- •1 Вводное занятие. Правила техники безопасности при выполнении лабораторных работ в дисплейном классе.
- •2 Изучение интерфейса пакета MathCad
- •Теоретические сведения
- •Рабочее окно MathCad
- •Массивы и строки, формирование и использование.
- •Формулы, их ввод, редактирование и вычисление.
- •Порядок выполнения
- •Контрольные вопросы.
- •Математические выражения
- •Операторы
- •Типы данных
- •Функции
- •Текстовые фрагменты
- •Упражнение 2.
- •Упражнение 3.
- •Упражнение 4.
- •Упражнение 5.
- •Контрольные вопросы
- •4 Средства графики и анимация в пакете MathCad.
- •Графические области
- •Создание анимационного клипа
- •Упражнение 1.
- •Упражнение 2.
- •Упражнение 6.
- •Построение пересекающихся фигур
- •Упражнение 2.
- •Упражнение 3.
- •Контрольные вопросы
- •5 Аналитические вычисления в системе MathCad.
- •Выделение выражений для символьных вычислений
- •Символьные операции
- •Операции с выделенными выражениями
- •Операции с выделенными переменными
- •Операции с выделенными матрицами
- •Интегральные преобразования
- •Стиль представления результатов вычислений
- •Примеры символьных операций в командном режиме
- •Операторы вычисления пределов функций
- •Порядок выполнения лабораторной работы
- •Контрольные вопросы
- •6 Приближение функций в пакете MathCad.
- •Интерполяция функций
- •Аппроксимация функций
- •Порядок выполнения лабораторной работы
- •Упражнение 1.
- •Упражнение 2.
- •Упражнение 3.
- •Упражнение 4.
- •Упражнение 5.
- •Варианты заданий для упражнений 1-3
- •Контрольные вопросы
- •Численное решение скалярного уравнения
- •Аналитическое решение скалярного уравнения
- •Решение системы линейных алгебраических уравнений (СЛАУ)
- •Порядок выполнения лабораторной работы
- •Упражнение 1.
- •Упражнение 2.
- •Упражнение 3.
- •Упражнение 4.
- •Контрольные вопросы
- •8 Решение ОДУ в системе MathCad.
- •Использование решающего блока
- •Прямой вызов решателей
- •Задание на работу
- •Варианты задания.
- •Контрольные вопросы
- •9 Изучение интерфейса системы Matlab.
- •Теоретические сведения
- •Команды управления окном
- •Порядок выполнения лабораторной работы
- •Упражнение 1.
- •Упражнение 2.
- •Упражнение 3.
- •Упражнение 4.
- •Контрольные вопросы
- •Теоретические сведения
- •Operators and special characters.
- •Arithmetic operators (арифметические операторы).
- •Пример 1:
- •Пример 2
- •Relational и Logical operators (отношения и логические оперции)
- •Пример 3:
- •Special characters (специальные символы)
- •Программирование и m- файлы.
- •Структурные типы данных
- •Пример 7
- •Пример 8
- •Пример 9
- •Пример 10
- •Пример 11
- •Управляющие операторы
- •Ветвление: IF и SWITCH
- •Циклы FOR и WHILE
- •Команды ввода – вывода
- •Пример 12
- •Пример 13
- •Интерактивное взаимодействие
- •Пользовательские функции и сценарии
- •Порядок выполнения лабораторной работы
- •Контрольные вопросы
- •11 Графические средства системы Matlab.
- •Теоретические сведения
- •Пример 4:
- •Пример 5
- •Пример 6:
- •Порядок выполнения
- •Упражнение 1.
- •Упражнение2.
- •Упражнение 3.
- •Контрольные вопросы
- •Теоретические сведения
- •Свойства ЛСС-объекта.
- •Создание и преобразования ЛСС
- •Пример 1
- •Пример 2
- •Пример 3
- •Пример 4
- •Методы Control System Toolbox
- •ЛСС – модели (LTI Models Function)
- •Характеристики моделей (Model Characteristics)
- •Преобразование моделей (Model Conversions Function)
- •Упрощение моделей (Model Order Reduction)
- •Преобразование ss-моделей (State-Space Realizations)
- •Динамические характеристики моделей (Model Dynamics)
- •Соединение моделей (Model Interconnections)
- •Отклики во временной области (Time Responses Function)
- •Частотные характеристики (Frequency Response)
- •Порядок выполнения
- •Упражнение 1.
