نرم افزار متلب چیست
نرم افزار MATLAB به عنوان یکی از پیشرفته‌ترین نرم افزارهای علمی جهان امروز شناخته می‌شود. متلب این قابلیت را دارد که بتوانید با نوشتن چند دستور ساده الگوریتم مورد نظر خود را به این نرم افزار اضافه کنید. این ویژگی MATLAB را تا حدودی از سایر نرم افزارهای علمی موجود مجزا کرده است. با این نرم افزار می‌توان محاسبات پیچیده ریاضی را در علوم و مهندسی به راحتی انجام داد.
متلب دارای الگوریتم‌های پیاده سازی بسیار زیادی است که می‌توان به وسیله آن‌ها محاسبات و شبیه سازی‌های مختلف مربوط به مهندسی برق، کامپیوتر، مکانیک، شیمی، مهندسی پزشکی (پردازش سیگنال و پردازش تصویر) و علوم ریاضیات و فیزیک و سایر علوم را به سادگی انجام داد. متلب یک زبان سطح بالا و با محیطی جذاب می‌باشد، که در ابتدا براساس زبان برنامه نویسی C توسعه داده شد.
واژه MATLAB هم به معنی محیط محاسبات رقمی و هم به معنی خود زبان برنامه‌نویسی مربوطه است که از ترکیب دو واژه Matrix (ماتریس) و Laboratory (آزمایشگاه) ایجاد شده‌است. متلب امکان تسهیل عملیات‌های ماتریسی، محاسباتی و توابعی، استفاده از الگوریتم‌های مختلف و همچنین امکان ارتباط آسان با زبان‌های مختلف برنامه نویسی را به کاربر می‌دهد. این نرم افزار دارای طیف کاربردی گسترده‌ای است، از جمله می‌توان به سیگنال و پردازش تصویر، مخابرات، طراحی کنترلر، تست و اندازه گیری، مدل سازی مالی و تجزیه و تحلیل، و زیست شناسی محاسباتی اشاره نمود.
مقاله پییشنهادی : آموزش برنامه‌نویسی با نرم‌افزار متلب
خصوصیات نرم افزار متلب
از جمله خصوصیات مطلوب نرم افزار متلب می‌توان به بالا بودن سطح زبان برنامه نویسی آن و محیط یادگیری آسان همراه با مدیریت مطلوب‌تر کدهای دستوری، داده‌ها و فایل‌ها توسط ابزارهای پیشرفته داخل خود برنامه می‌باشد. این نرم افزار دارای حل مسائل ریاضی همچنین حل مسائل جبری، توابع، مسائل آماری و تجزیه و تحلیل‌های قوی و توابع گرافیکی به شکل‌های دو بعدی و سه بعدی برای به شکل درآوردن و تجسم داده‌ها، اطلاعات و محاسبات می‌باشد. یکی دیگر از ویژگی‌های مطلوب دیگر نرم افزار متلب ساختن applicationهایی با داشتن رابط‌های شخصی می‌باشد و شخصی سازی آن جز ویژگی‌های برتر این نرم افزار است. این نرم افزار را می‌توان به عنوان یک رابط جهت کاربران گرافیکی نیز در نظر گرفت.
کاربرد نرم افزار متلب در برق
وقتی صحبت از نرم افزار متلب به میان می‌آید همه آن را به مهندسی برق نسبت می‌دهند. نرم افزار متلب در مهندسی برق کاربردهای فراوانی دارد و به عنوان یک نرم افزار پایه در این رشته محسوب می‌شود. نرم افزار متلب در واقع یک زبان برنامه نویسی بسیار آسان و ساده برای انجام محاسبات ریاضی و مهندسی می‌باشد. در رشته مهندسی برق به منظور شبیه سازی و تحلیل سیستم‌های قدرت از نرم افزار متلب استفاده می‌شود در نرم افزار متلب تحلیل سیستم‌های قدرت مربوط به قسمت sim power system می‌باشد.
