Опис засобив моделювання складних динамічних систем

Автор: Пользователь скрыл имя, 08 Марта 2013 в 15:51, реферат

Краткое описание

Сьогодні комп'ютерна промисловість пропонує сучасному інженерові цілий ряд різноманітних засобів моделювання, що дозволяють не тільки моделювати складні динамічні системи, але і проводити з ними експерименти. Найбільш повне дослідження загальносистемних проблем виходить у результаті моделювання об'єктів за допомогою сучасних технологій, реалізованих у спеціалізованих обчислювальних пакетах візуального моделювання.

Файлы: 1 файл

g1.doc

— 132.50 Кб (Скачать)

 

1.3  Можливості систем MATLAB

 
 1.3.1 Можливості колишніх версій MATLAB 4.x

 
 Уже перші орієнтовані на Microsoft Windows версії системи (MATLAB 4.x) мали могутні засоби. В області математичних обчислень:

  • матричні, векторні, логічні оператори;
  • елементарні і спеціальні функції;
  • поліноміальна арифметика;
  • багатомірні масиви;
  • масиви записів;
  • масиви осередків.

В області реалізації чисельних методів:

  • диференціальні рівняння;
  • обчислення одномірних і двовимірних квадратур;
  • пошук коренів нелінійних алгебраїчних рівнянь;
  • оптимізація функцій декількох перемінних;
  • одномірна і багатомірна інтерполяція.

 
 В області програмування:

  • понад 500  математичних функції;
  • уведення/вивід двоичных і текстових файлів;
  • застосування програм, написаних на Си і ФОРТРАН;
  • автоматичне перекодування процедур MATLAB у тексти програм на мовах С і C++;
  • типові керуючі структури.

В області візуалізації і графіки:

  • можливість створення двовимірних і тривимірних графіків;
  • здійснення візуального аналізу даних.

Ці засоби сполучалися  з відкритою архітектурою систем, що дозволяє змінювати вже існуючі  функції і додавати свої власні. Вхідна до складу MATLAB програма Simulink дає  можливість імітувати реальні системи і пристрої, задаючи їх моделями, складеними з функціональних блоків. Simulink має велику і розширювану користувачами бібліотеку блоків і прості засоби завдання і зміни їхніх параметрів.

 
1.3.2 Можливості версій MATLAB 5.x

 
 У версіях системи MATLAB 5.x уведені нові могутні засоби. Поліпшене середовище програмування:

  • оцінка часу виконання фрагментів програм;
  • редактор/отладник m-файлів із зручним графічним інтерфейсом;
  • об’єктно-ориентоване програмування, включаючи перепризначення функцій і операторів;
  • засоби перегляду вмісту робочої області і шляхів доступу;
  • конвертування m-файлів функцій у проміжний р-код.

Графічний інтерфейс  користувача (GUI):

  • інтерактивний засіб побудови графічного інтерфейсу користувача — GUI;
  • новий редактор властивостей графічних об'єктів — Handle Graphics Property Editor (редактор властивостей дескрипторної графіки);
  • панелі списків, включаючи списки з множинним вибором;
  • форма діалогових панелей і панелей повідомлень;
  • багатостроковий режим редагування тексту;
  • запам'ятовування послідовності графічних елементів керування;
  • розширення параметрів елементів керування;
  • властивість перенесення між платформами;
  • курсор, обумовлений користувачем;
  • підготовка документів у форматі HTML (мови розмітки гіпертексту Hypertext Mark Up Language) починаючи з версії 5.3.

Нові типи даних:

  • багатомірні масиви;
  • масиви структур (записів);
  • масиви осередків даних різного типу;
  • масиви символів із 16-розрядним кодуванням;
  • масиви із 8-розрядним кодуванням елементів.

Засоби програмування:

  • списки аргументів перемінної довжини;
  • перепризначення функцій і операторів;
  • застосування локальних функцій у m-файлах;
  • оператор-перемикач switch...case...end;
  • оператор wait for;
  • функції обробки бітів.

