Секция 7 - MATLAB в образовании и Интернете (1250002), страница 22
Текст из файла (страница 22)
2). Рассматриваются как одномерные, так и двумерные отображения:1. Логистическое отображение;2. Динамика популяции;3. Динамика роста популяции, ограниченной эпидемиями;4. Диссипативное и консервативное отображения Фейгенбаума;5. Диссипативное и консервативное отображения Хенона.Рис. 2. Интерфейс модели «Логистическое отображение».Третья часть — «Клеточные автоматы» (рис.3).
Здесь пользовательимеет возможность исследовать поведение классических моделей с дискретным пространством и временем в зависимости от параметров и начальной конфигурации. В настоящее время реализованы следующие клеточные автоматы:1. Игра «Жизнь».2. Модель Винера–Розенблюта.Во втором семестре студенты получают задание самостоятельно реализовать ту или иную модель. Здесь задача уже совершено иная — студентам требуется соединить знания и навыки, полученные при изучении математики, программирования, пакетов прикладных программ. Студентамдля разработки программы разрешается использовать любое известное им1938Секция 7. MATLAB в образовании и Интернетеинструментальное средство.
Поскольку практические занятия по курсучисленных методов уже несколько лет проводятся с ориентацией наMATLAB, многие студенты для реализации моделей используют именноэтот пакет.Рис. 3. Интерфейс модели «Логистическое отображение».Литература1. Лифшиц Е.М. Живая речь Ландау // Воспоминания о Л.Д. Ландау. —М.: Наука, 1988.— 352 с.2. Тарасевич Ю. Ю., Пономарева И. С. MATLAB в курсе численных методов и компьютерного моделирования // Тр. Всероссийской науч.
конф.«Проектирование научных и инженерных приложений в средеMATLAB». Ч.6. MATLAB в Интернете и образовании.— М.: ИПУ РАН,2002.— С.798–801.3. Тарасевич Ю. Ю. Математическое и компьютерное моделирование.Вводный курс: Учебное пособие. 3-е издание, испр.— М.: ЕдиториалУРСС, 2003.— 144 с.4. Ризниченко Г. Ю. Математические модели в биофизике и экологии.—Москва–Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2003.— 184 с.1939Труды II научной конференции «Проектирование инженерных и научных приложений в среде MATLAB»УДК 004КОМПЛЕКС ВИРТУАЛЬНЫХ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПОЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЮ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙЭЛЕКТРОНИКЕХохлов Ю. И., Гельман М.
В., Преображенский К. А., Федюнин К. П.Южно-Уральский Государственный Университет, Челябинск,e-mail:fedyunink@mail.ruУ современных систем электроснабжения (СЭС) имеется большоеколичество потребителей, включаемых через вентильные преобразователиэлектрической энергии. К таким устройствам относятся преобразователисамой разной мощности от десятков мегаватт, питающих серии электролизных ванн и привода прокатных станов, до десятков ватт, питающихкомпьютеры и телевизоры. Это делает необходимым достаточно глубокоеизучение студентами устройств энергетической электроники и их взаимодействия с питающей сетью, нагрузкой и друг с другом.Обучение наиболее эффективно, если студенты изучают реальныеобъекты. Наблюдающаяся тенденция все большей интеграции элементовполупроводниковых преобразователей энергии затрудняет изучение студентами электромагнитных процессов, происходящих в преобразователях,из-за недоступности нужных точек схем.
Разрабатываемые специализированные учебные лабораторные стенды также весьма дороги. Приобретениеполного комплекта существующих устройств преобразовательной техникивызывает затруднения из-за ограниченных возможностей финансированияВУЗов. При существующих трудностях становится проблематичной постановка новых лабораторных работ по новым направлениям преобразовательной техники и электроснабжения, особенно, если требуется фронтальное проведение работ. Вместе с тем, нельзя отрывать студентов от изучения материальных объектов, поэтому предлагается сочетать изучение физических моделей и компьютерное моделирование.Из существующих пакетов прикладных программ моделированияэлектронных и электрических схем, одним из наиболее перспективнымпредставляется пакет программ MATLAB 6, а именно моделирование всреде Simulink [1,2].
Пакет программ снабжен достаточным количествомпримеров преобразователей, что позволяет ускорить создание новых моделей. Элементы описываются достаточно простыми параметрами, имеющимися в справочниках. Легко создаются приборы для определения энергетических показателей, имеются осциллографы и графопостроители.1940Секция 7. MATLAB в образовании и ИнтернетеКомплекс лабораторных работ по энергетической электронике включает циклы лабораторных работ: «Исследование компенсированных и некомпенсированных [3] управляемых и неуправляемых выпрямителей, ведомых инверторов и реверсивных преобразователей», «Исследование автономных инверторов напряжения и обратимых преобразователей напряжения», «Исследование преобразователей переменного напряжения» и«Исследование преобразователей постоянного напряжения».Ниже приведены примеры некоторых лабораторных работ.На рис.
1 приведена схема модели реверсивного двухкомплектногопреобразователя. Она содержит блоки преобразователя, выполненные потрехфазной мостовой схеме, и систему управления. В блок трансформатора вводятся параметры приведенного трансформатора. Блок нагрузочнопитающее устройство содержит активно-индуктивную нагрузку и регулируемую ЭДС. В модели имеется возможность наблюдения переходногопроцесса и установившегося режима. На осциллограф выводятся вторичные токи и напряжения трансформатора, ток и напряжение на вентиле, токи напряжение на нагрузке.Рис. 1.На рис.