- •Упражнение 2.
- •Упражнение 3.
- •Упражнение 4.
- •Упражнение 5.
- •Упражнение 6.
- •Упражнение 7.
- •Контрольные вопросы
- •13 Интерфейс среды Simulink. Основные блоки.
- •Теоретические сведения
- •Визуальный синтез в частотной области
- •Пример 3
- •Синтез регулятора во временной области
- •Порядок выполнения.
- •Упражнение 1.
- •Упражнение 2.
- •Контрольные вопросы
- •14 Средства физического моделирования в среде Simulink
- •Теоретические сведения
- •Получение дифференциальных уравнений из блок-схемы Simulink
- •Пример 1
- •Пример 2
- •Пример 3
- •Моделирование силовых электрических систем
- •Пример 4
- •Порядок выполнения
- •Упражнение 1.
- •Упражнение 2.
- •Упражнение 3.
- •Упражнение 4.
- •Упражнение 5.
- •Упражнение 6.
- •Контрольные вопросы
- •Список литературы
- •Основная литература
- •Дополнительная литература
- •Периодические издания
- •Программное обеспечение и Интернет-ресурсы
- •Методические указания к курсовому проектированию и другим видам самостоятельной работы
4.Можно ли с помощью Siso design tool рассчитать параллельное корректирующее устройство? Есть ли при этом какие-то ограничения? А можно ли там решать задачу модального управления?
5.Как определить полосу пропускания системы без рисования графиков?
6.Как построить график амплитудно-частотной характеристики по ошибке в рамках
Siso design tool?
7.Можно ли синтезировать с помощью NCD-блока регулятор, обеспечивающий заданную точность воспроизведения гармонического сигнала?
14 Средства физического моделирования в среде Simulink
Теоретические сведения
Одним из важнейших для системотехника (специалиста по системам автоматического управления, по мехатронике) пакетов MATLAB® является Simulink. Он позволяет из "квадратиков" (блоков) собирать модель системы и визуально исследовать (моделировать) происходящие в ней процессы. Набор доступных для использования блоков достаточно богат и может быть неограниченно расширен. Он включает в себя и элементарные линейные звенья, из которых основным является интегратор, и типовые нелинейные блоки, и модели технических устройств (электрические машины, линии электропередачи, механические преобразователи, рычажные механизмы, планер летательного аппарата и т.д.).
Для пользователя остаются за кадром внутренние механизмы такого моделирования. А состоят они в том, что для каждой набранной модели формируется система дифференциальных и алгебраических уравнений, еѐ описывающих, и эти уравнения численно решаются. Пользователь же видит результаты этого численного решения (как правило, в виде графиков, но может получить и массивы чисел). Так что можно считать, что пакет Simulink автоматически формирует дифференциальные уравнения объектов моделирования при каждом обращении к нему.
Мы рассмотрим два механизма построения уравнений модели, набранной в Simulink. Первый связан с получением дифференциальных уравнений модели, набранной в Simulink. Правда, этот инструмент имеет существенное ограничение – он способен получать только линейные модели в пространстве состояний, то есть объекты класса ss. При этом Simulink-модель может быть и нелинейной, тогда будет произведена линеаризация этой модели. Второй механизм в оригинале называется "физическим моделированием", что требует определѐнных комментариев. В теории моделирования все модели, основанные на повторении тем или иным способом дифференциальных уравнений объекта моделирования, называются математическими. Физическим же моделированием называется замена объекта моделированием другим объектом той же физической природы, но по-другому устроенным, например, уменьшенного или увеличенного масштаба. Физическое моделирование Simulink к такому моделированию никакого отношения не имеет. Речь там идѐт всего лишь об использовании готовых блоков, содержащих математические модели каких-то технических или физических объектов, то есть готовые системы дифференциальных уравнений, приспособленные к какому-то конкретному типу объектов. Например, это могут быть модели электродвигателя, модель рычажного механизма или планера самолѐта. Использование таких готовых блоков особенно полезно в тех случаях, когда составление дифференциальных уравнений представляет значительную трудность.