 |
Майорова С.Н., Семенова О.А.
|
|
|
|
С.н. мАЙОРОВА
О.А. Семенова
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
Лабораторный практикум
Самара
Самарский государственный технический университет
| МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» ФИЛИАЛ В Г. СЫЗРАНИ |
с.н. мАЙОРОВА
О.А. Семенова
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
Лабораторный практикум
Самара
Самарский государственный технический университет
Печатается по решению редакционно-издательского совета СамГТУ
УДК 004.94
ББК 32.973-018.2
М 14
Майорова С.Н., Семенова О.А.
М 14 Компьютерное моделирование: лаб. практикум / С.Н. Майорова, О.А. Семенова. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2012. – 89 с.: ил.
Излагаются вопросы компьютерного моделирования на основе популярных программных пакетов VisSim и MATLAB. Практикум содержит теоретический материал, практические задания и предназначен для студентов технических вузов, изучающих дисциплины «Моделирование» и «Моделирование систем». Издание может быть полезно преподавателям, инженерам и научным работникам.
Р е ц е н з е н т ы: канд. техн. наук Ф.В. Дремов,
канд. техн. наук Ю.А. Мелешкин
УДК 004.94
ББК 32.973-018.2
М 14
© С.Н. Майорова, О.А. Семенова, 2013
© Самарский государственный
технический университет, 2013
ПРЕДИСЛОВИЕ
Предлагаемое издание написано в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта для высшего профессионального образования к минимуму содержания дисциплины «Моделирование» для технических специальностей и предназначено в качестве учебного пособия для самостоятельного изучения основ компьютерного моделирования.
|
|
|
Целью лабораторного практикума является приобретение студентами знаний и практических навыков по моделированию объектов и систем в наиболее популярных пакетах компьютерного моделирования VisSim и MatLab. При этом упор делается на практическую сторону процесса моделирования, приводится большое количество примеров и иллюстраций, изучается технология создания моделей и способы оптимальной настройки программных пакетов.
Значительная часть излагаемого материала была использована авторами при чтении дисциплин «Моделирование» и «Моделирование систем».
Лабораторный практикум в большей степени ориентирован на подготовку бакалавров по направлениям 230100 «Информатика и вычислительная техника» и 220300 «Автоматизированные технологии и производства». Он может также использоваться студентами дневной, очно-заочной и заочной форм обучения для самостоятельного изучения компьютерного моделирования. Особенно полезно издание студентам-заочникам для выполнения курсовых работ по моделированию.
Настоящий практикум отличается от имеющихся изданий методикой изложения, воснове которой лежат принципы последовательного перехода о т известной информации к новой, от простого к более сложному и отбором необходимого материала для изучения компьютерного моделирования. Начиная с первой работы, дается возможность приступить к практическому моделированию с использованием персонального компьютера.
Каждая лабораторная работа содержит краткую, но достаточную по объему и содержанию теоретическую часть с приведением множества иллюстрационных примеров. В практических частях предлагается выполнить определенное задание и в заключение – контрольные вопросы, которые позволяют оценить степень усвоения пройденного материала.
|
|
|
Для успешного выполнения практической части пособия необходимо знать основы работы на персональном компьютере с операционной системой Windows 9.x или с ее более поздними версиями, так как интерфейс системы моделирования MatLab и VisSim соответствует стилю типичных приложений Windows.
ВВЕДЕНИЕ
Моделирование является одной из важнейших областей науки и техники. Оно входит во многие учебные планы технических специальностей высшего профессионального образования. Отдельные направления содержат как базовые дисциплины «Моделирование» и «Моделирование систем». Изучение этих предметов прямо или косвенно связано с освоением компьютерного моделирования и практическим его применением для создания моделей.
В высшей школе для обучения моделированию объектов и процессов обычно используют такие программные пакеты как MatLab и VisSim, которые собственно и были разработаны специально для этих целей. Они хорошо приспособлены для решения практических задач и изучаются в технических вузах для ряда специальностей, ориентированных на применение информационных технологий в различных сферах производства для разработки моделей.
Компьютерное моделирование является одним из эффективных методов изучения сложных систем. Оно проще и удобнее в силу возможности проводить вычислительные эксперименты, в тех случаях, когда реальные эксперименты затруднены из-за финансовых или физических препятствий или могут дать непредсказуемый результат. Компьютерные модели формализованы и логичны, что позволяет выявить основные факторы, определяющие свойства изучаемого объекта или процесса, в частности, исследовать отклик моделируемой физической системы на изменения ее параметров и начальных условий.
Построение компьютерной модели базируется на абстрагировании от изучаемого объекта и конкретной природы явлений, и состоит из двух этапов: создание качественной, а затем количественной модели. Компьютерное моделирование заключается в проведении серии вычислительных экспериментов на компьютере. Их цель – это анализ, интерпретация и сопоставление результатов моделирования с реальным поведением изучаемого объекта и, при необходимости, последующее уточнение модели.
|
|
|
Для изучения основ компьютерного моделирования необходим максимально простой, понятный, но достаточно мощный инструмент. Для этого подходят системы VisSim и MatLab, которые ориентированы на различные платформы, в частности для работы с операционной системой Windows. Они позволят легко строить компьютерные модели, а также изменять их параметры, производить анимацию, исследовать разработанную модель и получать ее характеристики.
Лабораторный практикум рассчитан на активное изучение моделирования и программных пакетов MatLab и VisSim с использованием персонального компьютера (выполнение заданий, предлагаемых в практической части).
В пособии излагаются как основы работы в системах компьютерного моделирования, так и использование их для моделирования на основе адаптивной системы нейронечеткого вывода.
Возможности компьютерного моделирования рассматриваются поэтапно, придерживаясь принципа «от простого к сложному». Поэтому желательно последовательное изучение материала, начиная с первых работ, в которых представлены основы компьютерного моделирования, структура программных пакетов и этапы моделирования.
В конце каждой лабораторной работы приводятся упражнения и контрольные вопросы. Выполнение упражнений позволит студентам и начинающим пользователям самостоятельно приобрести достаточный опыт по компьютерному моделированию. Контрольные вопросы служат для проверки степени усвоения изученной темы.
Лабораторная работа №1
ПРИНЦИПЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЛИНЕЙНЫХ СИСТЕМ
В ПРОГРАММНОМ ПАКЕТЕ VISSIM
Цель работы:
ü изучить возможности программного пакета VisSim;
ü приобрести навыки формирования структурной схемы системы, выбора методов и параметров моделирования линейных систем.
|
|
|
