КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОГРАММЕ MATLAB 6.5

И О ПАКЕТЕ SIMULINK

История существования пакета MatLab, название которого происходит от словосочетания Matrix Laboratory (матричная лаборатория) насчитывает уже более двух десятков лет. В результате к настоящему времени MatLab представляет собой весьма удачное сочетание возможностей математики с последними достижениями в области вычислительной техники.

MatLab - это средство математического моделирования, обеспечивающее проведение исследований практически во всех известных областях науки и техники. При этом структура пакета позволяет эффективно сочетать оба основных подхода к созданию модели: аналитический и имитационный. Именно в сфере математического моделирования MatLab позволяет наиболее полно использовать все современные достижения компьютерных технологий, в том числе средства визуализации и аудификации (озвучивания) данных, а также возможности обмена данными через Интернет. Кроме того, пользователь имеет возможность создавать средствами MatLab собственный графический интерфейс, отвечающий как его вкусам, так и требованиям решаемой задачи. Как следует из названия пакета, он ориентирован в первую очередь на обработку массивов данных (матриц и векторов). Это позволило его разработчикам существенно повысить эффективность процедур, работающих с указанными типами данных, по сравнению с языками программирования «общего назначения» (Pascal, С⁺⁺ и т. п.). MatLab представляет собой богатейшую библиотеку функций (в MatLab 6.5 их около 800). Для облегчения поиска библиотека функций разбита на разделы. Те из них, которые носят общий характер и используются чаще, входят в состав ядра MatLab. Другие функции, относящиеся к конкретной области, включены в состав соответствующих специализированных разделов. Эти разделы в MatLab называются Toolboxes (наборы инструментов). Каждый из них имеет свое собственное название, отражающее его предназначение. Полная комплектация пакета MatLab 6.5 содержит около 30 наборов инструментов. В их число входят как достаточно стандартные для математических пакетов средства (решение дифференциальных и алгебраических уравнений, интегральное исчисление, символьные вычисления 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 компании Microsoft - MS Word и MS Excel.

Особое место среди наборов инструментов занимает система визуального моделирования SIMULINK. Необходимо отметить, что в MatLab использована технология ассоциативной обработки файлов, поддерживаемая операционной системой Windows. Она заключается в том, что каждому типу файлов ставится в соответствие (ассоциируется с ним) определенное приложение, обеспечивающее обработку хранящихся в нем данных. Чтобы активизировать ассоциированное приложение, пользователю достаточно дважды щелкнуть на значке файла кнопкой мыши. Например, при выборе файла с расширением (.doc) загружается текстовый редактор MS Word.

Для MatLab характерны файлы нескольких типов, для каждого из которых определен свой допустимый набор операций и реализующие их средства. При работе с SIMULINK в основном используются файлы трех типов:

- М-файлы (с расширением .m) - файлы, содержащие тексты программ на языке MatLab; в виде М-файлов реализованы все библиотечные функции MatLab; по умолчанию М-файлы открываются с помощью собственного редактора/отладчика MatLab;      

- Mdl-файлы (с расширением .mdl) - файлы моделей SIMULINK; могут быть открыты либо с помощью SIMULINK (в виде графического окна с блок-диаграммой), либо с помощью редактора/отладчика MatLab;

- МАТ-файлы (с расширением .mat) - файлы, содержащие данные в двоичной коде, доступ к которым возможен либо из командного окна MatLab, либо с помощью специальных средств SIMULINK.

Разработка моделей средствами SIMULINK (в дальнейшем S-моделей) основана на технологии drag-and-drop («перетащи и оставь»). В качестве «кирпичиков» для построения S-модели используются модули (или блоки), хранящиеся в библиотеке SIMULINK.

Библиотека SIMULINK хороша тем, что, с одной стороны, обеспечивает пользователю доступ ко всем основным возможностям пакета MatLab, а с другой - является достаточно самостоятельной его компонентой, в том смысле, что при работе с ней необязательно иметь навыки в использовании других инструментов, входящих в состав пакета.

Блоки, включаемые в создаваемую модель, могут быть связаны друг с другом, как по информации, так и по управлению. Тип связи зависит от типа блока и логики работы модели. Данные, которыми обмениваются блоки, могут быть скалярными величинами, векторами или матрицами произвольной размерности.

Любая S-модель может иметь иерархическую структуру, то есть состоять из моделей более низкого уровня, причем число уровней иерархии практически не ограничено. Наряду с другими параметрами моделирования пользователь может задавать способ изменения модельного времени (с постоянным или переменным шагом), а также условия окончания моделирования.

В ходе моделирования имеется возможность наблюдать за процессами, происходящими в системе. Для этого используются специальные «смотровые окна», входящие в состав библиотеки SIMULINK. Интересующие пользователя характеристики системы могут быть представлены как в числовой, так и в графической форме. Кроме того, существует возможность включения в состав модели средств анимации. Еще одно важное достоинство библиотеки SIMULINK заключается в том, что она является открытой системой: состав библиотеки может быть пополнен пользователем за счет разработки собственных блоков.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

ИССЛЕДОВАНИЕ АВИАЦИОННОГО ОДНОФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

Цель работы:закрепление теоретических знаний, полученных на лекциях, формирование практических навыков и умений при исследовании однофазного трансформатора, нагруженного активным сопротивлением.

Оснащенность

 Оборудование:

- ЭВМ с процессором не ниже Pentium 3;

- принтер;

- монитор;

- манипулятор типа мышь;

- диск лицензионной версии программы MatLab.

Предварительная подготовка

Для подготовки к выполнению лабораторной работы на ПЭВМ студент должен произвести расчеты параметров схемы замещения для конкретного типа трансформатора (см. табл. 1.1, 1.2, 1.3, 1.4), предварительно получив задание от преподавателя. Кроме этого, необходимо:

1. Изучить теоретический материал.

2. Изучить структурную схему.

3. Изучить порядок выполнения лабораторной работы.

4. Подготовить бланк отчёта.

Теоретический материал

Трансформатором называют статическое электромагнитное устройство с двумя или несколькими обмотками, использующее явление электромагнитной индукции для преобразования токов и напряжений одной системы в токи и напряжения другой. При этом может изменяться число фаз, а в некоторых случаях и частота переменного тока. Трансформатор является одним из самых экономичных электрических аппаратов; он используется во всех областях техники и в быту. Особо важную роль трансформаторы играют при передаче электрической энергии на большие расстояния, так как в этом случае до поступления ее потребителю она подвергается многократному (3-5 раз) преобразованию с низкого напряжения в высокое напряжение и наоборот.