- •В. К. Никишев Математическое моделирование
- •Предисловие
- •Отчет по лабораторной работе
- •Форма для исследования объекта
- •Исходное дифференциальное уравнение
- •Лабораторная работа 2 Методы исследования объектов, динамика которых описывается дифференциальными уравнениями 2-го поряда.
- •Лабораторная работа 3 Методы исследования объектов, динамика которых описывается дифференциальными уравнениями с использованием программы для моделирования
- •Лабораторные работы для исследования физических, биологических и других систем
- •Пример. Исследовать падение шарика радиуса r с высоты h
- •Пример2 . Исследовать падение шарика радиуса r с высоты h в среде MatLab
- •Пример3. Исследовать движение исследовательского зонда вертикально вверх с летящего самолета
- •Пример. Исследование динамики объектов, брошенных под углом к горизонту.
- •2.4 Лабораторные работы по разработке имитационных моделей Пример. Разработка информационной модели студента ( учащихся)
- •2.5 Разработка моделей транспортных задач Пример. «Размещения предприятий»
- •Пример Моделирование системы планирования на основе метода сетевого графа
- •Пример. Планирование производства товаров на основе модели получения максимальной прибыли с использованием метода линейного программирования
- •2.9 Лабораторная работа
- •2.10 Лабораторная работа 10
- •Тема. Моделирование объектов методом
- •Пространства состояния, динамика которого
- •Описывается дифференциальным уравнением
- •3. Индивидуальные задания по моделированию
- •Моделирование биологических систем Модель однородной популяции
- •Модель межвидовой конкуренции
- •Эпидемия болезней
- •Модель “хищник - жертва”
- •Рост опухоли
- •3.5 Моделирование оптимальных систем
- •4 Где построить школу?
- •Литература
- •Оглавление
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«Чувашский государственный университет имени И. Н. Ульянова»
В. К. Никишев Математическое моделирование
Лабораторный практикум
Чебоксары
2013
УДК 004.92(076.5)
ББК 3973.2-044.4я73
Н62
.
Никишев В. К.
Н62 Математическое моделирование: лабораторный практикум.
Чебоксары: Изд-во Чуваш. Ун-та, 2013. – 151 с.
Представлены примеры выполнения лабораторных работ по моделированию на языках программирования Delphi, VS 2010 ( VC#,VC++, VB.NET) и в среде моделирования SciLab (MatLab). Тематика лабораторных работ соответствует рабочей программе по математическому моделированию, которая составлена в соответствии со стандартом образования. Каждая работа содержит условие задачи, алгоритм в виде блок-схемы, программы на языках программирования VC#, VC++, DELPHI и результаты исследований. Задания для выполнения лабораторных работ представлены в конце лабораторного практикума.
Для бакалавров II-III, магистров и аспирантов технических факультетов, изучающих математическое моделирование с использованием современных языков.
Ответственный редактор канд. техн. наук, профессор В. К. Никишев
Утверждено Учебно-методическим советом университета
УДК 004/92(076/5)
ISBN978-5-7677-1739-2 © Издательство Чувашского
Университета, 2013 © Никишев В. К., 2013
Предисловие
В настоящее время большое внимание уделяется вопросам моделирования различных систем с использованием современных языков программирования (Visual Basic, Delphi, VC#,VC++,VB.NET) и информационных программ, например, Excel, MathCad, MatLab, Maple,SciLab.
В отличии от программирования, где разрабатываются алгоритм и программа для решения какой-либо задачи для получения результата решения при заданных исходных данных, в моделировании разрабатываются алгоритм и программа для исследования систем, объектов или процессов. Необходимо помнить, что моделирование – это исследование систем, это вычислительный эксперимент. А исследование обычно проводится с учетом воздействия на модель, представленной в математической или иной формах, различных входных параметров или изменение различных коэффициентов, которые входят в уравнение модели. В результате проведения вычислительного эксперимента по полученным результатам можно сделать соответствующие выводы по устойчивости систем, точности систем, управлению объектов или в целом по работе какой-либо информационной системы при различных воздействиях на систему. Поэтому в отличие от простой программы необходимо разработать проект для исследования системы. Такой проект может иметь следующую структуру: получение результата моделирования при конкретных параметрах, при изменении параметров в определенных интервалах и получения так называемого среза результата при изменении исследуемого параметра в определенных интервалах.
Лабораторная работа 1. Методы исследования объектов, динамика которых описывается дифференциальными уравнениями с использованием языков программирования
Delphi, VC++.NET, VC#. NET
Цель занятия:
1. Получить практические навыки исследования систем (объектов), динамика которых описывается дифференциальными уравнениями 1-го порядка.
2. Научиться разрабатывать алгоритм и программу с использованием языков программирования Delphi, VC++.NET, VC#.NET
3. Практически усвоить численные методы Эйлера и Рунге-Кутта для решения дифференциальных уравнений 1-го порядка.
Задачи занятия:
1. Разработка алгоритма в виде блок-схемы.
2. Построение графиков кривых y=f(x), ý =f(x) при параметрах a-const иvar.
3. Анализ результатов исследований.
Модели объектов исследования
aӳ+bý + cy=f
Программа исследования
1. a,c,f - const, t – var ( t0 – tk, h= 0.1, 0.01)
2. a,f - const, t -var( t0 – tk, h= 0.1, 0.01), b- var
Пример 1
Условие задачи: cоставить алгоритм и проект моделирования объекта, динамика которого описывается дифференциальным уравнением 1-го порядка методом Эйлера
5ý + 3 y = 4/
Блок-схема алгоритма