Расчёт математической модели в среде MATLAB
Общая характеристика и свойства системы Matlab - пакета прикладных программ для решения задач технических вычислений. Разработка математической модели в данной среде, программирование функций для задающего воздействия. Проектирование GUI-интерфейса.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 23.05.2013 |
| Размер файла | 1023,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
10
1
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
Введение
1. Выбор исходных параметров
1.1 Выбор исходных параметров и структурой схемы
1.2 Программирование скрипта (m-файла) для задания исходных параметров
2. Программирование воздействий
2.1 Программирование m-функции для задающего воздействия
2.2 Программирование блока «Signal Builder» для возмущающего воздействия
3. Расчет и программирование звена Wрег(p)
3.1 Расчет параметров регулятора
3.2 Программирование S-функции регулятора
4. Проектирование Simulink-модели структурной схемы
5. Программирование GUI-интерфейса
5.1 Разработка внешнего вида GUI-интерфейса
5.2 Программирование обработчиков GUI-интерфейса
Заключение
Список литературы
Приложения
Введение
Современное состояние науки и техники требует от инженерно-технических и научных работников знания средств вычислительной техники и умения обращения с современными программно-техническими комплексами. Эффективное использование компьютеров для решения инженерных и научных задач невозможно без знаний основных методов построения математических моделей, написания эффективного программного обеспечения на языке программирования математического пакета Matlab, использования математических систем.
MATLAB (сокращение от англ. «Matrix Laboratory», в русском языке произносится как Матламб) -- пакет прикладных программ для решения задач технических вычислений и одноимённый язык программирования, используемый в этом пакете.
Цель данной курсовой работы - разработка и расчёт математической модели в среде MATLAB.
1. Выбор исходных параметров
1.1 Выбор исходных параметров и структурной схемы
Численные данные выбираются по сумме последних двух цифр номера зачётной книжки из таблицы 2 в методических указаниях.
Таблица 1 - Численные данные
|
K1 |
T1 |
ф1 |
К01 |
K2 |
ф2 |
К3 |
ф3 |
К4 |
Ф4 |
ф4 |
К5 |
|
|
9 |
1 |
1,2 |
1 |
0,6 |
0 |
10 |
0,08 |
2 |
0 |
0 |
0,01 |
Выбор структурной схемы производился по последней цифре номера зачётной книжки из методических указаний. Был выбран рисунок 3.
Рисунок 1 - Структурная схема
Таблица 2 - Общий вид передаточных функций.
1.2 Программирование скрипта (m-файла) для задания исходных параметров
В m-файл записываются исходные параметры:
2. Программирование воздействий
2.1 Программирование m-функции для задающего воздействия
Форма задающего воздействия была выбрана из таблицы 3 в методических указаний (по последней цифре варианта бланка задания на курсовое проектирование). Был выбран 7 график. Параметры задающего воздействия подбирались так, что бы переходные процессы на каждом горизонтальном участке воздействия успевали бы закончится.
Рисунок 2 - Форма задающего воздействия
М-функция программируется в m-файле:
//vozd.m
Рисунок 3 - Функция для задающего воздействия
2.2 Программирование блока «Signal Builder» для возмущающего воздействия
Возмущающее воздействие задаётся в виде импульса. Его длина может выбираться произвольно, но заканчиваться оно должно в то время, когда задающее воздействие выровняется.
Рисунок 4 - Возмущающее воздействие
3. Расчет и программирование звена Wрег(p)
3.1 Расчет параметров регулятора
Передаточная функция Wрег(p) подбирается по формуле:
(3.1)
фmax = t1 = 1.2 (3.2)
фmin = t2 = 0,01 (3.3)
3.2 Программирование S-функции регулятора
Для того что бы построить s-функцию передаточного звена Wрег(p), необходимо найти его структурную схему. Причём структурная схема должна содержать только, усилители и интегрирующие звенья.
Рисунок 5 - Структурная схема передаточного звена Wрег(p).
После необходимо составить уравнения связывающие вход и выход модели:
y0[0]=u0[0]*t1[0]/t2[0]-xC[0]+xC[1]; (3.4)
dx[0]=(u0[0]*t1[0]/t2[0]-xC[0])/t2[0]; (3.5)
dx[1]=(u0[0]-xC[1])/t2[0]; (3.6)
Потом заполняются закладки блока, где указываются: имя S-функции, количество интеграторов, тип модели, параметры t1 и t2, уравнения связывающие вход и выход модели. Затем блок компилируется, в результате чего получается рабочая S - функция.
программирование модель математическая интерфейс
Рисунок 6 - заполнение блока S-Function Builder
Листинг S-функции представлен в приложении А.
4. Проектирование Simulink-модели структурной схемы
Для проектирования Simulink-модели структурной схемы необходимо было использовать библиотеку Simulink Library Browser, из которой для данной структурной схемы были взяты блоки: Clock, Transfer Fcn, MATLAB Fcn, S-Function Builder, Gain, Signal Builder, Out, Sum.
Рисунок 7 - Simulink-модель структурной схемы.
