- •Основные определения и понятия теории моделирования
- •Роль и место моделирования в исследовании систем
- •Задачи моделирования
- •Подходы к построению моделей
- •Классификация видов моделирования
- •Подходы в математическом моделировании
- •Требования к программно-техническим комплексам
- •Классификация пакетов моделирования
- •Концепция структурного моделирования систем
- •Структура и свойства математической модели
- •Классификация математических моделей
- •Общий подход к формированию математических моделей
- •Этапы математического моделирования
- •Основные правила построения математических моделей
- •Способы представления и оценки статических моделей
- •Парная регрессия. Оценка параметров парной регрессии.
- •Линеаризация нелинейных регрессий
- •Множественная регрессия. Оценка параметров множественной регрессии
- •Основные способы представления динамических моделей
- •Математические модели непрерывной системы
- •Представление моделей в пространстве состояний
- •Представление моделей в виде передаточных функций
- •Преобразование пф в дифференциальные уравнения
- •Интегрирующее звено
- •Апериодическое звено
- •Колебательное звено
- •Дифференцирующее звено с замедлением
- •Модели объектов управления
- •Описание математической модели дпт нв
- •Представление модели дпт нв в виде детализированной структурной схемы
- •Представление модели дпт нв в виде передаточной функции
- •Представление дпт нв в виде модели в пространстве состояний.
- •Математические модели движения морских судов
- •Модель горизонтального движения надводного судна.
- •Модель судна – модель Номото
- •Модель рулевой машины
- •Модель внешней среды
- •Моделирование дискретных систем. Преобразование непрерывных линейных систем к дискретной форме
- •Идентификация линейных дискретных систем
- •Авторегрессионные модели
- •Структуры моделей управляемого объекта
- •Спецификации моделей
- •Armax-модель
- •Постановка задачи идентификации
- •Параметрические методы идентификации
- •Метод авторегрессионной идентификации
- •Идентификация в векторно-матричной форме
- •Лабораторные работы Лабораторная работа №1. Изучение пакетов моделирования
- •Краткие сведения о среде Matlab
- •Описание среды Scilab
- •Задание на лабораторную работу
- •Лабораторная работа №2. Исследование статических зависимостей. Определение параметров парной регрессии
- •Цель работы:
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Тестовые данные
- •Контрольные задания
- •Лабораторная работа №3. Исследование статических зависимостей. Определение параметров множественной регрессии
- •Задание на лабораторную работу
- •Варианты заданий
- •Содержание отчета
- •Лабораторная работа № 5. Исследование динамических моделей линейных систем (в форме Коши и векторно-матричном виде)
- •Задание на лабораторную работу
- •Лабораторная работа № 6. Преобразование моделей (нм – дм). Исследование дискретных моделей
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Лабораторная работа № 7. Идентификация параметров динамических моделей линейных систем. Авторегрессионная идентификация
- •Задание на лабораторную работу
- •Порядок выполнения работы
- •Приложение:
- •Лабораторная работа № 8. Идентификация параметров динамических моделей линейных систем. Идентификация в пространстве состояний
- •Задание на лабораторную работу
- •Порядок выполнения работы
Лабораторная работа №2. Исследование статических зависимостей. Определение параметров парной регрессии
-
Цель работы:
- построение моделей парной линейной и нелинейной регрессии для описания исходных данных;
- определение параметров уравнения парной линейной регрессии;
- определение параметров уравнений парной нелинейной регрессии;
- выбор уравнения модели парной регрессии, наиболее точно описывающего исходную зависимость.
-
Порядок выполнения работы
Разработать программное обеспечение для определения и анализа парных регрессионных моделей по заданным исходным данным.
Разработанное программное обеспечение должно выполнять следующие функции:
1. Определение параметров парной линейной регрессии.
По заданной последовательности исходных значений рассчитать параметры линейной регрессии.
2. Определение параметров парной нелинейной регрессии.
Вывести аналитические выражения для определения параметров заданной преподавателем регрессии.
По заданной последовательности исходных значений рассчитать параметры нелинейной регрессии.
В виде вывода сравнить точность регрессионной оценки для рассчитанных регрессий.
3. Отображение графиков исходных и оцененных данных.
-
Содержание отчета
1. Исходные данные.
2. Определение параметров парной линейной регрессии.
3. вывод выражений для определения параметров нелинейной регрессии.
4 Текст программы.
5. Результаты моделирования и выводы по работе.
-
Тестовые данные
x
y
0,16
10,3
0,26
13,4
0,44
20,0
0,48
20,1
0,63
23,2
0,65
23,4
0,67
23,7
0,75
24,8
0,89
30,2
0,9
31,3
1,03
32,2
1,12
35,1
1,18
37,2
1,19
37,9
1,24
39,4
-
Контрольные задания
1. Для уравнения нелинейной регрессии вывести выражения для оценки неизвестных параметров, используя критерий (1.7):
а) ,
б) ,
в) .
