Desenvolvimento de Interface em MATLAB para Aprendizado e Comparação de Métodos Numéricos

Abstract

Quando se quer resolver um problema em engenharia deve-se ter em mente o modelo que representa a situação física. Tal modelo é transformado em equações matemáticas, modelo matemático, que será resolvido ou por métodos analíticos, ou por numéricos. Como para a maioria das situações não há soluções analíticas, os métodos numéricos tornam-se a alternativa mais econômica para esse tipo de problema, visto que estas podem ser empregadas sem maiores dificuldades. No entanto, as frequentes mudanças de parâmetros, combinadas a várias iterações constituem uma dificuldade. A utilização de um ambiente computacional, como por exemplo o MATLAB, permite contornar tal empecilho, além de proporcionar precisão e velocidade. Dessa forma, o presente trabalho tem por objetivo desenvolver uma interface gráfica capaz de otimizar a utilização de métodos numéricos. A primeira etapa do projeto baseou-se na elaboração de rotinas para vinte e dois métodos, utilizando-se o ambiente MATLAB, agrupados em cinco categorias. Na segunda etapa focou-se no desenvolvimento de interfaces gráficas de acordo com cada categoria de rotina. Para isso, utilizou-se a ferramenta guide, a qual inicia um editor interativo para criação e edição de interfaces, apresentando um conjunto de ferramentas que facilitam a manipulação dos objetos necessários ao seu desenvolvimento. A princípio, devido ao grande número de métodos, foram desenvolvidas interfaces em janelas gráficas individuais para posteriormente realizar-se a integração de todas em uma única janela, permitindo ao usuário a utilização, paralelamente, de métodos diferentes. A estrutura criada para a integração dos métodos consistiu na utilização de um grupo de painéis, sendo que, cada painel abriga a interface de um determinado método. No MATLAB, a função uipanel permite a criação de um objeto do tipo painel, que funciona como um elemento que agrupa botões, eixos e tabelas, sendo esses últimos associados ao primeiro. Desse modo, foi possível a habilitação de um painel e a omissão dos outros. Essa estrutura permite a existência de várias interfaces em uma mesma janela gráfica. Para a exibição de um método em específico, utilizou-se a função uimenu, a qual cria uma barra de menus, com hierarquias de menus e submenus, sendo que cada menu corresponde a uma categoria de métodos. Concluída a fase de gerenciamento para a exibição de painéis, iniciou-se a construção de uma barra de ferramentas com as funções zoom, cursor de dados e a ferramenta mão, a qual disponibiliza opções para análise de resultados obtidos e edição da interface principal. Disponibilizou-se, também, a possibilidade de visualização de dois painéis em simultâneo para comparação de resultados com dois métodos diferentes. Para permitir a inserção de novas classes e métodos, foi desenvolvido um assistente que carrega o arquivo mfile contendo sua interface e programação. Outra opção é exportar os métodos, ou seja, criar um arquivo contendo a interface do método em uma janela gráfica individual. A interface principal, assim como o assistente para sua edição, são apresentados na Figura 1 [...]