THUYẾT MINH ĐÈ TÀI
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP
TRƯỜNG: MATLAB TÌM HIỂU
      VÀ ỨNG DỤNG
Tr−êng ®¹I häc giao th«ng vËn t¶I




             thuyÕt minh
®Ò tµI nghiªn cøu khoa häc cÊp tr−êng




             matlab
      t×m hiÓu vµ øng dông
  gi¶i mét sè bµi to¸n kÜ thuËt

          M· sè : T2001- CK- 08




  Ng−êi thùc hiÖn :   Th.S NguyÔn B¸ NghÞ
                      K.S NguyÔn v¨n Chung
                      K.S Ph¹m thÕ Minh

   §¬n vÞ :           Bé m«n KÜ thuËt m¸y
                          Khoa C¬ khÝ




              HANOI - 2002
môc lôc

PhÇn 1 Giíi thiÖu vÒ Matlab
1. B¾t ®Çu víi Matlab

2. C¸c kh¸i niÖm c¬ b¶n
   a. C©u lÖnh vµ biÕn
   b. C¸c phÐp to¸n
   c. Sè dïng trong Matlab
   d. NhËp sè liÖu tõ bµn phÝm
   e. In kÕt qu¶ ra mµn h×nh
   f. Ma trËn
   g. Sè phøc vµ ma trËn phøc

3. C¸c hµm to¸n häc
   a. C¸c hµm l−îng gi¸c
   b. C¸c hµm to¸n s¬ cÊp

4. C¸c thao t¸c ®Æc biÖt trªn ma trËn

5. Thùc hiÖn c¸c phÐp tÝnh trªn ma trËn
   a. C¸c phÐp tÝnh trªn ma trËn
   b. C¸c phÐp tÝnh phÇn tö - phÇn tö cña ma trËn

6. C¸c hµm thùc hiÖn c¸c phÐp tÝnh vÒ ®a thøc

7. C¸c hµm ph©n tÝch d÷ liÖu

8. Hµm cña hµm
   a. Hµm tÝch ph©n sè
   b. Hµm t×m nghiÖm ph−¬ng tr×nh phi tuyÕn vµ c¸c hµm tèi −u
   c. Hµm gi¶i ph−¬ng tr×nh vi ph©n

9. C¸c to¸n tö ®iÒu khiÓn

10. C¸c lo¹i file trong Matlab

11. Xö lÝ tÝn hiÖu

12. VÏ ®å thÞ
PhÇn 2            øng dông Matlab gi¶i mét sè
                         bµi to¸n kÜ thuËt
1. Bµi to¸n vÒ m¹ch ®iÖn

2. Gi¶i bµi to¸n ®éng häc c¬ cÊu ph¼ng

3. Gi¶i bµi to¸n c©n b»ng m¸y

4. TÝnh thiÕt kÕ bé truyÒn b¸nh r¨ng

5. TÝnh søc bÒn trôc

6. TÝnh dao ®éng
      a. TÝnh dao ®éng hÖ mét bËc tù do
      b. TÝnh dao ®éng hÖ hai bËc tù do
      c. X¸c ®Þnh tÇn sè dao ®éng riªng cña hÖ nhiÒu bËc tù do


KÕt luËn

tµi liÖu tham kh¶o
Giíi thiÖu



MATLAB lµ mét bé phÇn mÒm dïng ®Ó tÝnh to¸n c¸c bµi to¸n kÜ thuËt,
®−îc viÕt b»ng ng«n ng÷ C do h·ng Math Works Inc. s¶n xuÊt. Nã ®−îc
t¹o trªn c¬ së nh÷ng phÇn mÒm do c¸c nhµ lËp tr×nh cña c¸c dù ¸n
LINPACK vµ EISPACK viÕt ra b»ng ng«n ng÷ Fortran dïng cho viÖc
thùc hiÖn c¸c phÐp tÝnh vµ thao t¸c trªn ma trËn.

Tªn cña phÇn mÒm MATLAB lµ ch÷ viÕt t¾t cña ‘ matrix laboratory’ cã
nghÜa lµ ‘ph−¬ng ph¸p ma trËn’. §Õn khi thùc hµnh sö dông phÇn mÒm ta
sÏ thÊy mçi phÇn tö c¬ b¶n cña MATLAB lµ mét ma trËn.
MATLAB liªn tôc ®−îc bæ sung vµ hoµn thiÖn. Thêi gian gÇn ®©y h·ng
s¶n xuÊt ®· cho ra phiªn b¶n míi nhÊt lµ MATLAB 6.0.

Matlab lµ mét phÇn mÒm rÊt m¹nh, cho phÐp gi¶i rÊt nhanh c¸c bµi to¸n
ph©n tÝch sè liÖu, tÝnh to¸n ma trËn, xö lÝ tÝn hiÖu, m« pháng vµ t¹o vÏ ®å
thÞ ... LÝ do v× Matlab ®· cã mét lo¹t c¸c hµm chuyªn gi¶i quyÕt c¸c vÊn
®Ò ®ã ®−îc ®Æt trong Toolbox. Thªm n÷a, Matlab l¹i rÊt dÔ sö dông: nã
kh«ng cÇn khai b¸o biÕn, c¸c c©u lÖnh ®−îc viÕt rÊt gÇn gòi nh− khi viÕt
c¸c biÓu thøc to¸n häc, tiÕt kiÖm rÊt nhiÒu thêi gian cho viÖc lËp tr×nh.

Mét ®Æc ®iÓm næi bËt n÷a cña Matlab lµ nã cã kh¶ n¨ng më réng: ng−êi
sö dông cã thÓ tù s¸ng t¹o nh÷ng file hµm ®Æt vµo Toolbox ®Ó thùc hiÖn
gi¶i nh÷ng ba× to¸n trong lÜnh vùc chuyªn m«n cña m×nh.

Sau mét thêi gian tù t×m hiÓu vµ øng dông chóng t«i thÊy r»ng MATLAB
lµ mét phÇn mÒm rÊt thÝch hîp cho viÖc gi¶i c¸c bµi to¸n kÜ thuËt trong
nhiÒu lÜnh vùc. §Æc biÖt trong c¸c tr−êng §¹i häc kÜ thuËt nã cã thÓ gióp
cho c¸c c¸n bé nghiªn cøu vµ sinh viªn cã ®−îc mét c«ng cô s¾c bÐn ®Ó
n©ng cao n¨ng lùc tÝnh to¸n, tiÕt kiÖm thêi gian lËp tr×nh.
§ã lµ lÝ do ®Ó nhãm nghiªn cøu chóng t«i m¹nh d¹n thùc hiÖn ®Ò tµi cã
tÝnh chÊt t×m hiÓu, giíi thiÖu vµ thö øng dông nµy.
PhÇn 1        giíi thiÖu vÒ matlab

   1. B¾t ®Çu víi Matlab

      Sau khi bËt m¸y tÝnh, ®Ó khëi ®éng Matlab, tõ mµn h×nh Destop,
      nh¾p ®óp trá chuét tr¸i vµo biÓu t−îng cña Matlab. trªn mµn h×nh
      sÏ xuÊt hiÖn cöa sæ Command Window nh− h×nh d−íi ®©y:




                                    H×nh 1

B¹n còng cã thÓ vµo Matlab b»ng c¸ch trªn mµn h×nh Destop bÊm chän
Start  Program  Matlab5.3 kÕt qu¶ mhËn ®−îc còng nh− trªn.
Ta cã thÓ trùc tiÕp thùc hiÖn c¸c phÐp tÝnh to¸n vµ ch¹y c¸c ch−¬ng tr×nh
trªn cöa sæ Command Window nµy.

VÝ dô 1: CÇn ttùc hiÖn phÐp tÝnh 201+191x32/44, tõ dÊu nh¾c trªn
Command Window ta gâ vµo nh− sau:

     >> 201+191*32/44
BÊm Enter, kÕt qu¶ cho nh− d−íi ®©y:

          ans =

                    339.9091

H×nh 2 lµ h×nh ¶nh b¹n thÊy trªn mµn h×nh.
H×nh 2

VÝ dô 2: NÕu b¹n muèn vÏ ®å thÞ hµm sè y=5sinx+2cos2x+0,2x víi biÕn
x ch¹y tõ -10 ®Õn 10, gia sè cña x lµ 0,1, trªn Command Window b¹n cã
thÓ gâ vµo c¸c lÖnh nh− ®−îc thÓ hiÖn trong h×nh 3 d−íi ®©y:




                              H×nh 3

      Sau khi bÊm Enter ë dßng lÖnh cuèi cïng, ch−¬ng tr×nh ch¹y vµ
      cho kÕt qu¶ lµ ®å thÞ nh− trong h×nh 4.
H×nh 4

NÕu muèn l−u gi÷ ch−¬ng tr×nh vÏ ®å thÞ trªn ®Ó cã thÓ tu söa hoÆc ch¹y
nhiÌu lÇn, b¹n h·y viÕt mét file ch−¬ng tr×nh ( gäi lµ M. file) nh− sau:
trªn cöa sæ Command Window bÊm chän File  New  M-file (h×nh 5):




                                     H×nh 5

trªn mµn h×nh sÏ xuÊt hiÖn mét cöa sæ so¹n th¶o Editor/ Debugger víi
tªn file lµ [Untitled1] nh− trªn h×nh 6 d−íi ®©y:
H×nh 6

ViÕt ch−¬ng tr×nh vÏ ®å thÞ trªn mµn h×nh so¹n th¶o ®ã ( H×nh 7).




                                         H×nh 7
Khi viªt xong ta ®Æt tªn cho file vµ cÊt nã b»ng c¸ch bÊm chän File
 Save as trªn mµn h×nh Editor / Debugger ( H×nh 8). Cöa sæ
Save as xuÊt hiÖn (h×nh 9): ta gâ
H×nh 8

tªn file, vÝ dô dothi vµo « File name råi bÊm chän Save. Ch−¬ng tr×nh sÏ
®−îc tù ®éng cÊt vµo th− môc Work cña Matlab víi tªn lµ dothi vµ víi
®u«i mÆc ®Þnh lµ .m ( file võa cÊt sÏ lµ dothi.m).




      »

                                     H×nh 9

§Ó ch¹y ch−¬ng tr×nh trong file nµy, t¹i chç dÊu nh¾c trªn mµn h×nh
Command Window ta chØ viÖc gâ tªn file :
   >> dothi
råi bÊm Enter.Ch−¬ng tr×nh sÏ ®−îc thùc hiÖn vµ kÕt qu¶ cho ra lµ ®å thÞ
nh− ®−îc thÓ hiÖn trªn h×nh 4.
Tr−êng hîp b¹n cÊt file .m vµo mét th− môc ngoµi, khi cÇn ch¹y ch−¬ng
tr×nh cã thÓ bÊm chän File  Run Scrip, mét cöa sæ sÏ xuÊt hiÖn vµ b¹n
cã thÓ gâ ®−êng dÉn vµ tªn file vµo ®ã råi bÊm phÝm Enter.

   2. C¸c kh¸i niÖm c¬ b¶n

   a-C©u lÖnh vµ biÕn trong Matlab
          C¸c c©u lÖnh trong Matlab th−êng cã d¹ng sau:
                    biÕn = biÓu thøc
Tªn biÕn ®−îc b¾t ®Çu b»ng mét ch÷ c¸i, sau ®ã cã thÓ lµ c¸c ch÷ vµ sè.
VÝ dô:
                          a2=4/5
Matlab chÊp nhËn tªn biÕn (còng nh− tªn hµm) cã ®Õn 19 kÝ tù vµ ph©n
biÖt ch÷ in hoa víi ch÷ in th−êng. VÝ dô : A vµ a lµ tªn hai biÕn kh¸c
nhau.
Kh«ng gièng víi mét sè phÇn mÒm lËp tr×nh kh¸c, ë ®©y biÕn kh«ng
ph¶i khai b¸o tr−íc. NÕu kh«ng viÕt tªn biÕn vµ dÊu = tr−íc biÓu thøc th×
ch−¬ng tr×nh sÏ tù ®éng t¹o tªn biÕn lµ ans ( ®øng cho ch÷ answer).
VÝ dô:
   >> 4/5

         ans =
                 0.8000
NÕu cuèi c©u lÖnh ta ®¸nh dÊu kÕt thóc ‘ ; ‘ th× c¸c phÐp tÝnh ®−îc thùc
hiÖn nh−ng kh«ng xuÊt kÕt qu¶ ra mµn h×nh. Ng−îc l¹i nÕu kh«ng gâ dÊu
kÕt thóc lÖnh th× kÕt qu¶ tÝnh ®−îc in ra mµn h×nh. VÝ dô:

  >> b20=30+3^4/35
          b20 =
                    32.3143
NÕu c©u lÖnh qu¸ dµi kh«ng thÓ viÕt hÕt ®−îc trªn mét dßng th× cã thÓ
dïng dÊu ba chÊm (...) ®Ó viÕt tiÕp trªn dßng thø hai. VÝ dô:
  >> b = 22.334 - 45.12 + 89.222 – ( 123.30+330.2)/217.22 ...
            + 87.32 – 443.112 ;
Muèn viÕt lêi chó dÉn, tr−íc dßng ®ã ta gâ dÊu %. VÝ dô:
   % Day la chuong trinh giai phuong trinh vi fan bËc hai.
Khi ch¹y ch−¬ng tr×nh, m¸y sÏ bá qua dßng nµy.

   b. C¸c phÐp to¸n
         • C¸c phÐp to¸n sè häc: nèi c¸c to¸n h¹ng trong biÓu thøc
            ®−îc víi
nhau. DÊu c¸c phÐp to¸n nh− sau:
                  + céng
                  - trõ
                  * nh©n
/   chia ph¶i
                      chia tr¸i
                   ^   luü thõa

          • C¸c phÐp to¸n quan hÖ
                    == b»ng
                    <= nhá h¬n hoÆc b»ng
                    >= lín h¬n hoÆc b»ng
                    ~= kh«ng b»ng
                    <    nhá h¬n
                    >    lín h¬n
          • C¸c phÐp to¸n l« gic
                    & vµ
                    / hoÆc
                    ~ kh«ng
C¸c phÐp to¸n quan hÖ vµ l« gÝc th−êng ®−îc dïng trong c¸c biªñ thøc
cña c¸c to¸n tö ®iÒu khiÓn nh− if, while.

  c. Sè dïng trong Matlab
Matlab dïng sè thËp ph©n truyÒn thèng víi sè ch÷ sè thËp ph©n tuú chän.
B¹n còng cã thÓ dïng sè d−íi d¹ng luü thõa cña 10 vµ sè cã ®¬n vÞ phøc.
D−íi ®©y lµ mét sè vÝ dô vÒ c¸c sè hîp thøc dïng trong Matlab:
                   4             57          -180.1122
                  3.09837412 12.6529E4 20.2908e-2
                   12i          -23.1261i     5e2i

       d- NhËp sè liÖu tõ bµn phÝm
Dïng lÖnh input víi qui c¸ch viÕt nh− sau:
               a=input(‘ H·y nhËp gi¸ trÞ cña a : a = ‘)
Khi ch¹y ch−¬ng tr×nh m¸y sÏ dõng ®Ó ®îi ta gâ vµo tõ bµn phÝm gi¸ trÞ
cña a, sau ®ã bÊm Enter.

       e. In kÕt qu¶ ra mµn h×nh: cã hai c¸ch
C¸ch 1 : Kh«ng gâ dÊu kÕt thóc ( ; ) ë cuèi c©u lÖnh. Khi ch¹y kÕt qu¶
tÝnh ®−îc tù ®éng in ra trªn mµn h×nh.
          VÝ dô:
          >> x=12+6*sin(pi/7)

            x=
                  14.6033
C¸ch 2: dïng lÖnh disp
         >> x=12+6*sin(pi/7);

           disp(x)
                 14.6033

      f. Ma trËn
Ma trËn ®−îc biÓu thÞ trong dÊu ngoÆc vu«ng, mçi phÇn tö trªn mét hµng
®−îc c¸ch nhau b»ng c¸c « trèng hoÆc dÊu phÈy (,), cßn mçi hµng ®−îc
ng¨n c¸ch bëi dÊu chÊm phÈy (;).
  VÝ dô : viÕt ma trËn A gåm 3 hµng 3 cét trªn mµn h×nh Command
Window
          >> A=[ 1 2 3 ; 4 5 6 ; 7 8 9]

            A=

              1 2 3
              4 5 6
              7 8 9
Tr−êng hîp ma trËn qu¸ lín ta cã thÓ viÕt mçi hµng cña ma trËn trªn mét
dßng nh− sau:
        B=[1 2 3 4
              5 6 7 8
              9 10 11 12 ] ;

C¸c phÇn tö cña ma trËn cã thÓ lµ c¸c biÓu thøc. VÝ dô:
      C=[ -1 2*3/5 2.2^3 (12+34/7)/3 ]

      C=

             -1.0000 1.2000 10.6480 5.6190

      g. Sè phøc vµ ma trËn phøc
      Matlab cã thÓ thùc hiÖn ®−îc c¸c phÐp to¸n vÒ sè phøc. Sè phøc
      ®−îc biÓu thÞ nhê hµm i vµ j. VÝ dô viÕt sè phøc z dïng i vµ j nh−
      d−íi ®©y cho kÕt qu¶ nh− nhau:
                  z = 4+5*i
         hoÆc     z = 4+5*j
      Mét vÝ dô kh¸c vÒ sè phøc ®−îc viÕt d−íi d¹ng e mò:
                  w =r* exp(i*theta)
      Ma trËn cã c¸c phÇn tö lµ sè phøc ®−îc viÕt nh− sau:
            A=[ 3+2*i 4-9*i ; 12+i 7-6*i ]

3. C¸c hµm to¸n häc
a. C¸c hµm l−îng gi¸c
                    - sin : sin
                    - cos : cosin
                    - tan : tang
                    - asin : arcsin
                    - acos : arccosin
                    - atan : arctang
                    - atan2 : arctan gãc phÇn t−
                    - sinh : sin hypecb«lic
                    - cosh : cosin hypecb«lic
                    - tanh : tang hypecb«lic
- asinh : sin hypecb«lic ng−îc
                    - acosh : cosin hypecb«lic ng−îc
                    - atanh : tang hypecb«lic ng−îc

VÝ dô 1:
a=1.223;
b=sin(a)
KÕt qu¶ cho:
b=

  0.9401

VÝ dô 2:
c=[1.22 -0.96 1.17 ];
d=cos(c)
KÕt qu¶ cho:

d=
     0.3436 0.5735 0.3902

 b. C¸c hµm to¸n s¬ cÊp
                    - abs : gi¸ trÞ tuyÖt ®èi hoÆc m« ®un cña sè phøc
                    - angle : gãc pha
                    - real : phÇn thùc cña sè phøc
                    - imag: phÇn ¶o
                    - sqrt : c¨n bËc hai
                    - conj : sè phøc liªn hîp
                    - round : lµm trßn ®Õn sè nguyªn gÇn nhÊt
                    - fix : lµm trßn h−íng vÒ zÎo
                    - sign : hµm xÐt dÊu
                    - gcd : ø¬c sè chung lín nhÊt
                    - lom : Béi sè chung nhá nhÊt
                    - exp : hµm e mò
                    - log : logarit c¬ sè tù nhiªn
                    - log10 : logarit c¬ sè 10
VÝ dô 1:
      a=2+5*i;
      md= abs(a)
      arg= angle(a)
KÕt qu¶ cho:
      md =
             5.3852
      arg =
             1.1903

4. C¸c thao t¸c ®Æc biÖt trªn ma trËn
- T¹o ma trËn hµng
>>t=0: 0.5: 3
t=
     0 0.5000 1.0000          1.5000 2.0000 2.5000 3.0000

>> v= -2: 3

v=

  -2 -1       0   1   2   3

- LÊy ra mét ma trËn con tõ mét ma trËn ®∙ cho
VÝ dô: Cho ma trËn c

>> c=[1 2 3 4 ; 5 6 7 8; 9 10 11 12]

c=

  1 2 3 4
  5 6 7 8
  9 10 11 12
LÊy ra mét ma trËn con e tõ ma trËn c nh− sau:
>> e=c(1:2,2: 4)

e=

     2   3    4
     6   7    8

HoÆc vÝ dô kh¸c: lÊy ra mét ma trËn cét t−¬ng øng víi cét thø 3 cña ma
trËn c
>> f=c(:,3)

f=

   3
   7
  11
LÊy ra mét ma trËn hµng gåm 3 phÇn tö cuèi cña hµng thø 3:

>>g=c(3,2:4)

g=

  10 11 12
- T¹o ma trËn cã cì lín h¬n tõ c¸c ma trËn nhá
VÝ dô: t¹o ma trËn h tõ hai ma trËn e vµ g ë trªn

>> h=[e ; g]

h=

   2 3 4
   6 7 8
  10 11 12
VÝ dô kh¸c: t¹o ma trËn k tõ ma trËn h vµ ma trËn cét f
>> k= [ h f ]

k=

   2 3 4   3
   6 7 8   7
  10 11 12 11

- T¹o mét sè ma trËn ®Æc biÖt
       + VÕt cña ma trËn : Dïng lÖnh diag ®Ó t¹o mét ma trËn cét mµ
c¸c phÇn tö cña nã lµ c¸c phÇn tö n»m trªn ®−êng chÐo cña ma trËn cho
tr−íc. VÝ dô: muèn cã vÕt cña ma trËn h ë trªn ta lµm nh− sau:
>> ch=diag(h)

ch =

   2
   7
  12

       + Ma trËn ®−êng chÐo
Còng dïng lÖnh diag t¹o ma trËn ®−êng chÐo tõ mét ma trËn cét hoÆc ma
trËn hµng cho tr−íc.
VÝ dô: t¹o ma trËn ®−êng chÐo tõ ma trËn cét ch ë trªn
 >>C=diag(ch)
   C=

   2   0   0
   0   7   0
   0   0   12

      + Ma trËn ®¬n vÞ : Dïng hµm eye
VÝ dô: §Ó t¹o ma trËn ®¬n vÞ cã 4 hµng 4 cét ta viÕt nh− sau:
>> I=eye(4)
I=
     1   0   0   0
     0   1   0   0
     0   0   1   0
     0   0   0   1

       + Ma trËn mµ c¸c phÇn tö ®Òu lµ c¸c sè 0 hoÆc sè 1:
Dïng hµm zeros vµ hµm ones.
VÝ dô:
>> K=zeros(3,4)

K=
  0      0   0   0
  0      0   0   0
  0      0   0   0

>>M=ones(2,2)

M=
 1       1
 1       1

     - §¶o ma trËn
Dïng hµm fliplr ®Ó ®¶o ma trËn tõ tr¸i sang ph¶i vµ hµm flipud ®¶o ma
trËn tõ trªn xuèng d−íi.
VÝ dô : Cho ma trËn M cì 4x4 råi tiÕn hµnh ®¶o nh− d−íi ®©y

>> M=[1 2 3 4; 5 6 7 8; 9 10 11 12; 13 14 15 16]

M=

   1 2  3  4
   5 6  7  8
  9 10 11 12
  13 14 15 16

>> Mtf=fliplr(M)     % Dao tu trai sang phai

Mtf =

   4 3   2  1
   8 7   6  5
  12 11 10 9
  16 15 14 13

>> Mtd=flipud(M) % Dao tu tren xuong duoi
Mtd =
13 14 15 16
   9 10 11 12
    5 6  7   8
    1 2  3   4
5. Thùc hiÖn C¸c phÐp tÝnh trªn ma trËn

a- C¸c phÐp tÝnh tiªu chuÈn
Gi¶ sö cho a lµ ma trËn vu«ng cì 4x4
a=[1 3 -4 5; 2 -1 2 0 ; 4 6 -1 1; 0 1 3 5]
a=

   1 3 -4        5
   2 -1 2        0
   4 6 -1        1
   0 1 3         5

      - Ma trËn chuyÓn vÞ
Ma trËn chuyÓn vÞ cña a lµ ac ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau:
   ac=a'
ac =
   1 2 4 0
   3 -1 6 1
  -4 2 -1 3
   5 0 1 5

      - Céng ma trËn : hai ma trËn ph¶i cïng cì. Ta tÝnh tæng cña hai
      ma trËn a vµ ac nh− sau:

   at=a+ac
at =
    2 5       0 5
    5 -2      8 1
    0 8      -2 4
    5 1       4 10

       - Céng mét sè víi ma trËn:
Matlab coi sè ®ã nh− mét ma trËn cïng cì víi ma trËn ®−îc céng, mçi
phÇn tö cña ma trËn b»ng chÝnh sè ®ã. VÝ dô: céng sè lµ 7 víi ma trËn at
ë trªn ta ®−îc ma trËn cs.

 s =7;
 cs=s+at
cs =
    9 12 7 12
   12 5 15 8
    7 15 5 11
   12 8 11 17
       - Nh©n ma trËn víi mét sè
VÝ dô: Nh©n sè 3 víi ma trËn a ë trªn
>> t=3*a

t=

   3 9 -12 15
   6 -3 6 0
  12 18 -3 3
   0 3 9 15

    - Nh©n ma trËn víi ma trËn
§iÒu kiÖn ®Ó hai ma trËn nh©n ®−îc víi nhau lµ sè cét cña ma trËn thø
nhÊt ph¶i b»ng sè hµng cña ma trËn thø hai. VÝ dô ta nh©n ma trËn b
d−íi ®©y víi ma trËn a:
>> b=[3 7 0 9];
>> tich=b*a
  tich =
         17 11 29 60
VÝ dô n÷a lµ ta nh©n ma trËn a víi ma trËn chuyÓn vÞ cña b:
>> tich2=a*b'
tich2 =
          69
          -1
          63
          52

    - Chia ma trËn
 Ma trËn x= AB víi ®iÒu kiÖn : A*x=B        (*)
VÝ dô:
A=[ 2 1 9 7; 1 3 8 5; 5 3 4 2; 9 0 6 6]

A=

     2   1   9   7
     1   3   8   5
     5   3   4   2
     9   0   6   6

B=[12; 2; -6; 8 ]'

B=

  12
   2
  -6
   8

x= AB
x=

  0.1026
 -6.2051
  4.8718
 -3.6923
Thö l¹i xem A*x cã b»ng B kh«ng:
A*x

ans =

  12.0000
   2.0000
  -6.0000
   8.0000
KÕt qu¶ ®óng b»ng vÐc t¬ B
(còng cã thÓ dïng phÐp chia ph¶i / nh−ng ph¶i thay A vµ B b»ng c¸c ma
trËn chuyÓn vÞ t−¬ng øng, tøc B’/A’, vµ kÕt qu¶ lµ mét ma trËn hµng ®óng
b»ng ma trËn chuyÓn cña nghiÖm x ®· tÝnh ë trªn).

 - Ma trËn nghÞch ®¶o : Dïng hµm inv
VÝ dô: TÝnh ma trËn nghÞch ®¶o cña ma trËn A ë trªn
gäi An lµ ma trËn nghÞch ®¶o cña ma trËn A th×:
 >> An=inv(A)
An =

  0.4615   -0.6154    0.4615   -0.1795
 -2.9231    3.2308   -1.9231    1.3590
  3.9231   -4.2308    2.9231   -2.0256
 -4.6154    5.1538   -3.6154    2.4615

Thö t×m nghiÖm x tõ ph−¬ng tr×nh (*) khi dïng ma trËn nghÞch ®¶o:
Ta cã nghiÖm x ®−îc viÕt nh− sau:   x=A-1.B
Gâ vµo dßng lÖnh sau:
    X=An*B
KÕt qu¶ cho:
X=

  0.1026
 -6.2051
  4.8718
 -3.6923

      - §Þnh thøc cña ma trËn
§Þnh thøc cña ma trËn vu«ng ®−îc tÝnh nhê hµm det. VÝ dô tÝnh ®Þnh thøc
D cña ma trËn A ë trªn:
>> D=det(A)
D=

 -39
       - Nh©n v« h−íng, nh©n cã h−íng vÐc t¬
Cho hai vÐc t¬ m vµ n nh− sau:
                               m=[1 1 3]; n=[4 2 0];
TÝch v« h−íng cña m vµ n: dïng hµm dot
vh=dot(m,n)
             vh = 6
TÝch cã h−íng cña m vµ n: dïng hµm cross
ch=cross(m,n)
                 ch = -6 12 -2
Cßn tÝch cã h−íng cña n vµ m:
ch2=cross(n,m)
                ch2 = 6 -12 2

b- C¸c phÐp tÝnh phÇn tö - phÇn tö cña ma trËn

C¸c phÐp tÝnh nµy rÊt tiÖn Ých vµ ®−îc ph©n biÖt víi c¸c phÐp tÝnh tiªu
chuÈn trªn ma trËn b»ng dÊu chÊm ( . ) ®−îc ®Æt tr−íc c¸c dÊu phÐp tÝnh.
VÝ dô: X.^Y, X.*Y, hay X.Y. NÕu X vµ Y lµ c¸c ma trËn ( hay vÐc t¬)
c¸c phÇn tö cña X sÏ ®−îc n©ng lªn luü thõa hoÆc ®−îc nh©n , chia bëi
c¸c phÇn tö t−¬ng øng cña ma trËn Y. DÏ thÊy lµ ma trËn X vµ Y ph¶i
cïng cì.

- Luü thõa c¸c phÇn tö ma trËn
VÝ dô:
  >> x=[1 2 ; 3 4]
x=

   1    2
   3    4

>> y=[ 3 4; 1 2]
y=

   3    4
   1    2

>> x.^y

ans =

   1    16
   3    16

x=
1    2
   3    4

NÕu y kh«ng ph¶i lµ ma trËn mµ lµ mét sè, vÝ dô y=2, th× kÕt qu¶ nh−
sau:
>> x.^2

ans =

   1    4
   9    16

- Nh©n phÇn tö ma trËn
VÝ dô
>> x.*y

ans =

   3    8
   2    8

- Chia phÇn tö ma trËn
VÝ dô;
>> x./y

ans =

  0.3333 0.5000
  3.0000 2.0000


6. C¸c hµm thùc hiÖn c¸c phÐp tÝnh víi ®a thøc

- Hµm poly : X¸c ®Þnh ®a thøc khi biÕt tr−íc nghiÖm

Quy c¸c viÕt p=poly(b)
trong ®ã b lµ mét ma trËn hµng.
KÕt qu¶ sÏ cho ra lµ mét ma trËn hµng mµ mçi phÇn tö cña nã lµ mét hÖ
sè cña mét ®a thøc cã nghiÖm lµ c¸c phÇn tö cña ma trËn b ( theo sè mò
gi¶m dÇn).
VÝ dô:

b=[2 1 -4 3];
p=poly(b)
   p=
           1 -2 -13 38 -24
Theo kÕt qu¶ trªn th× c¸c sè 2, 1, -4 vµ 3 lµ nghiÖm cña ®a thøc :
x4- 2x3 - 13x2 + 38x - 24 = 0

- Hµm roots : X¸c ®Þnh nghiÖm cña ®a thøc

Quy c¸ch viÕt :      a=roots(b)
trong ®ã b lµ ma trËn hµng víi c¸c phÇn tö lµ c¸c hÖ sè cña ®a thøc (theo
sè mò gi¶m dÇn). KÕt qu¶ cho ra lµ mét ma trËn cét mµ c¸c phÇn tö lµ
nghiÖm cña ®a thøc.
VÝ dô: Thö t×m l¹i nghiÖm cña ®a thøc trªn. Ta viÕt c¸c lÖn nh− sau:

   p=[ 1 -2 -13      38 -24 ];
      r=roots(p)

r=
 -4.0000
  3.0000
  2.0000
  1.0000
Ta thÊy kÕt qu¶ hoµn toµn chÝnh x¸c.

- Hµm conv : Dïng nh©n ®a thøc.

Quy c¸ch viÕt: a=conv(b,c) trong ®ã b,c lµ hai ma trËn hµng cã c¸c phÇn
tö lµ c¸c hÖ sè cña c¸c ®a thøc cÇn nh©n. KÕt qu¶ cho ra lµ ma trËn a cã
c¸c phÇn tö lµ hÖ sè cña ma trËn tÝch.
VÝ dô : cÇn nh©n hai ®a thøc x3+2x2+6 vµ 3x4-6x2+5x-10 ta lµm nh− sau:

b=[1 2 0 6];
c=[3 0 -6 5 -10];
a=conv(b,c)

a=

  3 6 -6 11 0 -56 30 -60
VËy ®a thøc tÝch lµ: 3x7+ 6x6- 6x5 + 11x4 - 56x2 + 30x – 60

- Hµm deconv : Dïng chia hai ®a thøc

Qui c¸ch viÕt nh− sau: [ m , n] = deconv(p,q)
víi p vµ q lµ hai ma trËn hµng cã c¸c phÇn tö lµ c¸c hÖ sè cña ®a thøc bÞ
chia vµ ®a thøc chia, cßn c¸c phÇn tö cña ma trËn m,n lµ c¸c hÖ sè cña ®a
thøc th−¬ng vµ phÇn d−.
VÝ dô : Ta thö chia ngay ®a thøc tÝch võa cã ë trªn cho ®a thøc cã c¸c hÖ
sè lµ c¸c phÇn tö cña ma trËn c, tøc ®a thøc: 3x4-6x2+5x-10.

 a=[3 6 -6 11          0 -56     30 -60];
 c=[3 0 -6 5 -10];
 [b,d]=deconv(a,c)
b=

   1   2   0    6

d=

   0   0   0    0   0   0   0    0

Ta thÊy kÕt qu¶ lµ hoµn toµn ®óng.

7. c¸c Hµm dïng ph©n tÝch d÷ liÖu

C¸c hµm t×m gi¸ trÞ cùc ®¹i, cùc tiÓu vµ trung b×nh
- Hµm max : T×m gi¸ trÞ lín nhÊt
Qui c¸ch viÕt ln=max(a)
víi a lµ ma trËn hµng. KÕt qu¶ cho ra lµ mét phÇn tö cã gi¸ trÞ lín nhÊt
cña a
VÝ dô:
a=[ 10 2 1 -30 23 8];
ln=max(a)
ln =
   23
- Hµm min : t×m gi¸ trÞ cùc tiÓu
VÝ dô:
bn=min(a)
bn =
  -30
bn=mi

- Hµm mean : T×m gi¸ trÞ trung b×nh
VÝ dô:
tb=mean(a)
tb =
   2.3333
NÕu a lµ mét ma trËn cã nhiÒu hµng nhiÒu cét th× c¸c gi¸ trÞ max, min
hoÆc trung b×nh sÏ lµ c¸c gi¸ trÞ t−¬ng øng ®èi víi c¸c cét cña ma trËn.
VÝ du :
>>b=[1 2 3; 4 5 6 ; 7 8 9]
b=
    1 2 3
    4 5 6
    7 8 9
>>ln=max(b)

ln =

   7   8   9
>>bn=min(b)
bn =

     1   2   3

>>tb=mean(b)
tb =

   4 5 6
- Hµm sum : dïng tÝnh tæng
VÝ dô: TÝnh tæng c¸c phÇn tö cña ma trËn a nh− sau
              T=sum(a)
                     T=
                            26

- Hµm diff : TÝnh gi¸ trÞ sai kh¸c cña hai sè ®øng liÒn nhau. Qui c¸ch
viÕt:
                   s=diff(x)
víi x lµ mét ma trËn hµng hoÆc cét.
VÝ dô:
>>x=[ 1.2 1.4 1.8 2.1 3 ];
>> s=diff(x)

s=

   0.2000 0.4000 0.3000 0.9000
Ta dÔ dµng thÊy r»ng hµm diff nµy cã thÓ dïng ®Ó tÝnh gÇn ®óng ®¹o
hµm.
NÕu x lµ mét ma trËn b×nh th−êng th× qu¸ tr×nh tÝnh sÏ ®−îc thùc hiÖn
theo thø tù c¸c cét.
                       - Hµm Interp1 : Dïng t×m c¸c gi¸ trÞ bÞ khuyÕt.
VÝ dô: §· biÕt gi¸ trÞ cña hµm y=x3-3x+4 t¹i c¸c ®iÓm cã x=0,1,2,3,4 vµ
5. H·y x¸c ®Þnh gi¸ trÞ cña y t¹i c¸c ®iÓm cã x= 0,3, 0,5, ..., 4.2, 4,8.
Ta viÕt c¸c lÖnh nh− sau:

x1=0:5;
y1=x1.^3-3*x1+4;
x2=[0 .3 .5 1.2 1.4 2.1 3.3 4.2 4.8 5];
y2=interp1(x1,y1,x2,'cubic')
plot(x1,y1,'ro',x2,y2,'b+')

KÕt qu¶ cho ë d¹ng sè vµ ®å thÞ d−íi ®©y

y2 =
    Columns 1 through 7

  4.0000 2.7700 2.2500         2.2240 2.5920 7.0330 30.1210
Columns 8 through 10

  65.6800 100.4800 114.0000
§ã lµ 10 gi¸ trÞ cña y øng víi 10 gi¸ trÞ cña x ( trong ch−¬ng tr×nh tÝnh lµ
x2). Cßn ®å thÞ sÏ cho thÊy sù ppï hîp cña c¸c kÕt qu¶ nµy: C¸c ®iÓm vÏ
b»ng dÊu ‘+’ lµ biÓu thÞ c¸c ®iÓm cÇn t×m, cßn c¸c ®iÓm vÏ b»ng dÊu ‘o’
lµ t−¬ng øng c¸c ®iÓm ®· cho.
        120



        100



         80



         60



         40



         20



          0
              0       1            2           3            4           5




8. Hµm cña hµm

Cã nhiÒu hµm trong Matlab kh«ng chØ lµm viÖc víi c¸c ma trËn sè mµ
cßn lµm viÖc víi c¸c hµm to¸n. C¸c hµm cña hµm nµy bao gåm c¸c hµm
dïng ®Ó tÝnh tÝch ph©n, gi¶i c¸c ph−¬ng tr×nh phi tuyÕn vµ gi¶i c¸c
ph−¬ng tr×nh vi ph©n.

a. Hµm dïng ®Ó tÝch ph©n sè: hµm quad hoÆc quad8
VÝ dô: CÇn tÝnh tÝch ph©n cña hµm f(x) = 3+sin2x/(4+2cosx) víi cËn tõ
0 ®Õn 4, ta tiÕn hµnh nh− sau:
  ViÕt mét file hµm cã tªn tfan1.m nh− d−íi ®©y:

function f=tfan1(x)
f=3+sin(2*x)/(4+2*cos(x));
vµ mét file chÝnh cã tªn tfan.m:
tf=quad8('tfan1',0,4)
Ch¹y ch−¬ng tr×nh kÕt qu¶ cho gi¸ trÞ cña tÝch ph©n:

tf =
12.0517

b. Hµm ®Ó t×m nghiÖm ph−¬ng tr×nh phi tuyÕn vµ c¸c hµm tèi
−u
        - Hµm fzero : x¸c ®Þnh nghiÖm cña hµm mét biÕn.
        - Hµm fmin : tÝnh gi¸ trÞ cùc tiÓu cña hµm mét biÕn.
        - Hµm fmins : tÝnh c¸c gi¸ trÞ cùc tiÓu cña hµm nhiÒu biÕn

VÝ dô: Dïng hµm fzero t×m nghiÖm cña ph−¬ng tr×nh sau t¹i vÞ trÝ gÇn
x=1 :
                y=2- 6sinx / (1+x);
Ta viÕt file hµm nghiem1.m nh− sau:
function y=nghiem(x)

y=2-6*sin(x)./(1+x);

Sau ®ã viÕt file chÝnh nghiem.m:

   x1=fzero('nghiem1',1)
Ch¹y ch−¬ng tr×nh chÝnh, kÕt qu¶ cho trªn mµn h×nh nh− sau:

Zero found in the interval: [0.36, 1.4525].

 x1 =
           0.5385
§Ó thö l¹i, ta thay x=x1 vµo ph−¬ng tr×nh ban ®Çu ®Ó xem kÕt qu¶ hai vÕ
cã b»ng 0 hay kh«ng.

y=2-6*sin(.5385)/(1+.5385)

y=
        -6.0516e-005

Ta thÊy y~ 0 vµ cã thÓ nãi kÕt qu¶ ®ñ chÝnh x¸c.

c. Hµm ®Ó gi¶i ph−¬ng tr×nh vi ph©n : hµm ode23 vµ ode34
VÝ dô: Gi¶i ph−¬ng tr×nh vi ph©n Van de Pol cã d¹ng nh− sau:
                    x’’+( x2- 1 ) x’+ x=0
Ta viÕt l¹i ph−¬ng tr×nh trªn d−íi d¹ng hÖ ph−¬ng tr×nh vi ph©n bËc nhÊt:

      x1’= x1(1- x22 ) - x2
      x2’= x1
ViÕt mét file hµm mang tªn ftvf.m m« t¶ hÖ ph−¬ng tr×nh vi ph©n:

function xc=ftvf(t,x)
xc=zeros(2,1);
xc(1)=x(1).*(1-x(2).^2)-x(2);
xc(2)=x(1);
ViÕt file chÝnh cã tªn ftvf0.m nh− d−íi ®©y:
t0=0; t1=20;% Thoi diem dau va cuoi
x0=[0 .2]; %    Dieu kien ban dau
[t,x]=ode23('ftvf',t0,t1,x0);
plot(t,x)

Ch¹y ch−¬ng tr×nh kÕt qu¶ cho d−íi d¹ng ®å thÞ nh− d−íi ®©y:


        3



        2



        1



        0



       -1



       -2



       -3
            0           5              10             15              20




9. C¸c to¸n tö ®iÒu khiÓn
Còng nh− c¸c phÇn mÒm lËp tr×nh kh¸c, c¸c to¸n tö ®iÒu khiÓn còng cã
trong Matlab. §ã lµ to¸n tö vßng lÆp for, while vµ to¸n tö lùa chän if.

        - To¸n tö for
           D¹ng chung cña to¸n tö nµy ®−îc viÕt nh− sau:
                     for biÕn = biÓu thøc
                          c¸c c©u lÖnh
                     end
        BiÓu thøc ë ®©y th−êng cã d¹ng m:n hoÆc m:i:n, trong ®ã m, n lµ
gi¸ trÞ ®Çu vµ cuèi, cßn i lµ gia sè.
        VÝ dô:
      for k=1: n
         a(k)=sin(k*pi/5);
         b(k)=cã(k*pi/5);
       end
- To¸n tö while
        D¹ng chung cña lÖnh vßng lÆp nµy cã d¹ng sau:
             while biÓu thøc
                   c¸c c©u lÖnh
             end
      BiÓu thøc ë ®©y lµ biÓu thøc quan hÖ.
      VÝ dô:
             d=1;
             while d>0.001
                   z1=z2-sin(z2)/(z2+2);
                   d=abs(z2-z1);
                   z2=z1;
             end

      - To¸n tö ®iÒu kiÖn if
        To¸n tö cã d¹ng chung nh− sau:
           if biÓu thøc
               c¸c c©u lÖnh
           elseif biÓu thøc
               c¸c c©u lÖnh
                ...
                ...
           else
               c¸c c©u lÖnh
          end
        Còng nh− ®èi víi to¸n tö while biÓu thøc ë ®©y còng lµ biÓu
        thøc quan hÖ.
        VÝ dô:
                for k=1: n
                    for p=1: m
                       if k= =p
                          z(k,p)=1;
                       elseif k<p
                          z(k,p)=-1 ;
                        else
                         z(k,p)=0;
                        end
                     end
                 end

    - C©u lÖnh Break
LÖnh Break cho phÐp tho¸t ra khái vßng lÆp.
VÝ dô:
k=input(' k=');
 if k>0
    break
      else
a=5*k+4
   end


10. c¸c lo¹i file dïng trong matlab

Cã hai lo¹i file lµ M-File vµ file d÷ liÖu (data file)
C¸c file cã chøa c¸c lÖnh cña Matlab ®−îc gäi lµ M-
file . Së dÜ gäi lµ M- file v× phÇn më réng cña c¸c file
nµy lµ .m.
Cã hai lo¹i M- file lµ script file vµ function file (file hµm)

Script File
 Khi Script ®−îc kÝch ho¹t Matlab ®¬n gi¶n thùc hiÖn c¸c lÖnh t×m thÊy
trong file. C¸c c©u lÖnh trong file nµy th× ho¹t ®éng trªn toµn bé c¸c d÷
liÖu trong Workspace.
VÝ dô : file lg.m d−íi ®©y lµ mét script file:

      % File dung tinh ham luong giac va ve do thi
     f1=0:2*pi/60;
     a=3*sin(f1)+4.5*cos(f1+.6);
     plot(f1,a)
Sau khi tÝnh to¸n vµ vÏ ®ß thÞ xong c¸c biÕn f1 vµ a vÉn cßn l−u trong
workspace

Function File
Lµ mét M-File cã chøa tõ function t¹i vÞ trÝ ®Çu tiªn trªn dßng ®Çu cña
file. Víi function file, c¸c biÕn ®−îc ®Þnh nghÜa vµ ho¹t ®éng chØ trong
ph¹m vi file, chø kh«ng cã tÝnh toµn côc nh− trong script file. Function
file rÊt tiÖn Ých trong viÖc më réng thªm kh¶ n¨ng cña Matlab, cô thÓ lµ
t¹o thªm ®−îc c¸c Matlab file míi.
D−íi ®©y lµ mét vÝ dô vÒ function file ®−îc t¹o ®Ó gi¶i ph−¬ng tr×nh bËc
hai, tªn file lµ ftb2.m :
               function [x1 , x2] = ftb2(a,b,c)
     % File ham nay dung de giai Fuong tr×nh bac hai : ax^2+bx+c=0
     % voi a, b, c la cac hang so cho truoc. Cac nghiem lµ x1 va x2

              delta=b^2-4*a*c;
              x1=(-b+sqrt(delta)/(2*a);
              x2=(-b-sqrt(delta)/(2*a);

Hµm nµy dïng ®Ó gi¶i ph−¬ng tr×nh bËc hai víi lÖnh gäi ra lµ:
                 [nghiem1, nghiem2] = ftb2(10,-6.5,-3.5);

File d÷ liÖu ( data file)
Ta cã thÓ ghi sè liÖu vµo mét file gäi lµ file sè liÖu víi phÇn më réng lµ
.dat. Khi cÇn file cã thÓ ®−îc gäi ra.
D−íi ®©y lµ vÝ dô vÒ t¹o vµ gäi file sè liÖu:
Gi¶ sö ta cã mét ma trËn hµng a nh− sau:
>>a=1:8

a=

   1 2 3 4 5 6 7 8
Giê ta muèn ghi c¸c gi¸ trÞ cña ma trËn a vµo mét file d÷ liÖu cã tªn lµ
sl1.dat, ta dïng lÖnh save víi qui c¸ch viÕt nh− sau:
>> save sl1.dat a -ascii
Khi ®ã ma trËn a ®· ®−îc l−u trong fil sl1.dat. NÕu muèn gäi ra c¸c sè
liÖu nµy vµ g¸n cho cho nã mét tªn biÕn míi, vÝ dô lµ x, ta dïng lÖnh
load víi qui c¸ch viÕt nh− sau:
>>load sl1.dat
>> x=sl1
    x=
         1 2 3 4 5 6 7 8

11. Xö lÝ tÝn hiÖu

Matlab cã mét sè hµm dïng ®Ó xö lÝ tÝn hiÖu sè d−íi ®©y:
abs - gi¸ trÞ (m« ®un) cña sè phøc
angle – gãc pha
conv - tÝch chËp ( convolution)
deconv – ( deconvotution)
fft - biÕn ®æi Fu ri ª nhanh
ift - biÕn ®æi ng−îc Fu ri ª
fftshift

VÝ dô: cho x lµ mét ma trËn cét nh− sau:
                 x=[ 4 3 7 -9 1 0 0 0 ]’ ;

BiÕn ®æi Fu ri ª nhanh cña x ®−îc viÕt nh− sau:
                 y=fft(x)
KÕt qu¶ cho nh− d−íi ®©y:

y=

  6.0000
 11.4853 + 2.7574i
 -2.0000 +12.0000i
 -5.4853 -11.2426i
 18.0000
 -5.4853 +11.2426i
 -2.0000 -12.0000i
 11.4853 - 2.7574i
12. vÏ ®å thÞ

Matlab rÊt m¹nh víi viÖc vÏ ®å thÞ. D−íi ®©y tr×nh bµy c¸ch vÏ ®å thÞ
trong kh«ng gian hai chiÒu (2D) vµ ba chiÒu (3D).

a.VÏ ®å thÞ 2D
VÏ c¸c ®−êng cong th«ng th−êng:
Dïng lÖnh plot víi qui c¸ch viÕt nh− sau:
                                             plot(x,y)
trong ®ã x vµ y lµ c¸c ma trËn hµng (hoÆc cét ) cïng cì. Matlab sÏ vÏ ra
mét ®−êng cong cña y theo x.
NÕu b¹n muèn chän mµu vµ kiÓu nÐt vÏ cho ®−¬ng cong cã thÓ lµm theo
vÝ dô sau:
 plot(x,y, 'r*')
Khi ch¹y, Matab sÏ cho b¹n ®−êng cong t¹o bëi c¸c dÊu *** vµ cã mµu
®á (ch÷ r ®øng cho tõ red trong tiÕng Anh, nghÜa lµ ®á).

D−íi ®©y lµ b¶ng kÝ hiÖu mµu vµ kiÓu nÐt vÏ dïng khi vÏ ®å thÞ:

   BiÓu t−îng         Mµu s¾c           BiÓu t−îng       Lo¹i ®−êng nÐt
       y               Vµng                  .               §iÓm
       m              §á t−¬i                °             Vßng trßn
        c           Xanh l¸ m¹              ×              DÊu nh©n
        r               §á                  +              DÊu céng
       g            Xanh l¸ c©y             ∗               DÊu sao
       b           Xanh n−íc biÓn            -              NÐt liÒn
       w               Tr¾ng                 :             NÐt chÊm
       k                §en                 --              NÐt ®øt
                                            -.           NÐt chÊm g¹ch


Còng cã thÓ vÏ nhiÒu ®−êng cong trªn cïng mét hÖ trôc to¹ ®é.
 VÝ dô: lÖnh vÏ sau sÏ cho 3 ®−êng cong kh¸c nhau trªn mét h×nh:
             plot(x1,y1,’r *’,x2,y2,’g+’x3,y3,’w -‘)
NÕu b¹n muèn ®Æt tªn cho ®å thÞ h·y dïng lÖnh title.
VÝ dô: title(' Do thi 1 ‘)
B¹n còng cã thÓ ®Æt tªn cho c¸c trôc to¹ ®é x vµ y b»ng c¸ch dïng lÖnh
xlabel
vµ ylabel .
 VÝ dô:
xlabel('x - m');
ylabel('y - m/s ');
Cßn ®Ó t¹o l−íi trªn h×nh vÏ dïng lÖnh grid.