در مهندسی برق برنامه نویس می‌تواند به راحتی از sim power در راستای بهبود و گسترش سیستم‌های کنترلی و قسمت شبکه استفاده کند. برنامه نویس مهندسی برق می‌تواند با استفده از ابزارهای موجود در simulink طراحی کنترل کننده را انجام دهد. از طرفی می‌توان ترکیبات مکانیکی، هیدرولیکی و پنوماتیکی را با توجه به ابزارهای موجود در simscspe به مدل اضافه کرد و یک پردازش یکپارچه را انجام داد.
کاربرد سیمولینک در مهندسی برق
پیش از آن‌که بخواهیم در مورد کاربرد سیمولینک در مهندسی برق صحبت کنیم، بهتر است ابتدا تعریف مختصر و مفیدی از سیمولینک ارائه دهیم. سیمولینک متلب (Simulink)، یک محیط ویرایشگر گرافیکی در نرم افزار متلب است و کتابخانه‌ای بسیار وسیع از بلوک‌ها و ابزارهای آماده دارد. با استفاده از این سیمولینک می‌توانیم سیستم‌های دینامیکی را مدل‌سازی و پیاده‌سازی کنیم. قابلیت مهمی سیمولینک متلب این است که می‌توانیم کدنویسی‌ها را در آن بگنجانیم و از این کدنویسی‌ها در مدل‌سازی و تجربه و تحلیل‌ها استفاده کنیم. مزیت مهم این محیط ویرایشگر گرافیکی، آن است برای رشته‌ها و شاخه‌های مختلفی از جمله مهندسی برق، مهندسی مکانیک و غیره کاربرد دارد و منحصر به یک رشته و شاخه خاص نیست.
اکنون که با مفهوم سیمولینک آشنا شدیم، زمان آن است که چند مورد از مهم‌ترین کاربردهای سیمولینک در مهندسی برق را بیان کنیم:
- شبیه‌سازی سیستم‌های برق مثل شبکه‌های توزیع برق، سیستم‌های توزیع برق و سیستم‌های کنترل قدرت با هدف شناسایی و برطرف کردن مشکلات احتمالی سیستم‌های قدرت
- شبیه‌سازی عملکرد مدارهای الکترونیکی مثل مدارهای منطقی، مدارهای آنالوگ و مدارهای دیجیتال با هدف طراحی و آزمایش مدارهای الکترونیکی جدید
- شبیه‌سازی عملکرد سیستم‌های کنترل مثل سیستم‌های کنترل دما، کنترل سرعت و کنترل موقعیت با هدف طراحی و آزمایش سیستم‌های جدید کنترل
- شبیه‌سازی عملکرد سیستم‌های مخابراتی مثل سیستم‌های تلفن، سیستم‌های رادیویی و سیستم‌های تلویزیونی با هدف طراحی و آزمایش سیستم‌های مخابراتی جدید
- شبیه‌سازی عملکرد سیستم‌های پردازش سیگنال مانند سیستم‌های تشخیص گفتار، سیستم‌های تشخیص تصویر و سیستم‌های تشخیص چهره
از این گذشته، سیمولینک، یکی از بهترین ابزارها برای آموزش دانشجویان مهندسی برق است. این ابزار (Matlab Simulink) به دانشجویان مهندسی برق کمک می‌کند تا مفاهیم را به صورت کاملاً عملی درک کنند. این دانشجویان با یادگیری و آموزش سیمولینک متلب در برق قدرت می‌توانند سیستم‌های واقعی را طراحی و آزمایش کنند. از طرفی افراد با آموزش سیمولینک متلب الکترونیک این توانایی را پیدا می‌کنند مدارهای الکترونیکی جدیدی را طراحی و مشکلات احتمالی آن‌ها را شناسایی کنند.
