Mоделирование процессов и систем в Matlab (Моделирование процессов и систем в Matlab)

Юрий Лазарев МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ И СИСТЕМ В Пакеты Я!цпа1 Ргосеьв!пд Тоо1а, Сопйго! Тоо!Ьох и Б!п~и!!пК с библиотеками Аегоарасе, 5!п~Роиегбуайеп~в, Б!п~МесЬап!са ББК 32.973.23я7 УДК ВВ1.3(075) Л17 Т)азарев Ю. Л17 Модепирсвание прсцесссв и систем в МАТЮКАВ. Учебный курс. — СПбд Питер; Киев: Издательская группа ВЫЧ, 200б. — 512 сд ип. !ЯВИ 5-469-00600-Х . !ВВН 966-552-144-6 Материал книги является учебным курсом по системе МЛТЬЛВ. Читатель не толька ознакомится с тем, как работать с этой системой а режиме калькулятора, но н изучит программирование в среде МЛТЬЛВ, в том чнсре и обьеьтно-ориентированное.

Большая часть книги посвягцена моделированию физических процессов и технических систем. Рассмогрсны цифровая обработка сигналов,моделирование линейных стационарных систем, аэрокосмических объектов и электроэнергетических систем, а также ьгоделироввиие машин н механизмов. В рамках этих теьг подробно описаны пакеты гййпа! Ргосезмпб Тось, Согггго! Тоо!Ьох н РйгпнЬпй с дополнительными бибвиотеками Легозрасс, 3!шроттег9узгшпз, бнпМссЬашсч. Учебное пособие предназначено для студентов технических и естественно-научных специальностей, инженеров и научных работников.

ББК 32.973.23я7 УДК 681.3(075) © ЗЛО Издательский доы «Питер», 2005 Сг Издательская группа ВНу, Киев, 2004 !ВВН 5-469-00500-Х !ВВН 966-552-144-5 Все права защищены. Никакая часть данной книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было йюр- ме без письменного разрешения владельцев авторских прав.

Инйюрмация, содержащаяся в данной книге, получена из источников, рассматриваемых издательством как нелетные. Тем не менее, имея в виду возможные человеческие или технические ошибки, издательство не может гарантировать абсолютную точность и полноту приводимых сведений и не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги. Краткое содержание Предисловие ... Введение. .13 Урок 1. МАТЮКАВ как научный калькулятор. ....82 Урок 2.

Программирование в среде МАТЮКАВ ... Урок 3. МАТИВ и другие приложения ............................. Урок 4. Объектно-ориентированное программирование .... .....137 .....164 Урок 5. Цифровая обработка сигналов..... Урок 7. Основы визуального моделирования динамических систем....277 Урок В. Взаимодействие МАТЮКАВ с 5йпиБпк .................... Урок 9. Моделирование аэрокосмических объектов.......... Урок 10.

Моделирование электроэнергетических систем.... Урок 11. Моделирование машин и механизмов .................. ,....348 .....403 ....436 ......467 ....506 Алфавитный указатель .. Урок 6. Исследованиелинейных стационарных систем......................234 Содержание Предисловие.............. Введение ................... Урок 1. МАТЮКАВ как научный калькулятор........... Командное окно................................................................ Операции с числами .......................................................... Ввод и вывод действительных чисел ...............................

Простейшие арифметические действия ........................... Вывод промежуточной информации ...,....................,.... Математические функции .............................................. Ввод комплексных чисел ............................................... 3лементарные действия с комплексными числами ............ Использование функций комплексного аргумента ............

Операции с векторами и матрицами ..................................... Ввод значений векторов и матриц .................................. Функции, формирующие векторы и матрицы .................... Извлечение и вставка частей матриц............................... Операции с векторами................................................... Поэлементное преобразование матриц ........................... Действия над матрицами ....................,...........-------. Иатричные функции ......................................--.—....--.

Функции прикладной численной математики ........................ Операции с полиномами................................................ Обработка данных измерений ........................................ Функции линейной алгебры ........................................... Аппроксимация и интерполяция данных.......................... Векторная фильтрация и спектральный анализ................. Построение простейших графиков.......................................

Процедура раас .......,........,...,..........,..........,.......... Специальные графики ...........................................---" Дополнительные функции графического окна.................. Вывод графиков на печать......,...................................... Операторы управления вычислительным процессом ............, Оператор условного перехода......................,................. Оператор переключения ................................................ Операторы цикла......................................—.......---"-.

Команды общего назначения .............................................. Вопросы для самопроверки................................................ ...........................9 .........................1 1 .........................1З .....14 .....15 .....15 .....17 .....18 .....20 .....23 .....24 .....24 .....26 .....26 .....28 .....32 .....34 .....37 ....39 .....41 .....42 „...43 .....46 .....50 .....58 .....61 .....66 .....66 .....69 .....74 ...,.

