ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 29.12.2024

Просмотров: 10222

Скачиваний: 3

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СОДЕРЖАНИЕ

Министерство образования и науки Российской Федерации

Содержание

Введение

1. Современное состояние проблемы моделирования систем

1.1. Моделирование как метод научного познания. Философские аспекты моделирования

1.2. Использование моделирования при исследовании и проектировании систем

1.2.1. Особенности разработки систем

1.2.2. Особенности использования моделей

1.2.3. Перспективы развития методов и средств моделирования систем

2. Основные понятия теории моделирования систем

2.1. Принцип системного подхода в моделировании систем

2.1.1. Структура системы – совокупность связей между элементами системы

2.1.2. Экспериментальные исследования систем

2.2. Стадии разработки моделей

2.3. Понятие подобия

2.3.1. Общие положения

2.3.2. Основные понятия теории размерности

2.3.3. Примеры подобия

2.4. Общая характеристика проблемы моделирования систем

2.4.1. Объект моделирования.

2.4.2. Характеристики моделей систем

2.4.3. Цели моделирования систем

2.5. Классификация видов и методов моделирования систем

2.5.1. Классификационные признаки

2.5.2. Математическое моделирование.

2.6. Построение модели

2.7. Разработка вычислительного метода

2.8. Проверка (тестирование) модели

3. Математическое моделирование

3.1. Задачи и цели исследования математических моделей

3.2. Методология математического моделирования. Системный анализ

3.2.1. Понятие системы

3.2.2. Этапы системного анализа и декомпозиция

3.2.3. Экспертные оценки

3.3. Классификация математических моделей

3.4. Методы формализованного описания системы

3.4.1. Математическая модель по “входу-выходу”

3.4.2. Математическая модель в пространстве состояний

3.4.3. Описание линейных систем в пространстве состояний

3.4.4. Реализация систем в пространстве состояний

3.5. Методы построения математических моделей и их применение в сапр

3.5.1. Методы построения математических моделей

3.5.2. Математические модели с точки зрения сапр

3.5.4. Методика составления уравнений динамики элементов сау

3.6. Математические модели системы управления. Понятие об оптимальном управлении

4. Экспериментальное определение динамических характеристик объектов моделирования

4.1. Понятие о динамических характеристиках объектов

4.2. Определение динамических характеристик элементов систем по временным характеристикам

4.2.1. Определение статических характеристик

4.2.2. Определение динамических характеристик объектов с помощью периодических воздействий

4.4.1. Временные характеристики и их свойства

4.4.2. Определение характеристик апериодического звена

4.4.3. Определение характеристик колебательного звена

4.3. Формы описания динамических свойств объектов

4.4. Синтез пассивных двухполюсников и четырехполюсников

4.3.1. Разложение передаточной функции активного четырехполюсника

4.3.2. Способы синтеза двухполюсников

4.5. Экспериментальная отработка характеристик системы управления движущимся объектом

