مقدمة في الماتلاب

مقدمة في الماتلاب

يوجد فى دنيا الحاسبات العديد من البرمجيات التطبيقية والتى من أكثرها شيوعا مجموعة برمجيات Microsoft office والتى تحتوى على العديد من البرمجيات التى يستخدمها يوميا كل من يتعامل مع الحاسب وفى أى تخصص. ونحن نعتقد أن برنامج ماتلاب MATLAB من شركة ماثورك Mathwork يأتى فى المرتبة التالية من حيث الشيوع والاستخدام بعد برمجياتMicrosoft office   وبالذات بين المتخصصين فى المجالات العلمية والتى من أشهرها الهندسة (بجميع تخصصاتها) والرياضيات.

القليل جدا من الجامعات والمعاهد العلمية تقوم بتدريس الماتلاب كمادة منفصلة بمحتوى علمى محدد فى أى سنة من سنواتها الدراسية، ولكن فى الغالب مايتم استخدامه كبرنامج تطبيقى يتم الإشارة إليه عند الحاجة لحل تمرين أو إجراء مشروع معين فى أحد المقررات الدراسية مثل مقرر معالجة الإشارات الرقمية، أو مقرر الأنظمة والإشارات، أو أحد مقررات الرياضيات، أو الميكانيكا أو التحكم الآلى. فى كل هذه المقررات يحتاج الطالب لحل الكثير من التمارين أو إجراء بعض المشروعات مستخدما الماتلاب دون أن يكون لديه فكرة عن هذا البرنامج من قبل، لذلك فإن الطالب فى هذه الحالة يكون فى عجلة من أمره لتعلم هذا البرنامج وبالطبع فإن هذا الوقت يكون مقتطعا من وقت المقرر الذى يدرسه.

لذلك فقد كنا حريصين فى هذا الكتاب على أن نقدم برنامج ماتلاب فى صورة مبسطة وسهلة بحيث يمكن للطالب أن يعتمد على نفسه كليا دون الحاجة إلى اللجوء لأى مكتب من المكاتب التى تقوم بتدريس هذا المقرر مجزءا على عدة دورات بتكلفة عالية جدا. ولذلك فإننا ننصح أى طالب فى السنوات الأولى من دراسته الجامعية أن يقوم باقتناء هذا الكتاب ويبدأ فى تعلم برنامج ماتلاب معتمدا على نفسه وبالذات طلاب كليات علوم الحاسب و الهندسة (بجميع تخصصاتها).

إن برنامج ماتلاب من الصعب جدا أن يتم جمعه أو تقديمه كاملا فى كتاب واحد حيث أنه يستخدم فى جميع التخصصات بلا استثناء وبالذات الهندسية منها. ولذلك فقد راعينا فى هذا الكتاب أن يقدم المحتويات العامة المستخدمة من قبل جميع التخصصات مثل استخدام الماتلاب فى حالته التفاعلية مع المستخدم؛ والتى من خلالها يمكن للمستخدم حل الكثير من المشاكل أو التمارين بسرعة كبيرة وبصورة تفاعلية كما لو كان يستخدم الآلة الحاسبة تماما. الصورة الثانية من صور استخدام ماتلاب هى صورته البرمجية التى يستخدم فيها كأى لغة برمجة عادية من لغات البرمجة ذات المستوى العالى مثل لغة C++، ولقد تم تقديم كل من هاتين الصورتين فى هذا الكتاب بالتفصيل. الصورة الثالثة من صور استخدام برنامج ماتلاب هى صورة المحاكاة simulink، حيث يمكن استخدام ماتلاب فى محاكاة أى مشكلة أو أى مشروع ثم إدخال إشارات الدخل لهذا المشروع وتجميع إشارات الخرج ورؤيتها على العديد من أجهزة عرض الإشارات التى يمكن سحبها وإسقاطها على مساحة العمل فى برنامج المحاكاة ورؤية المشروع الذى تمت محاكاته وهو يعمل بصورة كاملة وتحت أى ظرف من ظروف العمل.

الخلفية العلمية اللازمة لدراسة هذا الكتاب هى الدراية بأى لغة برمجة (وحبذا لو كانت لغة C أو أى واحد من إصداراتها حيث أن البرمجة فى ماتلاب هى فى الحقيقة برمجة بلغة C، ولذلك فإن الذى لديه دراية بلغة C سيوفر على نفسه الكثير من الوقت) وبالذات الطرق المختلفة للحلقات وأوامر الشروط والدوال.