Cô thÓ ta lµm mét vÝ dô d−íi ®©y:
VÏ trªn cïng hÖ trôc to¹ ®é ®å thÞ hai hµm sè sau
             y1=e-5tsin5t ; y2= e-5t cos5t;
víi biÕn t ch¹y tõ - 4 ®Õn +4:

Ta viªt file p2d.m ®Ó vÏ ®å thÞ nh− sau:

 % Chuong trinh ve do thi 2D
 t=-4:.05:4;
 y1=exp(-.5*t).*sin(5*t);
 y2=exp(-.5*t).*cos(5*t);
 plot(t,y1,'*',t,y2,'-');
 title('VE DO THI 2 CHIEU : y1( ***), y2 (---)')
 xlabel(' Gia tri t ')
 ylabel('gia tri y1, y2')
 grid
Ch¹y ch−¬ng trinh cho kÕt qu¶ lµ ®å thÞ d−íi ®©y:

                                   V E D O T H I 2 C H IE U : y 1 ( * * * ) , y 2 ( - - - )
                      8


                      6


                      4


                      2
     gia tri y1, y2




                      0


                      -2


                      -4


                      -6


                      -8
                        -4   -3   -2           -1             0             1                 2   3   4
                                                         G i a tr i t




Cã thÓ vÏ nhiÒu ®å thÞ trªn mét h×nh b»ng c¸ch dïng lÖnh subplot.
VÝ dô: ta vÏ hai ®å thÞ y1=y1(t) vµ y2=y2(t) võa nªu trªn cïng mét h×nh
nh−ng l¹i trªn hai hÖ trôc riªng biÖt, ta viÕt l¹i c¸c c¸c lÖnh ( tÝnh tõ lÖnh
plot(t,y1,...) nh− sau:

 subplot(211)
 plot(t,y1,'*')
 title('VE DO THI 2 CHIEU : y1( ***), y2 (---)')
 xlabel('gia tri t')
 ylabel('gia tri y1')
 grid
 subplot(212)
 plot(t,y2,'-')
 xlabel('gia tri t')
ylabel('gia tri y2')
 grid


                                                      V E D O T H I 2 C H IE U : y1 ( * * * ), y2 (---)
                     10


                       5
    gia tri y1




                       0


                      -5


                     -1 0
                         -4               -3         -2           -1           0              1           2   3   4
                                                                          g i a tri x

                     10



                       5
        gia tri y2




                       0



                      -5
                        -4                -3         -2           -1           0              1           2   3   4
                                                                          g i a tri x



VÏ ®å thÞ ®éc cùc Dïng lÖnh polar
VÝ dô: vÏ ®å thÞ hµm y=4e-4t víi t=0:2pi/3
Ta viÕt ch−¬ng tr×nh vÏ nh− sau:
t=0:pi/20:2*pi/3;
 r=4*exp(-4*t);
 polar(t,r)
KÕt qu¶ cho ra nh− d−íi ®©y:


                                                            90
                                                                      4
                                               120                         60
                                                                      3


                                    150                           2                     30


                                                                  1


                              180                                                             0




                                    210                                                 330




                                               240                        300
                                                            270
VÏ §å thÞ d¹ng thanh (Bar).
   §å thÞ bar biÓu diÔn gi¸ trÞ cña mét vÐc t¬ hay mét ma trËn d−íi d¹ng
c¸c thanh th¼ng ®øng hay n»m ngang. Bar(y) biÓu diÔn c¸c phÇn tö cña
vÐc t¬ y nÕu y lµ mét vÐc t¬. NÕu y lµ mét ma trËn, mét nhãm thanh sÏ
biÓu diÔn c¸c phÇn tö trong mét hµng, trôc x sÏ biÓu diÔn sè hµng.
VÝ dô: VÏ ®å thÞ biÓu thÞ sè sinh viªn tèt nghiªp cña mét tr−êng §¹i häc
tõ n¨m 1995 ®Õn 2001, biÕt sè sinh viªn tèt nghiÖp t−¬ng øng lµ 1000,
1200, 1800, 1850, 1750, 2100.
LËp ch−¬ng tr×nh vÏ nh− sau:

x=[1000, 1200, 1800, 1850, 1750, 2100]
bar(x);
title('SO LUONG SINH VIEN TOT NGHIEP HANG NAM')
xlabel('Nam')
ylabel('So luong sinh vien')
set(gca,'XTickLabel',{'1996';'1997';'1998';...
                          '1999';'2000';'2001'})

Ch¹y ch−¬ng tr×nh cho kÕt qu¶ lµ ®å thÞ d−íi ®©y:

                                       S O L U O N G S IN H V IE N T O T N G H IE P H A N G N A M
                            2 500




                            2 000
       So luong sinh vien




                            1 500




                            1 000




                             500




                                0
                                    1996      199 7        1998          1999       2000            2001
                                                                  N am




§å thÞ pie.

 LÖnh Pie(x) biÓu thÞ thµnh phÇn phÇn tr¨m theo d÷ liÖu trong x. Mçi
phÇn tö trong x ®−îc ®¹i diÖn b»ng mét phÇn cña ®å thÞ Pie.
Pie(x,explode) ®Æt c¸c phÇn tö cho ®å thÞ Pie. Explode lµ mét vÐc t¬ hay
mét ma trËn cña sè 0 vµ 1 t−¬ng øng víi x. C¸c phÇn tö lµ 0 sÏ t−¬ng øng
víi c¸c phÇn t¹o thµnh mét khèi liÒn trong ®å thÞ pie. NÕu lµ gi¸ trÞ 1 th×
phÇn tö t−¬ng øng víi mÈu trªn ®å thÞ sÏ ®−îc t¸ch rêi khái khèi liÒn
trong ®å thÞ Pie. Explode ph¶i cã cì gièng víi x.
      VÝ dô : BiÓu diÔn thµnh phÇn phÇn tr¨m cña c¸c lo¹i vËt liÖu cã
trong mét hçn hîp.

x=[7 15 56 12 10];
eplode= [1 0 0 0 0];
pie(x,eplode)
colormap jet

Ta ®−îc ®å thÞ :
                        7%
                                   10%



               15%
                                         12%




                             56%




b. VÏ ®å thÞ 3D : dïng lÖnh surf, mesh, contour3
VÝ dô: VÏ ®å thÞ z=-20x2+x-15y2+5y , víi -4<x<4 vµ -4<y<4.
Viªt file p3d.m ®Ó vÏ ®å thÞ ( dïng lÖnh surf )nh− sau:
[x,y]=meshgrid(-4:.2:4,-4:.2:4);
z=-20*x.^2+x-15*y.^2+5*y;
surf(x,y,z)
title(' Do thi 3D')
xlabel(' truc x')
ylabel(' truc y')
zlabel(' truc z')
pause

KÕt qu¶ cho nh− h×nh d−íi ®©y:
Cßn hai ®å thÞ d−íi ®©y ®−îc vÏ b»ng lÖn mesh vµ lÖnh contour3:
 - §å thÞ 3D dïng lÖnh mesh




 - §å thÞ 3D dïng lÖnh contour
D o th i 3 D d u n g le n h c o n to u r




             0


         -1 0 0


         -2 0 0
truc z




         -3 0 0


         -4 0 0


         -5 0 0
             40
                  30                                                                            40
                          20                                                               30
                                                                                    20
                                 10                                10
                       tru c y                                                   tru c x
PhÇn 2

øng dông Matlab gi¶i mét sè bµi toÊn kÜ
thuËt

1. Bµi to¸n vÒ m¹ch ®iÖn

VÝ dô 1: TÝnh c−êng ®é dßng ®iÖn cña m¹ch ®iÖn cã c¸c trë kh¸ng phøc
d−íi ®©y, biÕt hiÖu ®iÖn thÕ nguån U=5V, c¸c trë kh¸ng: z1=1+0,5i,
z2=2+0,5i, z3=4+i, z4=z1 ( Ω ).



         z1                 z1              z1                       z1



                   aaa
U=5v                         fff




              z4                   z4            z4                       z4
Gi¶i:
ViÕt c¸c ph−¬ng tr×nh ®Þnh luËt KiÕc sèp cho m¹ch nh− sau:
(z1+z2+z4)I1- z2I2 = U
(z1+2z2+z4)I2 - z2I1- z2I3= 0
(z1+2z2+z4)I3- z2I2- z2I4= 0
(z1+z2+z3+z4)I4- z2I3 = 0

ViÕt l¹i hÖ ph−¬ng tr×nh trªn d−íi d¹ng ma trËn nh− sau:

   (z1+z2+z4) - z2           0           0                  I1   =        U
  - z2        (z1+2z2+z4)I2 - z2         0                  I2   =        0
   0           - z2         (z1+2z2+z4) - z2                I3   =        0
   0            0          - z2         (z1+z2+z3+z4)       I4   =        0

hay Z.I = U
víi Z lµ ma tr©n trë kh¸ng, I lµ ma trËn cét dßng ®iÖn, cßn U lµ ma trËn
cét thÕ hiÖu.
NghiÖm I ®−îc tÝnh nh− sau:
                           I=Z-1.U

D−íi ®©y lµ file ml12.m ®Ó gi¶i ph−¬ng tr×nh ma trËn trªn
% File ml12.m
% Chuong trinh giai mach dien tro khang phuc

z1=1+.5i; z2=2+.5i; z3=4+i; z4=z1; % Cac tro
khang
U=5;                           % Hieu dien the
nguon
% Ma tran tro khang
Z=[z1+z2+z4 -z2             0            0;...
      -z2      z1+2*z2+z4 -z2            0;...
       0     -z2            z1+2*z2+z4  -z2;...
       0       0           -z2
z1+z2+z3+z4 ];
F=[ V 0 0 0 ]';    % Ma tran cot ve phai
I=inv(Z)*F         % Tinh dong dien

Ch¹y ch−¬ng tr×nh cho kÕt qu¶ d−íi ®©y:
                  I=

                          1.3008 - 0.5560i
                          0.4560 - 0.2504i
                          0.1530 - 0.1026i
                          0.0361 - 0.0274i




VÝ dô 2: TÝnh dßng ®iÖn cho m¹ch cã R, L vµ C nh− h×nh vÏ, cho
E=60v, R=50 Ω , L=1H,
       C=10-4F, t¹i thêi ®iÓm ban ®Çu i1(0)=0, i2(0)=0.


                         i1        L

                                                           i3

                 E                     oi    R        C




ViÕt hÖ ph−¬ng tr×nh vi ph©n cho m¹ch nh− sau:

          Ldi1/dt + Ri2 = E
          RCdi2/dt+ i2 - i1 = 0
ChuyÓn vÕ, viÕt l¹i hÖ ph−¬ng tr×nh trªn nh− d−íi ®©y:
         i1’ = - Ri2/L + E/L                         (1)
i2’ = i1/RC - i2 /RC

Dïng hµm ode45, lËp ch−¬ng tr×nh ®Ó x¸c ®Þnh i1, i2 b»ng c¸c file
ml13.m vµ ml13a.m d−íi ®©y:


% File ml13.m               CHUONG TRINHF TINH MACH DIEN
%                                    CO R-L-C

     global E R L C

E=60; L=1; R=50;C=.005 % Nhap cac so lieu
i0=[0 0]';       % Dieu kien ban dau
t=5;           % thoi gian
[t,i]=ode45('ml13a',t,i0);

subplot(211)
plot(t,i(:,1))
title('GIAI MACH DIEN CO R- L- C')
ylabel('D.dien trong mach chinh I1 - A')
grid
subplot(212)
plot(t,i(:,2))
ylabel('D.dien trong mach re I2 - A')
xlabel(' Thoi gian')
grid


 %     File ml13a.m

      function ic=ml13a(t,i)
        global E R L C

          ic=zeros(2,1);
          ic(1)=-R/L*i(2)+E/L;
          ic(2)=i(1)/(R*C)-i(2)/(R*C);



Ch¹y ch−¬ng tr×nh cho kÕt qu¶ lµ trÞ sè c−êng ®é dßng ®iÖn trong m¹ch
chÝhh i1 vµ m¹ch rÏ i2 nh− h×nh d−íi ®©y:
G IA I M A C H D IE N C O R - L - C




    D.dien trong m ac h c hinh I1- A
                                       1.5



                                         1



                                       0.5



                                         0
                                             0       0.5       1       1.5             2                2.5       3          3.5            4           4.5          5


                                       1.5
    D.dien trong m ach re I2 - A




                                         1



                                       0.5



                                         0
                                             0       0.5       1       1.5             2          2.5             3          3.5            4           4.5          5
                                                                                               Th o i g ia n

§Ó kiÓm tra kÕt qu¶ trªn, ta so s¸nh nã víi kÕt qu¶ chÝnh x¸c cña hÖ
ph−¬ng tr×nh vi ph©n (1) lµ:
      i1= 6/5- 6e-100t/5- 60te-100t
       i2= 6/5- 6e-100t/5- 120te-100t

§å thÞ chÝnh x¸c cña i1 vµ i2 cã d¹ng nh− h×nh d−íi ®©y:
                                                                        D o n g       d ie n    I1 = 6 / 5 - 6 / 5 e ( - 1 0 0 t ) - 6 0 t e ( - 1 0 0 t )
                                        1 . 4



                                        1 . 2



                                             1



                                        0 . 8



                                        0 . 6



                                        0 . 4



                                        0 . 2



                                             0
                                                 0     0 . 5       1          1 . 5                 2          2 . 5              3          3 . 5               4       4 . 5       5



                                                                       D o n g    d ie n   I2 = 6 / 5 - 6 / 5 e ( - 1 0 0 t ) - 1 2 0 t e ( - 1 0 0 t )
                                        1 . 4



                                        1 . 2



                                             1



                                        0 . 8



                                        0 . 6



                                        0 . 4



                                        0 . 2



                                             0
                                                 0     0 . 5       1         1 . 5              2             2 . 5           3           3 . 5              4       4 . 5       5




Ta thÊy kÕt qu¶ cña hai c¸ch tÝnh lµ nh− nhau.
§Ó thÊy sù dao ®éng cña m¹ch ®iÖn mét c¸ch râ nÐt ta t¨ng ®iÖn dung
cña tô ®iªn: lÊy C=0,005F råi ch¹y l¹i ch−¬ng tr×nh ta ®−îc kÕt qu¶ nh−
h×nh d−íi ®©y:

                                                                                       G IA I M A C H D IE N C O R - L - C
                             Dong dien trong m ach c hinh - A
                                                                  6


                                                                  4


                                                                  2


                                                                  0


                                                                 -2
                                                                       0   0 .5   1   1.5      2       2.5          3    3.5           4   4.5   5
     Dong dien trong m ac h re R - A




                                                                  2


                                                                1 .5


                                                                  1


                                                                0 .5


                                                                  0
                                                                       0   0 .5   1   1.5      2       2.5          3    3.5           4   4.5   5
                                                                                                   T h o i g ia n




2. Gi¶i bµi to¸n ®éng häc c¬ cÊu ph¼ng

VÝ dô : Gi¶i bµi to¸n ®éng häc c¬ cÊu cu lit
H·y x¸c ®Þnh chuyÓn vÞ, vËn tèc gãc, gia tèc gãc cña thanh cu lit 3 cña
c¬ cÊu cu lit, biÕt tr−íc kÝch th−íc c¸c kh©u: l0=0,5m, l1=0,2m, tay quay
1 quay ®Òu víi w1=8rad/s.




                                                                                                                             l1
                                                                                                                                  ϕ1




                                                                                                                    l0         l3



                                                                                                                                  ϕ3
Ta cã quan hÖ vÐc t¬ sau:
                 l 3 = l0 + l1
ViÕt l0 , l1 d−íi d¹ng sè phøc ta ®−îc:
                                     l3 = l0ei π / 2 + l1ei ϕ 1              (1)
Dïng hµm abs ta tÝnh ®−îc trÞ sè cña vÐc t¬ l3 , dïng hµm angle ®Ó tÝnh
gãc chØ ph−¬ng cña vÐc t¬ nµy còng lµ gãc ϕ 3 cña cu lit.
                      l3a = abs( l3 )                                         (2)
                     ϕ 3 = angle( l3 )                                        (3)
§Ó tÝnh ®−îc vËn tèc gãc vµ gia tèc gãc cña cu lÝt ta thay l3 = l3aei ϕ 3
   vµo (1) råi ®¹o hµm theo t, ta ®−îc:
                        l3aei ϕ 3 = l0ei π / 2 + l1ei ϕ 1
                 l3a’e i ϕ 3 + i ω 3 l3aei ϕ 3 = i ω 1 l1ei ϕ 1
Chia c¶ hai vÕ cho ei ϕ 3 :
                    l3a’ + i ω 3 l3a = i ω 1 l1ei (ϕ1 − ϕ 3 )
T¸ch phÇn thùc vµ ¶o, ta rót ra:
                    l3a’ = - ω 1 l1sin( (ϕ1 − ϕ 3 )                        (4)
                    ω 3 = ω 1 l1cos (ϕ 1 − ϕ 3 ) / l3a                     (5)
§Ó cã gia tèc gãc, ta ®¹o hµm (5) :
      α 3 = ( - ω 1 l1sin (ϕ 1 − ϕ 3 ) ( ω 1 - ω 3 ) l3a - l3a’ ω 3 )/ l3a (6)

C¨n cø vµo c¸c biÓu thøc (1), (2), (3), (4), (5) vµ (6) lËp ch−¬ng tr×nh tÝnh
c¸c chuyÓn vÞ vËn tèc vµ gia tèc nh− ®−îc viÕt trong file cl3.m d−íi ®©y.
KÕt qu¶ vÒ chuyÓn vÞ, vËn tèc vµ gia tèc gãc cu lÝt ®−îc cho d−íi d¹ng ®å
thÞ ë phÝa d−íi ch−¬ng tr×nh.
%   CHUONG TRINH TINH CHUYEN DONG CUA CO CAU CU LIT

l1=.2; l0=.5;                     %     Kich thuoc tay quay va
gia
 w1=8;                            %     Van toc goc khau dan -
rad/s
n=51;                         %       So vi tri tay quay
df=2*pi/n;
f1=0:df:2*pi;
f1d=f1*180/pi;                    %     Goc tay quay – do

l3=l0*exp(i*pi/2)+l1*exp(j*f1);
f3=angle(l3);
l3a=abs(l3);

l3ac=-l1*w1*sin(f1-f3);
w3=l1*w1*cos(f1-f3)./l3a;
alpha3=-(v32.*w3+l1*w1*(w3-w1).*sin(f3-
f1))./l3a;
subplot(311)
plot(f1d,f3*180/pi)
title(' CHUYEN DONG CUA CU LIT ')
ylabel(' C.vi goc Culit - do')
grid
subplot(312)
plot(f1d,w3)
ylabel(' Van toc goc Culit - rad/s')
grid
subplot(313)
plot(f1d,alpha3)
ylabel(' Gia toc goc Culit - rad/s^2')
xlabel(' Goc tay quay')
grid




                                                                                                CHUYEN DONG CUA CU LIT
                                                                           120
   Gia toc goc Culit - rad/s 2 toc goc Culit - rad/s C.vi goc Culit - do




                                                                           100

                                                                           80

                                                                           60
                                                                                 0   50   100     150       200     250    300   350   400
                                                                            5

                                                                            0

                                                                            -5

                                                                           -10
                          V an




                                                                                 0   50   100     150       200     250    300   350   400
                                                                           50



                                                                            0


                                                                           -50
                                                                                 0   50   100     150       200      250   300   350   400
                                                                                                        Goc tay quay


3. Gi¶i bµi to¸n c©n b»ng m¸y
VÝ dô 1 : Gi¶i bµi to¸n c©n b»ng tÜnh
Cã trôc quay trªn cã g¾n c¸c khèi l−îng lÖch t©m ®Æt trong cïng mét mÆt
ph¼ng nh− h×nh vÏ. Trôc hiÖn ®ang mÊt c©n b»ng tÜnh.Ta tiÕn hµnh c©n
b»ng trôc quay b»ng ph−¬ng ph¸p sè phøc nh− sau:
Tõ ®iÒu kiÖn c©n b»ng tÜnh ta cã:                          m4
m1
     m1r1 + m2r2 + m3r3 + m4r4 + mcbrcb = 0                          r1
                                                                     r4

r2
                                                         mcb      rcb
r3

BiÓu diÔn c¸c vÐc t¬ d−íi d¹ng sè phøc ta ®−îc:
  mcbrcb = - (m1r1ei ϕ 1 + m2r2ei ϕ 2 + m3r3ei ϕ 3 + m4r4ei ϕ 4 )
Tõ ®ã tÝnh ®−îc trÞ sè cña tÝch mcbrcb vµ gãc chØ ph−¬ng ϕ cña b¸n kÝnh
vÐc t¬ rcb b»ng c¸ch dïng hµm abs vµ hµm angle.
                    mcbrcb = abs( mcbrcb);
                         ϕ = angle(mcbrcb )
Ch−¬ng tr×nh tÝnh nh− sau:

%     File canbt.m
%    TINH CAN BANG TINH

m1=12; m2=15; m3=27;m4=30;                  %       Cac khoi
luong
r1=.6; r2=.8; r3=.5; r4=.4;                 % Tri so cac ban
kinh vec to
f1=pi/2; f2=pi/12;                          %    Cac goc chi
phuong
f3=-pi/6;f4=2*pi/3;                         % cua ban kinh ri

mrcb=-m1*r1*exp(i*f1)-m2*r2*exp(i*f2)-
m3*r1*exp(i*f3)-...
       m4*r4*exp(i*f4);
mr=abs(mrcb)               % Tri so mcg*rcb
f=angle(mrcb)*180/pi       % Goc chi phuong cua
ban
                           % kinh vecto rcb (do)


      Ch¹y ch−¬ng tr×nh trªn kÕt qu¶ nhËn ®−îc lµ tÝch mcbrcb ( kÝ hiÖu
lµ mr) vµ gãc chØ ph−¬ng (kÝ hiÖu lµ f) cña b¸n kÝnh vÐc t¬ cña khèi
l−îng c©n b»ng (tÝnh ra ®é):

                   mr =
                           23.3171
f=
                          -147.2962
NÕu chän tr−íc r = rcb= 0,6m th× khèi l−îng c©n b»ng cÇn ®Æt vµo lµ:
            m = mcb = mr/rcb =38,86 kg.

