A.A. 2018/2019. Gestione File, Grafici in MATLAB e Cenni Introduttivi su Simulink FONDAMENTI DI INFORMATICA E PROGRAMMAZIONE

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1 A.A. 2018/2019 Gestione File, Grafici in MATLAB e Cenni Introduttivi su Simulink Docente Prof. Raffaele Pizzolante FONDAMENTI DI INFORMATICA E PROGRAMMAZIONE

2 OUTLINE Gestione File Caratteristiche dei File Apertura/Chiusura dei File Scrittura/Lettura dei File Importare Dati da File Grafici Cenni Introduttivi su Simulink

3 OUTLINE Gestione File Caratteristiche dei File Apertura/Chiusura dei File Scrittura/Lettura dei File Importare Dati da File Grafici Cenni Introduttivi su Simulink

4 I File 1/2 I file possono essere visti come contenitori permanenti di informazioni Il Sistema Operativo si occupa della loro gestione, offrendo ai programmatori la possibilità di: Aprire/Chiudere un File Leggere/Scrivere un File Etc.

5 I File 2/2 Potrebbe essere necessario Leggere un file e memorizzarlo in una variabile Scrivere in un file MATLAB fornisce diversi meccanismi per leggere/scrivere file

6 Apertura di un File fid = fopen(percorso_del_file, modalita_apertura) La funzione fopen permette di aprire un file, memorizzato nel percorso indicato da percorso_del_file, nella modalità d apertura specificata da modalita_apertura La modalità di apertura (modalita_apertura) può essere in Scrittura (modalita_apertura = 'w') Lettura (modalita_apertura = 'r') Scrittura e lettura (modalita_apertura = 'w+' o modalita_apertura = 'r+') Append (modalita_apertura = 'a') Apre un file esistente o crea un nuovo file in scrittura, posizionandosi alla fine di tale file La funzione fopen restituisce il valore fid (file identifier), che è un identificatore associato al file aperto

7 Chiusura di un File fclose(fid) Sintassi La funzione fclose chiude il file identificato da fid Esempio di utilizzo fopen ed fclose >> fid = fopen('c:\test.txt', 'r'); >> fclose(fid);

8 Chiusura di un File fclose(fid) Sintassi La funzione fclose chiude il file identificato da fid Esempio di utilizzo fopen ed fclose >> fid = fopen('c:\test.txt', 'r'); >> fclose(fid); Percorso: 'C:\test.txt' Modalità di apertura: lettura ('r')

9 Scrittura File Le principali funzioni utilizzate da MATLAB per la scrittura su file sono fwrite ed fprintf N.B. Il file deve essere stato precedentemente aperto mediante la funzione fopen fwrite Scrive un array, passato come parametro, su un file specificato help fwrite per maggiori dettagli fprintf Scrive su file, secondo un formato specificato dall utente help fprintf per maggiori dettagli

10 Lettura File Le principali funzioni utilizzate da MATLAB per la lettura da file sono fread ed fscanf N.B. Il file deve essere stato precedentemente aperto mediante la funzione fopen fread Legge un array, di lunghezza specificata, da un file indicato tramite parametro help fread per maggiori dettagli fscanf Legge da file, specificando esplicitamente il formato dei dati help fscanf per maggiori dettagli

11 Importare Dati da File 1/3 Con la funzione importdata è possibile importare (mediante un solo comando) i dati da diversi tipi di file Testuali Comma-Separated Values (CSV) Etc. help importdata per maggiori dettagli N.B. Non è necessario che il file sia stato aperto precedentemente (tramite fopen) N.B. Per importare nel Workspace di MATLAB dati letti da file, si consiglia FORTEMENTE l utilizzo di questa funzione

12 Importare Dati da File 2/3 Esempio 1 1, 4, 6 4, 2, 5 6, 5, 4 matrice.txt >> A = importdata('matrice.txt'); A =

13 Importare Dati da File 2/3 Esempio 1 1, 4, 6 4, 2, 5 6, 5, 4 matrice.txt >> A = importdata('matrice.txt'); A = La virgola (simbolo,) è interpretata come separatore di colonne

14 Importare Dati da File 3/3 Esempio matrice.txt >> A = importdata('matrice.txt', ' '); A =

15 Importare Dati da File 3/3 Esempio matrice.txt >> A = importdata('matrice.txt', ' '); A = È possibile scegliere, mediante un opportuno parametro della funzione importdata, anche un delimitatore di colonne diverso dalla virgola (in questo esempio il delimitatore è uno spazio)

16 OUTLINE Gestione File Caratteristiche dei File Apertura/Chiusura dei File Scrittura/Lettura dei File Importare Dati da File Grafici Cenni Introduttivi su Simulink