Математичні обчислення й аналіз даних:

  • п'ять нових чисельних методів рішення (solver) звичайних диференціальних рівнянь(ОДУ);
  • прискорене обчислення функцій Бесселя;  
  • обчислення власних значень і сингулярних чисел для матриць розрідженої структури;
  • двовимірні квадратурні формули;   
  • багатомірна інтерполяція;
  • тріангуляція і вивід на термінал даних, визначених на нерівномірній сітці;
  • аналіз і обробка багатомірних масивів;
  • функції обробки часу і дати.

Нові можливості звичайної графіки:

  • Z-буферизація для швидкої і точної тримірної візуалізації;
  • 24-бітова підтримка RGB;
  • множинне підсвічування поверхонь і полігонів;
  • перспективні зображення з довільної крапки;
  • нові моделі підсвічування;
  • векторизовані полігони для великих тримірних моделей;
  • підтримка даних, визначених на нерівномірній сітці, включаючи тріангуляційні і сіткові дво- і тримірні поверхні;
  • дескріпторна графіка для множинних об'єктів;
  • вивід на термінал, збереження й імпорт 8-розрядних зображень;
  • додаткові формати графічних об'єктів.

Презентаційна графіка і звук:

  • подвійні х- і y-осі;
  • легенда — пояснення у виді відрізків ліній з довідковими написами, розташовуване усередині  графіка чи біля нього;
  • керування шрифтом текстових об'єктів;
  • надрядкові, підрядкові і грецькі символи;
  • тримірні діаграми, полючи напрямків, стрічкові і стрижневі графіки;
  • збільшена кількість стилів для маркірування ліній;
  • 16-бітний стереозвук.

Інтерактивна  документація:

  • можливість перегляду за допомогою Netscape Navigator чи Microsoft Internet Explorer;
  • повна довідкова документація у форматах HTML і PDF;

1.3.3 Можливості новітньої версії MATLAB 6

 
 Новітня версія системи MATLAB 6 не тільки має перераховані вище можливості попередніх версій, але і характеризується  новими й важливими можливостями:

  • доведене до більш ніж 600 число  функцій і команд;
  • новий інтерфейс із набором інструментів для керування середовищем;
  • нові інструменти, що дозволяють за допомогою миші интерактивно редагувати і форматировати графіки, оптимізувати їхні коди і витрати пам'яті на графічні команди й атрибути;
  • поліпшені алгоритми на основі оптимізованої бібліотеки LAPACK;
  • нова бібліотека FFTW (швидких перетворень Фур'є) Массачусетського технологічного інституту Кембріджського університету (США);
  • прискорені методи інтегральних перетворень;
  • нові, більш могутні і точні, алгоритми інтегрування диференціальних рівнянь і квадратур;
  • нові сучасні функції візуалізації: вивід на екран двовимірних зображень, поверхонь і об'ємних фігур у виді прозорих об'єктів;
  • нова інструментальна панель Camera для керування перспективою і прискорення виводу графіки за допомогою OpenGL;
  • новий інтерфейс для виклику Java-процедур і використання Java-об'єктів безпосередньо з MATLAB;
  • нові, сучасні інструменти проектування графічного користувальницького інтерфейсу;
  • обробка (регресія, інтерполяція, апроксимація й обчислення основних статистичних параметрів) графічних даних прямо з вікна графіки;
  • новий додаток MATLAB для системи розробки Visual Studio, що дозволяє автоматично, безпосередньо з Microsoft Visual Studio, перетворювати Си і Си++ коди у виконувані MATLAB файли (Хутра-файли);
  • інтеграція із системами контролю версій коду, такими як Visual Source Safe;
  • новий інтерфейс (послідовний порт) для обміну даними із зовнішнім устаткуванням з MATLAB;
  • новий пакет керування вимірювальними приладами (Instrument Control ToolBox) для обміну інформацією з приладами, підключеними до Каналу загального користування (GPIB, HP-IB, IEEE-488)
  • істотно обновлені пакети розширення, зокрема, нові версії пакета моделювання динамічних систем Simulink 4 і Real Time Workshop 4;
  • інтеграція із системами керування потребами, наприклад, DOORS. 
    Поставляється із системою MATLAB 6.0 новий пакет розширення Simulink 4 також має ряд новинок. Вони перераховані нижче по категоріях.
  • Удосконалення користувальницького інтерфейсу:
    • новий графічний налагоджувач для інтерактивного пошуку і діагностики помилок у моделі;
    • удосконалено навігатора моделей (Model Browser, Windows 95/98/Me/ 2000/NT4);
    • новий одновіконний режим для відкриття підсистем;
    • контекстне меню для блок-діаграм (відкривається щигликом правої кнопки миші) як у Windows, так і в Unix версіях;
    • новий діалог Finder для пошуку моделей і бібліотек. 