74 .....75 .....76 .....79 .....80 Содержание Урок 2. Программирование в среде МАТЮКАВ ...... Функции функций . И-файлы. Особенности И-файлов. Оформление И-файлов Создание простейших файлов-функций .. Общие требования к построению текста программы ........ Типовое оформление процедуры-функции Создание файлов-сценариев . Основные особенности Ввод и вывод информации в диалоговом режиме ...........

Организация повторения действий. Изменение данных в диалоговом режиме .. Типовая структура файла-сценария Графическое оформление результатов....... Общие требования к представлению графической инф Разбивка графического окна на подокна ....................... Вывод текста в графическое окно ................................. Создание функций от функций Процедура Гечай Примеры создания функций от функций..................,..... Программа моделирования движения маятника...................

Преобразование уравнения . И-файл процедуры вычисления правых частей уравне Управляющий файл-сценарий . Файл-сценарий заставки ....................,............. Файл меню. Файл ядра программы . Отладка программы. Проведение исследований. Вопросы для самопроверки ... ормации.. нии Урок 3. МАТИВ и другие приложения............ Использование ИАТСАВ при оформлении текстовых документов.....

Создание И-книги ............................... Использование команд ИАТСАВ в И-книге.. Редактирование И-книги Преобразование документа тгогд в И-книгу.. Особенности использования ИАТСАВ в среде Угогб................... Изменение параметров вывода результатов Использование файлов данных в ИАТГАВ. Открытие и закрытие файлов Запись и чтение бинарных файлов. Запись и чтение текстовых файлов.. Вопросы для самопроверки . ......82 .83 .86 .86 .87 ..88 ........88 ..92 ....92 ........ 93 ....96 ....96 ....99 .......100 .......100 .......102 .......103 .......106 .......107 ......Л07 .......112 ....... 113, .......113 .......

114 .115 ....... 115 ....... 116 ....... 117 Л18 .122 .....123 .......Л24 . 124 ..124 ........1 26 ..126 ........126 .......127 ........ 128 ..128 .Л29 ........13 1 ........136 Содержание Урок 4. Объектно-ориентированное программирование... Основные классы объектов Класс символьных строк спаг Класс записей ззтпст . Класс ячеек сей.. Производные классы .

Класс 1папе . Классы пакета Соп1гоГ 5узсев Тоойох. Пример создания класса роГупов .. Создание подкаталога ЯроГупов.................................................... Конструктор класса Процедура символьного представления роГупов-объекта .......................................................................... Методы класса.. Вопросы для самопроверки Урок 5. Цифровая обработка сигналов....

Проектирование фильтров в пакете 51дпаГ РгосеЫпд Тоойох .'................ Формирование типовых процессов .. Одиночные импульсные процессы. Колебательные процессы. Общие средства фильтрации .............,............ Формирование случайных процессов............................................'....... Спектральный и статистический анализ процессов................................. Основы спектрального и статистического анализа............................. Использование процедуры ГГт ........................................................ Фурье-изображение прямоугольного импульса. Фурье-изображение полигармонического процесса ..........................

фурье-изображение случайного процесса.. Статистический анализ... Проектирование фильтров. Формы представления фильтров..............................................., .... Преобразование фильтров..............................................,.............. Аналоговые фильтры................................—....- ---- ---.---- —.

БИХ-фильтры ............................................................................ КИХ-фильтры .................. Графические и интерактивные средства пакета 51дпаГ............................ Представление результатов в графической форме ............................ Интерактивная оболочка 5РТоо! ...............................................,..., Вопросы для самопроверки .

Урок б. Исследование линейных стационарных систем ...... Общая характеристика процедур пакета Соп1гоГ Тоойох ......................... Создание и преобразование ЕП-моделей.............................................. 55-модель .............................................................„........,.........„.. ТГ-модель ..............................,........................ Преобразование моделей .

Получение информации о модели. .....137 .......138 .139 .142 .....144 ......147 .......147 .......150 .154 .......154 ....... 154 ....156 ...158 ....163 ....1б4 ......165 ...... 167 ......167 ......169 173 ......179 ......180 ......181 ......

185 185 ......187 ......189 ......190 ...... 192 ......192 ....,. 193 ......196 ......201 ...... 205 ......2 12 ...,..2 12 ......221 ......233 .....234 ........235 ........239 ........239 .244 ........246 ........255 Содержание Анализ системы. Интерактивный обозреватель |ЛТ Чзеьтег... Окно ПТ Чгеьтег . Настройка параметров ПТ Ч1етгег.. Синтез системы Вопросы для самопроверки . Урок 7. Основы визуального моделирования динамических систем. Библиотека 5пппбпк — ядро пакета 5ппобпй.. Запуск и использование 5йппбпк Общая характеристика библиотеки блоков 5пппбпй...,.......,......, Раздел 51пЬ ... Раздел 5оогсез ....................................................................-..