VÝ dô 2: Gi¶i bµi to¸n c©n b»ng ®éng vËt quay
Bµi to¸n: H·y c©n b»ng ®éng trôc quay cã g¾n c¸c khèi l−îng ®Æt lÖch
t©m trªn nh÷ng mÆt ph¼ng kh¸c nhau nh− h×nh vÏ d−íi ®©y. BiÕt hai mÆt
ph¼ng T vµ P lµ hai mÆt ph¼ng c©n b»ng.


          m1                            T                          m1
           P
                          m2                 m2               r1
           r1            r2                          r2                              m4
     r4                                          A                                        B
m4                   rP       mP            l2
          mP                                          l1
                r3                                      l4
r3
                 m3                                                             l3
m3
           rT
mT                             mT                                           l



 C¸c khèi l−îng, ®é dµi c¸c b¸n kÝnh vÐc t¬ t−¬ng øng vµ c¸c kÝch th−íc
kh¸c ®−îc cho nh− sau: m1=20 kg, m2=15 kg, m3=17 kg, m4=26 kg,
r1=0,6m, r2= 0,3m, r3=0,4m, r4=0,4m, l1=0,3m, l2=0,5m, l3=0,8m,
l4=1,2m, l=1,5m . C¸c b¸n kÝnh vÐc t¬ r1, r4 t−¬ng øng cã ph−¬ng th¼ng
®øng vµ n»m ngang, cßn vÐc t¬ r2, r3 lµm víi ph−¬ng ngang gãc
ϕ 2 = 30 0  vµ ϕ 3 = −60 0 .
Ta gi¶i nh− sau: Gi¶ sö hai ®èi träng khèi l−îng mT vµ mP ®· ®−îc ®Æt
vµo hai mÆt ph¼ng c©n b»ng T vµ P, c¸c b¸n kÝnh vÐc t¬ t−¬ng øng lµ rT
vµ rP , vµ hiÖn giê trôc ®· ®−îc c©n b»ng tÜnh vµ ®éng. Tõ ph−¬ng tr×nh
c©n b»ng m« men ®èi víi ®iÓm A cña c¸c lùc qu¸n tÝnh vµ ph−¬ng tr×nh
tæng vÐc t¬ c¸c lùc qu¸n tÝnh b»ng 0 ta cã hai ph−¬ng tr×nh vÐc t¬ sau:
                  m1l1r1 + m2l2r2 + m3l3r3 + m4l4r4 + mPlrP =0 (1)
                   m1r1 + m2r2 + m3r3 + m4r4 + mPrP +mTrT=0 (2)
Ta gi¶i (1) tr−íc ®Ó x¸c ®Þnh mP, rP , sau ®ã gi¶i tiÕp (2) ®Ó x¸c ®Þnh nèt
mT , rT .
V× : r1 = r1 eiϕ , r2 = r2 eiϕ , r3 = r3 eiϕ , r4 = r4 eiϕ
                     1              2                     3ta viÕt l¹i (1) d−íi
                                                                        4



d¹ng sè phøc nh− sau:
mPlrP = mPlrP eiϕ = - m1l1r1 eiϕ - m2l2r2 eiϕ - m3l3r3 eiϕ - m4l4r4 eiϕ
                      P              1            2             3              4



hay :      mPrP = (- m1l1r1 eiϕ - m2l2r2 eiϕ - m3l3r3 eiϕ - m4l4r4 eiϕ ) / l
                               1            2             3           4




TrÞ sè cña tÝch mPrP ®−îc tÝnh nh− sau:

            mP rP = abs(mPrP )
Chän tr−íc rP ta sÏ x¸c ®Þnh ®−îc khèi l−îng cña ®èi träng cÇn ®Æt trªn
mÆt ph¼ng c©n b»ng ph¶i P:                 mP= mP rP /rP
Gãc chØ ph−¬ng cña b¸n kÝnh vÐc t¬ :
                         ϕ P = angle( mPrP )
Sau khi ®· cã mP ,rP ta gi¶i (2) ®Ó x¸c ®Þnh mTrT:
             mTrT = - ( m1r1 + m2r2 + m3r3 + m4r4 + mPrP )
TrÞ sè cña mTrT ®−îc tÝnh theo:
                                         mTrT = abs( mTrT )
NÕu chän tr−íc mT ta sÏ x¸c ®Þnh ®−îc ®é dµi cña b¸n kÝnh vÐc t¬ rT :
                          rT = m TrT / mT
Gãc chØ ph−¬ng cña b¸n kÝnh vÐc t¬ rT
                                          ϕ T = angle(mTrT)
§Õn ®©y bµi to¸n ®· gi¶i xong.
D−íi ®©y lµ ch−¬ng tr×nh tÝnh:

%          File canbd.m
%       CHUONG TRINH TINH CAN BANG DONG CHO VAT QUAY
m1=20; m2=15; m3=17; m4=26;                           % Khoi luong cac
                                                      % vat lech tam - kg
r1a=0.6; r2a= 0.3; r3a=0.4; r4a=0.4;                  % Do dai cac ban
                                                             % kinh vec
to -m
l1=0.3; l2=0.5; l3=0.8; l4=1.2;                   % Khoang cach doc
                                                  % truc den mat phang
T
                                                          % cua cacs khoi
luong
l=1.5;                     %    Khoang cach giua hai mat phang
c.bang
f1=pi/2; f2=pi/6;          % Cac goc chi phuong cua cac
f3=-pi/3; f4=pi;           %    ban kinh vec to -m

r1=r1a*exp(i*f1);                           % Cac ban kinh vec to
r2=r2a*exp(i*f2);                              %    duoi dang so phuc
r3=r3a*exp(i*f3);
r4=r4a*exp(i*f4);

mPrP=(-m1*l1*r1-m2*l2*r2-m3*l3*r3-m4*l4*r4)/l; % Vec to

mPrPa=abs(mPrP);                         % Tri so cua tich mPrP -
kg.m
rPa=0.5;                                 % Chon truoc tri so v.to rP
mP=mPrPa/rPa;                          % Khoi luong doi trong mP
fP=angle(mPrP)*180/pi;              % Goc chi phuong cua rP

rP=mPrP/mP;            % ban kinh vec to cua doi trong mP
mTrT=-m1*r1-m2*r2-m3*r3-m4*r4-mP*rP;
mTrTa=abs(mTrT);                     % Tri so tich mTrT
mT=10;                       % chon truoc doi trong trai
mT - kg
rTa=mTrTa/mT;             % Do dai ban kinh vec to rT
fT=angle(mTrT)*180/pi; % Goc chi phuong cua vec to rT -
do
disp(' DOI TRONG DAT LEN M.PHANG P ')
disp('      mP(kg)    rP(m)     fP(do)')
P=[ mP rPa    fP];
disp(P)
disp(' DOI TRONG DAT LEN M.PHANG T ')
disp(   '     mT (kg)   rT(m)    fT (do)')
T=[ mT rTa    fT];
disp(T)


Ch¹y ch−¬ng tr×nh víi trÞ sè b¸n kÝnh vÐc t¬ cña ®èi träng ®Æt trªn mÆt
ph¼ng c©n b»ng ph¶i rP vµ khèi l−îng ®èi träng ®Æt trªn mÆt ph¼ng c©n
b»ng tr¸i mT ®−îc chän tr−íc:
                   rP = 0,5 m vµ mT = 10 kg
ta ®−îc kÕt qu¶ lµ c¸c khèi l−îng cña c¸c ®èi träng ( tÝnh b»ng kg), ®é
dµi c¸c b¸n kÝnh vÐc t¬ (tÝnh b»ng m)vµ c¸c gãc chØ ph−¬ng t−¬ng øng
cña chóng (tÝnh b»ng ®é) nh− ®−îc biÓu diÔn d−íi ®©y:

DOI TRONG DAT LEN M.PHANG P
    mP(kg) rP(m) fP(do)
  10.4153 0.5000 -0.1014

DOI TRONG DAT LEN M.PHANG T
    mT (kg) rT(m) fT (do)
  10.0      0.8613 -104.1446

VÞ trÝ cña c¸c ®èi träng ®−îc thÓ hiªn trªn h×nh vÏ.


4. TÝnh thiÕt kÕ bé truyÒn b¸nh r¨ng

 VÝ dô: TÝnh kho¶ng c¸ch trôc cña bé truyÒn b¸nh r¨ng trô r¨ng th¼ng A
vµ kh¶o s¸t sù phô thuéc gi÷a A vµ tØ sè truyÒn i khi c¸c th«ng sè kh¸c lµ
kh«ng ®æi

Kho¶ng c¸ch trôc cña bé truyÒn b¸nh r¨ng trô r¨ng th¼ng ®−îc tÝnh theo
c«ng thøc cã d¹ng quen thuéc sau:
2
                                                    ⎛ 1,05.10 6 ⎞ KN
                                                  3
                                                    ⎜ [σ ] i ⎟ ϕ n
                                        A ≥ (i + 1) ⎜           ⎟
                                                    ⎝      tx   ⎠ A 2

Cho øng suÊt tiÕp xóc cho phÐp [σ ]tx = 546N / mm 2 , hÖ sè t¶i träng K=1,3,
hÖ sè chiÒu réng b¸nh r¨ng ϕ A = 0,4 , tèc ®é vßng quay trôc bÞ dÉn n2 = 60
v/ph, c«ng suÊt truyÒn       N=5 kw. §Ó thÊy ®−îc quan hÖ gi÷a trÞ sè
kho¶ng c¸ch trôc vµ tØ sè truyÒn ta cho tØ sè truyÒn i biÕn thiªn tõ 1 ®Õn
10, sau ®ã tÝnh c¸c trÞ sè A t−¬ng øng. C¸ch tÝnh ®−îc tr×nh bµy trong file
kctA.m vµ ®å thÞ trªn h×nh d−íi ®©y m« t¶ quan hÖ gi÷a A vµ i lµ kÕt qu¶
thu ®−îc khi ch¹y ch−¬ng tr×nh.
Ta thÊy mét ®iÒu thó vÞ lµ kho¶ng c¸ch trôc cã trÞ sè nhá nhÊt khi tØ sè
truyÒn b»ng 2 vµ kho¶ng c¸ch trôc t¨ng nhanh khi tØ sè truyÒn v−ît qu¸
4.

                                            T IN H K H . C A C H T R U C B O T R U Y E N B . R A N G
                          240



                          230



                          220
    K h. cach truc - mm




                          210



                          200



                          190



                          180
                                1   2        3         4          5             6      7         8     9   10
                                                                T i s o tr u y e n




%                          File kctA.m
%                          TINH KHOANG CACH TRUC BO TRUYEN BANH RANG
i=1:.5:10; %    Ti so truyen
ustx = input(' ung suat tiep xuc - N/mm^2
ustx=')
k = input('he so tai trong la     k=')
phiA = input('he so chieu rong banh rang
phiA=')
teta=input('he so tang kha nang tai teta=')
n2= input('so vong quay banh rang     n2=')
N=input('cong suat la - KW    N=')

A
=(i+1).*((1.05*10^6./(ustx*i)).^2*k*N/(phiA*teta*n2)).^(1
/3);
plot(i,A)
title(' TINH KH. CACH TRUC BO TRUYEN B.RANG')
xlabel('Ti so truyen')
ylabel(' Kh. cach truc - mm')
grid


5. TÝnh søc bÒn trôc

Trong tÝnh søc bÒn trôc trong c¸c hép gi¶m tèc viÖc x¸c ®Þnh c¸c ph¶n
lùc t¹i c¸c gèi vµ trÞ sè m« men uèn t¹i c¸c tiÕt diÖn nguy hiÓm ( th−êng
lµ bµi to¸n kh«ng gian) cã thÓ ®−îc thùc hiÖn nhê lËp mét ch−¬ng tr×nh
tÝnh nh− trong vÝ dô d−íi ®©y:

                           y
                                          PAy                       PBy


                       0                        A                    B
C     x
                   z           lA   PAz                       PBz
                                                    lB
                                                         lC


Gi¶ sö trôc chÞu t¸c dông cña hÖ lùc nh− h×nh vÏ. Gäi R0y,R0z,RAy,Raz lµ
c¸c thµnh phÇn ph¶n lùc tõ c¸c æ t¹i 0 vµ C. Theo ®iÒu kiÖn c©n b»ng vÒ
m« men ®èi víi ®iÓm O vµ c©n b»ng tæng vÐc t¬ lùc , ta viÕt ®−îc hai
ph−¬ng tr×nh c©n b»ng sau:
             lAxPAy+lAxPAz+ lBxPBy+lBxPBz+ lCxRCy+lCxRCz = 0
      (1)
             PAy+PAz+ PBy+PBz+ RCy+RCz+ R0y+R0z = 0
      (2)

Thay Rc=RCy+RCz , R0= R0y+R0z vµo (1) vµ (2) ta rót ra:
           lCxRC = - ( lAxPAy+lAxPAz+ lBxPBy+lBxPBz )
     (3)
              R0 = - ( PAy+PAz+ PBy+PBz+ RCy+RCz )
(4)

Sau khi tÝnh ®−îc c¸c ¸p lùc khíp ®éng t¹i C vµ O, ta cã thÓ tÝnh ®−îc
m« men uèn t¹i c¸c tiÕt diÖn nguy hiÓm lµ A vµ B dùa vµo c¸c ph−¬ng
tr×nh c©n b»ng sau:
                    MB + lBC x RC = 0
(5)
                    MA+(-lA x R0) = 0
(6)
§Ó gi¶i c¸c ph−¬ng tr×nh vÐc t¬ (3), (4), (5) vµ (6) ta ®−a ra c¸c vÐc t¬
®¬n vÞ cña hÖ toa ®é §Ò c¸c lµ i, j vµ k vµ dïng hµm cross(...,...) ®Ó nh©n
cã h−íng hai vÐc t¬. C¸ch lµm ®−îc thÓ hiÖn râ trong file plkd.m d−íi
®©y:

%    File plkd.m
%   Tinh phan luc tai khop dong va mo men uon

% Cac Vec to don vi cua he toa do De cac
I=[1 0 0]';
J=[0 1 0]';
K=[0 0 1]';
% Vec to vi tri
la=100; lb=250; lc=350; lbc=100;
La=100*I; Lb=250*I; Lc=350*I; Lbc=lbc*I;


% Luc tac dung
Pay=-1.4*J; Paz=.5*K;
Pby=-.9*J; Pbz=1.4*K;

% Tinh phan luc goi C

LcRc=-cross(La,Pay)-cross(La,Paz)-cross(Lb,Pby)-
cross(Lb,Pbz);

Rc0=LcRc/lc;                            %   Vec to phan luc tai
goi C(chua quay)

Q=[0 0 0; 0 0 -1; 0 1 0]; % Ma tran chuyen
(quay)
Rc=-Q*Rc0                % Vec to phan luc tai
goi C

% Tinh phan luc tai goi O
     R0=-(Pay+Paz+Pby+Pbz+Rc)

% Tinh mo men uon tai tiet dien B va A
    Mb=-cross(Lbc,Rc)
    Ma=-cross(-La,R0)
%              ---------------------------------------------

Ch¹y ch−¬ng tr×nh plkd.m trªn mµn h×nh Command Window, kÕt qu¶
cña c¸c ph¶n lùc khíp ®éng t¹i O , C vµ c¸c m« men uèn t¹i mÆt c¾t A vµ
B nhËn ®−îc nh− sau:

                          Rc =
0
                            1.0429
                           -1.1429

                       R0 =
                                0
                            1.2571
                           -0.7571

                       Mb =
                                0
                        -114.2857
                        -104.2857

                       Ma =
                                0
                         -75.7143
                        -125.7143


» plkd

                          Rc =
                                     0
                                1.0429
                               -1.1429

                          R0 =
                                    0
                                1.2571
                               -0.7571

                          Mb =
                                   0
                           -114.2857
                           -104.2857

                          Ma =
                                     0
                               75.7143
                              125.7143


6. TÝnh dao ®éng

a. TÝnh dao ®éng cña hÖ mét bËc tù do
Gi¶ sö cã hÖ dao ®éng mét bËc tù do nh− h×nh vÏ: m kµ khèi l−îng cña
vËt, c lµ ®é cøng lß xo (N/m), k lµ hÖ sè c¶n cña gi¶m chÊn thuû lùc
(Ns/m), cßn F lµ lùc kich thÝch víi F=F0coswt ( F0 lµ biªn ®é cña lùc –
N, w lµ tÇn sè gãc – rad/s).
ViÕt ph−¬ng tr×nh ®Þnh luËt 2 cho vËt ;
          mx’’= -kx’-cx +F0coswt                                          (1)
trong ®ã x, x’, x’’ lÇn l−ît lµ chuyÓn vÞ,                              x
vËn tèc vµ gia tèc cña vËt.                               k                   F
ta biÕn ®æi (1) nh− sau:
                                                          c            m

                     x’’= -kx’/m - cx/m + +F0coswt/m                  (2)
§Æt x1=x’, x2= x th× x1’= x’’, x2’= x1, ph−¬ng tr×nh vi ph©n cÊp 2 trªn sÏ
®−îc viÕt thµnh hÖ hai ph−¬ng tr×nh bËc nhÊt víi hai Èn lµ x1 vµ x2 nh−
d−íi ®©y:
                     x1’= - kx1/m - cx2m + F0coswt/m                              (3)
                     x2’= x1

Ch−¬ng tr×nh ®Ó gi¶i hÖ (3) ®−îc viÕt trong c¸c file ml00.m vµ ml0.m
nh− d−íi ®©y:

% File ml00.m
% Chuongtrinh tinh dao dong he 1 bac tu do co
giam chan
% thuy luc chui luc kich dong dang F=F0cos(wt)

global m k c w F0

m=100;                       % Khoi luong vat     - kg
c=10000;                     % Do cung lo xo - N/m
k=80;                        % He so can nhot Ns/m
w1=sqrt(c/m)                 % Tan so dao dong rieng
w=6;                         % Tan so luc kich dong
tc=15;                       % Thoi gian dao dong

x0=[0 .01 ]' ;               %   Dieu kien ban dau (van
toc, toa do)
F0=20      ;                 %    Bien do luc kich dong - N

         [t,x]=ode45('ml0',tc,x0);

subplot(211)
plot(t,x(:,2))
title(' TINH DAO DONG HE MOT BAC TU DO')
ylabel('Chuyen vi cua vat - cm')
grid
subplot(212)
plot(t,x(:,1))
xlabel('thoi gian -s')
ylabel('Van toc cua vat - m/s')
grid
pause


%                     File ml0.m

function xc=ml0(t,x)
 global m k c w F0

 xc=zeros(2,1);
 xc(1)=-k/m*x(1)-c/m*x(2)+F01*cos(w*t)/m;
 xc(2)=x(1);

KÕt qu¶ ch¹y ch−¬ng tr×nh cho d−íi d¹ng ®å thÞ d−íi ®©y:


                                                                TIN H D A O D O N G H E M O T B A C TU D O
                                                       1
                      Chuyen vi c ua vat - c m




                                                    0.5


                                                       0


                                                   -0 . 5


                                                      -1
                                                            0          5                          10         15


                                                    0.1
    V an toc c ua vat - m /s




                                                  0.05


                                                       0


                                                 -0 . 0 5


                                                   -0 . 1
                                                            0          5                          10         15
                                                                              t h o i g ia n -s




b. TÝnh dao ®éng hÖ hai bËc tù do
Cã hÖ dao déng hai bËc tù do nh− h×nh vÏ: khèi l−îng
cña c¸c vËt lµ m1, m2, ®é cøng c¸c lß xo lµ c1vµ c2, hÖ                                                x2
F1
sè c¶n nhít lµ k1 vµ k2, lùc kÝch thich ®Æt lªn hÖ lµ            c2    k2
F1=F10sinw1t, F2=F20sinw2t.
                                                            x1
F2

                                                                 c1
k1
ViÕt hÖ ph−¬ng tr×nh ®Þnh luËt 2 Niu t¬n cho
tõng vËt:
m1x1’’=- k1x1’- c1x1+k2(x2’-x1’)+c2(x2-x1) +F01sinw1t
m2x2’’= - k2 (x2’-x1’)- c2(x2 -x1)+F02sinw2t

x1’’ = - (k1+k2)x1’/m1- (c1+c2)x1/ m1+k2x2’/ m1+c2x2 / m1+ F01sinw1t/ m1
       (1)
x2’’ = k2x1’/ m2 + c2x1 / m2 - k2x2’ / m2 - c2x2/ m2 + F02sinw2t/ m2

T−¬ng tù nh− khi gi¶i ph−¬ng tr×nh vi ph©n c©p hai ë phÇn trªn, ta còng
®Æt:
                    y1 = x1’, y2 = x1, y3 = x2’, y4 = x2.
                    (2)
Rót ra:
                     y1’=x1’’
             (3)
                     y2’=y1
                     y3’= x2’’
                     y4’=y3
Thay (1) vµo (3) vµ chó ý ®Õn (2) ta lËp ®−îc hÖ gåm bèn ph−¬ng tr×nh
vi ph©n tuyÕn tÝnh bËc nhÊt. HÖ ph−¬ng tr×nh nµy vµ c¸ch gi¶i nã ®−îc
cho trong file ml11.m vµ ml1.m ë d−íi ®©y.
Nh©n tiÖn ®©y ta còng thö t¸c dông cña gi¶m chÊn ®éng lùc: theo lÝ
thuyÕt, nÕu lùc kÝch thÝch vµo vËt 2 b»ng 0 ( F2=0), vµ c¸c th«ng sè cña
bé gi¶m chÊn ®éng lùc gåm khèi l−îng m2 vµ lß xo cã ®é cøng c2 tho·
m·n ®iÒu kiÖn: c2/m2 = w12 ( w1 lµ tÇn sè lùc kÝch thÝch cña lùc F1 lªn vËt
1) th× dao ®éng cña vËt chÝnh 1 cã khèi l−îng m1 ®ã sÏ b»ng 0. Trong
ch−¬ng tr×nh ta cho F20=0, m2=10 kg, c2=510 N/m vµ w1= c 2 / m 2 .

% File ml11.m
% Tinh dao dong he hai bac tu do

global m1 m2 k1 k2 c1 c2 w F10 F20

m1=100;                    %    Khoi luong vat thu nhat - kg
c1=10000;                  %    Do cung lo xo thu nhat - N/m
m2=10;                     %    Khoi luong vat thu 2 - kg
c2=510;                    %    Do cung lo xo thu 2 - N/m
k1=220; k2=0;              %    He so can nhot cua giam chan
- Ns/m
w20=sqrt(c2/m2)
x0=[0 .0 0 .0]'; % Dieu kien ban dau
F10=100;          % Bien do luc tac dung vao
vat 1 – N
F20=0;            %            --                        2
w1=w20;           % Tan so goc cua luc k.thich
- rad/s

           [t,y]=ode45('ml1',tc,x0);

subplot(211)
plot(t,y(:,2)*100)
title('TINH DAO DONG HE HAI BAC TU DO')
ylabel('Chuyen vi cua vat 1 - cm')
grid
subplot(212)
plot(t,y(:,4)*100)
xlabel(' Thoi gian - s')
ylabel('Chuyen vi cua vat 2 - cm')
grid
pause



% File ml1.m
% Chuong trinh con tinh dao dong he hai bac tu
do

function yc=ml1(t,y)
 global m1 m2 k1 k2 c1 c2 w F10 F20

 yc=zeros(4,1);
 yc(1)=-(k1+k2)/m1*y(1)-(c1+c2)/m1*y(2)+...

k2/m1*y(3)+c2/m1*y(4)+F10*sin(w1*t)/m1;
 yc(2)= y(1);
 yc(3)= k2/m2*y(1)+c2/m2*y(2)-k2/m2*y(3)-
c2/m2*y(4)+...
         F20*sin(w2*t)/m2;
 yc(4)= y(3);

Ch¹y ch−¬ng tr×nh sÏ cho kÕt qu¶ d−íi d¹ng ®å thÞ sau:
T IN H D A O D O N G H E H A I B A C TU D O
                                                        2




                         Chuy en vi c ua vat 1 - cm
                                                        1


                                                        0


                                                       -1


                                                       -2
                                                             0    2        4        6      8         10         12     14    16    18   20


                                                      40
     Chuy en vi c ua vat 2 - c m




                                                      20


                                                        0


                                                      -2 0


                                                      -4 0
                                                             0    2        4        6      8          10         12    14    16    18   20
                                                                                               Th o i g ia n - s




Ta thÊy mét ®iÒu thó vÞ lµ : ®óng nh− dù ®o¸n, biªn ®é dao ®éng cña vËt
chÝnh 1 gi¶m dÇn theo thêi gian vµ sÏ t¾t h¼n sau Ýt gi©y n÷a.


c. X¸c ®Þnh tÇn sè dao ®éng riªng cña hÖ nhiÒu bËc tù do
Víi hÖ c¬ häc nhiÒu bËc tù do viÖc x¸c ®Þnh c¸c tÇn sè dao ®éng riªng
cña hÖ cã mét ý nghÜa quan träng. Matlab gióp ta gi¶i bµi to¸n nµy kh«ng
mÊy khã kh¨n.
VÝ dô: Cã hÖ gåm bèn toa xe mãc nèi víi nhau, h·y x¸c ®Þnh tÇn sè dao
®éng riªng cña hÖ theo chiÒu däc. BiÕt khèi l−îng c¸c toa xe lµ m1=45T,
m2=35T, m3=40T, m4=50T, ®é cøng c¸c lß xo lµ c1=c2=800KNm,
c3=1000KN/m.

                                                             m1       x1       m2        x2        m3             x3   m4     x4




§Ó gi¶i bµi to¸n tr−íc hÕt ta ph¶i lËp c¸c ma trËn khèi l−îng vµ ma tr©n
®é cøng nh− sau:
- Ma trËn khèi l−îng:
      M=diag(m1, m2, m3, m4); ( Ma trËn chÐo cã c¸c phÇn tö lµ c¸c
khèi l−îng)
-Ma trËn ®é cøng:
c1     -c1        0           0
     C=     -c1    c1+c2       -c2         0
              0     -c2         c2+c3     -c3
              0      0          -c3         c3

    - Dïng hµm eig ®Ó x¸c ®Þnh c¸c trÞ riªng vµ vÐc t¬ riªng:
                    [ X, L] = eig( C, M);
trong ®ã L lµ ma trËn ®−êng chÐo mµ mçi phÇn tö trªn ®−êng chÐo lµ mét
trÞ riªng (eigenvalue) lµ w12, w22, w32 vµ w42 . Cßn w1 w2, w3 vµ w4 chÝnh lµ
c¸c tÇn sè dao ®éng riªng cña hÖ (rad/s).
    Ma trËn (hµng) cña c¸c tÇn sè dao ®éng riªng ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau:
                     w = diag(sqrt(L));
KÕt qu¶ tÝnh b»ng sè cô thÓ nhËn ®−îc nhê ch¹y ch−¬ng tr×nh trong file
tansd.m d−íi ®©y:


% File t¸nd.m
% CHUONG TRINH TINH TAN SO DAO DONG RIENG
% CUA HE NHIEU BAC TU DO

m1=45000; m2=35000;
 m3=40000; m4=50000; % Khoi luong cac toa xe
c1=800000;c2=c1;     % Do cung lo xo N/m.
c3=1000000;
% Ma tran khoi luong va ma tran do cung
m=[m1 m2 m3 m4];
M=diag(m);
C=[c1 -c1 0 0; -c1 c1+c2 -c2 0 ; 0 -c2 c2+c3
-c3;...
    0 0 -c3 c3];

% Tinh tri rieng va vec to rieng
      ,L]=eig(C,M);

wb=diag(L);                %   Cac tri rieng
w=sqrt(wb)                 %    Cac tan so dao dong rieng -
rad/s

C¸c gi¸ trÞ tÇn sè dao ®éng riªng ®−îc ch−¬ng tr×nh cho d−íi ®©y:

      w=

               8.6524
               6.5472
               0 + 0.0000i
               3.2807
Ta thÊy cã mét tÇn sè dao ®éng riªng b»ng 0 : w3=0. §iÒu nµy vÒ mÆt lÝ
thuyÕt dao ®éng th× hoµn toµn hîp lÝ v× nã t−¬ng øng vèi mét d¹ng dao
®éng riªng cña hÖ trong ®ã toµn hÖ chuyÓn ®éng nh− mét vËt r¾n.



KÕt luËn

Qua hai phÇn nghiªn cøu t×m hiÓu phÇn mÒm lËp tr×nh Matlab vµ øng
dông nã ®Ó gi¶i mét sè bµi to¸n kÜ thuËt, chóng t«i thÊy r»ng ®©y lµ mét
phÇn mÒm rÊt m¹nh, dÔ sö dông vµ rÊt cã hiÖu qu¶ trong tÝnh to¸n, ®Æc
biÖt thÝch hîp cho viÖc nghiªn cøu trong lÜnh vùc khoa häc kÜ thuËt.
 §ång thêi chóng t«i còng thÊy râ r»ng: ®Ó hiÓu cÆn kÏ còng nh− sö dông
®−îc hÕt kh¶ n¨ng cña Matlab th× ®ã còng kh«ng ph¶i lµ chuyÖn dÔ, v×
b¶n th©n nã lµ mét phÇn mÒm lín. Tuy nhiªn, trong ph¹m vi cña ®Ò tµi
nghiªn cøu nµy, nh÷ng vÊn ®Ò c¬ b¶n vµ nh÷ng øng dông phæ biÕn cña
phÇn mÒm ®· ®−îc tr×nh bµy vµ ®· cã nh÷ng vÝ dô minh ho¹ cô thÓ. Tõ
nh÷ng phÇn c¬ b¶n nµy, ng−êi ®äc qua sö dông thùc tÕ phÇn mÒm sÏ cã
kh¶ n¨ng tù t×m hiÓu s©u h¬n nhê tra cøu phÇn Help trong m¸y.
C¸ch tr×nh bµy chóng t«i ®· cè g¾ng sao cho ng¾n gän, dÔ hiÓu vµ thiªn
vÒ thùc hµnh. Mét trong nh÷ng môc ®Ých chÝnh cña nhãm nghiªn cøu lµ
biÕn kÕt qu¶ nghiªn cøu nµy thµnh tµi liÖu ®Ó t×m hiÓu vµ sö dông Matlab
cho nh÷ng ng−êi quan t©m, ®Æc biÖt lµ cho sinh viªn. Hi väng lµ víi tµi
liÖu nµy, ng−êi häc cã thÓ tù thùc hµnh trªn m¸y tÝnh ®Ó lËp c¸c ch−¬ng
tr×nh tÝnh to¸n cho bµi to¸n cña m×nh.
Do khu«n khæ thêi gian cã h¹n, cßn mét phÇn thø hai n÷a cña Matlab mµ
chóng t«i ch−a kÞp nghiªn cøu: ®ã lµ phÇn SIMULINK. §©y lµ phÇn
mÒm m« pháng rÊt m¹nh vµ hiÖu qu¶ cña Matlab, cho phÐp gi¶i®−îc
nhiÒu lo¹i bµi to¸n phøc t¹p. Chóng t«i hi väng sÏ cã ®iÒu kiÖn nghiªn
cøu tiÕp trong thêi gian tíi.
bctntlvn (52).pdf