کاربرد متلب در مهندسی برق
نرم افزار متلب، کاربردهای مختلفی در رشته‌ها و شاخه‌های مختلف مهندسی برق دارد و همین کاربردهاست که مهندسان و دانشجویان این حوزه را به یادگیری و آموزش نرم افزار متلب، مشتاق و راغب کرده است. در این بخش از مقاله تصمیم داریم چند مورد از مهم‌ترین کاربردهای متلب در مهندسی برق را بیان کنیم:
1. انجام محاسبات پیچیده؛ یکی از مهم‌ترین دلایل آموزش متلب برای مهندسی برق
یکی از مهم‌ترین کاربردهای نرم افزار متلب در مهندسی برق، انجام محاسبات پیچیده و عجیب و غریب است. با یادگیری برنامه نویسی متلب می‌توانیم محاسبات پیچیده‌ای را به بهترین شکل با این نرم افزار حل کنیم. مهندسی برق، لبریز از محاسبات عجیب و غریب و پیچیده است و نرم افزار متلب این قدرت و توانایی را دارد که بسیاری از این پیچیدگی‌ها را حل کند. در ادامه به چند مورد از محاسبات پیشرفته و پیچیده‌ای که متلب قادر به حل آن‌هاست اشاره می‌کنیم:
- قابلیت تعریف متغیر پارامتری، رشته، اعداد منطقی و حسابی
- انجام کلیه عملیات حسابی بر روی متغیرها، ماتریس‌ها و متغیرهای پارامتری
- انجام عملیات منطقی
- تعریف توابع چند جمله‌ای
- رسم انواع نمودار دو بعدی و سه‌بعدی به صورت منحنی، میله‌ای، ستونی و غیره
- حل معادلات خطی و غیرخطی
- حل دستگاه معادلات
- حل معادلات دیفرانسیل
- حل معادلات با مشتقات جزئی
- درون‌یابی و برازش منحنی به روش‌های مختلف
2. مدل‌سازی؛ کاربردی مهم و شگفت از نرم افزار متلب در حوزه مهندسی
نرم افزار متلب، موهبت بزرگی برای مهندسان رشته‌های مختلف خصوصاً رشته مهندسی برق محسوب می‌شود؛ چون امکان مدل‌سازی را برای متخصصان این حوزه فراهم کرد. متلب، یکی از بهترین ابزارها برای مدل‌سازی سیستم‌های الکتریکی محسوب می‌شود.
در واقع سیمولینک، به مهندسان این توانایی را می‌دهد که طرح و ایده خود را ابتدا در متلب پیاده‌سازی کنند و ایرادها و اشکال‌های پروژه خود را بگیرند. با این کار، مهندسان دیگر مجبور نیستند که طرح خود را با کلی هزینه در دنیای واقعی اجرا کنند تا بتوانند اشکالات آن را بیابند. آن‌ها می‌توانند خیلی راحت با متلب، طرح و ایده خود را بهینه‌سازی و سپس در دنیای واقعی اجرا کنند و از این راه بهترین نتیجه را بگیرند.
در صورتی که شما هم دوست دارید، مدل‌سازی با نرم افزار متلب را فرابگیرید، انواع دوره آموزشی و کتاب آموزش متلب برای مهندسی برق به بازار عرضه شده است. به عنوان مثال می‌توانید از کتاب متلب برای مهندسی برق و رباتیک اثر ا مهندس غلامرضا نظم آرا و مهندس نفیسه واعظی استفاده کنید. در صورتی که تمایل دارید سایر کتاب‌های این حوزه را دانلود و مطالعه کنید، کافی است عبارت «دانلود کتاب آموزش متلب در مهندسی برق» را گوگل کنید.
3. تجزیه و تحلیل؛ راهی برای بهبود عملکرد سیستم‌ها
تجزیه و تحلیل، یکی از مباحث پیشرفته در مهندسی برق شناخته می‌شود و حقیقتاً نیاز به تخصص و تجربه فراوان دارد. در گذشته این تجزیه و تحلیل‌ها توسط نخبگان و افراد خبره انجام می‌شود؛ ولی اکنون نرم افزار متلب، این کار را به بهترین شکل انجام می‌دهد. در واقع مهندسان برق با تکیه بر همین قابلیت می‌توانند از داده‌های آزمایشی برای بهبود عملکرد سیستم‌ها استفاده کنند.
4. طراحی سیستم‌های جدید، کارا و کارآمد؛ مزیتی دیگر برای نرم افزار متلب
یکی از هدایای ارزنده نرم افزار متلب به مهندسان و متخصصان حوزه برق، قابلیت طراحی بود. افراد با تکیه بر این قابلیت می‌توانند سیستم‌های الکتریکی را طراحی کنند و با تجزیه و تحلیل بخش‌های مختلف آن، سیستم‌هایی نوین، کارا و کارآمد طراحی کنند.
