- •М инистерство образования и науки российской федерации
- •220700 - Автоматизация технологических процессов и производств
- •220400 - Управление в технических системах воронеж 2012
- •Предисловие
- •Оновные сведения о системе mathcad
- •Основы пользовательского интерфейса
- •Операции с файлами
- •Входной язык Mathcad
- •Алфавит входного языка Mathcad
- •Типы данных
- •Присваивание значений
- •Задание ранжированных переменных
- •Выполнение арифметических операций
- •Элементарные функции
- •Работа с массивами, векторами и матрицами
- •Задание формата результатов
- •Построение графиков функции
- •Символьные вычисления
- •Символьные операции с выделенными выражениями
- •Символьные операции с выделенными переменными
- •Лабораторная работа № 1 основы работы в mathcad
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Задания
- •Лабораторная работа № 2
- •Порядок выполнения работы
- •Теоретические сведения
- •1. Решение с помощью обратного преобразования Лапласа
- •2. Приближенное численное решение
- •3. Решение с помощью блока Given и функции odesolve
- •Пример выполнения
- •1. Решение дифференциального уравнения с помощью преобразований Лапласа
- •2. Решение дифференциального уравнения методом Эйлера
- •3. Решение дифференциального уравнения с помощью функции odesolve
- •Контрольные вопросы
- •Задания
- •Лабораторная работа № 3 решение систем дифференциальных уравнений
- •Порядок выполнения работы
- •Теоретические сведения
- •Пример выполнения
- •4. Приведение матричного уравнения к новым координатам
- •5. Решение матричного уравнения с помощью теоремы Лагранжа-Сильвестра
- •Контрольные вопросы
- •Задания
- •Лабораторная работа № 4 исследование временных характеристик элементарных звеньев и соединений звеньев
- •Порядок выполнения работы
- •Теоретические сведения
- •Пример выполнения
- •1. Построение переходной и весовой функций идеального интегрирующего звена
- •2. Построение переходной и весовой функций апериодического звена первого порядка
- •3. Построение переходной и весовой функций реального дифференцирующего звена
- •Контрольные вопросы
- •Содержание отчета
- •Задания
- •Лабораторная работа № 5 исследование частотных xарактеристик элементарных звеньев и соединений звеньев
- •Порядок выполнения работы
- •Теоретические сведения
- •Пример выполнения
- •Контрольные вопросы
- •Содержание отчета
- •Задания
- •Лабораторная работа № 6 исследование устойчивости объектов управления и замкнутых систем автоматического управления
- •Порядок выполнения
- •Теоретические сведения
- •Пример выполнения
- •Контрольные вопросы
- •Теоретические сведения
- •Пример выполнения
- •Контрольные вопросы
- •Содержание отчета
- •Задания
Элементарные функции
Mathcad содержит широкий набор встроенных элементарных функций, задающихся своим именем и значением аргумента, записанным в круглых скобках. Например, показательная и логарифмическая функции exp(z), ln(z), тригонометрические функции sin(z), cos(z), tan(z), cot(z) и другие, обратные тригонометрические функции asin(z), acos(z) и т.д.
Расчет значений функции осуществляется следующим образом:
для расчета значения в точке d:
d := sin(5) d = -0.959,
для расчета диапазона значений:
s := 0, .. 5 a(s) := sin(s)
-
a(s) =
0
0.841
0.909
0.141
-0.757
-0.959
Внимание! При расчете значений функции в левой части выражения обязательно указывается аргумент функции. Запись a := sin(s) является неправильной и аргумент s в этом выражении будет подсвечен красным цветом.
Работа с массивами, векторами и матрицами
Ранжированная переменная отличается от вектора тем, что невозможно использование ее отдельных i-х значений, она существует вся сразу. При необходимости доступа к отдельным значениям переменной, она должна быть задана в виде массива – одномерного (вектора) или двумерного (матрицы). Элементами массива x являются индексированные переменные xi. Массивы могут содержать как числовые, так и символьные данные.
Местоположение элемента в массиве задается индексом. Нижняя граница индексации определяется системной переменной ORIGIN, принимающей значения 0 (по умолчанию) или 1. Индексы могут быть только целыми положительными числами.
Для ввода индекса используется символ «[» при английской раскладке клавиатуры. Нельзя путать индексированные переменные и переменные с подстрочником в имени. Размеры последних больше индексов и они задаются с помощью вставки в документ символа «.» (точки). Способы их задания представлены в табл. 3.
Задать массив можно с помощью выбора кнопки с изображением матрицы на наборной математической панели, а затем на панели векторов и матриц. В появившемся диалоговом окне указывается число строк и столбцов массива. Затем шаблон массива заполняется значениями.
Таблица 3
Способ задания переменной |
Отображение переменной |
х [ 1 |
х1 – индексированная переменная |
х . 1 |
х1 – переменная с подстрочником в имени |
x . sum |
xsum – переменная с подстрочником в имени |
Задание формата результатов
Выбор подменю Результат меню Формат приводит к появлению диалогового окна Формат результата, содержащего четыре вкладки. Первая вкладка Формат цифр позволяет задать формат представления чисел результата: главный, десятичный, научный и инженерный. Научный формат отображает числа в экспоненциальной форме с нормализованной мантиссой. В инженерном формате числа представляются так, что их порядок равен 0 или кратен 3. В поле Число десятичных мест задается порог порядка от 0 до 15, при превышении которого число отображается с указанием порядка. Например, при пороге равном 3 (по умолчанию) число (10000/5 = 2 103).
На следующей вкладке Опции отображения задается основание системы счисления для представления чисел: десятичное, двоичное, шестнадцатеричное или восьмеричное. Здесь же задается формат вывода мнимой единицы (j или i), а также стиль отображения векторов и матриц: в виде матрицы, в виде электронной таблицы или автоматически. Отображение больших массивов гораздо удобнее с помощью электронной таблицы.
На третьей вкладке Отображение единиц задаются параметры форматирования и упрощения размерных величин.
Последняя вкладка Допуск (Отклонение) позволяет задать допустимую границу для комплексных чисел и для малых действительных чисел.
