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Scilab 
Bildschirmfoto von ScilabBasisdaten Entwickler: INRIA Aktuelle Version: 5.1
(12. Februar 2009)Betriebssystem: Linux, Unix, Mac OS X, BSD, Windows Kategorie: Numerische Mathematik Lizenz: CeCILL Deutschsprachig: nein www.scilab.org Scilab ist ein umfangreiches, leistungsfähiges und freies Software-Paket für Anwendungen aus der numerischen Mathematik, das am Institut national de recherche en informatique et en automatique (INRIA) in Frankreich seit 1990 als Alternative zu MATLAB entwickelt wird, seit 2003 vom Scilab Konsortium unter Federführung des INRIA. Die Funktionalität und Syntax von Scilab ist zu weiten Teilen mit der von MATLAB identisch und es gibt Konverter von MATLAB nach Scilab. Scilab wird u. a. für technische und wissenschaftliche Anwendungen in Lehre, Forschung und Industrie eingesetzt.
Es stellt von sich aus u. a. Funktionen für folgende Bereiche bereit: 2D- und 3D-Plots aller gängigen Formen auf der Grundlage von gnuplot (oder/und LabPlot), numerische lineare Algebra, Polynom-Berechnungen, Statistik, Regelungstechnik, digitale Signalverarbeitung, sowie I/O-Funktionen zum Lesen und Schreiben von Daten unter anderem auch als Sound-Files im *.wav-Format. Darüber hinaus existiert eine Vielzahl fertiger Scilab / Scicos Lösungsscripte und Funktionsbibliotheken von Anwendern aus aller Welt.
Implementiert ist Scilab / Scicos in C, erweiterbar ist es aber auch durch Module, die in Scilab / Scicos selbst oder in anderen Sprachen verfasst wurden, z. B. FORTRAN oder C, für die definierte Schnittstellen existieren. Es liefert definierte Schnittstellen zu bereits verfügbaren oder selbst frei programmierbaren Toolkits (Toolboxen) wie Scicos, SPI, LabVIEW, aber auch MuPAD.
Inhaltsverzeichnis
Abgrenzung
Aufgrund der kaum vorhandenen algebraischen Funktionalitäten gehört Scilab nicht zu den reinen Computeralgebrasystem (CAS) wie zum Beispiel Maxima, Maple oder Mathematica, die, im Unterschied zur rein numerischen Mathematik, auch symbolische Verfahren unterstützen.
In Scilab enthaltene Zusatzpakete
Im Lieferumfang von Scilab sind mächtige zusätzliche Werkzeuge verfügbar, so unter anderem:
- Scicos, ein Programmpaket ähnlich Simulink, zur graphischen Modellierung und Simulation dynamischer Systeme. Scicos enthält eine Sammlung graphischer Icons. Diese lassen sich ähnlich einer elektronischen Schaltung miteinander verdrahten. Es wird dabei unterschieden zwischen Zeitinformationen (rote Leitungen) und den eigentlichen Signalen (schwarze Leitungen). So erstellte Programme bzw. Blockschaltbilder lassen sich auch in ein C-Programm umwandeln. Mit einem entsprechenden C-Compiler lassen sich die Programme dann auf jede beliebige Zielplattform, zum Beispiel auch auf Microcontroller übertragen. Scicos wird allerdings nur bis Scilab Version 4.1.2 unterstützt. In Scilab 5.1 ist Scicos 4.2 zwar noch aufrufbar, aber nur eingeschränkt funktionsfähig.[1] Die aktuelle Scicos Version 4.3 (Februar 2009) ist in der ebenfalls freien, auf Scilab 4.1.2 basierenden, Entwicklungsumgebung ScicosLab verfügbar.
Eine Anbindung an HiL oder Echtzeitsimulation wurde von der Fachhochschule der italienischen Schweiz (SUPSI) entwickelt. Eine kommerzielle HiL Lösung bietet unter anderem SCALE-RT.
- SIP (Scilab Image Processing toolbox), ein Programmpaket zur Bilddatenverarbeitung, das Bilddateiformate wie BMP, JPEG, GIF, PNG, TIFF, XPM, PCX und einige mehr in Schwarzweiß oder Farbe verarbeiten kann. Die Anwendungsbandbreite reicht von der einfachen Kantenerkennung bis hin zur automatischen Diagnose medizinischer Bilder.
Syntax
Die Scilab-Syntax basiert weitestgehend auf der MATLAB-Programmiersprache. Die einfachste Möglichkeit, Scilab-Anweisungen auszuführen, ist, diese direkt an der Eingabeaufforderung
>>im graphischen Eingabefenster einzutippen. Auf diese Weise kann Scilab als interaktive mathematische Shell benutzt werden.Anwendungsbeispiele
- Arithmetische Berechnungen: Zahlenwerte können in Variablen gespeichert werden. Spezielle Konstanten sind %i für die imaginäre Einheit i mit i2 = − 1 und %pi für die Kreiszahl π. Daneben stehen noch alle bekannten Elementarfunktionen zur Verfügung.
Im Beispiel werden komplexe Wechselstromrechnungen ausgeführt.
-->f=100;R=1000; C=1e-6; -->ZR=R;ZC=1/(2*%pi*f*C*%i); // Komplexer Wechselstromwiderstand -->Z=ZR+ZC // Reihenschaltung R und C Z = 1000. - 1591.5494i -->Scheinwiderstand=abs(Z) // Scheinwiderstand Scheinwiderstand = 1879.6355 -->Phase=atan(imag(Z)/real(Z))*360/(2*%pi) // Phase in Grad Phase = - 57.858092 -->
- Matrizen: Scilab stellt für alle Matrixoperationen entsprechende Funktionen bereit. Im Beispiel wird die Matrix A deklariert, deren Inverse mit der Funktion
inv(A)berechnet und der Variablen B zugewiesen. Die Multiplikation beider Matrizen ergibt die Einheitsmatrix.
-->A=[0 1;2 4] A = ! 0. 1. ! ! 2. 4. ! -->B=inv(A) // Inverse B = ! - 2. .5 ! ! 1. 0. ! -->A*B ans = ! 1. 0. ! ! 0. 1. ! -->
Literatur
- Stephen Campbell, Jean-Philippe Chancelier und Ramine Nikoukhahm: Modeling and Simulation in Scilab/Scicos, Springer Verlag Berlin, 1. Auflage, November 2005, englisch, ISBN 0387278028, ISBN 9780387278025
- Claude Gomez, Casey Bunks, Jean-Philipe Chancelior und Francois Delebecque: Engineering and Scientific Computing with SciLab, mit Software Paket Scilab/Scicos und allen Beispielen auf CD-ROM, Birkhauser Verlag AG, 1. Auflage, 1999, englisch, ISBN 3764340096, ISBN 9783764340094
- Wolfgang Polifke, Jan Kopitz: Wärmeübertragung. Grundlagen, analytische und numerische Methoden, mit Software Paket Scilab/Scicos und allen Beispielen auf CD-ROM. Pearson Studium Verlag, 1. Auflage, Januar 2005, deutsch, ISBN 382737104X, ISBN 9783827371041
Belege
Weblinks
- Scilab Homepage
- Scicos Homepage Scilab's Zusatzpaket "Scicos" zur graphischen Modellierung und Simulation dynamischer Systeme
- ScicosLab Homepage
- Image processing toolkit für Scilab (Scilab's Zusatzpaket "SIP" für die Bilddatenverarbeitung)
- GDS GmbH Homepage (Daten über die serielle Schnittstelle einlesen und ausgeben)
- SCALE-RT (HiL- und Echtzeitlösung für Scicos)
Siehe auch
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