از طرفی، نرم افزار متلب، دقت و سرعت طراحی را به میزان چشمگیری افزایش می‌دهد. در گذشته وقتی افراد، طراحی انجام می‌دادند، باید طرح خود را اجرا می‌کردند تا بتوانند مشکلات و معایب آن را بیابند و رفع کنند. اکنون نرم افزار متلب، بسیاری از این سختی‌ها را کنار زده است تا افراد بتوانند طراحی‌های خود را با سرعت و دقتی بالا انجام دهند.
مقاله پییشنهادی : نحوه ی رسم نمودار در متلب
نرم افزار متلب در گرایش‌های مختلف برق هم دارای قابلیت‌های و کاربردهای مجزا مربوط به همون گرایش دارد به طور مثال این نرم افزار در گرایش قدرت دارای کاربردهای زیر می‌باشد :
• پیاده سازی مسائل توسعه انتقال شبکه
• پیاده سازی مسائل برنامه ریزی سیستم‌های قدرت
• پیاده سازی مسائل مکان یابی خازن‌های جبران ساز
• پیاده سازی مسائل توسعه شبکه انتقال
• پیاده سازی توابع هدف و قیود در مکان یابی خازن‌های جبران ساز
• پیاده سازی توابع هدف و قیود در مکان یابی واحدهای تولید پراکنده
متلب در گرایش الکترونیک دارای کاربردهای زیر است:
• پیاده سازی مبدل‌های AC-DC-AC
• پیاده سازی مبدل‌های تریستوری، IGBT و ماسفتی
• پیاده سازی تنظیم کننده‌های دیود زنری
• پیاده سازی زمان مرده در مبدل‌های پهنای پالس
• پیاده سازی یکسوسازهای نیم موج و تمام موج سه فاز
کاربرد متلب در گرایش کنترل و ابزار دقیق دارای کاربردهای زیر است:
• مدل سازی ریاضی سیستم‌های دینامیکی غیر خطی و خطی
• مدل سازی ریاضی و شبیه سازی فرآیندهای بهینه سازی و ساخت
• مدل سازی شبکه‌های اجتماعی، رفتار کاربران آن‌ها، امنیت شبکه‌های اجتماعی
• تحیلی و کنترل سیستم‌های خطی و غیر خطی
• طراحی سیستم‌های کنترل مقاوم، هوشمند، بهینه، تطبیقی و پیش بین
جعبه‌ابزارهای از پیش ساخته شده‌ای در نرم‌افزار متلب وجود دارد که توسعه دهندگان این نرم‌افزار، آن‌ها را بر اساس بهترین الگوریتم‌های موجود برای هر کاربرد ایجاد کرده اند. بدین ترتیب برای برخی کاربردها عبارتند از:
جعبه ابزار تنظیم پارامترهای کنترلر PID
جعبه ابزار طراحی کنترلر مقاوم
جعبه ابزار شبکه عصبی
جعبه ابزار بهینه سازی الگوریتم ژنتیک
جعبه ابزار پردازش سیگنال
جعبه ابزار پردازش تصویر
جعبه ابزار پردازش صوت
جعبه ابزار منطق فازی
جعبه ابزار حل معادله با مشتقات جزئی
جعبه ابزار عملیات بلادرنگ
جعبه ابزار موجک
جعبه ابزار تحلیل سیگنال
و صدها جعبه ابزار دیگر که هر کدام برای کاربردی خاص هستند.
مهم‌ترین مزایای آموزش متلب برای مهندسان برق
یادگیری و آموزش کار با نرم افزار متلب، مزایا و فواید مختلفی برای مهندسان برق به همراه دارد. این مزایا باعث شده است که آموزش و یادگیری نرم افزار متلب به یک سرمایه‌گذاری مهم و ارزشمند برای مهندسان برق تبدیل شود. در ادامه این بخش از مقاله تصمیم داریم چند مورد از این مزایا را بیان کنیم:
1. افزایش مهارت‌های محاسباتی مهندسان برق
یکی از مهم‌ترین مزایای آموزش متلب برای مهندسان برق، افزایش مهارت‌ها و توانمندی‌های محاسباتی است. در واقع افرادی که کار کردن و شیوه محاسبه با متلب را یاد می‌گیرند، دیگر هیچ مسئله‌ای آن‌ها را نمی‌ترساند؛ چون می‌دانند که خیلی راحت می‌توانند به متلب رجوع کنند و پاسخ سوال یا مسئله محاسباتی مورد نظر خود را بگیرند. البته مهارت حل مسئله با متلب، به تمرین و تکرار نیاز دارد و باید از طریق آموزش گام به گام متلب به این مهارت دست پیدا کنید.
2. امکان پیشبرد کارهای تخصصی مهندسی برق با نرم افزار متلب
کسانی که در دوره‌های تخصصی و حرفه‌ای آموزش متلب برای مهندسی برق شرکت می‌کنند، می‌توانند کارهای اختصاصی رشته خود را با کمک این نرم افزار پیش ببرند. به عنوان مثال کسانی که در رشته برق قدرت تحصیل می‌کنند می‌توانند به کمک متلب، شبکه‌های انتقال برق، سیستم‌های تولید و کنترل برق را طراحی و تحلیل کنند.
این نرم افزار برای افرادی که در شاخه‌های الکترونیک، کنترل و مخابرات تحصیل می‌کنند، نیز کارآمد و مفید است و در مرحله مدل‌سازی، تحلیل و طراحی کمک می‌کند. توجه داشته باشید که برای یادگیری کاربرد متلب برای شاخه‌های تخصصی مهندسی برق، لازم است در دوره تخصصی مربوط به هر شاخه شرکت کنید.
3. امکان همکاری با شرکت‌های تخصصی داخل و خارج ایران و رسیدن به درآمد بیشتر
در حال حاضر شرکت‌های تخصصی داخل و خارج از ایران به مهندسان و متخصصانی نیاز دارند که بتوانند با نرم افزارها و ابزارهای روز کار کنند و ایده‌ها و طرح‌های نوینی ارائه دهند. آن دسته از مهندسان برق که با نرم افزار متلب آشنا هستند و شیوه کار با آن را به‌خوبی می‌دانند، قطعاً شانس بالاتری برای همکاری با شرکت‌ها برتر ایرانی و خارجی دارند.
از طرفی همکاری با شرکت‌های حرفه‌ای و ارائه کارهای تخصصی طراحی و آنالیز در حوزه مهندسی برق، درآمد عالی‌تری برای مهندسان برق به همراه دارد و امکانات بسیار بهتر و ویژه‌ای را در اختیار آن‌ها قرار می‌دهد.
4. رسیدن به بینش اقتصادی و هوشمندانه برای پروژه‌های مهندسی برق
در گذشته، مهندسان برق ایده‌ای را مطرح می‌کردند و آن ایده اجرا می‌شد تا بتوانند معایب و مشکلات آن را پیدا و رفع کنند. امروزه هزینه پروژه‌ها به قدری رشد کرده است که اگر ایده‌ای اشتباه از آب دربیاید، ممکن است پروژه را با مشکلات مالی مواجه کند؛ بنابراین مهندسان برق، در دنیای امروز، به یک بینش اقتصادی و هوشمندانه نیاز دارند. آن‌ها با این بینش می‌توانند ایده خودشان را قبل از اجرا، تست و تحلیل کنند و در نهایت معایب آن را رفع نمایند. نرم افزار متلب، همان ابزاری است که امکان رسیدن به بینش هوشمندانه و اقتصادی را برای مهندسان برق فراهم می‌کند.
آموزش شبکه عصبی در متلب و توابع شبکه های عصبی
توصیه به دانشجویان در رشته برق این است که در کنار تحصیلات دانشگاهی حتما به یادگیری نرم افزارهای مربوط به رشته مهندسی برق علی‌الخصوص نرم افزار Matlab بپردازند به این دلیل که می‌توان نرم افزار Matlab را به عنوان یکی از مهم‌ترین نرم افزارهای رشته مهندسی برق بشمار آورد، دانستن و کار با نرم افزار فوق می‌تواند در جهت آینده شغلی و حتی پیدا کردن فرصت شغلی برای شما مفیدتر و یه امتیاز ویژه به نسبت دیگر مهندس‌های برق باشد.
