MATLAB (версия 6.5) для моделирования элементов

И систем автоматического управления

Методические указания к выполнению лабораторных работ

по теории автоматического управления

Иваново 2005

Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению 550200 Автоматизация и управление, и имеют своей целью помочь им в овладении современными методами и моделирования систем автоматического управления. Современная вычислительная система MATLAB, имеющая огромные возможности моделирования различных динамических систем, является самой распространенной и наиболее широко применяемой системой имитационного моделирования при анализе и проектировании современных систем автоматического управления. Методические указания содержат описание одной из последних версий системы имитационного моделирования Simulink 5, являющейся одним из приложений MATLAB (версия 6.5). Указания могут быть полезны студентам других специальностей, изучающим современные методы моделирования динамических систем.

Составитель д-р техн. наук, доц. Н.А. Кулида

Научный редактор канд. техн. наук В.И. Забелин

Редактор В.В. Зимнякова

Корректор Е.В. Минаева

Лицензия ИД №06309 от 19.11.2001. Подписано в печать 23.09.2005

Формат 1/16 60´84. Бумага писчая. Плоская печать.

Усл. печ. л. 3,95. Уч.-изд. л. 3,78. Тираж 40 экз. Заказ №____

Редакционно-издательский отдел

Ивановской государственной текстильной академии

Отдел оперативной полиграфии

153000 г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 21

Введение

Компьютерная система проведения математических расчетов MATLAB (сокращение от Matrix Laboratory – Матричная Лаборатория) является интерактивной вычислительной системой для вы­полнения инженерных и научных расчетов, ориентированной на работу с массивами данных. Она представляет большой интерес для разработчиков элементов и систем автоматического управления (САУ). С ее помощью можно решать самые разнообразные задачи, встречающиеся при анализе и проектировании линейных, нелинейных и дискретных САУ.

По сравнению с другими вычислительными системами аналогичного назначения MATLAB имеет следующие преимущества:

· математический аппарат, используемый системой, максимально приближен к современному математическому аппарату инженера и ученого, в том числе и к математическим методам анализа и синтеза САУ, и опирается на вычислительные операции с матрицами и векторами;

· MATLAB является открытой вычислительной системой, в которой практически все процедуры и функции доступны не только для исполь­зования, но и для коррекции и модификации; по своему усмотрению пользователь может ее расширять своими программами и процедурами, приспосабливая к решению новых задач;

· MATLAB легко интегрируется с текстовым редактором Word, что дает возможность исполь­зовать вычислительные и графические средства MATLAB при составлении текстовых документов;

· MATLAB является чрезвычайно быстро действующей вычислительной системой, многие сложные задачи решаются в ней быстрее по сравнению с другими вычислительными системами.

Все эти особенности делают систему MATLAB весьма привлекательной при моделировании систем автоматического управления.

С точки зрения пользователя, MATLAB представляет собой богатейшую биб­лиотеку функций, единственная проблема работы с которой заключается в умении быстро отыскать те из них, которые нужны для решения данной задачи.

Для облегчения поиска библиотека функций разбита на разделы. Те из них, которые носят более общий характер и используются наиболее часто, входят в состав ядра MATLAB. Те же функции, которые являются специфическими для конкретной области, включены в состав соответствующих специализированных разделов. Эти разделы называются в MATLAB Toolboxes (Инструменты). Каж­дый из них имеет свое собственное название, отражающее его предназначение. Полная комплектация пакета MATLAB содержит достаточно большое количество инструменталь­ных приложений. В их число входят как стандартные для математи­ческих пакетов средства (решения дифференциальных и алгебраических урав­нений, интегрального исчисления, символьных вычислений и т. д.), так и нетрадиционные, способные претендовать на определенную уникальность в сво­ем роде: средства цифровой обработки изображений, поиска решений на основе нечеткой логики, аппарат построения и анализа нейронных сетей, средства фи­нансового анализа и целый ряд других. Кроме того, имеются средства взаимодействия с популярными офисными продуктами фирмы Microsoft – MS Word и MS Excel.

Особое место среди инструментальных приложений занимает система моделирования Simulink. Ее можно рас­сматривать как самостоятельный продукт фирмы Math Works, которая работает только при наличии ядра MATLAB и использует многие функции, входящие в его состав.

В настоящее время известно несколько версий MATLAB. Указания составлены применительно к версии MATLAB 6.5 Release 13 и системе моделирования Simulink 5.0.