bctntlvn (52).pdf

  • 1.
    THUYẾT MINH ĐÈTÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG: MATLAB TÌM HIỂU VÀ ỨNG DỤNG
  • 2.
    Tr−êng ®¹I häcgiao th«ng vËn t¶I thuyÕt minh ®Ò tµI nghiªn cøu khoa häc cÊp tr−êng matlab t×m hiÓu vµ øng dông gi¶i mét sè bµi to¸n kÜ thuËt M· sè : T2001- CK- 08 Ng−êi thùc hiÖn : Th.S NguyÔn B¸ NghÞ K.S NguyÔn v¨n Chung K.S Ph¹m thÕ Minh §¬n vÞ : Bé m«n KÜ thuËt m¸y Khoa C¬ khÝ HANOI - 2002
  • 3.
    môc lôc PhÇn 1Giíi thiÖu vÒ Matlab 1. B¾t ®Çu víi Matlab 2. C¸c kh¸i niÖm c¬ b¶n a. C©u lÖnh vµ biÕn b. C¸c phÐp to¸n c. Sè dïng trong Matlab d. NhËp sè liÖu tõ bµn phÝm e. In kÕt qu¶ ra mµn h×nh f. Ma trËn g. Sè phøc vµ ma trËn phøc 3. C¸c hµm to¸n häc a. C¸c hµm l−îng gi¸c b. C¸c hµm to¸n s¬ cÊp 4. C¸c thao t¸c ®Æc biÖt trªn ma trËn 5. Thùc hiÖn c¸c phÐp tÝnh trªn ma trËn a. C¸c phÐp tÝnh trªn ma trËn b. C¸c phÐp tÝnh phÇn tö - phÇn tö cña ma trËn 6. C¸c hµm thùc hiÖn c¸c phÐp tÝnh vÒ ®a thøc 7. C¸c hµm ph©n tÝch d÷ liÖu 8. Hµm cña hµm a. Hµm tÝch ph©n sè b. Hµm t×m nghiÖm ph−¬ng tr×nh phi tuyÕn vµ c¸c hµm tèi −u c. Hµm gi¶i ph−¬ng tr×nh vi ph©n 9. C¸c to¸n tö ®iÒu khiÓn 10. C¸c lo¹i file trong Matlab 11. Xö lÝ tÝn hiÖu 12. VÏ ®å thÞ
  • 4.
    PhÇn 2 øng dông Matlab gi¶i mét sè bµi to¸n kÜ thuËt 1. Bµi to¸n vÒ m¹ch ®iÖn 2. Gi¶i bµi to¸n ®éng häc c¬ cÊu ph¼ng 3. Gi¶i bµi to¸n c©n b»ng m¸y 4. TÝnh thiÕt kÕ bé truyÒn b¸nh r¨ng 5. TÝnh søc bÒn trôc 6. TÝnh dao ®éng a. TÝnh dao ®éng hÖ mét bËc tù do b. TÝnh dao ®éng hÖ hai bËc tù do c. X¸c ®Þnh tÇn sè dao ®éng riªng cña hÖ nhiÒu bËc tù do KÕt luËn tµi liÖu tham kh¶o
  • 5.
    Giíi thiÖu MATLAB lµmét bé phÇn mÒm dïng ®Ó tÝnh to¸n c¸c bµi to¸n kÜ thuËt, ®−îc viÕt b»ng ng«n ng÷ C do h·ng Math Works Inc. s¶n xuÊt. Nã ®−îc t¹o trªn c¬ së nh÷ng phÇn mÒm do c¸c nhµ lËp tr×nh cña c¸c dù ¸n LINPACK vµ EISPACK viÕt ra b»ng ng«n ng÷ Fortran dïng cho viÖc thùc hiÖn c¸c phÐp tÝnh vµ thao t¸c trªn ma trËn. Tªn cña phÇn mÒm MATLAB lµ ch÷ viÕt t¾t cña ‘ matrix laboratory’ cã nghÜa lµ ‘ph−¬ng ph¸p ma trËn’. §Õn khi thùc hµnh sö dông phÇn mÒm ta sÏ thÊy mçi phÇn tö c¬ b¶n cña MATLAB lµ mét ma trËn. MATLAB liªn tôc ®−îc bæ sung vµ hoµn thiÖn. Thêi gian gÇn ®©y h·ng s¶n xuÊt ®· cho ra phiªn b¶n míi nhÊt lµ MATLAB 6.0. Matlab lµ mét phÇn mÒm rÊt m¹nh, cho phÐp gi¶i rÊt nhanh c¸c bµi to¸n ph©n tÝch sè liÖu, tÝnh to¸n ma trËn, xö lÝ tÝn hiÖu, m« pháng vµ t¹o vÏ ®å thÞ ... LÝ do v× Matlab ®· cã mét lo¹t c¸c hµm chuyªn gi¶i quyÕt c¸c vÊn ®Ò ®ã ®−îc ®Æt trong Toolbox. Thªm n÷a, Matlab l¹i rÊt dÔ sö dông: nã kh«ng cÇn khai b¸o biÕn, c¸c c©u lÖnh ®−îc viÕt rÊt gÇn gòi nh− khi viÕt c¸c biÓu thøc to¸n häc, tiÕt kiÖm rÊt nhiÒu thêi gian cho viÖc lËp tr×nh. Mét ®Æc ®iÓm næi bËt n÷a cña Matlab lµ nã cã kh¶ n¨ng më réng: ng−êi sö dông cã thÓ tù s¸ng t¹o nh÷ng file hµm ®Æt vµo Toolbox ®Ó thùc hiÖn gi¶i nh÷ng ba× to¸n trong lÜnh vùc chuyªn m«n cña m×nh. Sau mét thêi gian tù t×m hiÓu vµ øng dông chóng t«i thÊy r»ng MATLAB lµ mét phÇn mÒm rÊt thÝch hîp cho viÖc gi¶i c¸c bµi to¸n kÜ thuËt trong nhiÒu lÜnh vùc. §Æc biÖt trong c¸c tr−êng §¹i häc kÜ thuËt nã cã thÓ gióp cho c¸c c¸n bé nghiªn cøu vµ sinh viªn cã ®−îc mét c«ng cô s¾c bÐn ®Ó n©ng cao n¨ng lùc tÝnh to¸n, tiÕt kiÖm thêi gian lËp tr×nh. §ã lµ lÝ do ®Ó nhãm nghiªn cøu chóng t«i m¹nh d¹n thùc hiÖn ®Ò tµi cã tÝnh chÊt t×m hiÓu, giíi thiÖu vµ thö øng dông nµy.
  • 6.
    PhÇn 1 giíi thiÖu vÒ matlab 1. B¾t ®Çu víi Matlab Sau khi bËt m¸y tÝnh, ®Ó khëi ®éng Matlab, tõ mµn h×nh Destop, nh¾p ®óp trá chuét tr¸i vµo biÓu t−îng cña Matlab. trªn mµn h×nh sÏ xuÊt hiÖn cöa sæ Command Window nh− h×nh d−íi ®©y: H×nh 1 B¹n còng cã thÓ vµo Matlab b»ng c¸ch trªn mµn h×nh Destop bÊm chän Start Program Matlab5.3 kÕt qu¶ mhËn ®−îc còng nh− trªn. Ta cã thÓ trùc tiÕp thùc hiÖn c¸c phÐp tÝnh to¸n vµ ch¹y c¸c ch−¬ng tr×nh trªn cöa sæ Command Window nµy. VÝ dô 1: CÇn ttùc hiÖn phÐp tÝnh 201+191x32/44, tõ dÊu nh¾c trªn Command Window ta gâ vµo nh− sau: >> 201+191*32/44 BÊm Enter, kÕt qu¶ cho nh− d−íi ®©y: ans = 339.9091 H×nh 2 lµ h×nh ¶nh b¹n thÊy trªn mµn h×nh.
  • 7.
    H×nh 2 VÝ dô2: NÕu b¹n muèn vÏ ®å thÞ hµm sè y=5sinx+2cos2x+0,2x víi biÕn x ch¹y tõ -10 ®Õn 10, gia sè cña x lµ 0,1, trªn Command Window b¹n cã thÓ gâ vµo c¸c lÖnh nh− ®−îc thÓ hiÖn trong h×nh 3 d−íi ®©y: H×nh 3 Sau khi bÊm Enter ë dßng lÖnh cuèi cïng, ch−¬ng tr×nh ch¹y vµ cho kÕt qu¶ lµ ®å thÞ nh− trong h×nh 4.
  • 8.
    H×nh 4 NÕu muènl−u gi÷ ch−¬ng tr×nh vÏ ®å thÞ trªn ®Ó cã thÓ tu söa hoÆc ch¹y nhiÌu lÇn, b¹n h·y viÕt mét file ch−¬ng tr×nh ( gäi lµ M. file) nh− sau: trªn cöa sæ Command Window bÊm chän File New M-file (h×nh 5): H×nh 5 trªn mµn h×nh sÏ xuÊt hiÖn mét cöa sæ so¹n th¶o Editor/ Debugger víi tªn file lµ [Untitled1] nh− trªn h×nh 6 d−íi ®©y:
  • 9.
    H×nh 6 ViÕt ch−¬ngtr×nh vÏ ®å thÞ trªn mµn h×nh so¹n th¶o ®ã ( H×nh 7). H×nh 7 Khi viªt xong ta ®Æt tªn cho file vµ cÊt nã b»ng c¸ch bÊm chän File Save as trªn mµn h×nh Editor / Debugger ( H×nh 8). Cöa sæ Save as xuÊt hiÖn (h×nh 9): ta gâ
  • 10.
    H×nh 8 tªn file,vÝ dô dothi vµo « File name råi bÊm chän Save. Ch−¬ng tr×nh sÏ ®−îc tù ®éng cÊt vµo th− môc Work cña Matlab víi tªn lµ dothi vµ víi ®u«i mÆc ®Þnh lµ .m ( file võa cÊt sÏ lµ dothi.m). » H×nh 9 §Ó ch¹y ch−¬ng tr×nh trong file nµy, t¹i chç dÊu nh¾c trªn mµn h×nh Command Window ta chØ viÖc gâ tªn file : >> dothi
  • 11.
    råi bÊm Enter.Ch−¬ngtr×nh sÏ ®−îc thùc hiÖn vµ kÕt qu¶ cho ra lµ ®å thÞ nh− ®−îc thÓ hiÖn trªn h×nh 4. Tr−êng hîp b¹n cÊt file .m vµo mét th− môc ngoµi, khi cÇn ch¹y ch−¬ng tr×nh cã thÓ bÊm chän File Run Scrip, mét cöa sæ sÏ xuÊt hiÖn vµ b¹n cã thÓ gâ ®−êng dÉn vµ tªn file vµo ®ã råi bÊm phÝm Enter. 2. C¸c kh¸i niÖm c¬ b¶n a-C©u lÖnh vµ biÕn trong Matlab C¸c c©u lÖnh trong Matlab th−êng cã d¹ng sau: biÕn = biÓu thøc Tªn biÕn ®−îc b¾t ®Çu b»ng mét ch÷ c¸i, sau ®ã cã thÓ lµ c¸c ch÷ vµ sè. VÝ dô: a2=4/5 Matlab chÊp nhËn tªn biÕn (còng nh− tªn hµm) cã ®Õn 19 kÝ tù vµ ph©n biÖt ch÷ in hoa víi ch÷ in th−êng. VÝ dô : A vµ a lµ tªn hai biÕn kh¸c nhau. Kh«ng gièng víi mét sè phÇn mÒm lËp tr×nh kh¸c, ë ®©y biÕn kh«ng ph¶i khai b¸o tr−íc. NÕu kh«ng viÕt tªn biÕn vµ dÊu = tr−íc biÓu thøc th× ch−¬ng tr×nh sÏ tù ®éng t¹o tªn biÕn lµ ans ( ®øng cho ch÷ answer). VÝ dô: >> 4/5 ans = 0.8000 NÕu cuèi c©u lÖnh ta ®¸nh dÊu kÕt thóc ‘ ; ‘ th× c¸c phÐp tÝnh ®−îc thùc hiÖn nh−ng kh«ng xuÊt kÕt qu¶ ra mµn h×nh. Ng−îc l¹i nÕu kh«ng gâ dÊu kÕt thóc lÖnh th× kÕt qu¶ tÝnh ®−îc in ra mµn h×nh. VÝ dô: >> b20=30+3^4/35 b20 = 32.3143 NÕu c©u lÖnh qu¸ dµi kh«ng thÓ viÕt hÕt ®−îc trªn mét dßng th× cã thÓ dïng dÊu ba chÊm (...) ®Ó viÕt tiÕp trªn dßng thø hai. VÝ dô: >> b = 22.334 - 45.12 + 89.222 – ( 123.30+330.2)/217.22 ... + 87.32 – 443.112 ; Muèn viÕt lêi chó dÉn, tr−íc dßng ®ã ta gâ dÊu %. VÝ dô: % Day la chuong trinh giai phuong trinh vi fan bËc hai. Khi ch¹y ch−¬ng tr×nh, m¸y sÏ bá qua dßng nµy. b. C¸c phÐp to¸n • C¸c phÐp to¸n sè häc: nèi c¸c to¸n h¹ng trong biÓu thøc ®−îc víi nhau. DÊu c¸c phÐp to¸n nh− sau: + céng - trõ * nh©n
  • 12.
    / chia ph¶i chia tr¸i ^ luü thõa • C¸c phÐp to¸n quan hÖ == b»ng <= nhá h¬n hoÆc b»ng >= lín h¬n hoÆc b»ng ~= kh«ng b»ng < nhá h¬n > lín h¬n • C¸c phÐp to¸n l« gic & vµ / hoÆc ~ kh«ng C¸c phÐp to¸n quan hÖ vµ l« gÝc th−êng ®−îc dïng trong c¸c biªñ thøc cña c¸c to¸n tö ®iÒu khiÓn nh− if, while. c. Sè dïng trong Matlab Matlab dïng sè thËp ph©n truyÒn thèng víi sè ch÷ sè thËp ph©n tuú chän. B¹n còng cã thÓ dïng sè d−íi d¹ng luü thõa cña 10 vµ sè cã ®¬n vÞ phøc. D−íi ®©y lµ mét sè vÝ dô vÒ c¸c sè hîp thøc dïng trong Matlab: 4 57 -180.1122 3.09837412 12.6529E4 20.2908e-2 12i -23.1261i 5e2i d- NhËp sè liÖu tõ bµn phÝm Dïng lÖnh input víi qui c¸ch viÕt nh− sau: a=input(‘ H·y nhËp gi¸ trÞ cña a : a = ‘) Khi ch¹y ch−¬ng tr×nh m¸y sÏ dõng ®Ó ®îi ta gâ vµo tõ bµn phÝm gi¸ trÞ cña a, sau ®ã bÊm Enter. e. In kÕt qu¶ ra mµn h×nh: cã hai c¸ch C¸ch 1 : Kh«ng gâ dÊu kÕt thóc ( ; ) ë cuèi c©u lÖnh. Khi ch¹y kÕt qu¶ tÝnh ®−îc tù ®éng in ra trªn mµn h×nh. VÝ dô: >> x=12+6*sin(pi/7) x= 14.6033 C¸ch 2: dïng lÖnh disp >> x=12+6*sin(pi/7); disp(x) 14.6033 f. Ma trËn
  • 13.
    Ma trËn ®−îcbiÓu thÞ trong dÊu ngoÆc vu«ng, mçi phÇn tö trªn mét hµng ®−îc c¸ch nhau b»ng c¸c « trèng hoÆc dÊu phÈy (,), cßn mçi hµng ®−îc ng¨n c¸ch bëi dÊu chÊm phÈy (;). VÝ dô : viÕt ma trËn A gåm 3 hµng 3 cét trªn mµn h×nh Command Window >> A=[ 1 2 3 ; 4 5 6 ; 7 8 9] A= 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Tr−êng hîp ma trËn qu¸ lín ta cã thÓ viÕt mçi hµng cña ma trËn trªn mét dßng nh− sau: B=[1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ] ; C¸c phÇn tö cña ma trËn cã thÓ lµ c¸c biÓu thøc. VÝ dô: C=[ -1 2*3/5 2.2^3 (12+34/7)/3 ] C= -1.0000 1.2000 10.6480 5.6190 g. Sè phøc vµ ma trËn phøc Matlab cã thÓ thùc hiÖn ®−îc c¸c phÐp to¸n vÒ sè phøc. Sè phøc ®−îc biÓu thÞ nhê hµm i vµ j. VÝ dô viÕt sè phøc z dïng i vµ j nh− d−íi ®©y cho kÕt qu¶ nh− nhau: z = 4+5*i hoÆc z = 4+5*j Mét vÝ dô kh¸c vÒ sè phøc ®−îc viÕt d−íi d¹ng e mò: w =r* exp(i*theta) Ma trËn cã c¸c phÇn tö lµ sè phøc ®−îc viÕt nh− sau: A=[ 3+2*i 4-9*i ; 12+i 7-6*i ] 3. C¸c hµm to¸n häc a. C¸c hµm l−îng gi¸c - sin : sin - cos : cosin - tan : tang - asin : arcsin - acos : arccosin - atan : arctang - atan2 : arctan gãc phÇn t− - sinh : sin hypecb«lic - cosh : cosin hypecb«lic - tanh : tang hypecb«lic
  • 14.
    - asinh :sin hypecb«lic ng−îc - acosh : cosin hypecb«lic ng−îc - atanh : tang hypecb«lic ng−îc VÝ dô 1: a=1.223; b=sin(a) KÕt qu¶ cho: b= 0.9401 VÝ dô 2: c=[1.22 -0.96 1.17 ]; d=cos(c) KÕt qu¶ cho: d= 0.3436 0.5735 0.3902 b. C¸c hµm to¸n s¬ cÊp - abs : gi¸ trÞ tuyÖt ®èi hoÆc m« ®un cña sè phøc - angle : gãc pha - real : phÇn thùc cña sè phøc - imag: phÇn ¶o - sqrt : c¨n bËc hai - conj : sè phøc liªn hîp - round : lµm trßn ®Õn sè nguyªn gÇn nhÊt - fix : lµm trßn h−íng vÒ zÎo - sign : hµm xÐt dÊu - gcd : ø¬c sè chung lín nhÊt - lom : Béi sè chung nhá nhÊt - exp : hµm e mò - log : logarit c¬ sè tù nhiªn - log10 : logarit c¬ sè 10 VÝ dô 1: a=2+5*i; md= abs(a) arg= angle(a) KÕt qu¶ cho: md = 5.3852 arg = 1.1903 4. C¸c thao t¸c ®Æc biÖt trªn ma trËn
  • 15.
    - T¹o matrËn hµng >>t=0: 0.5: 3 t= 0 0.5000 1.0000 1.5000 2.0000 2.5000 3.0000 >> v= -2: 3 v= -2 -1 0 1 2 3 - LÊy ra mét ma trËn con tõ mét ma trËn ®∙ cho VÝ dô: Cho ma trËn c >> c=[1 2 3 4 ; 5 6 7 8; 9 10 11 12] c= 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 LÊy ra mét ma trËn con e tõ ma trËn c nh− sau: >> e=c(1:2,2: 4) e= 2 3 4 6 7 8 HoÆc vÝ dô kh¸c: lÊy ra mét ma trËn cét t−¬ng øng víi cét thø 3 cña ma trËn c >> f=c(:,3) f= 3 7 11 LÊy ra mét ma trËn hµng gåm 3 phÇn tö cuèi cña hµng thø 3: >>g=c(3,2:4) g= 10 11 12
  • 16.
    - T¹o matrËn cã cì lín h¬n tõ c¸c ma trËn nhá VÝ dô: t¹o ma trËn h tõ hai ma trËn e vµ g ë trªn >> h=[e ; g] h= 2 3 4 6 7 8 10 11 12 VÝ dô kh¸c: t¹o ma trËn k tõ ma trËn h vµ ma trËn cét f >> k= [ h f ] k= 2 3 4 3 6 7 8 7 10 11 12 11 - T¹o mét sè ma trËn ®Æc biÖt + VÕt cña ma trËn : Dïng lÖnh diag ®Ó t¹o mét ma trËn cét mµ c¸c phÇn tö cña nã lµ c¸c phÇn tö n»m trªn ®−êng chÐo cña ma trËn cho tr−íc. VÝ dô: muèn cã vÕt cña ma trËn h ë trªn ta lµm nh− sau: >> ch=diag(h) ch = 2 7 12 + Ma trËn ®−êng chÐo Còng dïng lÖnh diag t¹o ma trËn ®−êng chÐo tõ mét ma trËn cét hoÆc ma trËn hµng cho tr−íc. VÝ dô: t¹o ma trËn ®−êng chÐo tõ ma trËn cét ch ë trªn >>C=diag(ch) C= 2 0 0 0 7 0 0 0 12 + Ma trËn ®¬n vÞ : Dïng hµm eye VÝ dô: §Ó t¹o ma trËn ®¬n vÞ cã 4 hµng 4 cét ta viÕt nh− sau: >> I=eye(4)
  • 17.
    I= 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 + Ma trËn mµ c¸c phÇn tö ®Òu lµ c¸c sè 0 hoÆc sè 1: Dïng hµm zeros vµ hµm ones. VÝ dô: >> K=zeros(3,4) K= 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 >>M=ones(2,2) M= 1 1 1 1 - §¶o ma trËn Dïng hµm fliplr ®Ó ®¶o ma trËn tõ tr¸i sang ph¶i vµ hµm flipud ®¶o ma trËn tõ trªn xuèng d−íi. VÝ dô : Cho ma trËn M cì 4x4 råi tiÕn hµnh ®¶o nh− d−íi ®©y >> M=[1 2 3 4; 5 6 7 8; 9 10 11 12; 13 14 15 16] M= 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 >> Mtf=fliplr(M) % Dao tu trai sang phai Mtf = 4 3 2 1 8 7 6 5 12 11 10 9 16 15 14 13 >> Mtd=flipud(M) % Dao tu tren xuong duoi Mtd =
  • 18.
    13 14 1516 9 10 11 12 5 6 7 8 1 2 3 4 5. Thùc hiÖn C¸c phÐp tÝnh trªn ma trËn a- C¸c phÐp tÝnh tiªu chuÈn Gi¶ sö cho a lµ ma trËn vu«ng cì 4x4 a=[1 3 -4 5; 2 -1 2 0 ; 4 6 -1 1; 0 1 3 5] a= 1 3 -4 5 2 -1 2 0 4 6 -1 1 0 1 3 5 - Ma trËn chuyÓn vÞ Ma trËn chuyÓn vÞ cña a lµ ac ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau: ac=a' ac = 1 2 4 0 3 -1 6 1 -4 2 -1 3 5 0 1 5 - Céng ma trËn : hai ma trËn ph¶i cïng cì. Ta tÝnh tæng cña hai ma trËn a vµ ac nh− sau: at=a+ac at = 2 5 0 5 5 -2 8 1 0 8 -2 4 5 1 4 10 - Céng mét sè víi ma trËn: Matlab coi sè ®ã nh− mét ma trËn cïng cì víi ma trËn ®−îc céng, mçi phÇn tö cña ma trËn b»ng chÝnh sè ®ã. VÝ dô: céng sè lµ 7 víi ma trËn at ë trªn ta ®−îc ma trËn cs. s =7; cs=s+at cs = 9 12 7 12 12 5 15 8 7 15 5 11 12 8 11 17 - Nh©n ma trËn víi mét sè
  • 19.
    VÝ dô: Nh©nsè 3 víi ma trËn a ë trªn >> t=3*a t= 3 9 -12 15 6 -3 6 0 12 18 -3 3 0 3 9 15 - Nh©n ma trËn víi ma trËn §iÒu kiÖn ®Ó hai ma trËn nh©n ®−îc víi nhau lµ sè cét cña ma trËn thø nhÊt ph¶i b»ng sè hµng cña ma trËn thø hai. VÝ dô ta nh©n ma trËn b d−íi ®©y víi ma trËn a: >> b=[3 7 0 9]; >> tich=b*a tich = 17 11 29 60 VÝ dô n÷a lµ ta nh©n ma trËn a víi ma trËn chuyÓn vÞ cña b: >> tich2=a*b' tich2 = 69 -1 63 52 - Chia ma trËn Ma trËn x= AB víi ®iÒu kiÖn : A*x=B (*) VÝ dô: A=[ 2 1 9 7; 1 3 8 5; 5 3 4 2; 9 0 6 6] A= 2 1 9 7 1 3 8 5 5 3 4 2 9 0 6 6 B=[12; 2; -6; 8 ]' B= 12 2 -6 8 x= AB
  • 20.
    x= 0.1026 -6.2051 4.8718 -3.6923 Thö l¹i xem A*x cã b»ng B kh«ng: A*x ans = 12.0000 2.0000 -6.0000 8.0000 KÕt qu¶ ®óng b»ng vÐc t¬ B (còng cã thÓ dïng phÐp chia ph¶i / nh−ng ph¶i thay A vµ B b»ng c¸c ma trËn chuyÓn vÞ t−¬ng øng, tøc B’/A’, vµ kÕt qu¶ lµ mét ma trËn hµng ®óng b»ng ma trËn chuyÓn cña nghiÖm x ®· tÝnh ë trªn). - Ma trËn nghÞch ®¶o : Dïng hµm inv VÝ dô: TÝnh ma trËn nghÞch ®¶o cña ma trËn A ë trªn gäi An lµ ma trËn nghÞch ®¶o cña ma trËn A th×: >> An=inv(A) An = 0.4615 -0.6154 0.4615 -0.1795 -2.9231 3.2308 -1.9231 1.3590 3.9231 -4.2308 2.9231 -2.0256 -4.6154 5.1538 -3.6154 2.4615 Thö t×m nghiÖm x tõ ph−¬ng tr×nh (*) khi dïng ma trËn nghÞch ®¶o: Ta cã nghiÖm x ®−îc viÕt nh− sau: x=A-1.B Gâ vµo dßng lÖnh sau: X=An*B KÕt qu¶ cho: X= 0.1026 -6.2051 4.8718 -3.6923 - §Þnh thøc cña ma trËn §Þnh thøc cña ma trËn vu«ng ®−îc tÝnh nhê hµm det. VÝ dô tÝnh ®Þnh thøc D cña ma trËn A ë trªn: >> D=det(A)
  • 21.
    D= -39 - Nh©n v« h−íng, nh©n cã h−íng vÐc t¬ Cho hai vÐc t¬ m vµ n nh− sau: m=[1 1 3]; n=[4 2 0]; TÝch v« h−íng cña m vµ n: dïng hµm dot vh=dot(m,n) vh = 6 TÝch cã h−íng cña m vµ n: dïng hµm cross ch=cross(m,n) ch = -6 12 -2 Cßn tÝch cã h−íng cña n vµ m: ch2=cross(n,m) ch2 = 6 -12 2 b- C¸c phÐp tÝnh phÇn tö - phÇn tö cña ma trËn C¸c phÐp tÝnh nµy rÊt tiÖn Ých vµ ®−îc ph©n biÖt víi c¸c phÐp tÝnh tiªu chuÈn trªn ma trËn b»ng dÊu chÊm ( . ) ®−îc ®Æt tr−íc c¸c dÊu phÐp tÝnh. VÝ dô: X.^Y, X.*Y, hay X.Y. NÕu X vµ Y lµ c¸c ma trËn ( hay vÐc t¬) c¸c phÇn tö cña X sÏ ®−îc n©ng lªn luü thõa hoÆc ®−îc nh©n , chia bëi c¸c phÇn tö t−¬ng øng cña ma trËn Y. DÏ thÊy lµ ma trËn X vµ Y ph¶i cïng cì. - Luü thõa c¸c phÇn tö ma trËn VÝ dô: >> x=[1 2 ; 3 4] x= 1 2 3 4 >> y=[ 3 4; 1 2] y= 3 4 1 2 >> x.^y ans = 1 16 3 16 x=
  • 22.
    1 2 3 4 NÕu y kh«ng ph¶i lµ ma trËn mµ lµ mét sè, vÝ dô y=2, th× kÕt qu¶ nh− sau: >> x.^2 ans = 1 4 9 16 - Nh©n phÇn tö ma trËn VÝ dô >> x.*y ans = 3 8 2 8 - Chia phÇn tö ma trËn VÝ dô; >> x./y ans = 0.3333 0.5000 3.0000 2.0000 6. C¸c hµm thùc hiÖn c¸c phÐp tÝnh víi ®a thøc - Hµm poly : X¸c ®Þnh ®a thøc khi biÕt tr−íc nghiÖm Quy c¸c viÕt p=poly(b) trong ®ã b lµ mét ma trËn hµng. KÕt qu¶ sÏ cho ra lµ mét ma trËn hµng mµ mçi phÇn tö cña nã lµ mét hÖ sè cña mét ®a thøc cã nghiÖm lµ c¸c phÇn tö cña ma trËn b ( theo sè mò gi¶m dÇn). VÝ dô: b=[2 1 -4 3]; p=poly(b) p= 1 -2 -13 38 -24 Theo kÕt qu¶ trªn th× c¸c sè 2, 1, -4 vµ 3 lµ nghiÖm cña ®a thøc :
  • 23.
    x4- 2x3 -13x2 + 38x - 24 = 0 - Hµm roots : X¸c ®Þnh nghiÖm cña ®a thøc Quy c¸ch viÕt : a=roots(b) trong ®ã b lµ ma trËn hµng víi c¸c phÇn tö lµ c¸c hÖ sè cña ®a thøc (theo sè mò gi¶m dÇn). KÕt qu¶ cho ra lµ mét ma trËn cét mµ c¸c phÇn tö lµ nghiÖm cña ®a thøc. VÝ dô: Thö t×m l¹i nghiÖm cña ®a thøc trªn. Ta viÕt c¸c lÖn nh− sau: p=[ 1 -2 -13 38 -24 ]; r=roots(p) r= -4.0000 3.0000 2.0000 1.0000 Ta thÊy kÕt qu¶ hoµn toµn chÝnh x¸c. - Hµm conv : Dïng nh©n ®a thøc. Quy c¸ch viÕt: a=conv(b,c) trong ®ã b,c lµ hai ma trËn hµng cã c¸c phÇn tö lµ c¸c hÖ sè cña c¸c ®a thøc cÇn nh©n. KÕt qu¶ cho ra lµ ma trËn a cã c¸c phÇn tö lµ hÖ sè cña ma trËn tÝch. VÝ dô : cÇn nh©n hai ®a thøc x3+2x2+6 vµ 3x4-6x2+5x-10 ta lµm nh− sau: b=[1 2 0 6]; c=[3 0 -6 5 -10]; a=conv(b,c) a= 3 6 -6 11 0 -56 30 -60 VËy ®a thøc tÝch lµ: 3x7+ 6x6- 6x5 + 11x4 - 56x2 + 30x – 60 - Hµm deconv : Dïng chia hai ®a thøc Qui c¸ch viÕt nh− sau: [ m , n] = deconv(p,q) víi p vµ q lµ hai ma trËn hµng cã c¸c phÇn tö lµ c¸c hÖ sè cña ®a thøc bÞ chia vµ ®a thøc chia, cßn c¸c phÇn tö cña ma trËn m,n lµ c¸c hÖ sè cña ®a thøc th−¬ng vµ phÇn d−. VÝ dô : Ta thö chia ngay ®a thøc tÝch võa cã ë trªn cho ®a thøc cã c¸c hÖ sè lµ c¸c phÇn tö cña ma trËn c, tøc ®a thøc: 3x4-6x2+5x-10. a=[3 6 -6 11 0 -56 30 -60]; c=[3 0 -6 5 -10]; [b,d]=deconv(a,c)
  • 24.
    b= 1 2 0 6 d= 0 0 0 0 0 0 0 0 Ta thÊy kÕt qu¶ lµ hoµn toµn ®óng. 7. c¸c Hµm dïng ph©n tÝch d÷ liÖu C¸c hµm t×m gi¸ trÞ cùc ®¹i, cùc tiÓu vµ trung b×nh - Hµm max : T×m gi¸ trÞ lín nhÊt Qui c¸ch viÕt ln=max(a) víi a lµ ma trËn hµng. KÕt qu¶ cho ra lµ mét phÇn tö cã gi¸ trÞ lín nhÊt cña a VÝ dô: a=[ 10 2 1 -30 23 8]; ln=max(a) ln = 23 - Hµm min : t×m gi¸ trÞ cùc tiÓu VÝ dô: bn=min(a) bn = -30 bn=mi - Hµm mean : T×m gi¸ trÞ trung b×nh VÝ dô: tb=mean(a) tb = 2.3333 NÕu a lµ mét ma trËn cã nhiÒu hµng nhiÒu cét th× c¸c gi¸ trÞ max, min hoÆc trung b×nh sÏ lµ c¸c gi¸ trÞ t−¬ng øng ®èi víi c¸c cét cña ma trËn. VÝ du : >>b=[1 2 3; 4 5 6 ; 7 8 9] b= 1 2 3 4 5 6 7 8 9 >>ln=max(b) ln = 7 8 9
