Разработка и расчет математической модели в среде Matlab - Курсовая работа

Современное состояние науки и техники требует от инженерно-технических и научных работников знания средств вычислительной техники и умения обращения с современными программно-техническими комплексами. Численные данные выбираются по сумме последних двух цифр номера зачетной книжки из таблицы 2 в методических указаниях. Выбор структурной схемы производился по последней цифре номера зачетной книжки из методических указаний. Был выбран рисунок 2. Форма задающего воздействия была выбрана из таблицы 3 в методических указаний (по последней цифре варианта бланка задания на курсовое проектирование).В ходе курсового проектирования была разработана и рассчитана математическая модель в среде Matlab.

Современное состояние науки и техники требует от инженерно-технических и научных работников знания средств вычислительной техники и умения обращения с современными программно-техническими комплексами. Эффективное использование компьютеров для решения инженерных и научных задач невозможно без знаний основных методов построения математических моделей, написания эффективного программного обеспечения на языке программирования математического пакета Matlab, использования математических систем.

Цель данной курсовой работы - разработка и расчет математической модели в среде Matlab.

1. Выбор исходных параметров

1.1 Выбор исходных параметров и структурной схемы

Численные данные выбираются по сумме последних двух цифр номера зачетной книжки из таблицы 2 в методических указаниях.

Таблица 1 - Численные данные

K1 T1 ф1 К01 K2 ф2 К3 ф3 К4 Ф4 ф4 К5

9 1 1,2 1 0,6 0 10 0,08 2 0 0 0,01

Выбор структурной схемы производился по последней цифре номера зачетной книжки из методических указаний. Был выбран рисунок 2.

Рисунок 1 - Структурная схема

Таблица 2 - Общий вид передаточных функций

1.2 Программирование скрипта (m-файла) для задания исходных параметров

В m-файл записываются исходные параметры:

2. Программирование воздействий

2.1 Программирование m-функции для задающего воздействия программирование скрипт интерфейс обработчик

Форма задающего воздействия была выбрана из таблицы 3 в методических указаний (по последней цифре варианта бланка задания на курсовое проектирование). Был выбран 7 график. Параметры задающего воздействия подбирались так, что бы переходные процессы на каждом горизонтальном участке воздействия успевали бы закончится.

Рисунок 2 - Форма задающего воздействия

М-функция программируется в m-файле: //vozd.m

2.2 Программирование блока «Signal Builder» для возмущающего воздействия

Возмущающее воздействие задается в виде импульса. Его длина может выбираться произвольно, но заканчиваться оно должно в то время, когда задающее воздействие выровняется.

Рисунок 3 - Возмущающее воздействие

3. Расчет и программирование звена Wрег(p)

3.1 Расчет параметров регулятора

Передаточная функция Wрег(p) подбирается по формуле: (3.1) фмах = t1 = 1.2 (3.2) фmin = t2 = 0,01 (3.3)

3.2 Программирование S-функции регулятора

Для того что бы построить s-функцию передаточного звена Wрег(p), необходимо найти его структурную схему. Причем структурная схема должна содержать только, усилители и интегрирующие звенья.

Рисунок 4 - Структурная схема передаточного звена Wрег(p)

После необходимо составить уравнения связывающие вход и выход модели: y0 [0]=u0 [0]*t1 [0]/t2 [0] - XC[0] XC[1]; (3.4) dx[0]=(u0 [0]*t1 [0]/t2 [0] - XC[0])/t2 [0]; (3.5) dx[1]=(u0 [0] - XC[1])/t2 [0]; (3.6)

Потом заполняются закладки блока, где указываются: имя S-функции, количество интеграторов, тип модели, параметры t1 и t2, уравнения связывающие вход и выход модели. Затем блок компилируется, в результате чего получается рабочая S - функция.

Рисунок 5 - заполнение блока S-Function Builder

4. Проектирование Simulink-модели структурной схемы

Для проектирования Simulink-модели структурной схемы необходимо было использовать библиотеку Simulink Library Browser, из которой для данной структурной схемы были взяты блоки: Clock, Transfer Fcn, MATLAB Fcn, S-Function Builder, Gain, Signal Builder, Out, Sum.

Рисунок 6 - Simulink-модель структурной схемы

5. Программирование GUI-интерфейса

5.1 Разработка внешнего вида GUI-интерфейса

В соответствии с заданием, разработанная математическая модель должна иметь графический интерфейс. Он должен включать в себя окно для вывода графика, поле для ввода значения К, кнопку для запуска модели и кнопку для очистки графика.

Для разработки внешнего вида GUI-интерфейса были использованы блоки: Push Button, Edit Text, Static Text, Axes.

Рисунок 7 - Внешний вид GUI-интерфейса

5.2 Программирование обработчиков GUI-интерфейса

После создания интерфейса необходимо запрограммировать обработчики в M - file Editor. Для этого находим обработчики событий кнопки и прописываем следующее: 1) для кнопки click

Рисунок 8 - программирование кнопки click

2) для кнопки Clear axes

Рисунок 9 - программирование кнопки clear_axis

В ходе курсового проектирования была разработана и рассчитана математическая модель в среде Matlab. Были закреплены на практике знания, полученных при изучении курса «Языки программирования», и был приобретен опыт самостоятельной разработки прикладного программного обеспечения для решения расчетных задач для персонального компьютера.

1. Половко А.М. Matlab для студентов. 2005. - 319 с.

2. Гультяев А.В. Визуальное моделирование в среде Matlab. Учебник для вузов. - СПБ. Санкт-Питербург. 2006. - 440 с.

3. Дьяконов В.И. Matlab: учебный курс. - СПБ. Санкт-Питербург. 2001.-592 с.

4. Методические указания и задания к курсовому проектированию для студентов специальности 140607 «Электрооборудование автомобилей и тракторов». Могилев 2010 г. Сост. К.В. Овсянников - Могилев: Белорус.-Рос. ун-т, 2010. - 13 с.

Размещено на