Реферат
Введение 5
1 Проблематика моделирования автоматических систем 7
1.1 Автоматические системы как объект проектирования 7
1.2 Математические модели систем на основе математических моделей
отдельных блоков 11
1.3 Выбор инструментальных средств для реализации программного
обеспечения 13
Выводы по разделу 1 14
2 Методическое и математическое обеспечение разработанного комплекса
программ 15
2.1 Метод формирования передаточной функции системы на основе
передаточных функций отдельных блоков 15
2.2 Метод преобразования передаточной функции в матричную систему
уравнений 20
2.3 Метод формирования матричной системы уравнений из системы
скалярных уравнений 22
Выводы по разделу 2 23
3 Разработка комплекса программ 24
3.1 Структура комплекса программ 24
3.2 Библиотека функций для выполнения преобразований 24
3.1 Программа моделирования автоматической системы на основе её структурной схемы и передаточных функций блоков 31
Выводы по разделу 3 32
Заключение 33
Сокращения 34
Список использованных источников 35
ПРИЛОЖЕНИЕ А Рабочие листы MathCAD. Библиотека 1 36
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Рабочие листы MathCAD. Библиотека 2 38
ПРИЛОЖЕНИЕ В Рабочие листы MathCAD. Моделирование автоматической системы 1 43
ПРИЛОЖЕНИЕ Г Рабочие листы MathCAD. Моделирование автоматической системы 2 47
ПРИЛОЖЕНИЕ Д Рабочие листы MathCAD. Моделирование автоматической системы 3 49
ПРИЛОЖЕНИЕ Е Рабочие листы MathCAD. Моделирование автоматической системы 4 51
Актуальность. Автоматические системы находят широкое применение в промышленности и в специальных установках. Они состоят из отдельных блоков: исполнительное устройство, датчики, регуляторы. Проектирование автоматических систем систем всегда связано с их моделированием. В настоящее время существуют системы моделирования, в которых реализованы модели этих устройств. Например, в системе SIMULINK , входящей в Matlab.
Основой для исследования автоматических систем является математическое обеспечение, представляющее собой сочетание математических моделей и математических методов. Математическое обеспечение тесно связано с методическим обеспечением,
Для разработки математического обеспечения автоматических систем более удобным является программа MathCAD. Это связано с тем, что при использовании MathCAD можно оперировать математическими выражениями в привычной форме.
В составе MathCAD имеется достаточно много функций, которые можно использовать при анализе автоматических систем. Но они представляют собой отдельные операции, которые сами по себе не решают задач исследования автоматических систем.
Поэтому необходимо сформулировать такие задачи, выбрать для решения их математические методы, разработать алгоритмы автоматических вычислений и программно реализовать их. При этом необходимо изучить возможности встроенных библиотек MathCAD, определить, какие именно встроенные функции и каким образом могут они использоваться. Также необходимо определить недостающие функции, разработать их алгоритмы и программно реализовать.
Объект исследования — процесс автоматизированного проектирования автоматических систем в части моделирования.
Цель работы — разработка и программная реализация библиотеки функций для моделирования автоматических систем.
Основная идея работы. Создаётся библиотека процедур, которая обеспечивает возможность выполнять в программе MathCAD14 моделирование автоматических систем, заданных структурной схемой и моделями отдельных блоков.
Задачи работы:
1) анализ методик моделирования автоматических систем с использованием аппарата передаточных функций и систем дифференциальных уравнений;
2) разработка и программная реализация в MathCAD процедур для выполнения типовых операций с передаточными функциями;
3) тестирование разработанных процедур, включая выстраивание цепочек преобразования, характерных для конкретных методик анализа и синтеза систем автоматического регулирования
Методы, инструментальные средства и технологии. Использованы методы теории линейных систем автоматического регулирования. В качестве инструментального средства использована программа MathCAD14.
В выпускной квалификационной работе разработано программное обеспечение, дающее возможность моделировать процессы в автоматических системах.
Для этого разработаны функции, включённые в соответствующую библиотеку. Выполнено тестирование функций на примере автоматической системы, заданной структурной схемой и передаточными функциями блоков.
Результаты тестирования подтверждают корректность работы программного обеспечения.
