Читать онлайн «РЕШЕНИЕ ИНЖЕНЕРНЫХ ЗАДАЧВ SCILAB»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ОПТИКИ КАФЕДРА СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИ Андриевский А. Б. , Андриевский Б. Р. , Капитонов А. А. , Фрадков А. Л. РЕШЕНИЕ ИНЖЕНЕРНЫХ ЗАДАЧ В SCILAB Учебное пособие Санкт-Петербург 2013 УДК 681. 51, 681. 53, 681. 58 Андриевский А. Б. , Андриевский Б. Р. , Капитонов А. А. , Фрадков А. Л. Решение инженерных задач в среде Scilab. Учебное пособие. — СПб. : НИУ ИТМО, 2013. — 97 с. Cодержатся основные сведения и практические рекомендации по работе с пакетом Scilab, предназначенным для выполнения широкого круга инженерных и научных расчетов. Язык программирования Scilab схож с языком системы MATLAB, но представленный пакет является свободно распространяемым (некоммерческим) продуктом. Scilab позволяет работать с элементарными и специальными функциями, имеет мощные средства для работы с матрицами, полиномами, решения дифферен- циальных уравнений, оптимизации, работы с графиками. В состав пакета также входит Xcos — инструмент моделирования с графическим интерфейсом (аналог Simulink в пакете MATLAB). Илл. 47, список литературы — 10 наим. Одобрено на заседании кафедры СУиИ, протокол № 4 от 06. 06. 2013 Одобрено Ученым советом факультета КТиУ, протокол В 2009 году Университет стал победителем многоэтапного конкурса, в результате которо- го определены 12 ведущих университетов Рос- сии, которым присвоена категория “Националь- ный исследовательский университет”. Министер- ством образования и науки Российской Федера- ции была утверждена программа его развития на 2009-2018 годы. В 2011 году Университет получил наименование “Санкт-Петербургский нацио- нальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики”. ○ c Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, 2013 ○ c Авторы, 2013 Оглавление Глава 1 Основные конструкции языка 5 1. 1 Константы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1. 1. 1 Вещественные числа . . . . . . . . . . . . . . . 5 1. 1. 2 Мнимые числа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1. 1. 3 Стандартные константы . . . . . . . . . . . . . 6 1. 2 Основные типы данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1. 2. 1 Скалярные объекты . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1. 2. 2 Массивы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1. 2. 3 Списки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1. 3 Действия над матрицами . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1. 4 Действия над многочленами . . . . . . . . . . . . . . . 14 1. 5 Пользовательские функции . . . . . . . . . . . . . . . 15 1. 5. 1 Скрипт-файлы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 1. 5. 2 Подпрограмма-функция . . . . . . . . . . . . . 16 1. 6 Работа с графикой . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1. 6. 1 Двумерные графики . . . . . . . . . . . . . . . 17 1. 6. 2 Построение трехмерных изображений . . . . . 20 Глава 2 Примеры исследования динамических систем 26 2. 1 Расчет частотных характеристик . . . . . . . . . . . . 26 2. 2 Расчет переходных процессов . . . . . . . . . . . . . . 34 Глава 3 Система визуального моделирования XCOS 38 3. 1 Модель двигателя постоянного тока . . . . . . . . . . 38 3. 2 Исследование автоколебаний в нелинейной системе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 4 Оглавление 3. 3 Исследование системы с переменной структурой . . . 45 Глава 4 Тулбокс SYSTEMS AND CONTROL 49 4. 1 Описание линейных динамических систем . . . . . . . 49 4. 2 Типовые соединения линейных систем . . . . . . . . . 52 4. 3 Синтез наблюдателя состояния . . . . . . . . . . . . . 54 Глава 5 Линейные матричные неравенства в среде SCILAB 61 5. 1 Функция lmisolver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 5. 2 Примеры использования функции lmisolver . . . . . 62 5. 3 Признак разрешимости неравенства Ляпунова . . . . 65 5. 4 Функция lmitool . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 Глава 6 Функции обработки сигналов 72 6. 1 Фильтрация и расчет фильтров . . . . . . . . . . . . . 72 6. 2 Вычисление спектральной функции . . . . . . . . . . 79 6. 2. 1 Вычисление спектра случайного сигнала мето- дом периодограмм . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 6. 2. 2 Вычисление спектра случайного сигнала мето- дом корреляции . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 6. 2. 3 Вычисление спектра квазипериодического сигнала преобразованием Фурье . . . . . . . . 84 Глава 7 Решение задач оптимизации 85 Литература 93 Глава 1 Основные конструкции языка 1. 1 Константы 1. 1. 1 Вещественные числа В настоящем разделе дано беглое описание основных конструкций языка Scilab .