کتاب راهنمای گام به گام MATLAB (جلد اول، مبانی نرم افزار و مدل سازی با Simulink)

کتاب راهنمای گام به گام MATLAB (جلد اول، مبانی نرم افزار و مدل سازی با Simulink) نوشته‌ امیرحسین رحمانی، زینب السادات حسینی، محمدرضا شهخواه و نرگس السادات میرزایی، مجموعه‌ای آموزشی برای یادگیری نرم‌افزار MATLAB از سطح مقدماتی تا مراحل پیشرفته‌تر است. انتشارات آذرفر آن را منتشر کرده است و محتوای آن بر پایه‌ی تجربه‌ی آموزشی و پژوهشی نویسندگان در حوزه‌های مهندسی، برنامه‌نویسی و مدل‌سازی تدوین شده است. این جلد بر مبانی متلب، ساختار داده‌ها، محاسبات عددی و تحلیلی و نیز مقدمات مدل‌سازی و شبیه‌سازی در محیط سیمولینک تمرکز دارد و تلاش کرده است مسیر یادگیری را به‌صورت گام‌به‌گام، مثال‌محور و خودآموز طراحی کند. ساختار کتاب از معرفی محیط نرم‌افزار و مفاهیم پایه مثل متغیر، ماتریس و توابع ریاضی شروع می‌شود و به‌تدریج به مباحثی مانند ترسیم انواع نمودارها، کار با فایل‌ها، محاسبات نمادین، حل معادلات و معادلات دیفرانسیل و در ادامه آشنایی با سیمولینک و بلوک‌های اصلی آن می‌رسد. تمرین‌ها، مثال‌های متعدد و پوشش هم‌زمان مباحث عمومی و تخصصی باعث شده است، این اثر برای طیف گسترده‌ای از دانشجویان و پژوهشگران قابل استفاده باشد. نسخه‌ی الکترونیکی این اثر را می‌توانید از طاقچه خرید و دانلود کنید.

درباره کتاب راهنمای گام به گام MATLAB (جلد اول، مبانی نرم افزار و مدل سازی با Simulink)

کتاب راهنمای گام به گام MATLAB (جلد اول، مبانی نرم افزار و مدل سازی با Simulink) با تمرکز بر آموزش مرحله‌به‌مرحله‌ی MATLAB نوشته شده است و از همان ابتدا با معرفی محیط نرم‌افزار، پنجره دستورات، فضای کاری، پوشه فعلی و تاریخچه‌ی دستورات شروع می‌کند. نویسندگان در این بخش‌ها نشان داده‌اند که هر قسمت از محیط متلب چه نقشی در فرآیند برنامه‌نویسی و تحلیل داده دارد و چگونه می‌توان از راهنمای داخلی نرم‌افزار برای جست‌وجوی توابع و دستورات استفاده کرد. سپس در فصل‌های بعدی، مباحث پایه‌ای مانند تعریف متغیر، قواعد نام‌گذاری، حذف و مدیریت متغیرها، ساخت بردار و ماتریس، اندیس‌گذاری، تغییر ابعاد و جابه‌جایی ردیف‌ها و ستون‌ها به‌تفصیل توضیح داده شده است.

بخش قابل‌توجهی از کتاب راهنمای گام به گام MATLAB (جلد اول، مبانی نرم افزار و مدل سازی با Simulink) به معرفی توابع ریاضی روی آرایه‌ها، ماتریس‌های خاص، توابع مثلثاتی، لگاریتمی و نمایی، اپراتورهای مقایسه و منطقی، انواع داده‌های عددی، اعداد مختلط و کاراکتر و رشته‌های متنی اختصاص یافته است. در ادامه، ساختارهای داده‌ای پیشرفته‌تر مانند آرایه‌های سلولی، ساختارها و جدول‌ها معرفی شده و تشخیص و تبدیل نوع داده‌ها نیز به‌صورت جداگانه بررسی شده است. در ادامه‌ی کتاب نویسندگان وارد مباحث برنامه‌نویسی و تحلیل عددی می‌شوند.

فصل‌هایی درباره‌ی اسکریپت‌نویسی، مدیریت ورودی و خروجی، حلقه‌های تکرار، ساختارهای شرطی و تابع‌نویسی نشان می‌دهد که کتاب راهنمای گام به گام MATLAB (جلد اول، مبانی نرم افزار و مدل سازی با Simulink) تنها به استفاده‌ی سطحی از محیط متلب بسنده نکرده است و به جنبه‌ی برنامه‌نویسی آن نیز پرداخته است. بخش گسترده‌ای از فهرست به ترسیم و تنظیم نمودارها اختصاص دارد: از نمودارهای خطی ساده، نمودارهای لگاریتمی، چندنموداری و دو محوره گرفته تا نمودارهای میله‌ای، پله‌ای، پراکندگی، سه‌بعدی، قطبی و کانتورهای دوبعدی و سه‌بعدی.

سپس فصل‌هایی برای خواندن و نوشتن فایل‌های متنی و اکسل، کار با تصاویر (فراخوانی، ذخیره‌سازی و تنظیم فرمت‌ها)، چندجمله‌ای‌ها، محاسبات نمادین، تولید اعداد تصادفی، حل معادلات جبری و دستگاه‌ها، مشتق و انتگرال، تحلیل آماری و برازش منحنی و در نهایت حل معادلات دیفرانسیل معمولی و جزئی آمده است. کتاب راهنمای گام به گام MATLAB (جلد اول، مبانی نرم افزار و مدل سازی با Simulink) در بخش دوم، به آموزش سیمولینک می‌پردازد؛ از آشنایی با محیط و کتابخانه‌ی بلوک‌ها تا عملیات ریاضی، ورودی‌ها، عملیات ماتریسی، مدیریت جریان سیگنال، زیرسیستم‌ها، ترسیم و تحلیل خروجی‌ها، استفاده از بلوک تابع متلب، مدل‌سازی تابع تبدیل، کنترل PID و مدل‌سازی فضای حالت. این گستره‌ی موضوعی نشان می‌دهد که نویسندگان تلاش کرده‌اند در یک جلد، مسیر نسبتاً کاملی از آشنایی اولیه تا ورود به مدل‌سازی و شبیه‌سازی را پوشش دهند.

خلاصه کتاب راهنمای گام به گام MATLAB (جلد اول، مبانی نرم افزار و مدل سازی با Simulink)

کتاب راهنمای گام به گام MATLAB (جلد اول، مبانی نرم افزار و مدل سازی با Simulink) از معرفی ماهیت MATLAB و کاربردهای آن در تحلیل داده، توسعه‌ی الگوریتم، مدل‌سازی و شبیه‌سازی آغاز می‌شود. ابتدا محیط نرم‌افزار معرفی شده است؛ پنجره‌ی دستورات به‌عنوان محل اجرای مستقیم کدها، فضای کاری برای مشاهده و مدیریت متغیرها، پوشه‌ی فعلی برای کنترل فایل‌های قابل اجرا و پنجره‌ی تاریخچه‌ی دستورات برای دسترسی دوباره به کدهای قبلی. سپس راهنمای داخلی متلب و شیوه‌ی جست‌وجوی توابع و دستورات در آن توضیح داده شده است. در گام بعد، کتاب وارد مباحث پایه‌ی داده و محاسبات می‌شود؛ تعریف متغیر، قواعد نام‌گذاری، پاک‌سازی حافظه، ساخت بردار و ماتریس با براکت و عملگر دو نقطه، اندیس‌گذاری، تغییر ابعاد، جابه‌جایی ردیف و ستون، کار با عناصر قطری و مرتب‌سازی داده‌ها.

پس از آن، عملیات ریاضی روی آرایه‌ها شامل جمع، تفریق، ضرب اسکالر و ماتریسی، ضرب عنصری، تقسیم، توان‌رسانی، دترمینان و معکوس ماتریس و تقدم عملگرها تشریح شده است. فصل‌های بعدی به ماتریس‌های خاص، توابع ریاضی پرکاربرد، اپراتورهای مقایسه و منطقی، انواع داده‌های عددی، اعداد مختلط و رشته‌های متنی اختصاص دارد. در ادامه، ساختارهای داده‌ای پیشرفته مانند آرایه‌های سلولی، ساختارها و جدول‌ها معرفی شده و روش ایجاد، دسترسی، ویرایش، حذف و تبدیل آن‌ها به یکدیگر توضیح داده شده است. سپس اسکریپت‌نویسی، دریافت ورودی از کاربر، حلقه‌های for و while، دستورات کنترل حلقه، ساختارهای شرطی if و switch و در نهایت تابع‌نویسی (توابع محلی، تودرتو، ناشناس، محدوده‌ی اثر و متغیرهای ویژه‌ی ورودی و خروجی) مطرح شده است.

