کاربرد نرم افزار متلب در مهندسی برق

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.

 

قابلیت‌های متلب برای رشته مهندسی برق

کاربرد های زیادی در برنامه متلب برای رشته مهندسی برق وجود دارد که مهمترین قابلیت‌های آن شامل :

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 سه بعدی به صورت منحنی، میله‌ای، ستونی و غیره
حل معادلات خطی و غیر خطی
حل دستگاه معادلات
حل معادلات دیفرانسیل
حل معادلات با مشتقات جزئی
درونیابی و برازش منحنی به روش‌های مختلف

مقاله پییشنهادی : نحوه ی رسم نمودار در متلب  

 

قابلیت‌های نرم افزار 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

 

کاربرد متلب در گرایش الکترونیک دارای کاربردهای زیر می‌باشد :

• 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 می‌باشد

• 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.

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.