2 приведены осциллограммы процессов в схеме в моментдостижения углом управления комплекта «Вперед» 60 град. Модель предусматривает возможность получения на графопостроителе внешних, регулировочных и энергетических характеристик при медленном измененииЭДС или угла управления. Регулирование тока производится изменением1941Труды II научной конференции «Проектирование инженерных и научных приложений в среде MATLAB»ЭДС. Ток при изменении угла управления может поддерживаться постоянным за счет обратной связи по току.Рис.
2.На рис.3 приведены регулировочные характеристики комплектовпреобразователя, полученные с помощью графопостроителя. К сожалению,не удалось убрать вертикальные участки характеристик, вызванные переходным процессом при включении и переключении комплектов.Рис. 3.На рис. 4 приведена схема модели преобразователя переменного напряжения обеспечивающего плавный пуск асинхронного двигателя. Онасодержит блок преобразователя, выполненный по встречно параллельнойсхеме, систему управления, блок питающей сети и блок нагрузки. Блок нагрузки содержит асинхронный двигатель. В модели имеется возможностьнаблюдения переходного процесса пуска, установившегося режима и оста1942Секция 7.
MATLAB в образовании и Интернетеновки. На осциллограф выводится фазный ток потребляемый из сети, линейные и фазные напряжения сети, напряжение на вентиле, заданный иэлектромагнитный моменты, скорость вращения двигателя, а также энергетические показатели: cos ϕ , коэффициент несинусоидальности тока и коэффициент искажения синусоидальности питающего напряжения в точкеприсоединения преобразователя к сети.Рис.
4.На (рис. 5) приведены осциллограммы процессов плавного пуска.Измерение энергетических показателей ведется в переходном режиме иопределяется за период, поэтому эти показатели за первый период работымодели не могут быть правильно определены. На дисплеях отражаютсядействующие значения токов, энергетические показатели и скорость вращения двигателя.Сравнение экспериментальных данных, полученных в лабораториина некоторых физических объектах, и результатов моделирования позволяет студентам убедиться в адекватности моделей.
В связи с широкимивозможностями варьирования параметров и режимов виртуальное моделирование позволяет глубже изучить процессы.1943Труды II научной конференции «Проектирование инженерных и научных приложений в среде MATLAB»Рис. 7.Не бывает систем без недостатков. В MATLAB плохо моделируютсянекоторые процессы.
Трудно производить измерения при частотном регулировании, так как все измерители настраиваются на определенные частоты. Трудно моделировать различные сложные схемы соединения обмотоктрансформатора.Литература1. Гельман М. В., Хроменков М. А. Комплекс лабораторных работ по курсу«преобразовательная техника» на основе компьютерного моделирования // Электротехничес кие системы и комплексы: Межвузовский сборник научных трудов.— Магнитогорск: МГМА, 1996.— 200.— С.32.2.
Герман-Галкин С. Г. Силовая электроника: Лабораторные работы наПК.— СПб.: КОРОНА принт, 2002.— 304.3. Хохлов Ю. И. Компенсированные выпрямители с фильтрацией в коммутирующие конденсаторы нечетнократных гармоник токов преобразовательных блоков.— Челябинск: ЧГТУ, 1995.— 355 с.1944Секция 7. MATLAB в образовании и ИнтернетеУДК 001.007:378ОРГАНИЗАЦИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ПРАКТИКИСТУДЕНТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВОЗМОЖНОСТЕЙПАКЕТА MATLABЧернецова Е.
А.Российский государственный гидрометеорологическийуниверситет, Санкт-Петербург,e-mail: mit@rshu.ruКафедра «Морские информационные технологии» Российского государственного гидромтеорологического университета производит подготвку специалистов по двум специальностям: «Морские информационныесистемы и оборудование» и «Информационная безопасность телекоммуникационных систем». Для студентов второго курса этих специальностейпредусмотрена летняя вычислительная практика длительностью один месяц, во время которой они должны приобрести навыки работы в пакетеMATLAB, которые им будут необходимы в дальнейшем для обучения настарших курсах и в период написания дипломных работ.Студентам предлагается тринадцать заданий, ориентированных какна общее знакомство с возможностями пакета MATLAB, так и на исследование временных рядов с использованием различных MATLAB toolbox.Задания включают в себя знакомство с простейшими математическимиоперациями и построение двумерных и трехмерных графиков, спектральную обработку временных рядов, построение двумерных и трехмерныхгистограмм, аппроксимацию распределений, обработку временных рядов сиспользованием вейвлет-преобразований, создание удобного для пользователя интерфейса программы с использованием Сallback-функций, а такжесоздание в среде MATLAB исполняемых exe-файлов.Особенностью заданий практики является наличие вариантов, позволяющих каждому студенту решать индивидуальную задачу в рамках темыкаждого задания, а также наличие большого количества исследуемых временных рядов — записей реальных сигналов, полученных от различныхдатчиков и хранящихся в виде файлов в бинарных кодах и файлов в ASCIIкодах.Рассмотрим предлагаемые студентам работы и порядок их выполнения.Задание №1Цель работы: приобретение навыков работы в рабочем окне пакетаMATLAB: изучение способов формирования векторов и матриц, вычисле1945Труды II научной конференции «Проектирование инженерных и научных приложений в среде MATLAB»ние элементарных математических и тригонометрических функций, выводдвумерных и трехмерных графиков функций.Задание на выполнение работы:1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
