: 

1.- Para asignar valores a variables procedemos de la siguiente manera primero ponemos la

variable luego colocamos dos puntos igual y además especificamos las unidades de dicho

valor. 

Nota: para poner las unidades de dicho valor siempre antes debemos colocar el producto

ejemplo 2*m. 

2.- Para sumar dos términos colocamos la variable donde se almacena la suma dos puntos

igual la primera variable más la segunda variable luego colocamos la variable e igual y

aparece el resultado de la suma con su respectiva unidad. 

3.- Para pasar de unas unidades a otras procedemos de la siguiente manera en el resultado

de p en vez de m escribimos cm y automáticamente se coloca en cm. 

4.- Para escribir funciones procedemos de la siguiente manera primero escribimos f (_) y

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colocamos la variable que depende que puede ser cualquier letra o símbolo para colocar

símbolos como por ejemplo theta vamos a la paleta de griego y colocamos dentro de f (_) ,

procedemos dos puntos igual y colocamos la función. 

5.- Para dar una rango y un incremento de una variable procedemos de la siguiente manera

colocamos la variable dos punto igual desde un valor coma (,) incremento punto y como (;)

hasta otro valor. 

6.- Para graficar una función vamos a la paleta de grafico seleccionamos grafico X-Y y

aparece un cuadro en el cual debemos colocar cual es la variable en el eje x y en el eje y.

Por ejemplo para graficar la anterior función f(β) con su respectivo rango e incremento de β.

Colocamos f(β) en el eje y y en el eje x colocamos β. Si queremos cambiar el formato de la

gráfica hacemos doble clic en el recuadro de la grafica 

f(β) vs β 

7.-Para derivar y colocar este valor en la gráfica lo que hacemos es ir donde está escrito f (β)

damos con la barra espaciadora se selecciona todo y colocamos una coma y con la paleta de

cálculo seleccionamos derivada además debemos poner otra beta en el eje x. 

f (β) vs β 

(df(β))/dβ vs β 

8.- Para colocar una matriz vamos a la paleta de vector y matriz seleccionamos el número de

filas y columnas, colocamos el nombre de la matriz y los respectivos valores dentro de la

matriz. 

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9.- Para seleccionar una columna de la matriz escribimos el nombre de la matriz y en la

paleta de matriz seleccionamos columna de la matriz y escribimos el número de la columna

de la matriz que necesitemos cabe recalcar que mathcad empieza de la posición 0-0. 

10.- Para poder graficar los datos de una matriz realizamos los mismos pasos para graficar

una función sino que en cambio colocamos en el eje y la columna o columnas y en el eje x

también colocamos la columna. Siempre que pongamos una columna en el eje y debemos

colocar una columna en el eje x 

Ejercicio: 

La trayectoria de una partícula esta modelado por la siguiente ecuación:

Además con los siguientes datos tomados de posición, velocidad y aceleración en la

siguiente tabla. Graficar los datos de posición con respecto a los valores de x, los datos de

velocidad con respecto a los valores de x y los datos de aceleración con respecto a los

valores de x. 

x posición velocidad aceleración 

0 -20 4 -10 

1 -20 -3 -4 

2 -24 -4 2 

3 -26 1 8 

4 -20 12 14 

5 0 29 20 

6 40 52 26 

7 106 81 32 

8 204 116 38 

9 340 157 44 

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10 520 204 50 

CONCLUSIONES DE MATHCAD.

Con el software de mathcad podemos realizar fácilmente cualquier operación que deseemos

de una forma sencilla de esta manera nos facilita el cálculo ya que si lo realizáramos a mano

perderíamos mucho tiempo. 

Mathcad realiza cálculos tanto numéricos como simbólicos. 

Mathcad nos permite explorar problemas, formular ideas, analizar datos, modelar y chequear

escenarios, determinar la mejor solución. 

Mathcad nos permite fácilmente cambiar las unidades tan solo al escribir a lado del valor. 

Para asignar una valor a una variable de debe colocar dos punto igual, y para evaluar el valor

de una variable solo se coloca el igual. 

Se puede realizar gráficos rápidamente colocando las funciones. 

Es muy versátil ya que tiene barra de herramientas que nos permite ingresar funciones,

matrices, graficas, vectores, símbolos etc.

BBLIOGRAFIA

 Richard Goering, "Matlab edges closer to electronic design automation world," EE Times, 10/04/2004.

http://es.wikipedia.org/wiki/MATLAB#Referencias

MATLAB An Introduction with Applications Amos Gilat Wiley Getting Started with MATLAB 7 Rudra Patrap Oxford Practical MATLAB Basics for Engineers Misza Kalechman CRC MATLAB Guide Desmond Higham SIAM Engineering Computation with MATLAB David M. Smith Addison Matlab y sus Aplicaciones en las Ciencias Cesar Pérez Pearson

(2010, 04). Manual De Usuario Mathcad. BuenasTareas.com. Recuperado 04, 2010, de

http://www.buenastareas.com/ensayos/Manual-De-Usuario-Mathcad/250139.html

http://www.mat.ucm.es/~jair/matlab/notas.htm#programacion