Математическое моделирование систем и процессов. Часть 1: Методические указания к выполнению лабораторных работ и самостоятельной работы
Рассматриваются возможности и средства интегрированной среды MathCAD для решения задач математического моделирования, принципы выбора или формирования математических моделей различных классов и методы их решения.
Предназначены для студентов 2-го курса, обучающихся по направлению 657700 − «Системы обеспечения движения поездов» по специальностям 210700 − «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте», 101800 − «Электроснабжение железных дорог», по направлению 140100 − «Теплоэнергетика» по специальностям 100700 − «Промышленная теплоэнергетика», 100500 – «Тепловые электрические станции», 101600 − «Энергообеспечение предприятий», по направлению 657600 − «Подвижной состав железных дорог» по специальности 150700 – «Локомотивы», для студентов заочного обучения, а также для обучения с использованием дистанционных образовательных технологий.
Библиогр.: 3 назв. Рис. 5.
Рецензенты: канд. техн. наук Л. Д. Федорова.
Омский гос. университет
путей сообщения, 2006
1. Лабораторная работа 1. Принципы создания документов MathCAD…
1.1. Запуск MathCAD. Элементы окна MathCAD ………..…………
1.2. Создание текстовой области……………………………………..
1.3. Создание области формул …………………………………….
1.4. Создание графической области………………………………….
1.5. Выделение, копирование, перемещение, удаление областей….
2. Лабораторная работа 2. Встроенные функции. Вывод таблицы значений функции. Построение графиков. Символьные преобразования…….
2.1. Вставка встроенной функции в документ …………………….
2.2. Ранжированная переменная ….……………………………….
2.3. Вывод таблицы значений функции…………………………….
2.5. Форматирование графика………………………………………..
2.6. Символьные преобразования………………………………….
3. Лабораторная работа 3. Средства MathCAD для реализации матричных вычислений………………………………………………………
3.1. Ввод матрицы в документ MathCAD …………………….……..
3.2. Средства MathCAD для реализации матричных вычислений.
4. Лабораторная работа 4. Математические модели в форме систем линейных алгебраических уравнений и методы их решения…………..
4.2. Информация к выполнения задания 1………………………..
4.3. Информация к выполнения задания 2….
4.4. Информация к выполнения задания 3………………………..
4.5. Информация к выполнения задания 4………………………..
4.6. Информация к выполнения задания 5………………………..
В В Е Д Е Н И Е
Математическое моделирование – мощное и перспективное средство развития науки и познания окружающих объектов и явлений. Возможности его за последние годы значительно возросли благодаря внедрению новых информационных технологий. Специалисты разных областей для моделирования исследуемых процессов и устройств применяют компьютерные математические системы и пакеты, такие как Derive, MathCAD, Maple, Mathematica, MatLAB.
Методические указания по дисциплине «Математическое моделирование систем и процессов» состоят из трех частей.
Методические указания (часть 1) включают четыре лабораторные работы. Первые три лабораторные работы позволят студенту освоить основные инструменты для решения задач математического моделирования в интегрированной среде MathCAD, приобрести навыки числовых расчетов и символьных преобразований, реализации скалярных и матричных вычислений, графического отображения информации. Остальные лабораторные работы посвящены особенностям формирования и реализации математических моделей различных классов.
В четвертой лабораторной работе рассматриваются математические модели в форме систем линейных алгебраических уравнений и методы их решения, реализуемые средствами системы MathCAD.
Студенту предлагается получить решение модели каждого класса несколькими способами (различными инструментами MathCAD). В процессе выполнения лабораторных работ студент должен уяснить важность правильной постановки задачи, выбора метода её решения, выбора способа отображения результатов моделирования и умения правильно интерпретировать их.
Методические указания предназначены для студентов 2-го курса очного и заочного обучения, а также для обучения с использованием дистанционных образовательных технологий.
Лабораторная работа 1
ПРИНЦИПЫ СОЗДАНИЯ ДОКУМЕНТОВ MATHCAD
1.1. Запуск MathCAD. Элементы окна MathCAD
Запуск системы MathCAD может быть осуществлён разными способами. Рассмотрим два из них.
1. Двойным щелчком левой кнопки мыши (ЛКМ) по значку (ярлыку) на рабочем столе.
2. С помощью команды Пуск=> Программы=> Моделирование=> MathCAD
После запуска появляется окно системы MathCAD. Фрагмент окна представлен на рис. 1.1 Теперь можно приступить к созданию документа.
Документ MathCAD может включать три типа областей: текстовую, область формул и графическую.
Заголовки, комментарии и другие текстовые элементы оформления документа должны быть введены втекстовую область.