Министерство образования и науки Российской Федерации

Сибирский федеральный университет

Компьютерное моделирование в пакете matlab/Simulink

Методические указания к выполнению лабораторных работ

для студентов направления 230100.62

«Информатика и вычислительная техника»

Красноярск

СФУ

2011

УДК 519.8

ББК …

Рецензент

доктор технических наук, профессор О. Э. Семёнкина,

Сибирский государственный аэрокосмический университет

имени академика М. Ф. Решетнева

К… Компьютерное моделирование в пакете MATLAB/Simulink: метод. указания к выполнению лаб. работ для студентов направления 230100.62 «Информатика и вычислительная техника» / сост. Е. Д. Агафонов; Сибирский федеральный ун-т. – Красноярск, 2011. – 36 с.

ISBN …

ISBN…

УДК

519.8

ББК

…

© Сибирский федеральный университет, 2011

 Агафонов Е. Д., 2011

Оглавление

Общие сведения 4

Лабораторная работа 1. Решение системы линейных

алгебраических уравнений 5

Лабораторная работа 2. Решение транспортной задачи 7

Лабораторная работа 3. Построение регрессионной модели

с использованием метода наименьших

квадратов 11

Лабораторная работа 4. Моделирование движения маятника 15

Лабораторная работа 5. Модель полета двухступенчатой ракеты 18

Лабораторная работа 6. Частотный анализ сигнала

с использованием преобразования

Фурье 23

Лабораторная работа 7. Построение непараметрической оценки

регрессии 28

Библиографический список 35

Общие сведения

Ни одна сфера деятельности человека не обходится без моделирования. Сущность методологии моделирования состоит в замене исходного объекта его образом – моделью – и дальнейшем изучении этой модели доступными способами. Необходимость построения моделей очевидна, как очевидно и использование средств вычислительной техники и информационных технологий для их создания и исследования. В наибольшей степени моделирование с использованием компьютера оправданно для формальных моделей, т. е. моделей, которые описаны на языке математики. Работа не с самим объектом, а с его математической моделью, дает возможность безболезненно, относительно быстро и без существенных затрат исследовать его свойства и поведение в различных ситуациях.

Многие современные программные комплексы моделирования используют визуальный (графический) подход к программированию. В них модель задачи формируется в виде структурной схемы из виртуальных решающих элементов, имеющихся в библиотеке программной системы или создаваемых пользователем. Виртуальные решающие элементы представляют собой фрагменты программ, выполняющих некоторые математические операции, которые написаны на языках высокого уровня с использованием методов автоматизации программирования. Процедуре создания структурной схемы решаемой задачи соответствует формирование полной программы, которая может насчитывать десятки и сотни тысяч команд. При этом пользователь освобождается от необходимости составления и отладки сложной программы и даже может не владеть в совершенстве методами программирования на языках высокого уровня.

На сегодняшний день существует несколько десятков графических сред визуального моделирования. Одной из наиболее распространенных является среда Simulink, работающая на базе пакета MATLAB фирмы The MathWorks Inc. Эта среда используется для проектирования систем управления, цифровой обработки сигналов, коммуникационных систем и т. д.

Настоящие методические указания включают в себя описания семи лабораторных работ и содержат примеры компьютерного моделирования некоторых систем и процессов, имеющих формальное описание, с использованием визуального подхода к программированию. В качестве специализированного программного обеспечения выбран пакет MATLAB версии 7.6 совместно с приложением Simulink. Первые три лабораторные работы выполняются на языке MATLAB, остальные – в визуальной среде Simulink.

В каждой лабораторной работе указана цель, приведены краткие теоретические сведения, методические указания и порядок выполнения. В завершении студентам предлагается самостоятельно найти необходимую информацию в изданиях, представленных в библиографическом списке, и выполнить задания для самопроверки.

Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению 230100.62 «Информатика и вычислительная техника».

Лабораторная работа 1