ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ»

Е. А. Делакова, с. П. Соколова, а. Г. Степанов, о. И. Ширяева общая теория систем

Методические указания

по выполнению лабораторных работ № 1 ‑ 6

Санкт-Петербург

2012

Составители: е. А. Делакова, а. Г. Степанов, с. П. Соколова, о. И. Ширяева

Рецензент: профессор Международного банковского института доктор технических наук М. Л. Кричевский

Методические указания содержат лабораторные работы, целью выполнения которых является формирование базовой основы подготовки специалистов в области использования современных технологий при решении задач исследования динамических свойств, оценивания качества замкнутых систем менеджмента с использованием инструментария универсальной математической системы MATLAB.

Предназначены для студентов очной и заочной форм обучения, изучающих дисциплину «Общая теория систем».

Подготовлены кафедрой бизнес-информатики и рекомендованы к изданию редакционно-издательским советом Санкт-Петербургского государственного университета аэрокосмического приборостроения.

Содержание

Лабораторная работа № 1. РАБОТА В СИСТЕМЕ MATLAB 5

Лабораторная работа № 2. MATLAB – основы моделирования 16

Составители: Е. А. Делакова, А. Г. Степанов, С. П. Соколова, О. И. Ширяева 2

Содержание 3

1.1. Задание матриц 6

1.2. Матричные вычисления 6

1.2.1. Функции описания матриц 6

1.2.2. Знаки операций 7

1.2.3. Матричные характеристики 7

1.2.4. Команды линейной алгебры 7

1.2.5. Создание графика 8

1.2.6. Печать графиков 10

1.3. Лабораторная работа № 1 10

1.3.2. Порядок выполнения работы 14

1.3.3. Оформление отчета 14

2. Структура и возможности моделирующих пакетов 16

2.1. Основные сведения 16

2.2. Основные принципы работы и моделирования 16

2.3. Методический пример 18

2.4 Порядок выполнения лабораторной работы №2 19

2.6. Контрольные вопросы 19

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ 20

3.1 Система управления. Основные понятия 20

3.2 Задача наполнения бака 21

3.3 Методический пример 24

3.4 Порядок выполнения лабораторной работы №3 25

3.5 Контрольные вопросы 25

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4. ФОРМЫ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ 26

4.1 Основные теоретические сведения 26

4.2 Методический пример 27

4.3 Порядок выполнения лабораторной работы №4. 29

4.4 Контрольные вопросы 30

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5. ИССЛЕДОВАНИЕ Переходных ХАРАКТЕРИСТИК ТИПОВЫХ ЗВЕНЬЕВ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ 32

5.1 Типовые звенья системы управления 32

5.2 Определение параметров передаточной функции 33

5.3 Порядок выполнения лабораторной работы №5 35

5.4 Контрольные вопросы 35

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6. ЭКВИВАЛЕНТНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СТРУКТУРНЫХ СХЕМ 37

6.1 Основные соединения структурных схем 37

6.2. Основные преобразования структурных схем 37

6.3 Порядок выполнения лабораторной работы №6 39

5.4 Методический пример 40

6.5 Контрольные вопросы 41

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7. Исследование устойчивости РАЗОМКНУТЫХ И ЗАМКНУТЫХ СИСТЕМ 42

7.1 Основные теоретические сведения 42

7.2 Порядок выполнения работы 45

7.3 Методический пример 46

7.4 Контрольные вопросы 47

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №8. критерии устойчивости СИСТЕМ 48

8.1 Основные теоретические сведения 48

8.2 Порядок выполнения работы 52

8.3 Методический пример выполнения лабораторной работы №8 53

8.4 Контрольные вопросы 57

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №9. ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ 58

9.1 Прямые и косвенные оценки качества 58

9.2 Интегральные оценки 62

9.3 Порядок выполнения работы 63

9.4 Контрольные вопросы 64

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №10. КОРРЕКЦИЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ 65

10.1 Понятие о методах коррекции СУ. Законы регулирования 65

10.2 Выбор оптимальных параметров регуляторов 68

10.3 Порядок выполнения работы 69

10.4 Контрольные вопросы 70

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 71

Лабораторная работа № 1. РАБОТА В СИСТЕМЕ MATLAB

Цель работы: освоение процедуры функционирования вычислительной среды MATLAB для реализации процедур матричного анализа.

Универсальная математическая система (УМС) MATLAB является мощным средством решения научно-технических, инженерных и экономических задач. Инструментарий УМС MATLAB позволяет производить [1, 2]:

1. Математические вычисления.

2. Создание и исследование свойств алгоритмов.

3. Анализ и исследование исходных данных.

4. Моделирование динамических процессов.

5. Разработку приложений, включая создание графического интерфейса.

Структура универсальной математической системы MATLAB представлена на рис. 1.1.

Рисунок 1.1. Структура системы MATLAB.

Среда MATLAB состоит из 4 основных окон:

• Command Window ‑ выполняются команды пользователя, подлежащие немедленному исполнению, а также отображаются результаты исполняемых команд. Вызвать справку из командного окна можно при помощи следующих команд: doc (отображает подсказку в html-формате), help (отображает текст справки в командном окне), lookfor (осуществляет поиск ключевого слова во всех m-файлах).

• Command History — история команд. Хранятся все команды, набираемые пользователем, не попадают сообщения системы и результаты вычислений.

• Workspace — рабочее пространство. Представляет собой текущий набор переменных (имя, размер, тип).

• Current Directory — текущая директория.