1.4 Підсистема Simulink пакета Matlab

Серед великого числа пакетів візуального моделювання  пакет Matlab займає особливе місце. Спочатку орієнтований на дослідницькі проекти, пакет в останні роки став робочим інструментом інженерів, студентів, керівників, фізиків, зв'язківців. Однією з основних причин широкого використання пакета Matlab є великий спектр засобів, що надає користувачеві для рішення різноманітних задач у різних областях людської діяльності. Серед цих засобів особливе місце займає підсистема Simulink.

Simulink - це інтерактивне  середовище для моделювання й  аналізу широкого класу динамічних  систем за допомогою блок-діаграм.

Основні властивості  підсистеми Simulink:

  • містить у собі велику бібліотеку блоків (безупинні елементи, дискретні елементи, математичні функції, нелінійні елементи,  джерела сигналів, засоби відображення, додаткові блоки), які можна використовувати для графічного збирання систем;
  • надає можливість моделювання лінійних, нелінійних, безупинних, дискретних і гібридних систем;
  • блок-діаграми можуть бути об'єднані в складені блоки, що дозволяє використовувати ієрархічне представлення структури моделі, тим самим забезпечуючи спрощений погляд на компоненти і підсистеми ;
  • містить засоби для створення користувальницьких блоків і бібліотек блоків;
  • підтримує підсистеми, що працюють за умовами, тригерів.

Simulink забезпечують інтерактивне середовище для моделювання, при цьому поводження моделі і результати її функціонування відображаються в процесі роботи, і існує можливість змінювати параметри моделі навіть у той момент, коли вона виконується. Simulink дозволяє створювати власні блоки і бібліотеки блоків з доступом із програм на Matlab, Fortran чи C, зв'язувати блоки з розробленими раніше програмами на Fortran і C, що містять вже перевірені моделі.

Починаючи з  версії 3.0 у Simulink з'явилися спеціалізовані додатки, що значно збільшили міць даного середовища моделювання:

  • Stateflow - графічний інструментарій для проектування складних систем керування. Stateflow дає можливість моделювати поводження складних подійно-керувальних систем, базуючись на теорії кінцевих автоматів. Це дозволяє користувачам Simulink додавати подійно-керувальне поводження до їхніх моделей.
  • Stateflow Coder - генерація З коду для діаграм Stateflow . Використовуючи Stateflow і Stateflow Coder, користувач може генерувати код винятково для Stateflow-частин моделі Simulink.
  • Real-Time Workshop - доповнює Simulink і Stateflow Coder, забезпечуючи автоматичну генерацію коду C з моделей Simulink. За допомогою Real -Time Workshop можна легко генерувати код для дискретних, безупинних і гібридних систем, включаючи системи, що містять підсистеми працюючі при виконанні визначених умов.
  • DSP Blockset - бібліотеки блоків Simulink для створення, моделювання і    макетування цифрових систем обробки сигналів.
  • Nonlinear Control Design Blockset - інтерактивний підхід до автоматизованого проектування систем керування.
  • Fixed-Point Blockset - бібліотеки блоків Simulink для моделювання поводження систем керування і динамічних фільтрів з фіксованою крапкою.
  • Simulink Report Generator - дозволяє створювати і будувувати звіти з моделей Simulink і Stateflow у різних форматах, серед яких HTML, RTF, XML і SGML.

Информация о работе Опис засобив моделювання складних динамічних систем