Лабораторная работа № 6
«Ззнакомство со средой MATLHAB. Освоение программного обеспечения для исследования систем автоматического управления».
Цель работы: Получить начальные сведения о системе MATHLAB и пакете Control System Toolbox и навыки работы с ними.
Содержание работы:
1. Изучение командного окна ППП MATHLAB.
2. Изучение возможностей ядра ППП MATHLAB для выполнения вычислений.
3. Изучение графических возможностей ППП MATHLAB.
4. Изучение возможностей создания и использования m-файлов.
5. Изучение возможностей приложения Control System Toolbox для исследования систем автоматического управления.
1. Основные теоретические сведения
1.1. Работа с ядром пакета прикладных программ mathlab
Общие сведения о ППП MATHLAB. MATHLAB – это высокоэффективный язык инженерных и научных вычислений. Он поддерживает математические вычисления, визуализацию научной графики и программирование с использованием легко осваиваемого операционного окружения, когда задачи и их решения могут быть представлены в нотации, близкой к математической. Наиболее известные области применения системы MATHLAB:
– математика и вычисления;
– разработка алгоритмов;
– вычислительный эксперимент, имитационное моделирование, макетирование;
– анализ данных, исследование и визуализация результатов;
– научная и инженерная графика;
– разработка приложений, включая графический интерфейс пользователя.
MATHLAB – это интерактивная система, основным объектом которой является массив, для которого не требуется указывать размерность явно. Это позволяет решать многие вычислительные задачи, связанные с векторно-матричными формулировками, существенно сокращая время, которое понадобилось бы для программирования на скалярных языках типа C или FORTRAN.
Система MATHLAB – это одновременно и операционная среда и язык программирования. Одна из наиболее сильных сторон системы состоит в том, что на языке MATHLAB могут быть написаны программы для многократного использования. Пользователь может сам написать специализированные функции и программы, которые оформляются в виде m-файлов. По мере увеличения количества созданных программ возникают проблемы их классификации и тогда можно попытаться собрать родственные функции в специальные папки. Это приводит к концепции пакетов прикладных программ (ППП), которые представляют собой коллекции m-файлов для решения определенной задачи или проблемы.
Далее описывается работа с MATHLAB 7.0.1 Realise 14 (далее MATHLAB) и лишь в части, касающейся обеспечения выполнения лабораторных работ по дисциплине «Основы теории управления».
Для
запуска
MATHLAB
необходимо найти на рабочем столе ярлык
этой программы и запустить его на
выполнение, при этом откроется рабочее
окно программы, состоящее из окна команд
(Command
Window),
рабочего пространства (Workspace)
и окна истории текущей сессии (Command
History).
Каждое из этих окон может быть выведено
на полный экран щелчком левой кнопки
мыши на значке
,
а убрано – щелчком левой кнопки мыши
на значке
соответствующего окна (восстановление
– View
– Desktop
Layout
– Default).
В окне Command History сохраняются все набранные в процессе текущей сессии команды, что позволяет использовать их повторно в окне Command Window в исходном или модифицированном виде.
В окне рабочего пространства Workspace сохраняются имена всех использованных в текущей сессии переменных.
Подсказка «>>» в окне команд Command Window показывает готовность системы к выполнению команд. После набора простейших математических выражений в естественной форме записи на и нажатия клавиши Enter экране сразу же появляется результат. Самó выражение может быть записано в двух видах: