Чернов Н.И. Основы теории управления. Лабораторный практикум - файл n1.doc

Чернов Н.И. Основы теории управления. Лабораторный практикум
скачать (13684 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc13684kb.16.09.2012 05:51скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10


Лабораторная работа № 1
Тема: знакомство со средой MATLHAB. Освоение программного обеспечения для исследования систем автоматического управления.
Цель работы: Получить начальные сведения о системе MATHLAB и пакете Control System Toolbox и навыки работы с ними.
Содержание работы:

1. Изучение командного окна ППП MATHLAB.

2. Изучение возможностей ядра ППП MATHLAB для выполнения вычислений.

3. Изучение графических возможностей ППП MATHLAB.

4. Изучение возможностей создания и использования m-файлов.

5. Изучение возможностей приложения Control System Toolbox для исследования систем автоматического управления.


1. Основные теоретические сведения
1.1. Работа с ядром пакета прикладных программ MATHLAB
Общие сведения о ППП MATHLAB. MATHLAB – это высокоэффективный язык инженерных и научных вычислений. Он поддерживает математические вычисления, визуализацию научной графики и программирование с использованием легко осваиваемого операционного окружения, когда задачи и их решения могут быть представлены в нотации, близкой к математической. Наиболее известные области применения системы MATHLAB:

– математика и вычисления;

– разработка алгоритмов;

– вычислительный эксперимент, имитационное моделирование, макетирование;

– анализ данных, исследование и визуализация результатов;

– научная и инженерная графика;

– разработка приложений, включая графический интерфейс пользователя.

MATHLAB – это интерактивная система, основным объектом которой является массив, для которого не требуется указывать размерность явно. Это позволяет решать многие вычислительные задачи, связанные с векторно-матричными формулировками, существенно сокращая время, которое понадобилось бы для программирования на скалярных языках типа C или FORTRAN.

Система MATHLAB – это одновременно и операционная среда и язык программирования. Одна из наиболее сильных сторон системы состоит в том, что на языке MATHLAB могут быть написаны программы для многократного использования. Пользователь может сам написать специализированные функции и программы, которые оформляются в виде m-файлов. По мере увеличения количества созданных программ возникают проблемы их классификации и тогда можно попытаться собрать родственные функции в специальные папки. Это приводит к концепции пакетов прикладных программ (ППП), которые представляют собой коллекции m-файлов для решения определенной задачи или проблемы.

Далее описывается работа с MATHLAB 7.0.1 Realise 14 (далее MATHLAB) и лишь в части, касающейся обеспечения выполнения лабораторных работ по дисциплине «Основы теории управления».

Для запуска MATHLAB необходимо найти на рабочем столе ярлык этой программы и запустить его на выполнение, при этом откроется рабочее окно программы, состоящее из окна команд (Command Window), рабочего пространства (Workspace) и окна истории текущей сессии (Command History). Каждое из этих окон может быть выведено на полный экран щелчком левой кнопки мыши на значке , а убрано – щелчком левой кнопки мыши на значке соответствующего окна (восстановление – ViewDesktop LayoutDefault).

В окне Command History сохраняются все набранные в процессе текущей сессии команды, что позволяет использовать их повторно в окне Command Window в исходном или модифицированном виде.

В окне рабочего пространства Workspace сохраняются имена всех использованных в текущей сессии переменных.

Подсказка «>>» в окне команд Command Window показывает готовность системы к выполнению команд. После набора простейших математических выражений в естественной форме записи на и нажатия клавиши Enter экране сразу же появляется результат. Саму выражение может быть записано в двух видах:

Выражение

или

Имя переменной=Выражение.
В первом случае на самом деле результат выражения присваивается специальной служебной переменной имеющей имя ans (answerответ). Эту переменную так же можно использовать в расчетах. Во втором случае результат не только вычисляется, но и присваивается указанной переменой. MATHLAB не требует от пользователя специальных команд для объявления переменных, они создаются автоматически при первом указании пользователем их имени. Если результаты промежуточных выражений выводить на экран не нужно, то необходимо поставить в конце выражения символ «;».

При наборе и редактировании команд действуют такие же команды как в любом другом оконном редакторе Windows, например в блокноте. MATHLAB предоставляет пользователю возможность пролистать предыдущие команды, сделать это можно с помощью клавиш Page Up и Page Down. В эти команды легко можно внести изменения и повторно их выполнить.

Работа с командным окном MATHLAB. Командное окно системы MATHLAB показано на рис. 1. Здесь же показано ниспадающее меню File. Оно содержит опции, приведенные в табл.1.


Рис. 1. Командное окно системы MATHLAB


Таблица 1

Основные опции командного окна системы MATHLAB

Опция

Подопции

Назначение

New

M-file
Figure

Model
GUI

Открыть в редакторе/отладчике новый файл

Открыть графическое окно

Открыть окно доля создания новой модели



Open

 

Открыть в редакторе/отладчике указанный файл

Close Command Window

 

Закрытие командного окна

Import Data…

 

Импортировать данные из файла


Продолжение табл.1

Save Workspace As…

 

Вызов окна сохранения m-файла

Set Path…

 

Вызов средства просмотра путей доступа Path Browser

Preferences…

 

Выбор характеристик

Page Setup…

 

Формат страницы вывода на печать

Print

 

Установка опций вывода на печать

Print Selection




Печать выделенного фрагмента

Exit MATLAB

 

Окончание текущей сессии


Использование MATHLAB в качестве калькулятора. Командное окно можно использовать для текущих вычислений в режиме калькулятора. Для этого в командной строке вводится математическое выражение. После нажатия Enter будет выведен результат. В системе MATHLAB используются традиционные арифметические операции +,,*,/, а также операция возведения в степень ^. Для определения приоритета выполнения операций в выражении можно использовать круглые скобки. При вводе дробных чисел используется десятичная точка (не запятая!).

Кроме того, в выражении можно использовать встроенные функции системы MATHLAB. Количество этих функций превышает 800 наименований. В табл.2 приведены некоторые из функций, часто используемых при решении задач теории автоматического управления.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10


Лабораторная работа № 1
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации