Лабораторная работа № 1
Тема: знакомство со пакетом прикладных программ (ППП) Matlab. Освоение программного обеспечения для исследования электрических цепей.
Цель работы : получить начальные сведения о приложениях Control System Toolbox и Simulink пакета прикладных программ Matlab и приобрести навыки работы с ними.
1. Содержание работы
1. Изучение командного окна ППП Matlab и его вычислительных и графических возможностей.
2. Изучение приложений Control System Toolbox и Simulink и их возможностей моделирования электрических цепей.
3. Создание m-файлов.
2. Порядок выполнения лабораторной работы
I. Изучение ядра ППП Matlab :
Задание 1. Вычислите три произвольно выбранных числовых выражения, используя командное окно Matlab. Одно из них должно быть длинным, т.е. построено с использованием операции переноса.
Задание 2. Создайте несколько массивов различными способами.
Задание 3. Выведите на экран список переменных рабочего пространства и сохраните рабочее пространство в файле с произвольным именем, затем удалите все переменные из рабочего пространства и убедитесь, что оно очищено. Снова загрузите сохраненное рабочее пространство и выполните с ними произвольные допустимые действия.
Задание 4. Создайте график некоторой функции с различными диапазонами и шагом изменения параметра(ов). Наблюдайте поведение системы на осциллографе (Scope) и выведите ее график на печать.
Установите сетку на координатную плоскость и сохраните любую из характеристик в файле типа Bitmap. Откройте этот файл в редакторе Paint.
Задание 5. Создайте m-файл любой выбранной вами функции, сохраните его и используйте для вычислений.
II. Изучение приложения Control System Toolbox:
Задание 6. Для электрической цепи, приведенной на рис. 1 с параметрами элементов из таблицы 1, запишите для системы уравнений по законам Ома и Кирхгофа и решите их средствами Control System Toolbox.
Таблица 1
Параметры элементов схемы
| Вариант | R1 | R2 | R3 | R4 | R5 | E1 | E2 | E3 |
| 1 | 2 | 1 | 4 | 6 | 1 | 10 | 18 | 15 |
| 2 | 4 | 3 | 5 | 7 | 6 | 12 | 22 | 11 |
| 3 | 6 | 5 | 6 | 1 | 5 | 14 | 15 | 10 |
| 4 | 1 | 2 | 5 | 7 | 6 | 18 | 11 | 12 |
| 5 | 5 | 4 | 7 | 6 | 4 | 22 | 10 | 14 |
| 6 | 7 | 2 | 6 | 4 | 2 | 15 | 12 | 20 |
| 7 | 6 | 3 | 2 | 8 | 3 | 11 | 14 | 18 |
| 8 | 4 | 7 | 8 | 2 | 5 | 10 | 20 | 16 |
| 9 | 2 | 1 | 3 | 4 | 6 | 12 | 18 | 12 |
| 10 | 8 | 4 | 4 | 3 | 2 | 14 | 16 | 10 |
| 11 | 2 | 3 | 5 | 4 | 3 | 20 | 10 | 15 |
| 12 | 5 | 4 | 7 | 2 | 8 | 18 | 12 | 11 |
| 13 | 3 | 2 | 3 | 6 | 4 | 16 | 14 | 10 |
| 14 | 9 | 4 | 2 | 8 | 3 | 12 | 18 | 12 |
| 15 | 2 | 7 | 6 | 4 | 9 | 10 | 22 | 14 |
Задание 7. Решите дифференциальные уравнения первого
и второго
порядка с помощью заданных решателей. Построить графики решений.
Варианты заданий взять из таблицы №2.
Таблица 2
Дифференциальные уравнения и решатели
| Вариант задания | ДУ первого порядка | ДУ второго порядка | ||||||||
| a | b | c | Решатель | a | b | c | d | e | Решатель | |
| 1 | 2 | 1 | 5 | ode 45 | 5 | 3 | 1 | 4 | 2 | ode 23 |
| 2 | 3 | 2 | 4 | ode 45 | 4 | 2 | 2 | 5 | 3 | ode 23 |
| 3 | 4 | 1 | 3 | ode 45 | 3 | 3 | 1 | 4 | 4 | ode 23 |
Окончание табл. 2
| 4 | 5 | 3 | 2 | ode 45 | 2 | 4 | 3 | 3 | 5 | ode 23 |
| 5 | 4 | 2 | 1 | ode 45 | 1 | 2 | 2 | 2 | 4 | ode 23 |
| 6 | 3 | 3 | 4 | ode 45 | 4 | 1 | 3 | 1 | 3 | ode 23 |
| 7 | 2 | 4 | 5 | ode 45 | 5 | 4 | 4 | 3 | 2 | ode 23 |
| 8 | 1 | 2 | 3 | ode 45 | 3 | 5 | 2 | 2 | 1 | ode 23 |
| 9 | 3 | 1 | 2 | ode 45 | 2 | 3 | 1 | 3 | 3 | ode 23 |
| 10 | 5 | 4 | 6 | ode 45 | 6 | 3 | 4 | 4 | 5 | ode 23 |
| 11 | 2 | 5 | 5 | ode 45 | 5 | 2 | 5 | 2 | 2 | ode 23 |
| 12 | 4 | 3 | 4 | ode 45 | 4 | 1 | 3 | 1 | 4 | ode 23 |
Задание 8. Создайте средствами Simulink модели решения дифференциальных уравнений из задания 7.
3. Содержание отчета
Отчет по работе должен содержать:
1. Наименование и цель работы.
2. Таблицу исходных данных по вашему варианту задания на выполнение.
3. Результаты выполнения заданий 1 – 8 с описанием выполненных действий, использованных команд и представлением полученных результатов в виде screenshort’ов.
4. M-файл выполнения работы.
5. Выводы по работе.