- •Введение
- •Порядок выполнения лабораторной работы
- •Требования к отчету по лабораторной работе
- •Математическое моделирование
- •Этапы математизации знаний
- •Математическое моделирование и модель
- •Интерпретации в математическом моделировании
- •Контрольные вопросы
- •Концептуальное математическое моделирование функционирования системного элемента Системный элемент как объект концептуального моделирования
- •Целенаправленность системного элемента
- •Целостность системного элемента
- •Концептуальная математическая модель функциональной системы
- •Стратифицированный анализ и описание кмм системного элемента
- •Кмм теоретико-системного уровня
- •Кмм уровня непараметрической статики
- •Кмм уровня параметрической статики
- •Кмм уровня непараметрической динамики
- •Кмм уровня параметрической динамики
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа n№ 1 Линейная непрерывная математическая модель элемента Теоретическое введение
- •Интерпретация концептуальной модели в математическое описание динамического элемента
- •Интерпретация динамического элемента в математическую модель Механическая модель
- •Электрическая модель
- •Система аналогий
- •Аналитическая реализация непрерывной линейной математической модели
- •Анализ поведения динамического элемента
- •Задание на лабораторную работу
- •Биоэлектрическая модель
- •Аналитическая реализация непрерывной нелинейной математической модели
- •Анализ поведения динамического элемента
- •Задание на лабораторную работу
- •Интерпретация линейного динамического элемента с запаздыванием в математическую модель Экономическая модель
- •Аналитическая реализация непрерывной линейной математической модели
- •Анализ поведения динамического элемента
- •Задание на лабораторную работу
- •Лабораторная работа n№ 4 Дискретная модель элемента. Конечный автомат Теоретическое введение. Моделирование с использованием конечных автоматов
- •Описание моделируемого объекта
- •Интерпретация концептуальной модели в математическое описание конечного автомата
- •Анализ поведения конечного автомата моделируемого объекта Последовательности входных воздействий
- •Функционирование автомата
- •Выходные координаты автомата
- •Задание на лабораторную работу
- •Приложение 1
- •Приложение 2
- •Приложение 3
- •Приложение 4 Описание среды моделирования
- •Необходимое окружение
- •Структура и принципы работы
- •Входной язык
- •Выполняемая модель
- •Примеры моделирования в среде Model Vision for Windows
- •Установка системы Model Vision for Windows на персональном компьютере
- •Содержание
Задание на лабораторную работу
Создать математическую модель линейного динамического элемента с запаздыванием с использованием компьютера.
Исследовать поведение модели при различных значениях параметров A0, A1, A2, — см. выражение (31). Сравнить результаты компьютерного моделирования с результатами, полученными при теоретическом решении задачи.
В отчете необходимо представить графики для двух случаев, соответствующих неотрицательным значениям параметров модели — периодически и апериодически сходящегося решения:
-
соответствующего решения — y(t);
-
фазовой траектории решения на фазовой плоскости Oyy’.
Лабораторная работа n№ 4 Дискретная модель элемента. Конечный автомат Теоретическое введение. Моделирование с использованием конечных автоматов
Конечные автоматы и такие тесно связанные с ними конструкции, как, например, линейные грамматики и регулярные выражения, относятся к важнейшим основным понятиям информатики. Различные варианты конечных автоматов и близкие им математические объекты служат для описания и анализа технических устройств, различных систем и процессов, программ и алгоритмов. Многие сложные концепции теоретической информатики — и притом относящиеся не только к более общим моделям автоматов, таким как автоматы с магазинной памятью и машины Тьюринга, — были выработаны на базе теории конечных автоматов. Теория автоматов порождает ряд легко формулируемых, но далеко не тривиальных проблем. Они приводят к весьма сложным алгоритмам и отчасти проясняют причины, по которым необходимо систематическое развитие математического программирования и теории алгоритмов, сопровождаемое подробным анализом корректности и сложности. Теория конечных автоматов имеет многочисленные приложения в технической и практической информатике и составляет существенную часть теоретической информатики. Это делает знание методов моделирования на основе теории автоматов необходимым каждому специалисту по информатике.
Описание моделируемого объекта
В силовой установке требуется постоянно контролировать направление вращения цилиндрического вала с помощью автономно работающего прибора. Этот прибор должен в определенные моменты времени выдавать соответствующий направлению вращения вала сигнал, который далее может использоваться в других звеньях системы управления.
Допустим, что в качестве датчика на конце вала закреплена изолированная от него шайба, разделенная на четыре сектора, из которых одна пара противоположных секторов сделана проводящей, а другая — непроводящей. Пусть также у свободной стороны шайбы расположен скользящий контакт (щетка), который держит шайбу под постоянным напряжением. Два других скользящих контакта X и X размещены так, что они касаются края шайбы и пробегают при ее вращении выделенные секторы один за другим, и, кроме того, могут одновременно находиться в пределах наименьшего из секторов. Напряжения на контактах X и X рассматриваются как входы конструируемого автомата A, и считается, что эти входы (при соответствующем нормировании) принимают значения 0 и 1. В качестве выхода автомата A можно использовать напряжение 1, если шайба вращается по часовой стрелке, и напряжение 0, если она вращается в противоположном направлении (рис. 7).
Рис. 7. Индикатор
Техническая реализация прибора далее обсуждаться не будет. Скажем только, что в системе предполагается наличие датчика тактов, устанавливающего моменты времени, в которые автомат A воспринимает входы и вырабатывает соответствующий выход. Следует отметить, что промежутки времени, в течение которых измеряются напряжения на контактах, должны быть очень короткими по сравнению с периодом вращения.