17 Grafici in MATLAB 1/13 plot(x, y) MATLAB genera un grafico basandosi sull array x per l asse X e sull array y per l asse Y NOTA: Gli array x ed y devono essere della stessa lunghezza plot(x) MATLAB genera un grafico lineare basandosi sull array x sia per l asse X che per l asse Y Ciascun punto ha lo stesso valore sia per la coordinata sull asse X che per quella sull asse Y

18 Grafici in MATLAB 2/13 Esempio 1 (array x su asse X ed asse Y) x = [1:1:20] plot(x)

19 Grafici in MATLAB 2/13 Esempio 2 (array x su asse X ed asse Y) x = [20:-1:-5] plot(x)

20 Grafici in MATLAB 3/13 Esempio 3 (array x su asse X ed array y su asse Y) x = linspace(-pi, pi); y = cos(x); plot(x,y)

21 Grafici in MATLAB 4/13 Possiamo salvare un grafico per poterlo usare altrove (esempio Microsoft Word, OpenOffice, TeX, etc) Andando sul menu «File» e «Save As»

22 Grafici in MATLAB 4/13 Possiamo salvare un grafico per poterlo usare altrove (esempio Microsoft Word, OpenOffice, TeX, etc) Andando sul menu «File» e «Save As»

23 Grafici in MATLAB 4/13 Possiamo salvare un grafico per poterlo usare altrove (esempio Microsoft Word, OpenOffice, TeX, etc) Andando sul menu «File» e «Save As» Alcuni formati supportati: JPEG BITMAP PDF TIFF

24 Grafici in MATLAB 4/13 Possiamo salvare un grafico per poterlo usare altrove (esempio Microsoft Word, OpenOffice, TeX, ecc.) Andando sul menu «File» Risultato: e «Save As»

25 Grafici in MATLAB 5/13 Colori e Stile di Indicatori e Linee Mediante la funzione plot è anche possibile personalizzare il grafico per quanto riguarda Colore Linea e Indicatori (detti anche marcatori o simboli) Stile Linea (tratteggiata, etc) Indicatori (cerchio, puntino, etc) plot(x, y, personalizzazione)

26 Grafici in MATLAB 5/13 Colori e Stile di Indicatori e Linee plot(x, y, personalizzazione) Esempio di personalizzazione plot(x, y, 'r^:') La stringa di personalizzazione r^: è composta da tre parti r ^ : Indica il colore di linea e indicatori Colore rosso (red) in questo esempio Indica lo stile degli indicatori Triangolo in questo esempio Indica lo stile della linea Punteggiata in questo esempio

27 Grafici in MATLAB 5/13 Colori e Stile di Indicatori e Linee plot(x, y, personalizzazione) Esempio di personalizzazione plot(x, y, 'r^:') Risultato plot Zoom Risultato plot

28 Grafici in MATLAB 6/13 Colori e Stile di Indicatori e Linee plot(x, y, '123') 1 Colori b g r c m y k w blue green (verde) red (rosso) cyan (ciano) magenta yellow (giallo) black (nero) white (bianco) default 2 Indicatori. punto o x cerchio croce a x + più s ^ square (quadrato) triangolo * stella h p hexagon (esagono) Pentagramma 3 Stile Linea - continua : punteggiata nessun indicatore -. punto+tratteggio -- tratteggiata nessuna linea

29 Grafici in MATLAB 6/13 Colori e Stile di Indicatori e Linee plot(x, y, '123') 1 Colori b g r c m y k w blue green (verde) red (rosso) cyan (ciano) magenta yellow (giallo) black (nero) white (bianco) default 2 Indicatori. punto o x cerchio + più s ^ square (quadrato) triangolo * stella h p Non tutti i parametri sono croce a x obbligatori hexagon (esagono) Pentagramma 3 Stile Linea - continua : punteggiata nessun indicatore -. punto+tratteggio -- tratteggiata nessuna linea

30 Grafici in MATLAB 6/13 Colori e Stile di Indicatori e Linee plot(x, y, '123') 1 Colori b g r c m y k w blue green (verde) red (rosso) cyan (ciano) magenta yellow (giallo) black (nero) white (bianco) default 2 Indicatori. punto o x cerchio croce a x + più s ^ square (quadrato) triangolo * stella h p hexagon (esagono) Pentagramma 3 Stile Linea - continua : punteggiata nessun indicatore -. punto+tratteggio -- tratteggiata nessuna linea

31 Grafici in MATLAB 7/13 Colori e Stile di Indicatori e Linee Esempi (sono stati usati x ed y definiti nell Esempio 3) 1. plot(x,y,'gs--') 2. plot(x,y,'mp') 3. plot(x,y,'kh:')

32 Grafici in MATLAB 8/13 Grafico con Informazioni Multiple Con il comando hold on è possibile creare un grafico che rappresenti più informazioni, mediante più linee e/o indicatori 1 x = linspace(0, 2*pi, 100); y1 = sin(x); y2 = sin(x pi / 4); hold on; plot(x,y1,'m^--'); plot(x,y2,'r*'); hold off;

33 Grafici in MATLAB 8/13 Grafico con Informazioni Multiple Con il comando hold on è possibile creare un grafico che rappresenti più informazioni, mediante più linee e/o indicatori x = linspace(0, 2*pi, 100); y1 = sin(x); y2 = sin(x pi / 4); hold on; plot(x,y1,'m^--'); plot(x,y2,'r*'); hold off; Da ora in poi tutti i grafici saranno sovraimpressi al grafico di partenza

34 Grafici in MATLAB 8/13 Grafico con Informazioni Multiple Con il comando hold on è possibile creare un grafico che rappresenti più informazioni, mediante più linee e/o indicatori x = linspace(0, 2*pi, 100); y1 = sin(x); y2 = sin(x pi / 4); hold on; plot(x,y1,'m^--'); plot(x,y2,'r*'); hold off; Annulla l effetto di -0.8hold on e genera un nuovo grafico, cancellando quelli vecchi

35 Grafici in MATLAB 8/13 Alcune Note Ogni volta che si utilizza il comando plot, esso sovrascrive l ultimo grafico che è stato creato A meno che non venga utilizzato il comando hold on È possibile creare/gestire più istanze di grafici contemporaneamente, senza sovrascriverne nessuna, mediante il comando figure help figure per maggiori informazioni Per chiudere tutte le istanze, si può usare il comando close all

36 asse y Grafici in MATLAB 9/13 Personalizzazione Titoli ed Etichette Assi MATLAB permette di aggiungere varie etichette al grafico Esempio title('titolo') Aggiunge/Modifica l etichetta relativa al titolo del grafico xlabel('asse x') Aggiunge/Modifica l etichetta relativa all asse X ylabel('asse y') Aggiunge/Modifica l etichetta relativa all asse Y titolo linea 1 linea 2 linea 3 legend('linea 1', 'linea 2', 'linea 3') Aggiunge la leggenda al grafico asse x

37 Grafici in MATLAB 10/13 MATLAB permette di creare più sotto-grafici all interno di una singola figura, mediante il comando subplot Esempio m = 2, n = 3 subplot(m, n, p) Crea una figura partizionata come una griglia, inizialmente vuota, composta da m righe ed n colonne p indica una posizione all interno della griglia (nell esempio, p varia da 1 a 6) Una volta specificata con subplot la posizione all interno della griglia, sarà possibile utilizzare la funzione plot (con gli opportuni parametri) per creare un sotto-grafico in tale posizione

38 Grafici in MATLAB 11/13 x = linspace(0,2*pi,100); y1 = sin(x); y2 = sin(x-pi/4); y3 = sin(x-pi/2); y4 = sin(x-2*pi/3);

39 Grafici in MATLAB 11/13 x = linspace(0,2*pi,100); y1 = sin(x); y2 = sin(x-pi/4); y3 = sin(x-pi/2); y4 = sin(x-2*pi/3); hold on; subplot(2,2,1);

40 Grafici in MATLAB 11/13 x = linspace(0,2*pi,100); y1 = sin(x); y2 = sin(x-pi/4); y3 = sin(x-pi/2); y4 = sin(x-2*pi/3); hold on; subplot(2,2,1); Crea una griglia di 2 righe e 2 colonne, ed imposta la posizione corrente a 1

41 Grafici in MATLAB 11/13 x = linspace(0,2*pi,100); y1 = sin(x); y2 = sin(x-pi/4); y3 = sin(x-pi/2); y4 = sin(x-2*pi/3); hold on; subplot(2,2,1); 1 2 Crea una griglia di 2 righe e 2 colonne, ed imposta la posizione corrente a 1 3 4

42 Grafici in MATLAB 11/13 x = linspace(0,2*pi,100); y1 = sin(x); y2 = sin(x-pi/4); y3 = sin(x-pi/2); y4 = sin(x-2*pi/3); hold on; subplot(2,2,1); plot(x,y1,'g^:'); Crea il primo grafico nella posizione 1

43 Grafici in MATLAB 11/13 x = linspace(0,2*pi,100); y1 = sin(x); y2 = sin(x-pi/4); y3 = sin(x-pi/2); y4 = sin(x-2*pi/3); hold on; subplot(2,2,1); plot(x,y1,'g^:'); subplot(2,2,2); plot(x,y2,'r*--');

44 Grafici in MATLAB 11/13 x = linspace(0,2*pi,100); y1 = sin(x); y2 = sin(x-pi/4); y3 = sin(x-pi/2); y4 = sin(x-2*pi/3); hold on; subplot(2,2,1); plot(x,y1,'g^:'); subplot(2,2,2); plot(x,y2,'r*--'); subplot(2,2,3); plot(x,y3,'k');

45 Grafici in MATLAB 11/13 x = linspace(0,2*pi,100); y1 = sin(x); y2 = sin(x-pi/4); y3 = sin(x-pi/2); y4 = sin(x-2*pi/3); hold on; subplot(2,2,1); plot(x,y1,'g^:'); subplot(2,2,2); plot(x,y2,'r*--'); subplot(2,2,3); plot(x,y3,'k'); subplot(2,2,4); plot(x,y4,'m+-.'); hold off; Output Finale:

46 Grafici in MATLAB 12/13 MATLAB fornisce anche un editor visuale per modificare le varie proprietà del grafico Titolo Etichette assi Griglie Font Tipo di grafico

47 Grafici in MATLAB 12/13 MATLAB fornisce anche un editor visuale per modificare le varie proprietà del grafico Titolo Etichette assi Griglie Font Tipo di grafico Cliccando due volte sul grafico si possono modificare le proprietà Gestione ad File, esso Grafici relative in MATLAB e Cenni Introduttivi su Simulink

48 Grafici in MATLAB 13/13 Altre Tipologie di Grafici Esempi Grafico a Barre Istogramma Grafico a Torta x = -2:0.2:2; y = x.* x; bar(x, y, 'r'); title('grafico a Barre'); y = [ ]; hist(y); title('istogramma'); x = [ ]; pie(x) title('grafico a Torta');

49 OUTLINE Gestione File Caratteristiche dei File Apertura/Chiusura dei File Scrittura/Lettura dei File Importare Dati da File Grafici Cenni Introduttivi su Simulink

50 Simulink: Cenni Introduttivi 1/5 Sistema Dinamico: Un sistema dinamico è un modello matematico caratterizzante una situazione che cambia e si evolve nel tempo, secondo una legge deterministica Simulink è un ambiente grafico che consente di descrivere, modellare, simulare ed analizzare sistemi dinamici appartenenti a numerosi domini applicativi Pagina web di Simulink

51 Simulink: Cenni Introduttivi 2/5 Sistemi Dinamici Esistono diverse tipologie di sistemi dinamici Tempo continuo Tempo discreto Lineari Non lineari Etc Molti modelli fisici, biologici, meccanici, chimici, etc, possono essere rappresentati mediante sistemi di questo tipo

52 Simulink: Cenni Introduttivi 3/5 Sistemi Dinamici Un sistema dinamico può essere anche visto come un sistema di input/output Dati Iniziali Soluzioni del Sistema Parametri di Controllo

53 Simulink: Cenni Introduttivi 4/5 La simulazione di un sistema dinamico, in ambiente Simulink, si articola in due fasi principali

54 Simulink: Cenni Introduttivi 4/5 La simulazione di un sistema dinamico, in ambiente Simulink, si articola in due fasi principali Prima Fase Creazione del modello grafico del sistema da simulare Il modello grafico può contenere interconnessioni di elementi del sistema dinamico Mediante tale modello vengono descritte le relazioni matematiche esistenti tra gli ingressi e le uscite del sistema

55 Simulink: Cenni Introduttivi 4/5 La simulazione di un sistema dinamico, in ambiente Simulink, si articola in due fasi principali Seconda Fase Utilizzo di Simulink per simulare il comportamento del sistema durante una sua evoluzione temporale in un determinato arco di tempo L arco temporale è definito dall utente Simulink utilizza le informazioni specificate dall utente, in fase di descrizione del modello grafico, al fine di generare le istruzioni volte alla risoluzione del problema modellato

56 Simulink: Cenni Introduttivi 5/5 Per avviare Simulink, basta digitare simulink nella Command Window Oppure è possibile cliccare sull apposito pulsante nella barra degli strumenti di MATLAB

57 Simulink: Cenni Introduttivi 5/5 Simulink Library Browser

58 Simulink: Cenni Introduttivi 5/5 Simulink Library Browser Insieme di blocchi per la creazioni di modelli

59 Simulink: Cenni Introduttivi 5/5 Simulink Library Browser Casella di ricerca

60 Simulink: Cenni Introduttivi 5/5 Simulink Library Browser Nuovo modello

61 Simulink: Cenni Introduttivi 5/5 Simulink Library Browser

62 Simulink: Cenni Introduttivi 5/5 Simulink Library Browser Workspace per la creazione di un modello

63 Esercitazioni [Per Casa] È disponibile una nuova sezione del sito, denominata «Esercitazioni_Per_Casa» In tale sezione, verranno pubblicate Esercitazioni da svolgere a casa Verrà arricchita costantemente Per ognuna di tali esercitazioni, verranno caricate anche le Possibili Soluzioni