1. Компьютерное моделирование – история и перспективы развития.

1. Модели и моделирование, какими они бывают?

2. Назначение программ схемотехнического моделирования. Обзор возможностей особенности работы с программой Electronics WorkBench 5.12c.

3. Принципы моделирования механ. систем.

4. Принципы моделирования электромагнитных цепей.

5. Принципы моделирования систем, учитывающих баланс массы и концентрации компонентов.

6. Моделир-е систем, в которых необходимо учитывать уравнения сохранения энергии.

7. Назначение программ имитационного моделирования. Обзор возможностей особенности работы с программой МВТУ.

8. Системы автоматич.управления и регули-рования их роль и место в нашей жизни.

9. Принцип работы системы автоматического управления полетом самолета (система самолет – автопилот).

10. Примеры использования системы MatLab, её назначение и область применения.

11. Расширение Simulink системы MatLab его назначение и область применения.

12. Основные режимы работы системы MatLab, их назначен. и область применения.

13. Установившиеся и переходные процессы, их особенности и влияние на работу электронных устройств.

14. Режимы и критерии качества работы систем автоматического регулирования.

15. Назовите программы, изучению которых посвящён данный курс лекций.

16. Расскажите о происхождении термина "модель" и приведите примеры того, какими бывают модели.

17. Дайте обобщённое определение модели и объясните, для чего она предназначена.

18. Дайте обобщённое определение понятию моделирование. Перечислите известные Вам виды моделирования.

19. Перечислите наиболее важные из способов моделирования динамических систем.

20. При прочих равных условиях, какую из нескольких моделей следует выбрать?

21. Объясните, что такое "масштаб времени" динамическ.процесса.От чего зависит выбор?

22. Существует 2 основных способа разработ-ки модели, используемых моделировании сложных систем, расскажите о них.

1. Дайте определение следующих понятий: схема и схемотехника.

2. Дайте общую характеристику программы схемотехнического моделирования Electronics Workbench 5.12с.

3. Схемы, работающие на каком роде тока можно моделировать в программе Electronics Workbench 5.12с? Можно ли проводить анализ переходных режимов работы схем?

4. Опишите структуру и основные свойства рабочего окна программы Electronics Workbench 5.12с.

5. Опишите структуру и основные свойства рабочего окна программы MatLab

6. Опишите структуру и основные свойства рабочего окна программы МВТУ

7. Перечислите состав строки меню программы Electronics Workbench 5.12с и коротко охарактеризуйте каждый из пунктов.

8. Для чего предназначены команды "Revert to Saved" и "Copy as Bitmap" и в каких меню они расположены?

9. С помощью команд какого меню можно запустить/остановить процесс моделирования в программе Electronics Workbench 5.12с?

10. С помощью команд какого меню можно запустить/остановить процесс моделирования в программе MatLab

11. С помощью команд какого меню можно запустить/остановить процесс моделирования в программе МВТУ

12. Каким образом осуществляется перемещение необходимого компонента схемы из библиотеки компонентов в рабочее поле программы Electronics WorkBench?

13. Как выделить, или снять выделение элемента схемы? Как при этом изменяется внешний вид элемента, курсора? Как открыть окно настройки свойств выбранного элемента в программе Electronics Workbench 5.12с?

14. Как соединить между собой два элемента схемы? Как разорвать ранее созданное соединение? Как присоединяются к схеме измерительные приборы в программе Electronics Workbench 5.12с?

15. Дайте краткую характеристику назначения библиотеки "Sources" и её элементов в программе Electronics Workbench

16. Дайте краткую характеристику назначения библиотеки "Basic" и её элементов в программе Electronics Workbench

17. Дайте краткую характеристику назначения библиотеки "Instruments" и её элементов в программе Electronics Workbench

18. Дайте краткую характеристику назначения библиотеки "Indicators" и её элементов в программе Electronics Workbench

19. Каким, в идеале, должно быть сопротивление вольтметра и амперметра? Как его задать в программе WorkBench?

20. Расскажите все, что знаете об элементе "Oscilloscope" (осциллограф).

21. Определение понятию матем. модель.

22. Дайте определение понятию математическое моделирование.

23. Понятие объект исследования.

24. Назовите и охарактеризуйте группы параметров, выделяемые при проектировании устройств.

25. Расскажите о "чёрном ящике".

26. Что такое преобразование Лапласа? Для чего и как оно выполняется?

27. Определение передаточной функции.

28. Обычно тип звена определяется соотношением м/у сигналами на его выходе и входе. Какими могут быть эти соотношения?

29. На чём основан физический подход к моделированию механических систем?

30. На чём основан физический подход к моделированию электромагнитных цепей?

31. На чём основан физический подход к моделир-ю систем, при описании которых используются уравнения баланса масс?

32. На чём основан физический подход к модел-ю систем, при описании кот-х исп-ся уравнения сохранения энергии?

33. Расскажите все, что знаете о функции "единичное ступенчатое воздействие".

34. Назначение и область применения ПК МВТУ.

35. Перечислите режимы работы ПК МВТУ.

36. Назовите достоинства ПК МВТУ.

37. Перечислите порядок действий, выполняемых при составлении структурной схемы, в ПК МВТУ.

38. Дайте опр. понятию физический процесс.

39. Дайте опр. понятию технический процесс.

40. Объясните разницу между техническим и физическим процессами.

41. Назовите факторы, воздействующие на технич.процесс, и объясните роль информации при упр-и технич. процессом.

42. Объясните, как используется компьютер при управлении техническим процессом, его место и назначение.

43. Дайте определение следующим понятиям: система, техническая система, динамическая система. Чем они характеризуются?

44. Что такое САУ и в чём заключается суть работы подобных систем?

45. Дайте определение следующим понятиям: статическая и динамическая характеристика.

46. Расскажите все, что знаете об устойчивости динамических систем.

47. Что такое переходной процесс? Какие бывают переходные процессы, и какими параметрами и критериями качества они описываются?

48. Дайте определение понятиям анализ и синтез динамических систем. Опишите их.

49. Каков типовой порядок действий при проектировании технических устройств?

50. Дайте определение понятию имитационная модель. Назовите элементы процесса моделирования.

51. Дайте определение понятию имитационное моделирование.

52. Что такое частотная передаточная функция? Что такое декада?

53. Дайте общее описание системы MatLab.

54. Когда была впервые использована система MatLab?

55. Что является основным элементом системы MatLab?

56. Перечислите режимы работы среды MatLab. Что такое рабочее пространство?

57. Опишите структуру основного окна среды MatLab.

58. Что такое Simulink и как его запустить? Что такое S-модель?

59. Опишите структуру браузера библиотек и рабочего окна Simulink. Как создать рабочее окно?

1. Компьютерное моделирование – история и перспективы развития.

Имитация, как метод решения нетривиальных задач, получила начальное развитие в связи с созданием ЭВМ в 1950х – 1960х годах.

Первый пример практического применения управляющей ЭВМ относится к 1959 го­ду; он связан с работой нефтехимического завода компании "Texaco" в городе Порт-Артур, штат Техас. Компания "Texaco" выполнила эту пионерскую работу совместно с производителем ЭВМ – компанией Thomson Ramo Woolridge..

Важный шаг был сделан в 1962 году, когда английская компания ICI (Imperial Chemical Industries) представила концепцию прямого цифрового управления (раз­дел 12.4.3).

Изобретение в 1960-х годах транзистора дало заметный толчок развитию ком­пьютерных приложений. Стоимость единицы вычислительной мощности мини-компьютера на транзисторной элементной базе была на порядок меньше, чем у больших ЭВМ (mainframe), хотя стоимость самого мини-компьютера все еще пре­вышала 100 000 долларов.

Согласованное влияние трех главных факторов – совершенствование технической базы компьютеров, экономи­ческая целесообразность их применения в управлении относительно простыми процессами и развитие теории управления – привело к широкому распростране­нию компьютерного управления.

Современные персональные компьютеры намного превосходят мини-компь­ютеры 1960-х и 1970-х годов – типичная конфигурация, как правило, включает 16-или 32-разрядный центральный процессор (ЦП), несколько мегабайт оперативной памяти (оперативное запоминающее устройство – ОЗУ), гигабайты дисковой памя­ти, – а стоят несравнимо дешевле первых моделей ЭВМ.

Необходимо иметь в виду, что чрезмерное и одностороннее увлечение компь­ютерными технологиями может заслонить собой фундаментальные проблемы. Сегодня, после сорока лет применения компьютеров, существует достаточный опыт, чтобы задаться вопросом о реальных преимуществах, которые они принес­ли в промышленность и административное управление. В западных странах в 1950-60-х годах, еще до широкого распространения ЭВМ, один работающий мог содержать целую семью, включая выплату кредита за дом. В типичной совре­менной семье, по крайней мере, уже двое должны работать, чтобы поддержать стиль жизни, удовлетворяющий средним запросам, уровень которых продолжает повышаться. То, что два десятилетия назад представлялось золотым веком, обус­ловленным повсеместным внедрением компьютеров и автоматизации, сильно по­тускнело сегодня благодаря новым проблемам – от безработицы до загрязнения окружающей среды. То же самое может произойти с сегодняшней чрезмерно вы­сокой оценкой Интернета и компаний, основной бизнес которых построен на интернет технологиях (виртуальные магазины и т. д.). Нисколько не принижая их достоинства и преимущества, следует отметить, что они не дают надежных и эф­фективных способов решения реальных проблем.

1.2. Модели и моделирование, какими они бывают?

Слово МОДЕЛЬ происходит от латинского modulus – мера, образец.

1. Образец (эталон, стандарт) для массового изготовления какого-либо изделия или конструкции: а) тип, марку, наименование изделия или его номер в модельном ряду; б) изделие (иногда из легкообрабатываемого материала), с которого снимается форма для воспроизведения (например, посредством литья) в другом материале; разновидности таких моделей – лекала, шаблоны. В литье по выплавляемым моделям используется модель из воска ("восковка"). в) в конструировании, промышленном дизайне – изделие или деталь изделия которое воспроизводит форму и/или другие характеристики сложного изделия или детали.

2. Устройство, имитирующее строение и действие какого-либо другого (моделируемого) устройства в научных, образовательных, производственных (при испытаниях) или спортивных целях: а) в моделизме – выполненная в определённом (обычно уменьшенном) масштабе машина, сооружение или комплекс сооружений. Модели сооружений также называют макетами.

3. Любой образ, аналог (мысленный или условный: изображение, описание, схема, чертеж, график, карта и т. п.) какого-либо объекта, процесса или явления, "оригинала" данной модели: а) в науке – описание объекта (предмета, процесса или явления) на каком-либо формализованном языке, составленное с целью изучения его свойств. Такое описание особенно полезно в случаях, когда исследование самого объекта затруднено или физически невозможно; б) модель какой-либо системы аксиом – в математике и логике – любая совокупность (абстрактных) объектов, свойства которых и отношения между которыми удовлетворяют данным аксиомам, служащим тем самым совместным (неявным) определением такой совокупности; в) полигональная модель в компьютерной графике.

4. В индустрии моды – это человек, демонстрирующий модели одежды на показах: а) фотомодель в рекламном бизнесе; б) Позирующий художнику, скульптору, фотографу натурщик или изображаемые предметы ("натура").

5. В лингвистике – абстрактное понятие эталона или образца какой-либо системы (фонологической, грамматической и т.п.), представление самых общих характеристик какого-либо языкового явления; общая схема описания системы языка или какой-либо его подсистемы.

В общем случае, модель – это объект, в достаточной степени повторяющий свойства моделируемого объекта (прототипа), существенные для целей конкретного моделирования, и опускающий несущественные свойства, в которых он может отличаться от прототипа.

Моделирование – исследование объектов познания на их моделях; построение и изучение моделей реально существующих предметов, процессов или явлений с целью получения объяснений этих явлений, а также для предсказания явлений, интересующих исследователя.

Можно выделить следующие виды моделирования: компьютерное моделирование; математическое моделирование; математико-картографическое моделирование; психологическое моделирование; статистическое моделирование; структурное моделирование; экономико-математическое моделирование; имитационное моделирование; схемотехническое моделирование.

Модель процесса – основа управления. Любая стратегия управления базируется на некотором понимании того, как физический процесс реагирует на входной сигнал. Поэтому умение анализировать и моделировать динамику системы является основ­ной предпосылкой для успешного управления.