يحتوى هذا الكتاب على أحد عشر فصلا موزعة كالتالى:

الفصل الأول عبارة عن مقدمة عامة عن برنامج الماتلاب تم وضعها فى صورة سهلة ومباشرة الغرض منها فقط هو استعراض مقدرة وإمكانيات برنامج ماتلاب المختلفة من خلال مجموعة برامج يمكن تنفيذها بسهولة والحصول على نتائجها، وأما التفاصيل فإنها ستأتى فى الفصول التالية حيث أن الغرض من هذا الفصل فقط هو تشويق القارئ للدخول فى البرنامج ومعظم ذلك من خلال الصورة التفاعلية.

الفصل الثانى قدمنا فيه الصورة الثانية من صور التعامل مع الماتلاب وهى صورة البرامج التى تسمى ملفات الإم أو ال M files.

الفصل الثالث قدمنا فيه ماتلاب كلغة برمجة عامة مثل لغة ال C++ حيث قدمنا فيه مكونات لغة ماتلاب والحلقات والشروط والكثير من تقنيات البرمجة العامة.

الفصل الرابع قدمنا فيه المصفوفات والمتجهات حيث أن برنامج ماتلاب يعتبر برنامج مصفوفات ومتجهات واستعرضنا فى هذا الفصل الكثير من العمليات التى يمكن إجراؤها على المصفوفات فى ماتلاب مثل عمليات الجمع والضرب والمحددات والعكس وغيرها الكثير.

الفصل الخامس قدمنا أساسيات الرسم فى ماتلاب حيث أن ماتلاب يحتوى على العديد من دوال الرسم ثنائى وثلاثى الأبعاد والتى تعتبر على درجة عالية جدا من الأهمية فى استعراض نتائج أى برنامج ونتائج أى بحث.

الفصل السادس قدمنا تصميم شاشات التقابل أو المواجهة مع المستخدم والتى من خلالها يمكن عرض التطبيقات فى صورة سهلة ومفيدة لكل المستخدمين الذين لا يعرفون الماتلاب.

الفصل السابع قدمنا برنامج المحاكاة simulink بدرجة مبسطة للمستخدم المبتدئ فى هذا المجال.

الفصل الثامن يشرح طرق إدخال وإخراج البيانات من وإلى الحاسب وكيفية عرض هذه البيانات.

الفصل التاسع يقدم الطرق الرمزية لإجراء بعض العمليات الرياضية مثل التفاضل والتكامل بطريقة رمزية وغير عددية والتى نحتاجها فى الكثير من العمليات الرياضية.

الفصل العاشر يقدم أساسيات معالجة الصور ويعتبر ماتلاب غنيا جدا بالدوال والخواريزميات التى تساعد فى تحسين ومعالجة الصور. وفى الحقيقة فإنه يمكن إفراد كتاب بالكامل عن استخدام ماتلاب فى معالجة الصور ولكننا قدمنا أساسيات الموضوع وتركنا الباقى للقارئ ليتابعه بنفسه.

الفصل الحادى عشر والأخير قدمنا فيه أساسيات معالجة الإشارات وهذا الفصل يعتبر مقدمة لهذا الموضوع حيث أنه يمكن شرح هذا الموضوع فى كتاب بالكامل أيضا، وتوجد فى السوق العديد من الكتب الدراسية الموضوعة خصيصا لمعالجة الإشارات باستخدام ماتلاب، لذلك كان هذا الفصل مقدمه فقط عن الموضوع وتركنا الباقى للقارئ للمتابعة بنفسه.

كما ترى فقد راعينا أن تكون فصول الكتاب عامة وفى الموضوعات المستخدمة من قبل جميع التخصصات تقريبا وبالذات الهندسية منها، فالكل يحتاج للرسم ويحتاج للتعامل مع الصور وإدخال وإخراج الإشارات من وإلى الحاسب كما يحتاج الجميع لطرق المحاكاة التى لاغنى عنها لأى تخصص.

ننصح القارئ الجديد على برنامج ماتلاب أن يبدأ بالخمسة فصول الأولى على الترتيب، عليه أن يقرأها بتدبر وتمعن مع تنفيذ جميع البرامج الواردة فيها. بعد ذلك بالنسبة للستة فصول التالية فعليه أن يختار منها ما يريد أو يستمر فى قراءتها هى الأخرى بالترتيب للحصول على أعظم فائدة من الكتاب.

فى النهاية نتمنى للقارئ الاستمتاع بما فى هذا الكتاب ورحلة موفقة من أوله إلى آخره.

download

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s