- •Содержание
- •Введение
- •Лабораторная работа №1 основы работы вmathcad Порядок выполнения работы
- •Теоретические сведения
- •Основы пользовательского интерфейса
- •Операции с файлами
- •Входной язык системы MathCad
- •Алфавит входного языкаMathСad
- •Типы данных
- •Присваивание значений
- •Задание ранжированных переменных
- •Выполнение арифметических операций
- •Элементарные функции
- •Работа с массивами, векторами и матрицами
- •Задание формата результатов
- •Построение графиков функции
- •Символьные вычисления
- •Символьные операции с выделенными выражениями
- •Символьные операции с выделенными переменными
- •Контрольные вопросы
- •Содержание отчета
- •Задания
- •Лабораторная работа №2 решение дифференциальных уравнений
- •Порядок выполнения работы
- •Теоретические сведения
- •1. Решение с помощью обратного преобразования Лапласа
- •2. Приближенное численное решение
- •3. Решение с помощью блока Given и функции odesolve
- •Примеры выполнения
- •1. Решение дифференциального уравнения с помощью преобразований Лапласа
- •2. Решение дифференциального уравнения методом Эйлера
- •Лабораторная работа №3 решение систем дифференциальных уравнений
- •Порядок выполнения работы
- •Теоретические сведения
- •1. Аналитическое решение систем неоднородных дифференциальных уравнений (формула Коши)
- •2. Решение систем дифференциальных уравнений численными методами в средеMathCad
- •3. Приведение дифференциальных уравнений высших порядков к нормальному виду
- •4. Приведение матричного уравнения к новым координатам
- •5. Решение матричного уравнения с помощью теоремы Лагранжа-Сильвестра
- •Примеры выполнения
- •1. Аналитическое решение систем неоднородных дифференциальных уравнений (формула Коши)
- •2. Решение систем дифференциальных уравнений численными методами в средеMathCad Метод Рунге-Кутта
- •Метод Рунге-Кутта с адаптивным шагом
- •Метод Булирша-Штера
- •3. Приведение дифференциальных уравнений высших порядков к нормальному виду
- •4. Приведение матричного уравнения к новым координатам
- •5. Решение матричного уравнения с помощью теоремы Лагранжа-Сильвестра
- •Контрольные вопросы
- •Содержание отчета
- •Задания
- •Лабораторная работа №4 исследование временных характеристик элементарных звеньев и соединений звеньев
- •Порядок выполнения работы
- •Теоретические сведения
- •Пример выполнения
- •1. Построение переходной и весовой функций идеального интегрирующего звена
- •2. Построение переходной и весовой функций апериодического звена первого порядка
- •3. Построение переходной и весовой функций реального дифференцирующего звена
- •Контрольные вопросы
- •Содержание отчета
- •Задания
- •Лабораторная работа №5 исследование частотныхxарактеристик элементарных звеньев и соединений звеньев
- •Порядок выполнения работы
- •Теоретические сведения
- •Пример выполнения
- •Контрольные вопросы
- •Содержание отчета
- •Задания
- •Лабораторная работа №6 исследование устойчивости объектов управления и замкнутых систем автоматического управления
- •Порядок выполнения
- •Теоретические сведения
- •Примеры выполнения
- •Контрольные вопросы
- •Содержание отчета
- •Пример выполнения
- •Контрольные вопросы
- •Содержание отчета
- •Задания
Задание ранжированных переменных
Достаточно часто возникает необходимость задать диапазон изменения значений переменной, например, для построения графика функции, использовании векторов, определении индексированных переменных. Для этого в MathCadсуществуют ранжированные переменные, использование которых в ряде случаев заменяет циклы. Задается переменная следующим образом:
Name := Begin, Begin+Step, End
где Name– имя переменной;
Begin– начальное значение переменной;
Еnd– конечное значение переменной;
Step– шаг изменения значения переменной (положительный, еслиBegin<End, и отрицательный, если наоборот).
Например, запись х := 5, 5.1 .. 6 означает, что переменная х изменяется от 5 до 6 с шагом 0,1. Символ «..» набирается в документе не двумя точками подряд, а вставкой в документ символа «;» либо с помощью клавиши «;» в английской раскладке клавиатуры, либо «Schift» + «4» в русской раскладке. Вывод значений ранжированной переменной осуществляется в таблицу, которая автоматически появляется на экране, после нажатия «=» за именем переменной. Например, задаем
u:= 8, 7.5 .. 6.
Затем набираем u= и получаем следующую таблицу:
-
u=
8
7.5
7
6.5
6
Выполнение арифметических операций
Самыми распространенными являются операторы арифметических действий «+», «–», «*», «/», возведения в степень ^, извлечения квадратного корня и т. д. Например,
x:= 5y:=3b:=xyb= 15,
,
g:= 6 [[8 + 3]2 + 7]g= 174.
Кроме этого существуют расширенные операторы такие, как вычисление суммы, произведения, производной, интеграла. Например:
i: = 1 .. 10,
или
Ряд операторов предназначен для сравнения двух величин. Это так называемые операторы отношения, приведенные в табл.1.1 (сочетание клавиш указано для английской раскладки).
Таблица 1.1.
Оператор |
Клавиши |
Наименование операции |
х > y |
х > y |
х больше y |
х < y |
х < y |
х меньше y |
х y |
х Ctrl)y |
х больше или равно y |
х y |
х Ctrl(y |
х меньше или равно y |
х y |
х Ctrl#y |
х не равно y |
х =y |
х Ctrl=y |
х равно y |
Выражения с логическими операторами возвращают логическое значение 1 или 0, соответствующее выполнению или невыполнению условия, заданного оператором. Например,
5 > 7 = 0 – условие не выполняется, результат 0,
8 3 = 1 – условие выполняется, результат 1.
Действие логических операторов задается таблицей истинности (см. табл.1.2). Операторы находятся в наборной панели Boolean(булевы).
Таблица 1.2.
не |
и |
или V |
исключающее или |
0 = 1 |
0 0 = 0 |
0 V0 = 0 |
0 0 = 0 |
1 = 0 |
0 1 = 0 |
0 V1 = 1 |
1 0 = 1 |
|
1 0 = 0 |
1 V0 = 1 |
0 1 = 1 |
|
1 1 = 1 |
1 V1 = 1 |
1 1 = 0 |
Элементарные функции
MathCadсодержит широкий набор встроенных элементарных функций, задающихся своим именем и значением аргумента, записанным в круглых скобках. Например, показательная и логарифмическая функцииexp(z),ln(z), тригонометрические функцииsin(z),cos(z),tan(z),cot(z) и другие, обратные тригонометрические функцииasin(z),acos(z) и т.д.
Расчет значений функции осуществляется следующим образом:
для расчета значения в точке d:
d:=sin(5)d= -0.959,
для расчета диапазона значений:
s := 0, .. 5 a(s) := sin(s)
-
a(s) =
0
0.841
0.909
0.141
-0.757
-0.959
Внимание!При расчете значений функции в левой части выражения обязательно указывается аргумент функции. Записьa:=sin(s) является неправильной и аргументsв этом выражении будет подсвечен красным цветом.