  • 25.
    >>bn=min(b) bn = 1 2 3 >>tb=mean(b) tb = 4 5 6 - Hµm sum : dïng tÝnh tæng VÝ dô: TÝnh tæng c¸c phÇn tö cña ma trËn a nh− sau T=sum(a) T= 26 - Hµm diff : TÝnh gi¸ trÞ sai kh¸c cña hai sè ®øng liÒn nhau. Qui c¸ch viÕt: s=diff(x) víi x lµ mét ma trËn hµng hoÆc cét. VÝ dô: >>x=[ 1.2 1.4 1.8 2.1 3 ]; >> s=diff(x) s= 0.2000 0.4000 0.3000 0.9000 Ta dÔ dµng thÊy r»ng hµm diff nµy cã thÓ dïng ®Ó tÝnh gÇn ®óng ®¹o hµm. NÕu x lµ mét ma trËn b×nh th−êng th× qu¸ tr×nh tÝnh sÏ ®−îc thùc hiÖn theo thø tù c¸c cét. - Hµm Interp1 : Dïng t×m c¸c gi¸ trÞ bÞ khuyÕt. VÝ dô: §· biÕt gi¸ trÞ cña hµm y=x3-3x+4 t¹i c¸c ®iÓm cã x=0,1,2,3,4 vµ 5. H·y x¸c ®Þnh gi¸ trÞ cña y t¹i c¸c ®iÓm cã x= 0,3, 0,5, ..., 4.2, 4,8. Ta viÕt c¸c lÖnh nh− sau: x1=0:5; y1=x1.^3-3*x1+4; x2=[0 .3 .5 1.2 1.4 2.1 3.3 4.2 4.8 5]; y2=interp1(x1,y1,x2,'cubic') plot(x1,y1,'ro',x2,y2,'b+') KÕt qu¶ cho ë d¹ng sè vµ ®å thÞ d−íi ®©y y2 = Columns 1 through 7 4.0000 2.7700 2.2500 2.2240 2.5920 7.0330 30.1210
  • 26.
    Columns 8 through10 65.6800 100.4800 114.0000 §ã lµ 10 gi¸ trÞ cña y øng víi 10 gi¸ trÞ cña x ( trong ch−¬ng tr×nh tÝnh lµ x2). Cßn ®å thÞ sÏ cho thÊy sù ppï hîp cña c¸c kÕt qu¶ nµy: C¸c ®iÓm vÏ b»ng dÊu ‘+’ lµ biÓu thÞ c¸c ®iÓm cÇn t×m, cßn c¸c ®iÓm vÏ b»ng dÊu ‘o’ lµ t−¬ng øng c¸c ®iÓm ®· cho. 120 100 80 60 40 20 0 0 1 2 3 4 5 8. Hµm cña hµm Cã nhiÒu hµm trong Matlab kh«ng chØ lµm viÖc víi c¸c ma trËn sè mµ cßn lµm viÖc víi c¸c hµm to¸n. C¸c hµm cña hµm nµy bao gåm c¸c hµm dïng ®Ó tÝnh tÝch ph©n, gi¶i c¸c ph−¬ng tr×nh phi tuyÕn vµ gi¶i c¸c ph−¬ng tr×nh vi ph©n. a. Hµm dïng ®Ó tÝch ph©n sè: hµm quad hoÆc quad8 VÝ dô: CÇn tÝnh tÝch ph©n cña hµm f(x) = 3+sin2x/(4+2cosx) víi cËn tõ 0 ®Õn 4, ta tiÕn hµnh nh− sau: ViÕt mét file hµm cã tªn tfan1.m nh− d−íi ®©y: function f=tfan1(x) f=3+sin(2*x)/(4+2*cos(x)); vµ mét file chÝnh cã tªn tfan.m: tf=quad8('tfan1',0,4) Ch¹y ch−¬ng tr×nh kÕt qu¶ cho gi¸ trÞ cña tÝch ph©n: tf =
  • 27.
    12.0517 b. Hµm ®Ót×m nghiÖm ph−¬ng tr×nh phi tuyÕn vµ c¸c hµm tèi −u - Hµm fzero : x¸c ®Þnh nghiÖm cña hµm mét biÕn. - Hµm fmin : tÝnh gi¸ trÞ cùc tiÓu cña hµm mét biÕn. - Hµm fmins : tÝnh c¸c gi¸ trÞ cùc tiÓu cña hµm nhiÒu biÕn VÝ dô: Dïng hµm fzero t×m nghiÖm cña ph−¬ng tr×nh sau t¹i vÞ trÝ gÇn x=1 : y=2- 6sinx / (1+x); Ta viÕt file hµm nghiem1.m nh− sau: function y=nghiem(x) y=2-6*sin(x)./(1+x); Sau ®ã viÕt file chÝnh nghiem.m: x1=fzero('nghiem1',1) Ch¹y ch−¬ng tr×nh chÝnh, kÕt qu¶ cho trªn mµn h×nh nh− sau: Zero found in the interval: [0.36, 1.4525]. x1 = 0.5385 §Ó thö l¹i, ta thay x=x1 vµo ph−¬ng tr×nh ban ®Çu ®Ó xem kÕt qu¶ hai vÕ cã b»ng 0 hay kh«ng. y=2-6*sin(.5385)/(1+.5385) y= -6.0516e-005 Ta thÊy y~ 0 vµ cã thÓ nãi kÕt qu¶ ®ñ chÝnh x¸c. c. Hµm ®Ó gi¶i ph−¬ng tr×nh vi ph©n : hµm ode23 vµ ode34 VÝ dô: Gi¶i ph−¬ng tr×nh vi ph©n Van de Pol cã d¹ng nh− sau: x’’+( x2- 1 ) x’+ x=0 Ta viÕt l¹i ph−¬ng tr×nh trªn d−íi d¹ng hÖ ph−¬ng tr×nh vi ph©n bËc nhÊt: x1’= x1(1- x22 ) - x2 x2’= x1 ViÕt mét file hµm mang tªn ftvf.m m« t¶ hÖ ph−¬ng tr×nh vi ph©n: function xc=ftvf(t,x)
  • 28.
    xc=zeros(2,1); xc(1)=x(1).*(1-x(2).^2)-x(2); xc(2)=x(1); ViÕt file chÝnhcã tªn ftvf0.m nh− d−íi ®©y: t0=0; t1=20;% Thoi diem dau va cuoi x0=[0 .2]; % Dieu kien ban dau [t,x]=ode23('ftvf',t0,t1,x0); plot(t,x) Ch¹y ch−¬ng tr×nh kÕt qu¶ cho d−íi d¹ng ®å thÞ nh− d−íi ®©y: 3 2 1 0 -1 -2 -3 0 5 10 15 20 9. C¸c to¸n tö ®iÒu khiÓn Còng nh− c¸c phÇn mÒm lËp tr×nh kh¸c, c¸c to¸n tö ®iÒu khiÓn còng cã trong Matlab. §ã lµ to¸n tö vßng lÆp for, while vµ to¸n tö lùa chän if. - To¸n tö for D¹ng chung cña to¸n tö nµy ®−îc viÕt nh− sau: for biÕn = biÓu thøc c¸c c©u lÖnh end BiÓu thøc ë ®©y th−êng cã d¹ng m:n hoÆc m:i:n, trong ®ã m, n lµ gi¸ trÞ ®Çu vµ cuèi, cßn i lµ gia sè. VÝ dô: for k=1: n a(k)=sin(k*pi/5); b(k)=cã(k*pi/5); end
  • 29.
    - To¸n töwhile D¹ng chung cña lÖnh vßng lÆp nµy cã d¹ng sau: while biÓu thøc c¸c c©u lÖnh end BiÓu thøc ë ®©y lµ biÓu thøc quan hÖ. VÝ dô: d=1; while d>0.001 z1=z2-sin(z2)/(z2+2); d=abs(z2-z1); z2=z1; end - To¸n tö ®iÒu kiÖn if To¸n tö cã d¹ng chung nh− sau: if biÓu thøc c¸c c©u lÖnh elseif biÓu thøc c¸c c©u lÖnh ... ... else c¸c c©u lÖnh end Còng nh− ®èi víi to¸n tö while biÓu thøc ë ®©y còng lµ biÓu thøc quan hÖ. VÝ dô: for k=1: n for p=1: m if k= =p z(k,p)=1; elseif k<p z(k,p)=-1 ; else z(k,p)=0; end end end - C©u lÖnh Break LÖnh Break cho phÐp tho¸t ra khái vßng lÆp. VÝ dô: k=input(' k='); if k>0 break else
  • 30.
    a=5*k+4 end 10. c¸c lo¹i file dïng trong matlab Cã hai lo¹i file lµ M-File vµ file d÷ liÖu (data file) C¸c file cã chøa c¸c lÖnh cña Matlab ®−îc gäi lµ M- file . Së dÜ gäi lµ M- file v× phÇn më réng cña c¸c file nµy lµ .m. Cã hai lo¹i M- file lµ script file vµ function file (file hµm) Script File Khi Script ®−îc kÝch ho¹t Matlab ®¬n gi¶n thùc hiÖn c¸c lÖnh t×m thÊy trong file. C¸c c©u lÖnh trong file nµy th× ho¹t ®éng trªn toµn bé c¸c d÷ liÖu trong Workspace. VÝ dô : file lg.m d−íi ®©y lµ mét script file: % File dung tinh ham luong giac va ve do thi f1=0:2*pi/60; a=3*sin(f1)+4.5*cos(f1+.6); plot(f1,a) Sau khi tÝnh to¸n vµ vÏ ®ß thÞ xong c¸c biÕn f1 vµ a vÉn cßn l−u trong workspace Function File Lµ mét M-File cã chøa tõ function t¹i vÞ trÝ ®Çu tiªn trªn dßng ®Çu cña file. Víi function file, c¸c biÕn ®−îc ®Þnh nghÜa vµ ho¹t ®éng chØ trong ph¹m vi file, chø kh«ng cã tÝnh toµn côc nh− trong script file. Function file rÊt tiÖn Ých trong viÖc më réng thªm kh¶ n¨ng cña Matlab, cô thÓ lµ t¹o thªm ®−îc c¸c Matlab file míi. D−íi ®©y lµ mét vÝ dô vÒ function file ®−îc t¹o ®Ó gi¶i ph−¬ng tr×nh bËc hai, tªn file lµ ftb2.m : function [x1 , x2] = ftb2(a,b,c) % File ham nay dung de giai Fuong tr×nh bac hai : ax^2+bx+c=0 % voi a, b, c la cac hang so cho truoc. Cac nghiem lµ x1 va x2 delta=b^2-4*a*c; x1=(-b+sqrt(delta)/(2*a); x2=(-b-sqrt(delta)/(2*a); Hµm nµy dïng ®Ó gi¶i ph−¬ng tr×nh bËc hai víi lÖnh gäi ra lµ: [nghiem1, nghiem2] = ftb2(10,-6.5,-3.5); File d÷ liÖu ( data file) Ta cã thÓ ghi sè liÖu vµo mét file gäi lµ file sè liÖu víi phÇn më réng lµ .dat. Khi cÇn file cã thÓ ®−îc gäi ra.
  • 31.
    D−íi ®©y lµvÝ dô vÒ t¹o vµ gäi file sè liÖu: Gi¶ sö ta cã mét ma trËn hµng a nh− sau: >>a=1:8 a= 1 2 3 4 5 6 7 8 Giê ta muèn ghi c¸c gi¸ trÞ cña ma trËn a vµo mét file d÷ liÖu cã tªn lµ sl1.dat, ta dïng lÖnh save víi qui c¸ch viÕt nh− sau: >> save sl1.dat a -ascii Khi ®ã ma trËn a ®· ®−îc l−u trong fil sl1.dat. NÕu muèn gäi ra c¸c sè liÖu nµy vµ g¸n cho cho nã mét tªn biÕn míi, vÝ dô lµ x, ta dïng lÖnh load víi qui c¸ch viÕt nh− sau: >>load sl1.dat >> x=sl1 x= 1 2 3 4 5 6 7 8 11. Xö lÝ tÝn hiÖu Matlab cã mét sè hµm dïng ®Ó xö lÝ tÝn hiÖu sè d−íi ®©y: abs - gi¸ trÞ (m« ®un) cña sè phøc angle – gãc pha conv - tÝch chËp ( convolution) deconv – ( deconvotution) fft - biÕn ®æi Fu ri ª nhanh ift - biÕn ®æi ng−îc Fu ri ª fftshift VÝ dô: cho x lµ mét ma trËn cét nh− sau: x=[ 4 3 7 -9 1 0 0 0 ]’ ; BiÕn ®æi Fu ri ª nhanh cña x ®−îc viÕt nh− sau: y=fft(x) KÕt qu¶ cho nh− d−íi ®©y: y= 6.0000 11.4853 + 2.7574i -2.0000 +12.0000i -5.4853 -11.2426i 18.0000 -5.4853 +11.2426i -2.0000 -12.0000i 11.4853 - 2.7574i
  • 32.
    12. vÏ ®åthÞ Matlab rÊt m¹nh víi viÖc vÏ ®å thÞ. D−íi ®©y tr×nh bµy c¸ch vÏ ®å thÞ trong kh«ng gian hai chiÒu (2D) vµ ba chiÒu (3D). a.VÏ ®å thÞ 2D VÏ c¸c ®−êng cong th«ng th−êng: Dïng lÖnh plot víi qui c¸ch viÕt nh− sau: plot(x,y) trong ®ã x vµ y lµ c¸c ma trËn hµng (hoÆc cét ) cïng cì. Matlab sÏ vÏ ra mét ®−êng cong cña y theo x. NÕu b¹n muèn chän mµu vµ kiÓu nÐt vÏ cho ®−¬ng cong cã thÓ lµm theo vÝ dô sau: plot(x,y, 'r*') Khi ch¹y, Matab sÏ cho b¹n ®−êng cong t¹o bëi c¸c dÊu *** vµ cã mµu ®á (ch÷ r ®øng cho tõ red trong tiÕng Anh, nghÜa lµ ®á). D−íi ®©y lµ b¶ng kÝ hiÖu mµu vµ kiÓu nÐt vÏ dïng khi vÏ ®å thÞ: BiÓu t−îng Mµu s¾c BiÓu t−îng Lo¹i ®−êng nÐt y Vµng . §iÓm m §á t−¬i ° Vßng trßn c Xanh l¸ m¹ × DÊu nh©n r §á + DÊu céng g Xanh l¸ c©y ∗ DÊu sao b Xanh n−íc biÓn - NÐt liÒn w Tr¾ng : NÐt chÊm k §en -- NÐt ®øt -. NÐt chÊm g¹ch Còng cã thÓ vÏ nhiÒu ®−êng cong trªn cïng mét hÖ trôc to¹ ®é. VÝ dô: lÖnh vÏ sau sÏ cho 3 ®−êng cong kh¸c nhau trªn mét h×nh: plot(x1,y1,’r *’,x2,y2,’g+’x3,y3,’w -‘) NÕu b¹n muèn ®Æt tªn cho ®å thÞ h·y dïng lÖnh title. VÝ dô: title(' Do thi 1 ‘) B¹n còng cã thÓ ®Æt tªn cho c¸c trôc to¹ ®é x vµ y b»ng c¸ch dïng lÖnh xlabel vµ ylabel . VÝ dô: xlabel('x - m'); ylabel('y - m/s '); Cßn ®Ó t¹o l−íi trªn h×nh vÏ dïng lÖnh grid. Cô thÓ ta lµm mét vÝ dô d−íi ®©y: VÏ trªn cïng hÖ trôc to¹ ®é ®å thÞ hai hµm sè sau y1=e-5tsin5t ; y2= e-5t cos5t;
  • 33.
    víi biÕn tch¹y tõ - 4 ®Õn +4: Ta viªt file p2d.m ®Ó vÏ ®å thÞ nh− sau: % Chuong trinh ve do thi 2D t=-4:.05:4; y1=exp(-.5*t).*sin(5*t); y2=exp(-.5*t).*cos(5*t); plot(t,y1,'*',t,y2,'-'); title('VE DO THI 2 CHIEU : y1( ***), y2 (---)') xlabel(' Gia tri t ') ylabel('gia tri y1, y2') grid Ch¹y ch−¬ng trinh cho kÕt qu¶ lµ ®å thÞ d−íi ®©y: V E D O T H I 2 C H IE U : y 1 ( * * * ) , y 2 ( - - - ) 8 6 4 2 gia tri y1, y2 0 -2 -4 -6 -8 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 G i a tr i t Cã thÓ vÏ nhiÒu ®å thÞ trªn mét h×nh b»ng c¸ch dïng lÖnh subplot. VÝ dô: ta vÏ hai ®å thÞ y1=y1(t) vµ y2=y2(t) võa nªu trªn cïng mét h×nh nh−ng l¹i trªn hai hÖ trôc riªng biÖt, ta viÕt l¹i c¸c c¸c lÖnh ( tÝnh tõ lÖnh plot(t,y1,...) nh− sau: subplot(211) plot(t,y1,'*') title('VE DO THI 2 CHIEU : y1( ***), y2 (---)') xlabel('gia tri t') ylabel('gia tri y1') grid subplot(212) plot(t,y2,'-') xlabel('gia tri t')
  • 34.
    ylabel('gia tri y2') grid V E D O T H I 2 C H IE U : y1 ( * * * ), y2 (---) 10 5 gia tri y1 0 -5 -1 0 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 g i a tri x 10 5 gia tri y2 0 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 g i a tri x VÏ ®å thÞ ®éc cùc Dïng lÖnh polar VÝ dô: vÏ ®å thÞ hµm y=4e-4t víi t=0:2pi/3 Ta viÕt ch−¬ng tr×nh vÏ nh− sau: t=0:pi/20:2*pi/3; r=4*exp(-4*t); polar(t,r) KÕt qu¶ cho ra nh− d−íi ®©y: 90 4 120 60 3 150 2 30 1 180 0 210 330 240 300 270
  • 35.
    VÏ §å thÞd¹ng thanh (Bar). §å thÞ bar biÓu diÔn gi¸ trÞ cña mét vÐc t¬ hay mét ma trËn d−íi d¹ng c¸c thanh th¼ng ®øng hay n»m ngang. Bar(y) biÓu diÔn c¸c phÇn tö cña vÐc t¬ y nÕu y lµ mét vÐc t¬. NÕu y lµ mét ma trËn, mét nhãm thanh sÏ biÓu diÔn c¸c phÇn tö trong mét hµng, trôc x sÏ biÓu diÔn sè hµng. VÝ dô: VÏ ®å thÞ biÓu thÞ sè sinh viªn tèt nghiªp cña mét tr−êng §¹i häc tõ n¨m 1995 ®Õn 2001, biÕt sè sinh viªn tèt nghiÖp t−¬ng øng lµ 1000, 1200, 1800, 1850, 1750, 2100. LËp ch−¬ng tr×nh vÏ nh− sau: x=[1000, 1200, 1800, 1850, 1750, 2100] bar(x); title('SO LUONG SINH VIEN TOT NGHIEP HANG NAM') xlabel('Nam') ylabel('So luong sinh vien') set(gca,'XTickLabel',{'1996';'1997';'1998';... '1999';'2000';'2001'}) Ch¹y ch−¬ng tr×nh cho kÕt qu¶ lµ ®å thÞ d−íi ®©y: S O L U O N G S IN H V IE N T O T N G H IE P H A N G N A M 2 500 2 000 So luong sinh vien 1 500 1 000 500 0 1996 199 7 1998 1999 2000 2001 N am §å thÞ pie. LÖnh Pie(x) biÓu thÞ thµnh phÇn phÇn tr¨m theo d÷ liÖu trong x. Mçi phÇn tö trong x ®−îc ®¹i diÖn b»ng mét phÇn cña ®å thÞ Pie. Pie(x,explode) ®Æt c¸c phÇn tö cho ®å thÞ Pie. Explode lµ mét vÐc t¬ hay mét ma trËn cña sè 0 vµ 1 t−¬ng øng víi x. C¸c phÇn tö lµ 0 sÏ t−¬ng øng víi c¸c phÇn t¹o thµnh mét khèi liÒn trong ®å thÞ pie. NÕu lµ gi¸ trÞ 1 th× phÇn tö t−¬ng øng víi mÈu trªn ®å thÞ sÏ ®−îc t¸ch rêi khái khèi liÒn trong ®å thÞ Pie. Explode ph¶i cã cì gièng víi x. VÝ dô : BiÓu diÔn thµnh phÇn phÇn tr¨m cña c¸c lo¹i vËt liÖu cã trong mét hçn hîp. x=[7 15 56 12 10];
  • 36.
    eplode= [1 00 0 0]; pie(x,eplode) colormap jet Ta ®−îc ®å thÞ : 7% 10% 15% 12% 56% b. VÏ ®å thÞ 3D : dïng lÖnh surf, mesh, contour3 VÝ dô: VÏ ®å thÞ z=-20x2+x-15y2+5y , víi -4<x<4 vµ -4<y<4. Viªt file p3d.m ®Ó vÏ ®å thÞ ( dïng lÖnh surf )nh− sau: [x,y]=meshgrid(-4:.2:4,-4:.2:4); z=-20*x.^2+x-15*y.^2+5*y; surf(x,y,z) title(' Do thi 3D') xlabel(' truc x') ylabel(' truc y') zlabel(' truc z') pause KÕt qu¶ cho nh− h×nh d−íi ®©y:
  • 37.
    Cßn hai ®åthÞ d−íi ®©y ®−îc vÏ b»ng lÖn mesh vµ lÖnh contour3: - §å thÞ 3D dïng lÖnh mesh - §å thÞ 3D dïng lÖnh contour
  • 38.
    D o thi 3 D d u n g le n h c o n to u r 0 -1 0 0 -2 0 0 truc z -3 0 0 -4 0 0 -5 0 0 40 30 40 20 30 20 10 10 tru c y tru c x
  • 39.
    PhÇn 2 øng dôngMatlab gi¶i mét sè bµi toÊn kÜ thuËt 1. Bµi to¸n vÒ m¹ch ®iÖn VÝ dô 1: TÝnh c−êng ®é dßng ®iÖn cña m¹ch ®iÖn cã c¸c trë kh¸ng phøc d−íi ®©y, biÕt hiÖu ®iÖn thÕ nguån U=5V, c¸c trë kh¸ng: z1=1+0,5i, z2=2+0,5i, z3=4+i, z4=z1 ( Ω ). z1 z1 z1 z1 aaa U=5v fff z4 z4 z4 z4 Gi¶i: ViÕt c¸c ph−¬ng tr×nh ®Þnh luËt KiÕc sèp cho m¹ch nh− sau: (z1+z2+z4)I1- z2I2 = U (z1+2z2+z4)I2 - z2I1- z2I3= 0 (z1+2z2+z4)I3- z2I2- z2I4= 0 (z1+z2+z3+z4)I4- z2I3 = 0 ViÕt l¹i hÖ ph−¬ng tr×nh trªn d−íi d¹ng ma trËn nh− sau: (z1+z2+z4) - z2 0 0 I1 = U - z2 (z1+2z2+z4)I2 - z2 0 I2 = 0 0 - z2 (z1+2z2+z4) - z2 I3 = 0 0 0 - z2 (z1+z2+z3+z4) I4 = 0 hay Z.I = U víi Z lµ ma tr©n trë kh¸ng, I lµ ma trËn cét dßng ®iÖn, cßn U lµ ma trËn cét thÕ hiÖu. NghiÖm I ®−îc tÝnh nh− sau: I=Z-1.U D−íi ®©y lµ file ml12.m ®Ó gi¶i ph−¬ng tr×nh ma trËn trªn
  • 40.
    % File ml12.m %Chuong trinh giai mach dien tro khang phuc z1=1+.5i; z2=2+.5i; z3=4+i; z4=z1; % Cac tro khang U=5; % Hieu dien the nguon % Ma tran tro khang Z=[z1+z2+z4 -z2 0 0;... -z2 z1+2*z2+z4 -z2 0;... 0 -z2 z1+2*z2+z4 -z2;... 0 0 -z2 z1+z2+z3+z4 ]; F=[ V 0 0 0 ]'; % Ma tran cot ve phai I=inv(Z)*F % Tinh dong dien Ch¹y ch−¬ng tr×nh cho kÕt qu¶ d−íi ®©y: I= 1.3008 - 0.5560i 0.4560 - 0.2504i 0.1530 - 0.1026i 0.0361 - 0.0274i VÝ dô 2: TÝnh dßng ®iÖn cho m¹ch cã R, L vµ C nh− h×nh vÏ, cho E=60v, R=50 Ω , L=1H, C=10-4F, t¹i thêi ®iÓm ban ®Çu i1(0)=0, i2(0)=0. i1 L i3 E oi R C ViÕt hÖ ph−¬ng tr×nh vi ph©n cho m¹ch nh− sau: Ldi1/dt + Ri2 = E RCdi2/dt+ i2 - i1 = 0 ChuyÓn vÕ, viÕt l¹i hÖ ph−¬ng tr×nh trªn nh− d−íi ®©y: i1’ = - Ri2/L + E/L (1)
  • 41.
    i2’ = i1/RC- i2 /RC Dïng hµm ode45, lËp ch−¬ng tr×nh ®Ó x¸c ®Þnh i1, i2 b»ng c¸c file ml13.m vµ ml13a.m d−íi ®©y: % File ml13.m CHUONG TRINHF TINH MACH DIEN % CO R-L-C global E R L C E=60; L=1; R=50;C=.005 % Nhap cac so lieu i0=[0 0]'; % Dieu kien ban dau t=5; % thoi gian [t,i]=ode45('ml13a',t,i0); subplot(211) plot(t,i(:,1)) title('GIAI MACH DIEN CO R- L- C') ylabel('D.dien trong mach chinh I1 - A') grid subplot(212) plot(t,i(:,2)) ylabel('D.dien trong mach re I2 - A') xlabel(' Thoi gian') grid % File ml13a.m function ic=ml13a(t,i) global E R L C ic=zeros(2,1); ic(1)=-R/L*i(2)+E/L; ic(2)=i(1)/(R*C)-i(2)/(R*C); Ch¹y ch−¬ng tr×nh cho kÕt qu¶ lµ trÞ sè c−êng ®é dßng ®iÖn trong m¹ch chÝhh i1 vµ m¹ch rÏ i2 nh− h×nh d−íi ®©y:
  • 42.
    G IA IM A C H D IE N C O R - L - C D.dien trong m ac h c hinh I1- A 1.5 1 0.5 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 1.5 D.dien trong m ach re I2 - A 1 0.5 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 Th o i g ia n §Ó kiÓm tra kÕt qu¶ trªn, ta so s¸nh nã víi kÕt qu¶ chÝnh x¸c cña hÖ ph−¬ng tr×nh vi ph©n (1) lµ: i1= 6/5- 6e-100t/5- 60te-100t i2= 6/5- 6e-100t/5- 120te-100t §å thÞ chÝnh x¸c cña i1 vµ i2 cã d¹ng nh− h×nh d−íi ®©y: D o n g d ie n I1 = 6 / 5 - 6 / 5 e ( - 1 0 0 t ) - 6 0 t e ( - 1 0 0 t ) 1 . 4 1 . 2 1 0 . 8 0 . 6 0 . 4 0 . 2 0 0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 3 . 5 4 4 . 5 5 D o n g d ie n I2 = 6 / 5 - 6 / 5 e ( - 1 0 0 t ) - 1 2 0 t e ( - 1 0 0 t ) 1 . 4 1 . 2 1 0 . 8 0 . 6 0 . 4 0 . 2 0 0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 3 . 5 4 4 . 5 5 Ta thÊy kÕt qu¶ cña hai c¸ch tÝnh lµ nh− nhau.
  • 43.
    §Ó thÊy sùdao ®éng cña m¹ch ®iÖn mét c¸ch râ nÐt ta t¨ng ®iÖn dung cña tô ®iªn: lÊy C=0,005F råi ch¹y l¹i ch−¬ng tr×nh ta ®−îc kÕt qu¶ nh− h×nh d−íi ®©y: G IA I M A C H D IE N C O R - L - C Dong dien trong m ach c hinh - A 6 4 2 0 -2 0 0 .5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 Dong dien trong m ac h re R - A 2 1 .5 1 0 .5 0 0 0 .5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 T h o i g ia n 2. Gi¶i bµi to¸n ®éng häc c¬ cÊu ph¼ng VÝ dô : Gi¶i bµi to¸n ®éng häc c¬ cÊu cu lit H·y x¸c ®Þnh chuyÓn vÞ, vËn tèc gãc, gia tèc gãc cña thanh cu lit 3 cña c¬ cÊu cu lit, biÕt tr−íc kÝch th−íc c¸c kh©u: l0=0,5m, l1=0,2m, tay quay 1 quay ®Òu víi w1=8rad/s. l1 ϕ1 l0 l3 ϕ3
  • 44.
    Ta cã quanhÖ vÐc t¬ sau: l 3 = l0 + l1 ViÕt l0 , l1 d−íi d¹ng sè phøc ta ®−îc: l3 = l0ei π / 2 + l1ei ϕ 1 (1) Dïng hµm abs ta tÝnh ®−îc trÞ sè cña vÐc t¬ l3 , dïng hµm angle ®Ó tÝnh gãc chØ ph−¬ng cña vÐc t¬ nµy còng lµ gãc ϕ 3 cña cu lit. l3a = abs( l3 ) (2) ϕ 3 = angle( l3 ) (3) §Ó tÝnh ®−îc vËn tèc gãc vµ gia tèc gãc cña cu lÝt ta thay l3 = l3aei ϕ 3 vµo (1) råi ®¹o hµm theo t, ta ®−îc: l3aei ϕ 3 = l0ei π / 2 + l1ei ϕ 1 l3a’e i ϕ 3 + i ω 3 l3aei ϕ 3 = i ω 1 l1ei ϕ 1 Chia c¶ hai vÕ cho ei ϕ 3 : l3a’ + i ω 3 l3a = i ω 1 l1ei (ϕ1 − ϕ 3 ) T¸ch phÇn thùc vµ ¶o, ta rót ra: l3a’ = - ω 1 l1sin( (ϕ1 − ϕ 3 ) (4) ω 3 = ω 1 l1cos (ϕ 1 − ϕ 3 ) / l3a (5) §Ó cã gia tèc gãc, ta ®¹o hµm (5) : α 3 = ( - ω 1 l1sin (ϕ 1 − ϕ 3 ) ( ω 1 - ω 3 ) l3a - l3a’ ω 3 )/ l3a (6) C¨n cø vµo c¸c biÓu thøc (1), (2), (3), (4), (5) vµ (6) lËp ch−¬ng tr×nh tÝnh c¸c chuyÓn vÞ vËn tèc vµ gia tèc nh− ®−îc viÕt trong file cl3.m d−íi ®©y. KÕt qu¶ vÒ chuyÓn vÞ, vËn tèc vµ gia tèc gãc cu lÝt ®−îc cho d−íi d¹ng ®å thÞ ë phÝa d−íi ch−¬ng tr×nh. % CHUONG TRINH TINH CHUYEN DONG CUA CO CAU CU LIT l1=.2; l0=.5; % Kich thuoc tay quay va gia w1=8; % Van toc goc khau dan - rad/s n=51; % So vi tri tay quay df=2*pi/n; f1=0:df:2*pi; f1d=f1*180/pi; % Goc tay quay – do l3=l0*exp(i*pi/2)+l1*exp(j*f1); f3=angle(l3); l3a=abs(l3); l3ac=-l1*w1*sin(f1-f3); w3=l1*w1*cos(f1-f3)./l3a; alpha3=-(v32.*w3+l1*w1*(w3-w1).*sin(f3- f1))./l3a;
  • 45.
    subplot(311) plot(f1d,f3*180/pi) title(' CHUYEN DONGCUA CU LIT ') ylabel(' C.vi goc Culit - do') grid subplot(312) plot(f1d,w3) ylabel(' Van toc goc Culit - rad/s') grid subplot(313) plot(f1d,alpha3) ylabel(' Gia toc goc Culit - rad/s^2') xlabel(' Goc tay quay') grid CHUYEN DONG CUA CU LIT 120 Gia toc goc Culit - rad/s 2 toc goc Culit - rad/s C.vi goc Culit - do 100 80 60 0 50 100 150 200 250 300 350 400 5 0 -5 -10 V an 0 50 100 150 200 250 300 350 400 50 0 -50 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Goc tay quay 3. Gi¶i bµi to¸n c©n b»ng m¸y
  • 46.
    VÝ dô 1: Gi¶i bµi to¸n c©n b»ng tÜnh Cã trôc quay trªn cã g¾n c¸c khèi l−îng lÖch t©m ®Æt trong cïng mét mÆt ph¼ng nh− h×nh vÏ. Trôc hiÖn ®ang mÊt c©n b»ng tÜnh.Ta tiÕn hµnh c©n b»ng trôc quay b»ng ph−¬ng ph¸p sè phøc nh− sau: Tõ ®iÒu kiÖn c©n b»ng tÜnh ta cã: m4 m1 m1r1 + m2r2 + m3r3 + m4r4 + mcbrcb = 0 r1 r4 r2 mcb rcb r3 BiÓu diÔn c¸c vÐc t¬ d−íi d¹ng sè phøc ta ®−îc: mcbrcb = - (m1r1ei ϕ 1 + m2r2ei ϕ 2 + m3r3ei ϕ 3 + m4r4ei ϕ 4 ) Tõ ®ã tÝnh ®−îc trÞ sè cña tÝch mcbrcb vµ gãc chØ ph−¬ng ϕ cña b¸n kÝnh vÐc t¬ rcb b»ng c¸ch dïng hµm abs vµ hµm angle. mcbrcb = abs( mcbrcb); ϕ = angle(mcbrcb ) Ch−¬ng tr×nh tÝnh nh− sau: % File canbt.m % TINH CAN BANG TINH m1=12; m2=15; m3=27;m4=30; % Cac khoi luong r1=.6; r2=.8; r3=.5; r4=.4; % Tri so cac ban kinh vec to f1=pi/2; f2=pi/12; % Cac goc chi phuong f3=-pi/6;f4=2*pi/3; % cua ban kinh ri mrcb=-m1*r1*exp(i*f1)-m2*r2*exp(i*f2)- m3*r1*exp(i*f3)-... m4*r4*exp(i*f4); mr=abs(mrcb) % Tri so mcg*rcb f=angle(mrcb)*180/pi % Goc chi phuong cua ban % kinh vecto rcb (do) Ch¹y ch−¬ng tr×nh trªn kÕt qu¶ nhËn ®−îc lµ tÝch mcbrcb ( kÝ hiÖu lµ mr) vµ gãc chØ ph−¬ng (kÝ hiÖu lµ f) cña b¸n kÝnh vÐc t¬ cña khèi l−îng c©n b»ng (tÝnh ra ®é): mr = 23.3171
  • 47.
    f= -147.2962 NÕu chän tr−íc r = rcb= 0,6m th× khèi l−îng c©n b»ng cÇn ®Æt vµo lµ: m = mcb = mr/rcb =38,86 kg. VÝ dô 2: Gi¶i bµi to¸n c©n b»ng ®éng vËt quay Bµi to¸n: H·y c©n b»ng ®éng trôc quay cã g¾n c¸c khèi l−îng ®Æt lÖch t©m trªn nh÷ng mÆt ph¼ng kh¸c nhau nh− h×nh vÏ d−íi ®©y. BiÕt hai mÆt ph¼ng T vµ P lµ hai mÆt ph¼ng c©n b»ng. m1 T m1 P m2 m2 r1 r1 r2 r2 m4 r4 A B m4 rP mP l2 mP l1 r3 l4 r3 m3 l3 m3 rT mT mT l C¸c khèi l−îng, ®é dµi c¸c b¸n kÝnh vÐc t¬ t−¬ng øng vµ c¸c kÝch th−íc kh¸c ®−îc cho nh− sau: m1=20 kg, m2=15 kg, m3=17 kg, m4=26 kg, r1=0,6m, r2= 0,3m, r3=0,4m, r4=0,4m, l1=0,3m, l2=0,5m, l3=0,8m, l4=1,2m, l=1,5m . C¸c b¸n kÝnh vÐc t¬ r1, r4 t−¬ng øng cã ph−¬ng th¼ng ®øng vµ n»m ngang, cßn vÐc t¬ r2, r3 lµm víi ph−¬ng ngang gãc ϕ 2 = 30 0 vµ ϕ 3 = −60 0 . Ta gi¶i nh− sau: Gi¶ sö hai ®èi träng khèi l−îng mT vµ mP ®· ®−îc ®Æt vµo hai mÆt ph¼ng c©n b»ng T vµ P, c¸c b¸n kÝnh vÐc t¬ t−¬ng øng lµ rT vµ rP , vµ hiÖn giê trôc ®· ®−îc c©n b»ng tÜnh vµ ®éng. Tõ ph−¬ng tr×nh c©n b»ng m« men ®èi víi ®iÓm A cña c¸c lùc qu¸n tÝnh vµ ph−¬ng tr×nh tæng vÐc t¬ c¸c lùc qu¸n tÝnh b»ng 0 ta cã hai ph−¬ng tr×nh vÐc t¬ sau: m1l1r1 + m2l2r2 + m3l3r3 + m4l4r4 + mPlrP =0 (1) m1r1 + m2r2 + m3r3 + m4r4 + mPrP +mTrT=0 (2) Ta gi¶i (1) tr−íc ®Ó x¸c ®Þnh mP, rP , sau ®ã gi¶i tiÕp (2) ®Ó x¸c ®Þnh nèt mT , rT . V× : r1 = r1 eiϕ , r2 = r2 eiϕ , r3 = r3 eiϕ , r4 = r4 eiϕ 1 2 3ta viÕt l¹i (1) d−íi 4 d¹ng sè phøc nh− sau:
  • 48.
    mPlrP = mPlrPeiϕ = - m1l1r1 eiϕ - m2l2r2 eiϕ - m3l3r3 eiϕ - m4l4r4 eiϕ P 1 2 3 4 hay : mPrP = (- m1l1r1 eiϕ - m2l2r2 eiϕ - m3l3r3 eiϕ - m4l4r4 eiϕ ) / l 1 2 3 4 TrÞ sè cña tÝch mPrP ®−îc tÝnh nh− sau: mP rP = abs(mPrP ) Chän tr−íc rP ta sÏ x¸c ®Þnh ®−îc khèi l−îng cña ®èi träng cÇn ®Æt trªn mÆt ph¼ng c©n b»ng ph¶i P: mP= mP rP /rP Gãc chØ ph−¬ng cña b¸n kÝnh vÐc t¬ : ϕ P = angle( mPrP ) Sau khi ®· cã mP ,rP ta gi¶i (2) ®Ó x¸c ®Þnh mTrT: mTrT = - ( m1r1 + m2r2 + m3r3 + m4r4 + mPrP ) TrÞ sè cña mTrT ®−îc tÝnh theo: mTrT = abs( mTrT ) NÕu chän tr−íc mT ta sÏ x¸c ®Þnh ®−îc ®é dµi cña b¸n kÝnh vÐc t¬ rT : rT = m TrT / mT Gãc chØ ph−¬ng cña b¸n kÝnh vÐc t¬ rT ϕ T = angle(mTrT) §Õn ®©y bµi to¸n ®· gi¶i xong. D−íi ®©y lµ ch−¬ng tr×nh tÝnh: % File canbd.m % CHUONG TRINH TINH CAN BANG DONG CHO VAT QUAY m1=20; m2=15; m3=17; m4=26; % Khoi luong cac % vat lech tam - kg r1a=0.6; r2a= 0.3; r3a=0.4; r4a=0.4; % Do dai cac ban % kinh vec to -m l1=0.3; l2=0.5; l3=0.8; l4=1.2; % Khoang cach doc % truc den mat phang T % cua cacs khoi luong l=1.5; % Khoang cach giua hai mat phang c.bang f1=pi/2; f2=pi/6; % Cac goc chi phuong cua cac f3=-pi/3; f4=pi; % ban kinh vec to -m r1=r1a*exp(i*f1); % Cac ban kinh vec to r2=r2a*exp(i*f2); % duoi dang so phuc r3=r3a*exp(i*f3); r4=r4a*exp(i*f4); mPrP=(-m1*l1*r1-m2*l2*r2-m3*l3*r3-m4*l4*r4)/l; % Vec to mPrPa=abs(mPrP); % Tri so cua tich mPrP - kg.m rPa=0.5; % Chon truoc tri so v.to rP
  • 49.
    mP=mPrPa/rPa; % Khoi luong doi trong mP fP=angle(mPrP)*180/pi; % Goc chi phuong cua rP rP=mPrP/mP; % ban kinh vec to cua doi trong mP mTrT=-m1*r1-m2*r2-m3*r3-m4*r4-mP*rP; mTrTa=abs(mTrT); % Tri so tich mTrT mT=10; % chon truoc doi trong trai mT - kg rTa=mTrTa/mT; % Do dai ban kinh vec to rT fT=angle(mTrT)*180/pi; % Goc chi phuong cua vec to rT - do disp(' DOI TRONG DAT LEN M.PHANG P ') disp(' mP(kg) rP(m) fP(do)') P=[ mP rPa fP]; disp(P) disp(' DOI TRONG DAT LEN M.PHANG T ') disp( ' mT (kg) rT(m) fT (do)') T=[ mT rTa fT]; disp(T) Ch¹y ch−¬ng tr×nh víi trÞ sè b¸n kÝnh vÐc t¬ cña ®èi träng ®Æt trªn mÆt ph¼ng c©n b»ng ph¶i rP vµ khèi l−îng ®èi träng ®Æt trªn mÆt ph¼ng c©n b»ng tr¸i mT ®−îc chän tr−íc: rP = 0,5 m vµ mT = 10 kg ta ®−îc kÕt qu¶ lµ c¸c khèi l−îng cña c¸c ®èi träng ( tÝnh b»ng kg), ®é dµi c¸c b¸n kÝnh vÐc t¬ (tÝnh b»ng m)vµ c¸c gãc chØ ph−¬ng t−¬ng øng cña chóng (tÝnh b»ng ®é) nh− ®−îc biÓu diÔn d−íi ®©y: DOI TRONG DAT LEN M.PHANG P mP(kg) rP(m) fP(do) 10.4153 0.5000 -0.1014 DOI TRONG DAT LEN M.PHANG T mT (kg) rT(m) fT (do) 10.0 0.8613 -104.1446 VÞ trÝ cña c¸c ®èi träng ®−îc thÓ hiªn trªn h×nh vÏ. 4. TÝnh thiÕt kÕ bé truyÒn b¸nh r¨ng VÝ dô: TÝnh kho¶ng c¸ch trôc cña bé truyÒn b¸nh r¨ng trô r¨ng th¼ng A vµ kh¶o s¸t sù phô thuéc gi÷a A vµ tØ sè truyÒn i khi c¸c th«ng sè kh¸c lµ kh«ng ®æi Kho¶ng c¸ch trôc cña bé truyÒn b¸nh r¨ng trô r¨ng th¼ng ®−îc tÝnh theo c«ng thøc cã d¹ng quen thuéc sau:
  • 50.
    2 ⎛ 1,05.10 6 ⎞ KN 3 ⎜ [σ ] i ⎟ ϕ n A ≥ (i + 1) ⎜ ⎟ ⎝ tx ⎠ A 2 Cho øng suÊt tiÕp xóc cho phÐp [σ ]tx = 546N / mm 2 , hÖ sè t¶i träng K=1,3, hÖ sè chiÒu réng b¸nh r¨ng ϕ A = 0,4 , tèc ®é vßng quay trôc bÞ dÉn n2 = 60 v/ph, c«ng suÊt truyÒn N=5 kw. §Ó thÊy ®−îc quan hÖ gi÷a trÞ sè kho¶ng c¸ch trôc vµ tØ sè truyÒn ta cho tØ sè truyÒn i biÕn thiªn tõ 1 ®Õn 10, sau ®ã tÝnh c¸c trÞ sè A t−¬ng øng. C¸ch tÝnh ®−îc tr×nh bµy trong file kctA.m vµ ®å thÞ trªn h×nh d−íi ®©y m« t¶ quan hÖ gi÷a A vµ i lµ kÕt qu¶ thu ®−îc khi ch¹y ch−¬ng tr×nh. Ta thÊy mét ®iÒu thó vÞ lµ kho¶ng c¸ch trôc cã trÞ sè nhá nhÊt khi tØ sè truyÒn b»ng 2 vµ kho¶ng c¸ch trôc t¨ng nhanh khi tØ sè truyÒn v−ît qu¸ 4. T IN H K H . C A C H T R U C B O T R U Y E N B . R A N G 240 230 220 K h. cach truc - mm 210 200 190 180 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 T i s o tr u y e n % File kctA.m % TINH KHOANG CACH TRUC BO TRUYEN BANH RANG i=1:.5:10; % Ti so truyen ustx = input(' ung suat tiep xuc - N/mm^2 ustx=') k = input('he so tai trong la k=') phiA = input('he so chieu rong banh rang phiA=') teta=input('he so tang kha nang tai teta=') n2= input('so vong quay banh rang n2=') N=input('cong suat la - KW N=') A =(i+1).*((1.05*10^6./(ustx*i)).^2*k*N/(phiA*teta*n2)).^(1 /3);
  • 51.
    plot(i,A) title(' TINH KH.CACH TRUC BO TRUYEN B.RANG') xlabel('Ti so truyen') ylabel(' Kh. cach truc - mm') grid 5. TÝnh søc bÒn trôc Trong tÝnh søc bÒn trôc trong c¸c hép gi¶m tèc viÖc x¸c ®Þnh c¸c ph¶n lùc t¹i c¸c gèi vµ trÞ sè m« men uèn t¹i c¸c tiÕt diÖn nguy hiÓm ( th−êng lµ bµi to¸n kh«ng gian) cã thÓ ®−îc thùc hiÖn nhê lËp mét ch−¬ng tr×nh tÝnh nh− trong vÝ dô d−íi ®©y: y PAy PBy 0 A B C x z lA PAz PBz lB lC Gi¶ sö trôc chÞu t¸c dông cña hÖ lùc nh− h×nh vÏ. Gäi R0y,R0z,RAy,Raz lµ c¸c thµnh phÇn ph¶n lùc tõ c¸c æ t¹i 0 vµ C. Theo ®iÒu kiÖn c©n b»ng vÒ m« men ®èi víi ®iÓm O vµ c©n b»ng tæng vÐc t¬ lùc , ta viÕt ®−îc hai ph−¬ng tr×nh c©n b»ng sau: lAxPAy+lAxPAz+ lBxPBy+lBxPBz+ lCxRCy+lCxRCz = 0 (1) PAy+PAz+ PBy+PBz+ RCy+RCz+ R0y+R0z = 0 (2) Thay Rc=RCy+RCz , R0= R0y+R0z vµo (1) vµ (2) ta rót ra: lCxRC = - ( lAxPAy+lAxPAz+ lBxPBy+lBxPBz ) (3) R0 = - ( PAy+PAz+ PBy+PBz+ RCy+RCz ) (4) Sau khi tÝnh ®−îc c¸c ¸p lùc khíp ®éng t¹i C vµ O, ta cã thÓ tÝnh ®−îc m« men uèn t¹i c¸c tiÕt diÖn nguy hiÓm lµ A vµ B dùa vµo c¸c ph−¬ng tr×nh c©n b»ng sau: MB + lBC x RC = 0 (5) MA+(-lA x R0) = 0 (6)
  • 52.
    §Ó gi¶i c¸cph−¬ng tr×nh vÐc t¬ (3), (4), (5) vµ (6) ta ®−a ra c¸c vÐc t¬ ®¬n vÞ cña hÖ toa ®é §Ò c¸c lµ i, j vµ k vµ dïng hµm cross(...,...) ®Ó nh©n cã h−íng hai vÐc t¬. C¸ch lµm ®−îc thÓ hiÖn râ trong file plkd.m d−íi ®©y: % File plkd.m % Tinh phan luc tai khop dong va mo men uon % Cac Vec to don vi cua he toa do De cac I=[1 0 0]'; J=[0 1 0]'; K=[0 0 1]'; % Vec to vi tri la=100; lb=250; lc=350; lbc=100; La=100*I; Lb=250*I; Lc=350*I; Lbc=lbc*I; % Luc tac dung Pay=-1.4*J; Paz=.5*K; Pby=-.9*J; Pbz=1.4*K; % Tinh phan luc goi C LcRc=-cross(La,Pay)-cross(La,Paz)-cross(Lb,Pby)- cross(Lb,Pbz); Rc0=LcRc/lc; % Vec to phan luc tai goi C(chua quay) Q=[0 0 0; 0 0 -1; 0 1 0]; % Ma tran chuyen (quay) Rc=-Q*Rc0 % Vec to phan luc tai goi C % Tinh phan luc tai goi O R0=-(Pay+Paz+Pby+Pbz+Rc) % Tinh mo men uon tai tiet dien B va A Mb=-cross(Lbc,Rc) Ma=-cross(-La,R0) % --------------------------------------------- Ch¹y ch−¬ng tr×nh plkd.m trªn mµn h×nh Command Window, kÕt qu¶ cña c¸c ph¶n lùc khíp ®éng t¹i O , C vµ c¸c m« men uèn t¹i mÆt c¾t A vµ B nhËn ®−îc nh− sau: Rc =
  • 53.
    0 1.0429 -1.1429 R0 = 0 1.2571 -0.7571 Mb = 0 -114.2857 -104.2857 Ma = 0 -75.7143 -125.7143 » plkd Rc = 0 1.0429 -1.1429 R0 = 0 1.2571 -0.7571 Mb = 0 -114.2857 -104.2857 Ma = 0 75.7143 125.7143 6. TÝnh dao ®éng a. TÝnh dao ®éng cña hÖ mét bËc tù do
  • 54.
    Gi¶ sö cãhÖ dao ®éng mét bËc tù do nh− h×nh vÏ: m kµ khèi l−îng cña vËt, c lµ ®é cøng lß xo (N/m), k lµ hÖ sè c¶n cña gi¶m chÊn thuû lùc (Ns/m), cßn F lµ lùc kich thÝch víi F=F0coswt ( F0 lµ biªn ®é cña lùc – N, w lµ tÇn sè gãc – rad/s). ViÕt ph−¬ng tr×nh ®Þnh luËt 2 cho vËt ; mx’’= -kx’-cx +F0coswt (1) trong ®ã x, x’, x’’ lÇn l−ît lµ chuyÓn vÞ, x vËn tèc vµ gia tèc cña vËt. k F ta biÕn ®æi (1) nh− sau: c m x’’= -kx’/m - cx/m + +F0coswt/m (2) §Æt x1=x’, x2= x th× x1’= x’’, x2’= x1, ph−¬ng tr×nh vi ph©n cÊp 2 trªn sÏ ®−îc viÕt thµnh hÖ hai ph−¬ng tr×nh bËc nhÊt víi hai Èn lµ x1 vµ x2 nh− d−íi ®©y: x1’= - kx1/m - cx2m + F0coswt/m (3) x2’= x1 Ch−¬ng tr×nh ®Ó gi¶i hÖ (3) ®−îc viÕt trong c¸c file ml00.m vµ ml0.m nh− d−íi ®©y: % File ml00.m % Chuongtrinh tinh dao dong he 1 bac tu do co giam chan % thuy luc chui luc kich dong dang F=F0cos(wt) global m k c w F0 m=100; % Khoi luong vat - kg c=10000; % Do cung lo xo - N/m k=80; % He so can nhot Ns/m w1=sqrt(c/m) % Tan so dao dong rieng w=6; % Tan so luc kich dong tc=15; % Thoi gian dao dong x0=[0 .01 ]' ; % Dieu kien ban dau (van toc, toa do) F0=20 ; % Bien do luc kich dong - N [t,x]=ode45('ml0',tc,x0); subplot(211) plot(t,x(:,2)) title(' TINH DAO DONG HE MOT BAC TU DO') ylabel('Chuyen vi cua vat - cm') grid subplot(212)
  • 55.
    plot(t,x(:,1)) xlabel('thoi gian -s') ylabel('Vantoc cua vat - m/s') grid pause % File ml0.m function xc=ml0(t,x) global m k c w F0 xc=zeros(2,1); xc(1)=-k/m*x(1)-c/m*x(2)+F01*cos(w*t)/m; xc(2)=x(1); KÕt qu¶ ch¹y ch−¬ng tr×nh cho d−íi d¹ng ®å thÞ d−íi ®©y: TIN H D A O D O N G H E M O T B A C TU D O 1 Chuyen vi c ua vat - c m 0.5 0 -0 . 5 -1 0 5 10 15 0.1 V an toc c ua vat - m /s 0.05 0 -0 . 0 5 -0 . 1 0 5 10 15 t h o i g ia n -s b. TÝnh dao ®éng hÖ hai bËc tù do Cã hÖ dao déng hai bËc tù do nh− h×nh vÏ: khèi l−îng cña c¸c vËt lµ m1, m2, ®é cøng c¸c lß xo lµ c1vµ c2, hÖ x2 F1
  • 56.
    sè c¶n nhítlµ k1 vµ k2, lùc kÝch thich ®Æt lªn hÖ lµ c2 k2 F1=F10sinw1t, F2=F20sinw2t. x1 F2 c1 k1 ViÕt hÖ ph−¬ng tr×nh ®Þnh luËt 2 Niu t¬n cho tõng vËt: m1x1’’=- k1x1’- c1x1+k2(x2’-x1’)+c2(x2-x1) +F01sinw1t m2x2’’= - k2 (x2’-x1’)- c2(x2 -x1)+F02sinw2t x1’’ = - (k1+k2)x1’/m1- (c1+c2)x1/ m1+k2x2’/ m1+c2x2 / m1+ F01sinw1t/ m1 (1) x2’’ = k2x1’/ m2 + c2x1 / m2 - k2x2’ / m2 - c2x2/ m2 + F02sinw2t/ m2 T−¬ng tù nh− khi gi¶i ph−¬ng tr×nh vi ph©n c©p hai ë phÇn trªn, ta còng ®Æt: y1 = x1’, y2 = x1, y3 = x2’, y4 = x2. (2) Rót ra: y1’=x1’’ (3) y2’=y1 y3’= x2’’ y4’=y3 Thay (1) vµo (3) vµ chó ý ®Õn (2) ta lËp ®−îc hÖ gåm bèn ph−¬ng tr×nh vi ph©n tuyÕn tÝnh bËc nhÊt. HÖ ph−¬ng tr×nh nµy vµ c¸ch gi¶i nã ®−îc cho trong file ml11.m vµ ml1.m ë d−íi ®©y. Nh©n tiÖn ®©y ta còng thö t¸c dông cña gi¶m chÊn ®éng lùc: theo lÝ thuyÕt, nÕu lùc kÝch thÝch vµo vËt 2 b»ng 0 ( F2=0), vµ c¸c th«ng sè cña bé gi¶m chÊn ®éng lùc gåm khèi l−îng m2 vµ lß xo cã ®é cøng c2 tho· m·n ®iÒu kiÖn: c2/m2 = w12 ( w1 lµ tÇn sè lùc kÝch thÝch cña lùc F1 lªn vËt 1) th× dao ®éng cña vËt chÝnh 1 cã khèi l−îng m1 ®ã sÏ b»ng 0. Trong ch−¬ng tr×nh ta cho F20=0, m2=10 kg, c2=510 N/m vµ w1= c 2 / m 2 . % File ml11.m % Tinh dao dong he hai bac tu do global m1 m2 k1 k2 c1 c2 w F10 F20 m1=100; % Khoi luong vat thu nhat - kg c1=10000; % Do cung lo xo thu nhat - N/m m2=10; % Khoi luong vat thu 2 - kg c2=510; % Do cung lo xo thu 2 - N/m k1=220; k2=0; % He so can nhot cua giam chan - Ns/m w20=sqrt(c2/m2)
  • 57.
    x0=[0 .0 0.0]'; % Dieu kien ban dau F10=100; % Bien do luc tac dung vao vat 1 – N F20=0; % -- 2 w1=w20; % Tan so goc cua luc k.thich - rad/s [t,y]=ode45('ml1',tc,x0); subplot(211) plot(t,y(:,2)*100) title('TINH DAO DONG HE HAI BAC TU DO') ylabel('Chuyen vi cua vat 1 - cm') grid subplot(212) plot(t,y(:,4)*100) xlabel(' Thoi gian - s') ylabel('Chuyen vi cua vat 2 - cm') grid pause % File ml1.m % Chuong trinh con tinh dao dong he hai bac tu do function yc=ml1(t,y) global m1 m2 k1 k2 c1 c2 w F10 F20 yc=zeros(4,1); yc(1)=-(k1+k2)/m1*y(1)-(c1+c2)/m1*y(2)+... k2/m1*y(3)+c2/m1*y(4)+F10*sin(w1*t)/m1; yc(2)= y(1); yc(3)= k2/m2*y(1)+c2/m2*y(2)-k2/m2*y(3)- c2/m2*y(4)+... F20*sin(w2*t)/m2; yc(4)= y(3); Ch¹y ch−¬ng tr×nh sÏ cho kÕt qu¶ d−íi d¹ng ®å thÞ sau:
  • 58.
    T IN HD A O D O N G H E H A I B A C TU D O 2 Chuy en vi c ua vat 1 - cm 1 0 -1 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 40 Chuy en vi c ua vat 2 - c m 20 0 -2 0 -4 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Th o i g ia n - s Ta thÊy mét ®iÒu thó vÞ lµ : ®óng nh− dù ®o¸n, biªn ®é dao ®éng cña vËt chÝnh 1 gi¶m dÇn theo thêi gian vµ sÏ t¾t h¼n sau Ýt gi©y n÷a. c. X¸c ®Þnh tÇn sè dao ®éng riªng cña hÖ nhiÒu bËc tù do Víi hÖ c¬ häc nhiÒu bËc tù do viÖc x¸c ®Þnh c¸c tÇn sè dao ®éng riªng cña hÖ cã mét ý nghÜa quan träng. Matlab gióp ta gi¶i bµi to¸n nµy kh«ng mÊy khã kh¨n. VÝ dô: Cã hÖ gåm bèn toa xe mãc nèi víi nhau, h·y x¸c ®Þnh tÇn sè dao ®éng riªng cña hÖ theo chiÒu däc. BiÕt khèi l−îng c¸c toa xe lµ m1=45T, m2=35T, m3=40T, m4=50T, ®é cøng c¸c lß xo lµ c1=c2=800KNm, c3=1000KN/m. m1 x1 m2 x2 m3 x3 m4 x4 §Ó gi¶i bµi to¸n tr−íc hÕt ta ph¶i lËp c¸c ma trËn khèi l−îng vµ ma tr©n ®é cøng nh− sau: - Ma trËn khèi l−îng: M=diag(m1, m2, m3, m4); ( Ma trËn chÐo cã c¸c phÇn tö lµ c¸c khèi l−îng) -Ma trËn ®é cøng:
  • 59.
    c1 -c1 0 0 C= -c1 c1+c2 -c2 0 0 -c2 c2+c3 -c3 0 0 -c3 c3 - Dïng hµm eig ®Ó x¸c ®Þnh c¸c trÞ riªng vµ vÐc t¬ riªng: [ X, L] = eig( C, M); trong ®ã L lµ ma trËn ®−êng chÐo mµ mçi phÇn tö trªn ®−êng chÐo lµ mét trÞ riªng (eigenvalue) lµ w12, w22, w32 vµ w42 . Cßn w1 w2, w3 vµ w4 chÝnh lµ c¸c tÇn sè dao ®éng riªng cña hÖ (rad/s). Ma trËn (hµng) cña c¸c tÇn sè dao ®éng riªng ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau: w = diag(sqrt(L)); KÕt qu¶ tÝnh b»ng sè cô thÓ nhËn ®−îc nhê ch¹y ch−¬ng tr×nh trong file tansd.m d−íi ®©y: % File t¸nd.m % CHUONG TRINH TINH TAN SO DAO DONG RIENG % CUA HE NHIEU BAC TU DO m1=45000; m2=35000; m3=40000; m4=50000; % Khoi luong cac toa xe c1=800000;c2=c1; % Do cung lo xo N/m. c3=1000000; % Ma tran khoi luong va ma tran do cung m=[m1 m2 m3 m4]; M=diag(m); C=[c1 -c1 0 0; -c1 c1+c2 -c2 0 ; 0 -c2 c2+c3 -c3;... 0 0 -c3 c3]; % Tinh tri rieng va vec to rieng ,L]=eig(C,M); wb=diag(L); % Cac tri rieng w=sqrt(wb) % Cac tan so dao dong rieng - rad/s C¸c gi¸ trÞ tÇn sè dao ®éng riªng ®−îc ch−¬ng tr×nh cho d−íi ®©y: w= 8.6524 6.5472 0 + 0.0000i 3.2807
  • 60.
    Ta thÊy cãmét tÇn sè dao ®éng riªng b»ng 0 : w3=0. §iÒu nµy vÒ mÆt lÝ thuyÕt dao ®éng th× hoµn toµn hîp lÝ v× nã t−¬ng øng vèi mét d¹ng dao ®éng riªng cña hÖ trong ®ã toµn hÖ chuyÓn ®éng nh− mét vËt r¾n. KÕt luËn Qua hai phÇn nghiªn cøu t×m hiÓu phÇn mÒm lËp tr×nh Matlab vµ øng dông nã ®Ó gi¶i mét sè bµi to¸n kÜ thuËt, chóng t«i thÊy r»ng ®©y lµ mét phÇn mÒm rÊt m¹nh, dÔ sö dông vµ rÊt cã hiÖu qu¶ trong tÝnh to¸n, ®Æc biÖt thÝch hîp cho viÖc nghiªn cøu trong lÜnh vùc khoa häc kÜ thuËt. §ång thêi chóng t«i còng thÊy râ r»ng: ®Ó hiÓu cÆn kÏ còng nh− sö dông ®−îc hÕt kh¶ n¨ng cña Matlab th× ®ã còng kh«ng ph¶i lµ chuyÖn dÔ, v× b¶n th©n nã lµ mét phÇn mÒm lín. Tuy nhiªn, trong ph¹m vi cña ®Ò tµi nghiªn cøu nµy, nh÷ng vÊn ®Ò c¬ b¶n vµ nh÷ng øng dông phæ biÕn cña phÇn mÒm ®· ®−îc tr×nh bµy vµ ®· cã nh÷ng vÝ dô minh ho¹ cô thÓ. Tõ nh÷ng phÇn c¬ b¶n nµy, ng−êi ®äc qua sö dông thùc tÕ phÇn mÒm sÏ cã kh¶ n¨ng tù t×m hiÓu s©u h¬n nhê tra cøu phÇn Help trong m¸y. C¸ch tr×nh bµy chóng t«i ®· cè g¾ng sao cho ng¾n gän, dÔ hiÓu vµ thiªn vÒ thùc hµnh. Mét trong nh÷ng môc ®Ých chÝnh cña nhãm nghiªn cøu lµ biÕn kÕt qu¶ nghiªn cøu nµy thµnh tµi liÖu ®Ó t×m hiÓu vµ sö dông Matlab cho nh÷ng ng−êi quan t©m, ®Æc biÖt lµ cho sinh viªn. Hi väng lµ víi tµi liÖu nµy, ng−êi häc cã thÓ tù thùc hµnh trªn m¸y tÝnh ®Ó lËp c¸c ch−¬ng tr×nh tÝnh to¸n cho bµi to¸n cña m×nh. Do khu«n khæ thêi gian cã h¹n, cßn mét phÇn thø hai n÷a cña Matlab mµ chóng t«i ch−a kÞp nghiªn cøu: ®ã lµ phÇn SIMULINK. §©y lµ phÇn mÒm m« pháng rÊt m¹nh vµ hiÖu qu¶ cña Matlab, cho phÐp gi¶i®−îc nhiÒu lo¹i bµi to¸n phøc t¹p. Chóng t«i hi väng sÏ cã ®iÒu kiÖn nghiªn cøu tiÕp trong thêi gian tíi.