5. Программирование GUI-интерфейса
5.1 Разработка внешнего вида GUI-интерфейса
В соответствии с заданием, разработанная математическая модель должна иметь графический интерфейс. Он должен включать в себя окно для вывода графика, поле для ввода значения К, кнопку для запуска модели и кнопку для очистки графика.
Для разработки внешнего вида GUI-интерфейса были использованы блоки: Push Button, Edit Text, Static Text, Axes.
Рисунок 8 - Внешний вид GUI-интерфейса.
5.2 Программирование обработчиков GUI-интерфейса
После создания интерфейса необходимо запрограммировать обработчики в M- file Editor. Для этого находим обработчики событий кнопки и прописываем следующее:
1) для кнопки click
Рисунок 9 - программирование кнопки click
2) для кнопки Clear axes
Рисунок 10 - программирование кнопки clear_axis
Заключение
В ходе курсового проектирования была разработана и рассчитана математическая модель в среде Matlab. Были закреплены на практике знания, полученных при изучении курса «Языки программирования», и был приобретён опыт самостоятельной разработки прикладного программного обеспечения для решения расчетных задач для персонального компьютера.
Список литературы
Половко А.М. Matlab для студентов. 2005. - 319 с.
Гультяев А.В. Визуальное моделирование в среде Matlab. Учебник для вузов. - СПб. Санкт-Питербург. 2006. - 440 с.
Дьяконов В.И. Matlab: учебный курс. - СПб. Санкт-Питербург. 2001.-592с.
Методические указания и задания к курсовому проектированию для студентов специальности 140607 «Электрооборудование автомобилей и тракторов». Могилев 2010г. Сост. К.В. Овсянников - Могилев: Белорус.-Рос. ун-т, 2010. - 13 с.
Приложение А
Тексты разработанных m-файлов
1. Исходные параметры mfile.m:
2. Листинг задающего воздействия vozd.m:
Листинг GUI-интерфейса
4. Листинг S-функции
Приложение Б
Simulink-модель и графики переходных процессов
Рисунок 11 - Simulink-модель.
Р
Рисунок 12 - График задающего воздействия
Рисунок 13 - График возмущающего воздействия.
Рисунок 14 - График выходной величины.
Рисунок 15 - График сигнала ошибки.
Приложение В
Снимки GUI-интерфейса
Рисунок 16 - Снимок GUI-интерфейса.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Программирование скрипта (m-файла) для задания исходных параметров, m-функции для задающего воздействия. Программирование блока "Signal Builder" для возмущающего воздействия. Расчет параметров регулятора. Проектирование Simulink-модели структурной схемы.
контрольная работа [769,0 K], добавлен 28.05.2013Математическое моделирование. Изучение приёмов численного и символьного интегрирования на базе математического пакета прикладных программ, а также реализация математической модели, основанной на методе интегрирования. Интегрирование функций MATLAB.
курсовая работа [889,3 K], добавлен 27.09.2008Сравнительный анализ Matlab и Mathcad при моделировании динамических систем. Подсистема Simulink пакета MATLAB. Расчёт базовой модели и проведения исследований. Описание математической модели. Векторные и матричные операторы. Нижние и верхние индексы.
курсовая работа [338,5 K], добавлен 06.02.2014Выбор параметров и структурой схемы. Программирование скрипта (m-файла) для задания исходных параметров. Расчет параметров регулятора, проектирование его S-функции. Программирование GUI-интерфейса: разработка внешнего вида и проектирование обработчиков.
курсовая работа [721,5 K], добавлен 18.05.2013Изучение программирования в MATLAB. Использование команд Save и Load, операторы ввода и вывода для работы в командном окне. Отладка собственных программ. Интерфейс MATLAB. Отличия поздней версии MATLAB от более ранних. Средство Source Control Interface.
контрольная работа [43,0 K], добавлен 25.12.2011Присвоение значений параметров передаточных функций разомкнутой и замкнутой САР в виде полиномов и типовых динамических звеньев разомкнутой системы. Разработка математической модели электротехнической системы в символьном и символьно-цифровом виде.
практическая работа [456,4 K], добавлен 05.12.2009Обзор и сравнительный анализ современных математических пакетов. Вычислительные и графические возможности системы MATLAB, а также средства программирования в среде MATLAB. Основные возможности решения задач оптимизации в табличном процессоре MS Excel.
дипломная работа [6,6 M], добавлен 04.09.2014Анализ возможностей пакета MATLAB и его расширений. Язык программирования системы. Исследование выпрямительного устройства. Моделирование трёхфазного трансформатора. Схема принципиальная регулируемого конвертора. Возможности гибкой цифровой модели.
презентация [5,1 M], добавлен 22.10.2013Назначение и возможности пакета MATLAB, его основные составляющие. Набор вычислительных функций. Роль интерполяции функций в вычислительной математике. Пример интерполяции с четырьмя узлами. Интерполирование и сглаживание, схемы решения задач в MATLAB.
курсовая работа [594,5 K], добавлен 28.12.2012Разработка программного кода и алгоритма действий приложения "калькулятор". Использование функций в программе Matlab. Разработка кнопок, опций, интерфейса, оформление. Части кода Matlab и тестовый набор. Инструкция пользователя по работе программы.
курсовая работа [527,1 K], добавлен 27.09.2014