بخش بعدی کتاب به ترسیم و تنظیم نمودارها می‌پردازد؛ نمودارهای خطی، چندنموداری، دو محوره، لگاریتمی، تنظیم عنوان، برچسب محورها، متن، فونت، رنگ، ضخامت خطوط، شبکه‌بندی، نمودارهای توزیع داده مانند هیستوگرام و نمودار دایره‌ای، نمودارهای میله‌ای، پله‌ای، پراکندگی، سه‌بعدی، قطبی و کانتور. سپس خواندن و نوشتن فایل‌های متنی و اکسل، فراخوانی و ذخیره‌سازی تصاویر، کار با چندجمله‌ای‌ها، محاسبات نمادین، تولید اعداد تصادفی، حل معادلات و دستگاه‌ها، مشتق و انتگرال، تحلیل آماری و برازش منحنی و حل معادلات دیفرانسیل معمولی و جزئی بررسی شده است. در پایان، بخش سیمولینک با معرفی محیط، بلوک‌های ریاضی، ورودی‌ها، عملیات ماتریسی، مدیریت سیگنال، زیرسیستم‌ها، ابزارهای نمایش خروجی، بلوک تابع متلب، مدل‌سازی تابع تبدیل، کنترل و فضای حالت، مسیر ورود به مدل‌سازی گرافیکی سامانه‌ها را ترسیم کرده است.

چرا باید این کتاب را بخوانیم؟

کتاب راهنمای گام به گام MATLAB (جلد اول، مبانی نرم افزار و مدل سازی با Simulink) چند ویژگی برجسته دارد که آن را برای یادگیری MATLAB قابل‌توجه کرده است:

• نخست این‌که ساختار آن از مقدماتی‌ترین مفاهیم تا مباحثی مانند حل معادلات دیفرانسیل، محاسبات نمادین و مدل‌سازی در سیمولینک پیش می‌رود؛ بنابراین خواننده می‌تواند بدون پیش‌زمینه‌ی قوی در برنامه‌نویسی، مسیر یادگیری را مرحله‌به‌مرحله دنبال کند.
• دوم این‌که تقریباً همه‌ی اجزای مهم کار با متلب پوشش داده شده است؛ از کار با ماتریس‌ها و توابع ریاضی، انواع داده‌ها، ساختارهای داده‌ای، اسکریپت و تابع‌نویسی تا ترسیم طیف گسترده‌ای از نمودارها، کار با فایل‌های متنی و اکسل، تصاویر، چندجمله‌ای‌ها، اعداد تصادفی، تحلیل آماری و برازش منحنی. این تنوع باعث می‌شود این کتاب نه‌تنها برای شروع، بلکه برای مراجعه‌ی مکرر در پروژه‌های مختلف نیز قابل استفاده باشد.
• سوم این‌که بخش سیمولینک در انتهای کتاب، پیوندی میان برنامه‌نویسی متنی و مدل‌سازی گرافیکی برقرار کرده است. معرفی بلوک‌های اصلی، ورودی‌ها، عملیات ماتریسی، زیرسیستم‌ها، ابزارهای نمایش خروجی و کنترل‌کننده‌ها امکان می‌دهد مفاهیم تئوری معادلات و سیستم‌ها در قالب مدل‌های قابل شبیه‌سازی پیاده‌سازی شوند.

علاوه بر این موارد، تأکید نویسندگان بر مثال‌های مهندسی و علمی و نیز چینش مباحث از ساده به پیچیده، این اثر را به منبعی مناسب برای دوره‌های دانشگاهی، پروژه‌های تحقیقاتی و یادگیری خودآموز تبدیل کرده است.

خواندن این کتاب را به چه کسانی پیشنهاد می‌کنیم؟

مطالعه‌ی کتاب راهنمای گام به گام MATLAB (جلد اول، مبانی نرم افزار و مدل سازی با Simulink) به دانشجویان رشته‌های مهندسی، علوم پایه و گرایش‌هایی که با تحلیل داده، مدل‌سازی و شبیه‌سازی سر و کار دارند، پیشنهاد می‌شود. همچنین به پژوهشگران و مدرسانی که به‌دنبال منبعی آموزشی برای تدریس یا تقویت مهارت کار با MATLAB و سیمولینک هستند و نیز افرادی که قصد دارند بدون شرکت در کلاس حضوری، متلب را به‌صورت خودآموز از سطح مقدماتی تا مباحث تحلیلی و مدل‌سازی فراگیرند، توصیه می‌شود.