4.5.1. Общие положения

4.5.2. Алгоритмы обработки внешнетраекторных измерений

5. Динамические свойства воспринимающих элементов и датчиков

5.1. Основные определения и понятия

5.1.1. Понятие датчика

5.1.2. Классификация датчиков

5.2. Основные характеристики датчиков

5.2.1. Погрешности измерений

5.2.2. Чувствительность датчиков

5.2.3. Быстродействие датчика

5.3. Схемы формирования сигналов пассивных датчиков

5.3.1. Общие характеристики

5.4. Оптические датчики

5.4.1. Определения и основные зависимости

5.4.2. Фоторезисторы

5.4.3. Фотодиоды

5.4.4. Тепловые приемники излучения

5.4.5. Датчики изображения

5.4.6. Волоконная оптика

5.5. Датчики температуры

5.5.1. Методы измерения температуры

5.6. Датчики положения и перемещения

5.6.1. Методы определения положения и перемещения

5.6.2. Резисторные потенциометры

5.6.3. Индуктивные датчики

5.6.4. Емкостные датчики

5.6.5. Цифровые датчики

5.6.6. Датчики близости

5.7. Датчики деформации

5.7.1. Основные определения

5.7.2. Основные положения

5.8. Тахометрические датчики

5.8.1. Электродинамическая тахометрия

5.8.2. Импульсная тахометрия

5.8.3. Гирометры

5.9. Датчики ускорения, вибрации и удара

5.9.1. Общие положения

5.9.2. Принцип действия сейсмических датчиков

5.10. Датчики скорости, расхода и уровня жидкости

5.10.1. Элементарные понятия

5.10.2 Датчики и методы измерения скорости жидкости

5.10.3. Измерение расхода жидкости

5.10.4. Измерение и указание уровня жидкости

5.11. Датчики влажности

5.11.1. Определения

5.11.2. Гигрометры

5.12. Акустические датчики

5.12.1. Распространение плоской волны

5.12.2. Распространение трехмерной волны

5.12.3. Микрофоны

5.12.4. Измерение интенсивности

6. Основы технологии имитационного моделирования

6.1. Основные определения и понятия

6.2. Область применения и классификация имитационных моделей

6.3. Описание поведения системы

6.3.1. Общие положения.

6.3.2. Методика моделирования случайных факторов

6.3.3. Два подхода к моделированию случайных чисел

6.4. Оценка качества псевдослучайных чисел

6.5. Оценка качества имитационного моделирования

7. Методы испытаний систем управления и их применение в системах автоматизированного проектирования (сапр)

7.1. Полунатурное моделирование

7.1.1. Общие положения

7.1.2. Автоматизация испытаний на основе полунатурного моделирования

8. Анализ систем управления с эвм

8.1. Основные задачи

8.2. Особенности систем управления с эвм

8.2. Основные положения из теории дискретных линейных систем

8.2.1. Последовательности

8.2.2. Линейные системы с постоянными параметрами

8.2.3. Разностные уравнения

8.2.3.1. Решение разностных уравнений методом прямой подстановки

8.3. Расчет цифровых фильтров по фильтрам непрерывного времени

8.3.1 Методика синтеза цифровых фильтров. Общие положения

8.3.2 Методы дискретизации аналоговых фильтров

8.3.3. Геометрическая интерпретация методов расчета цифровых фильтров по фильтрам непрерывного времени

9. Моделирование свойств объектов с помощью системыMatLab

9.1. Введение

9.2. MatLab как научный калькулятор

9.2.1. Командное окно

9.2.2. Операции с числами

9.2.3. Простейшие операции с векторами и матрицами

9.2.4. Некоторые функции прикладной численной математики

9.2.5. Построение простейших графиков

9.3. Исследование линейных стационарных систем (лсс)

9.3.1. Классы пакета control.L

9.3.2. Ввод и преобразование моделей

Пример создания модели

9.3.3. Анализ системы

9.4. Моделирование динамических процессов с помощью подсистемы MatLab simulink

9.4.1. Краткие сведения о подсистеме MatLab simulink

9.4.2. Запуск подсистемы simulink

9.4.3. Создание модели

9.4.4. Некоторые основные приемы подготовки и редактирования модели

9.4.5. Установка параметров моделирования и его выполнение

9.2.2. Результат составления модели

Приложения п1. Динамические характеристики объектов моделирования

П2. Примеры составление функциональной и структурной схемы динамической системы

П2.1. Система управления угловой скорости вращения ротора двигателя при условии действия постоянного возмущения

П2.2. Система сопровождения цели

П2.3. Система автоматического наведения летательного аппарата на объект

П2.4. Система управления уровнем жидкости

П2.5. Система управления экономическими параметрами

Использованные источники

Основы теории и практики моделирования динамических систем

9.2. MatLab как научный калькулятор

9.2.1. Командное окно

После вызова MatLab из среды Windows на экране появляется командное окно среды MatLab (рисунок 9.1.)

Это окно является основным в MatLab. В нем отображаются символы команд, которые набираются пользователем на клавиатуре, результаты выполнения этих команд, текст исполняемой программы, а также информация об ошибках выполнения программы, распознанных системой.

Признаком того, что программа MatLab готова к восприятию и выполнению очередной команды, является наличие в последней строке текстового поля знака приглашения ( ), после которого стоит мигающая вертикальная черта.

В верхней части окна (под заголовком) размещена строка меню, в которой находятся меню, назначение которых общеизвестно (см., например, [10]).


9.2.2. Операции с числами

Ввод действительных чисел с клавиатуры производится по общим правилам, принятым для языков программирования высокого уровня:

  • для определения дробной части мантиссы числа применяется десятичная точка;

  • десятичный показатель числа записывается в виде целого числа после предварительной записи символа e;

  • между записью мантиссы числа и символом e не должно быть никаких символов.

Простейшие арифметические действия:

- “+” – сложение; “-” – вычитание; “*” – умножение; “/” – деление слева направо; “\” - деление справа налево; “^” – возведение в степень.

Вывод промежуточной информации в командное окно подчинятся следующим правилам:

  • если запись оператора не заканчивается символом “;”, результат действия этого оператора сразу же выводится в командное окно;

  • если запись оператора заканчивается символом “;”, результат его действия не отображается в командном окне;

  • если оператор не содержит знака присвоения “=”, то значение результата присваивается специальной системной переменной ans;

  • полученное значение можно использовать в последующих операторах вычислений под именем ans; при этом следует помнить, что значение переменной ans изменяется после действия очередного оператора без знака присвоения;

  • в общем случае форма вывода результата в командное окно имеет вид:

.

В системе MatLab имеется несколько имен переменных, которые используются системой и входят в состав зарезервированных (Эти переменные можно использовать в математических выражениях):

- - мнимая единица ();

- - число(сохраняется в виде 3.141592653589793);

- - обозначение машинной бесконечности;


- - обозначение неопределенного результата (например);

- - результат последней операции без знака присвоения.

Ввод значений комплексного числа.

Язык системы MatLab, в отличие от многих языков программирования высокого уровня, содержит очень простую в пользовании встроенную арифметику комплексных чисел. Большинство элементарных математических функций построено таким образом, что аргументы предполагаются комплексными числами, а результаты также формируются как комплексные числа.

Для обозначения мнимой единицы в MatLab зарезервировано два имени -i и j. Ввод с клавиатуры значения комплексного числа производится путем записи в командном окне строки вида

9.2.3. Простейшие операции с векторами и матрицами

Под вектором вMatLab понимается одномерный массив, а под матрицей – двумерный массив. По умолчанию предполагается, что любая заданная переменная является вектором или матрицей. Например, отдельно заданное число программа воспринимает как матрицу размером (1*1), а вектор-строку с N элементами – как матрицу размером (1*N).

Ввод векторов и матриц

Исходные значения векторов можно задавать с клавиатуры путем поэлементного ввода. Для этого в строке следует вначале указать имя вектора, потом поставить знак присвоения“=”, далее – открывающуюся квадратную скобку, а за ней ввести заданные значения элементов вектора, отделяя их пробелами или запятыми. Завершается строка закрывающейся квадратной скобкой.

Например, ввод вектора-стоки V=[1.2 –0.3 5], задает вектор, содержащей три элемента (рисунок 9.2)

Длинный вектор можно вводить частями, которые затем объединять с помощью операции объединения в строку:V=[V1 V2] (рисунок 9.3)

Вектор-столбец вводится аналогично, но значения элементов в перечне отделяются знаком ;.


Ввод значений элементов матрицы осуществляется в квадратных скобках по строкам. При этом элементы строки матрицы отделяются друг от друга знаком ;(рисунок 9.4):


9.2.4. Некоторые функции прикладной численной математики

Операции с полиномами

Полином как функция определяется выражением

.

В MatLab полином задается и хранится в виде вектора, элементами которого являются коэффициенты полинома от до

Умножение полиномов сводится к построению расширенного вектора коэффициентов по заданным векторам коэффициентов полиномов-сомножителей. Данная операция называется сверткой векторов

В MatLab эту операцию осуществляет функция .

Аналогично, функция осуществляет деление полинома на.

Пример.

Система MatLab имеет функцию , которая вычисляет вектор, элементы которого являются корнями заданного полинома .

Пусть требуется найти корни полинома

Найдем корни, используя функцию :

Обратная задача – построение вектора коэффициентов полинома по заданному вектору его корней – осуществляется функцией

Здесь - заданный вектор значений корней.