2. Для уравнения линейной регрессии (1.2) вывести выражения для определения параметров регрессии, используя критерий
Лабораторная работа №3. Исследование статических зависимостей. Определение параметров множественной регрессии
Цель работы: получение навыков по определению параметров множественной регрессии.
-
Задание на лабораторную работу
По результатам выполнения работы оформить отчёт. В отчёт должно входить задание, аналитический вывод выражений, код программы с пояснениями (matlab, scilab) и результаты (если результатами являются графики – то привести графики обязательно).
Вариант 1. Вывести аналитические выражения для определения параметров множественной парной регрессии . (для p=2, 3, 4)
Вариант 4. По данным второго варианта тестовых данных вывести выражения для оценки параметров функции
Вариант 2. Вывести аналитические выражения для определения параметров множественной парной регрессии . (для p=2, 3, 4)
Тестовые данные, вариант 1
y |
x1 |
x2 |
x3 |
x4 |
0,4 |
2,0 |
1,4 |
4,1 |
35,3 |
0,4 |
19,5 |
12,2 |
105,0 |
32,7 |
0,6 |
4,2 |
1,9 |
23,1 |
27,9 |
0,7 |
4,5 |
18,5 |
24,0 |
38,5 |
0,7 |
15,5 |
5,8 |
80,8 |
27,2 |
0,8 |
6,8 |
3,2 |
33,5 |
32,1 |
0,9 |
31,3 |
18,9 |
43,0 |
40,9 |
0,9 |
12,4 |
6,9 |
96,0 |
29,8 |
0,9 |
21,4 |
1,6 |
131,0 |
29,2 |
1,1 |
17,7 |
15,0 |
140,0 |
25,4 |
1,3 |
15,0 |
5,8 |
96,6 |
26,5 |
1,3 |
6,8 |
8,0 |
26,8 |
35,3 |
1,3 |
13,5 |
8,6 |
70,7 |
29,2 |
1,4 |
9,8 |
12,6 |
212,0 |
33,1 |
1,6 |
17,9 |
20,1 |
85,6 |
36,8 |
1,7 |
13,4 |
13,7 |
64,7 |
40,5 |
1,7 |
10,0 |
4,8 |
50,2 |
38,9 |
1,8 |
27,0 |
13,0 |
142,0 |
30,5 |
1,9 |
27,1 |
18,9 |
41,7 |
35,0 |
1,9 |
13,4 |
13,2 |
61,8 |
26,2 |
1,9 |
12,7 |
11,9 |
59,3 |
29,3 |
2,0 |
13,4 |
11,5 |
65,4 |
29,1 |
2,6 |
20,0 |
21,8 |
106,0 |
37,3 |
4,1 |
137,1 |
99,0 |
347,0 |
37,0 |
6,9 |
165,4 |
60,6 |
745,0 |
36,3 |
Вариант 3. Вывести аналитические выражения для определения параметров множественной парной регрессии , для данных из первой лабораторной работы.
Тестовые данные, вариант 2
Y |
K |
L |
114043 |
182113 |
8310 |
120410 |
193749 |
8529 |
129187 |
205192 |
8738 |
134705 |
215130 |
8952 |
139960 |
225021 |
9171 |
150511 |
237026 |
9569 |
157897 |
248897 |
9527 |
165286 |
260661 |
9662 |
178491 |
275466 |
10334 |
199457 |
295378 |
10981 |
212323 |
315715 |
11746 |
226977 |
337642 |
11521 |
241194 |
363599 |
11540 |
260881 |
391847 |
12066 |
277498 |
422382 |
12297 |
296530 |
455049 |
12955 |
306712 |
484677 |
13338 |
329030 |
520553 |
13738 |
354057 |
561531 |
15924 |
374977 |
609825 |
14154 |
-
Содержание отчета
1. Исходные данные.
2. Определение параметров регрессии, заданной вариантом.
3. Текст программы.
4. Результаты моделирования и выводы по работе.
-
Контрольные задания
1. Для уравнений нелинейной регрессии (2.3)-(2.5) вывести выражения для оценки неизвестных параметров.
Лабораторная работа № 4. Исследование динамических моделей линейных систем (в виде структурных схем и ДСС)
Цель работы: преобразования непрерывных динамических моделей линейных систем. Моделирование непрерывных моделей линейных систем в виде структурных схем.
-
Теоретические сведения
детализированными структурными схемами (ДСС). Под ДСС понимаем структуру состоящую, для линейных систем, из усилительных и интегрирующих звеньев
-
Задание на лабораторную работу
Выбрать вариант задания из таблицы 1.
1. Реализовать схему в Matlab Simulink (Scilab Xcos) в виде модели, используя типовые блоки;
2. Используя методы структурных преобразований вывести характеристическое уравнение САУ, сделать вывод об устойчивости и качественных показателях переходной функции;
3. Представить структурную схему в виде ДСС;
4. Исследовать качественные показатели переходных процессов при различных типовых входных и внешних воздействиях.