Bài thực hành môn học Mô hình hóa, mô phỏng và tối ưu hóa các quá trình hóa học: Làm quen với phần mềm Matlab

Tài liệu giới thiệu tổng quan cho sinh viên phần mềm tính toán số Matlab; thực hành thao tác dùng Matlab để giải quyết các bài toán hóa học đơn giản. Mời các bạn cùng tham khảo tài liệu để nắm chi tiết nội dung.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài thực hành môn học Mô hình hóa, mô phỏng và tối ưu hóa các quá trình hóa học: Làm quen với phần mềm Matlab Bài thực hành môn học Mô hình hóa, mô phỏng và tối ưu hóa các quá trình hóa học BÀI THỰC HÀNH SỐ 0 LÀM QUEN VỚI PHẦN MỀM MATLAB Mục đích của bài thực hành này là : 1. Giới thiệu tổng quan cho sinh viên phần mềm tính toán số Matlab. 2. Thực hành thao tác dùng Matlab để giải quyết các bài toán hóa học đơn giản. 1 Giới thiệu : MATLAB là một phần mềm tính toán số và ma trận, được sử dụng rộng rãi cho các khối ngành kỹ thuật (cơ, điện-điện tử, xây dựng và kỹ thuật hóa học…). Matlab được tạo thành từ một mô-đun tổng quát chứa các hàm cơ bản và các hộp công cụ riêng (Toolbox)+Simulink. Trong bài thực hành này, phần mềm Matlab được cài đặt trên máy tính với hệ điều hành thông thường (Microsoft Windows XP…). 2 Môi trường làm việc Để xác nhận cấu hình Matlab cài đặt, cần khởi động Matlab bằng một trong các cách sau • Nhấp chuột vào biểu tượng • Hoặc từ menu khởi động START của Windows. Từ cửa sổ làm việc (Command Window) vừa khởi động, nhập vào >> help Các hộp công cụ có sẵn sẽ hiển thị trên màn hình. Tiếp theo chọn mục mà ta cần sự giúp đở. Ngoài ra, Matlab còn cung cấp sự trợ giúp trưc tuyến (online). Để truy xuất vào các thông tin trợ giúp của một hàm/lệnh nào đó, chỉ cần nhập vào: >> help TÊN_CỦA_HÀM Để nhận biết thư mục làm việc hiện hành (nơi mà chúng ta sẽ lưu giữ các file làm việc tạo ra), cần nhập vào: >> pwd Để thay đổi thư mục làm việc, nhập vào dòng lệnh sau >> cd('directory') hoặc thay đổi từ thanh công cụ ngay bên dưới menu (xem hình minh họa bên dưới). Để nhận biết vị trí thư mục của một hàm nào đó, nhập vào >> which TÊN_CỦA_HÀM 3 Các hàm cơ sở 3.1 Quản lý dữ liêu Copyright © by Hoàng Ngọc Hà CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bài thực hành môn học Mô hình hóa, mô phỏng và tối ưu hóa các quá trình hóa học Nhìn chung, mọi dữ liệu cơ bản được lưu trữ dưới dạng ma trận. Thông thường, tiếp sau một sự khai báo ma trận hoặc thực thi một hàm, kết quả sẽ được hiển thị nếu không có dấu chấm phẩy “;” ở cuối câu lệnh. Một ma trận được khai báo giữa hai dấu ngoặc vuông “[…]”, các khoảng trống phân chia các cột và dấu chấm phẩy “;” phân chia các dòng. Ví dụ: >> A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]; >> A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9] A= 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Một vector có thể được định nghĩa bởi phần tử đầu tiên, bước tăng và phần tử cuối cùng của nó. Ví dụ: >> v=1:0.5:2.5 v= 1.0000 1.5000 2.0000 2.5000 Chú ý: nếu không chỉ rõ bước tăng, Matlab lấy giá trị mặc định là 1. Có thể chọn một phần của ma trận bằng cách chỉ ra giữa hai dấu ngoặc đơn “(…)” tọa độ vị trí của các phần tử cần lấy. Ví dụ: >> matrancon=A(2:3,2:3) matrancon = 5 6 8 9 Lệnh trên cho phép lưu giữ trong matrancon ma trận được tạo thành từ các phần tử ở các vị trí (2,2), (2,3), (3,2) và (3,3) của ma trận A. Các hàm cơ bản cho tính toán ma trận là có sẵn trong thư viện matfun. Ví dụ các giá trị riêng của một ma trận vuông được tính bằng cách sử dụng hàm eig(…): >> eig(A) ans = 16.1168 -1.1168 -0.0000 Chúng ta sẽ có thể bằng cách tương tự, tính định thức, chuẩn, kernel, vết, vector riêng… của một ma trận. Copyright © by Hoàng Ngọc Hà CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bài thực hành môn học Mô hình hóa, mô phỏng và tối ưu hóa các quá trình hóa học Để nhận biết kích thước của một ma trận, nhập vào : >> dim=size(A) dim = 3 3 Lênh size trên sẽ trả về kích thước của ma trận A và lưu giữ kết quả trong biến vector dim. Để chuyển vị một ma trận dùng kí hiệu «’», ví dụ nhập vào : >> transpose=A' transpose = 1 4 7 2 5 8 3 6 9 Chú ý : «’» sẽ trả về ma trận chuyển vị liên hơp phúc trong trường hợp các ma trận chứa các hệ số phức. Biến vector ans mặc định của Matlab sẽ ghi nhớ kết quả tính toán cuối cùng không được lưu lại. 3.2 Thao tác với đa thức : 3.2.1 Biểu diễn đa thức với Matlab : Một đa thức được biểu diễn với Matlab dưới dạng vector. Điều đó có nghĩa rằng chúng ta kết hớp đa thức cần biểu diễn với một vector chỉ chứa các hệ số theo chiều giảm của số mũ. Ví dụ chúng ta có đa thức P(x) như sau : P( x) = x 5 + 4 x 4 − 2 x 3 + x + 7 Khai báo P(x) với Matlab chỉ đơn giản khai báo một vect ...