Дипломна робота на тему: «РОЗРОБКА МОДЕЛЮЮЧОЇ СИСТЕМИ КОМП’ЮТЕРНОЇ РЕАЛІЗАЦІЇ ЛІНІЙНИХ ДИНАМІЧНИХ ОБ’ЄКТІВ ДЛЯ ЇХ ВИКОРИСТАННЯ У МОДЕЛЮЮЧИХ ПЕДАГОГІЧНИХ ПРОГРАМНИХ ЗАСОБАХ»

Зміст

Вступ    4

Розділ І. Математичний апарат опису динамічних об’єктів    7

1.1. Математичні моделі лінійних стаціонарних динамічних об’єктів    7

1.2. Різницеві динамічні моделі    9

1.3. Чисельна реалізація математичних моделей лінійних динамічних об’єктів    12

Розділ ІІ. Структурне моделювання динамічних об’єктів    15

2.1 Метод структурного моделювання    15

2.2. Структурно-алгоритмічний метод моделювання динамічних об’єктів    16

2.3 Реалізація структурно-алгоритмічного методу при моделюванні динамічних об’єктів    19

Розділ ІІІ. Програмні засоби моделювання керованих електромеханічних систем    23

3.1. Структура моделюючої системи    23

3.2. Функціонування системи    28

3.3. Опис модуля для моделюючої системи    29

3.4. Комп’ютерна обробка результатів дослідження лінійного динамічного об’єкту    33

Висновки    35

Список використаної літератури    36

ДОДАТКИ    39

Додаток 1    39

Додаток 2    40

Додаток 3    53

Додаток 4    54

Додаток 5 (інерційна ланка)    55

Додаток 6 (послідовне з`єднання двох інерційних ланок)    56

 

Вступ

Інформатизація суспільства проводиться в двох взаємопов’язаних напрямках. З одного боку комп’ютер розглядається як об’єкт вивчення, а з іншого — як універсальний засіб, що дозволяє розв’язати велику кількість різноманітних задач. В останній час комп’ютерна техніка широко стала використовуватись в освітніх закладах, що дозволило значно підвищити ефективність навчання. Комп’ютери стали використовуватись не лише при вивченні інформатики, а в рамках багатьох інших дисциплін.

Сам по собі факт використання комп’ютера в учбовому процесі не завжди забезпечує підвищення педагогічної ефективності. Ключовим питанням комп’ютеризації навчання є методична доцільність використання комп’ютера при вивченні даного предмету, курсу, теми, розділу. Так при вивченні предметів природничого циклу з методичної точки зору найбільшої уваги заслуговує використання метода математичного моделювання, що дозволяє проводити за допомогою комп’ютера серію обчислювальних експериментів. При цьому об’єкт дослідження замінюється своєю математичною моделлю, що дає можливість відтворювати важливі для даного дослідження властивості об’єкта-оригіналу.

Добре побудована модель, як правило, доступніша для дослідження, ніж реальний об’єкт. Більше того, деякі об’єкти взагалі не можуть вивчатись безпосередньо (наприклад, експерименти з економікою країни, з астрономічними тілами, експерименти в минулому чи в майбутньому і т.п.). Модель дозволяє також навчити правильно керувати об’єктом, випробовуючи різні варіанти керування на моделі об’єкта. Експериментувати з об’єктом в кращому випадку буває незручно, а часто шкідливо або взагалі неможливо за різними причинами (велика протяжність експерименту у часі, небезпека при введені об’єкта у незворотній стан і т.п.). застосування методики математичного моделювання значно розширює коло об’єктів, які можна досліджувати. Використання комп’ютера, дозволяє автоматизувати такі операції, як проведення попереднього збору обробки результатів експерименту, систематизація даних та подання їх у зручному для сприйняття вигляді (графіки, гістограми, синтезовані ситуаційні зображення, керована мультиплікація тощо).

Математична модель має важливу властивість: її дослідження може дати нові знання про об’єкт-оригінал. Хоча, з одного боку, метод математичного моделювання вимагає від учня додаткових зусиль для підготовки обчислювальних експериментів, але, з другого боку, якість одержаних, таким чином знань вища, ніж у випадку простого сприйняття відомих фактів.

Педагогічні програмні засоби на базі методу математичного моделювання повинні мати суттєві відмінності від пакетів прикладних програм, що реалізують метод математичного моделювання. При створенні педагогічних програмних засобів, що містять моделюючі компоненти особливу увагу необхідно приділяти розробці інтерфейсу користувача. Інтерфейс користувача педагогічних програмних засобів повинен забезпечувати максимально можливе наближення модельного експерименту до реального.

Основною технологічною вимогою до педагогічних програмних засобів математичного моделювання є модульність. Тільки за допомогою модульності можна забезпечити, з одного боку, стандартизацію, необхідну для широкого і ефективного використання моделюючих педагогічних програмних засобів в навчальному процесі, а з іншого боку — можливість варіювання сценарієм навчання.

У структурі моделюючих педагогічних програмних засобів можна виділити такі основні компоненти:

  • моделююче ядро (формування моделей, аналітичний та чисельний розв’язок, візуалізація результату та ін.);
  • програмну оболонку, що включає елементи штучного інтелекту (мовний інтерфейс як засіб діалогу, база знань про предметну область та ін.);
  • програми, що забезпечують накопичення, збереження, статистичну обробку і документування інформації про роботу учня;
  • програмні засоби підтримки локальної мережі (при необхідності).

В дипломній роботі розглядаються питання комп’ютерної реалізації моделей лінійних динамічних об’єктів для використання їх в моделюючих педагогічних програмних засобах. Для побудови комп’ютерних моделей використовується структурно-алгоритмічний метод, який дозволяє синтезувати моделі складних динамічних об’єктів шляхом композиції їх з елементарних програмних модулів. Далі ці цифрові моделі можна використовувати при побудові моделюючих педагогічних програмних засобів, що на теперішній час є актуальною задачею.

Розділ І. Математичний апарат опису динамічних об’єктів

1.1. Математичні моделі лінійних стаціонарних динамічних об’єктів

Розглянемо приклад, коли вихідна математична модель задана у вигляді звичайного лінійного диференціального рівнянні з сталими коефіцієнтами і нульовими початковими умовами

,                (1.1)

.

де х(t) — вхідний, у(t) — вихідний сигнали. За допомогою рівняння (1.1) можна апроксимувати велику кількість математичних моделей об’єктів, тому його реалізація дає можливість охопити велику кількість задач
динаміки.

Використаємо апарат операційного числення, а саме — перетворення Лапласа та його властивості [4, 6].

Приймаючи до уваги те, що і-кратному диференціюванню оригінала відповідає множення зображення в просторі перетворення Лапласа на рi, одержимо модель у вигляді

         (1.2)

або, приймаючи до уваги залежність

Y(p)=W(p)X(p),

у вигляді дробово-раціональної передатної функції

            (1.3)

де ai, bj – дійсні сталі коефіцієнти.

Оскільки, один з неодиничних коефіцієнтів дробово-раціональної частини можна привести до одиниці за рахунок спеціального вибору одиниці виміру часу шляхом ділення коефіцієнтів ai, bj
на kT
; то передатну функцію (1.3) можна звести до вигляду

ЗАВАНТАЖИТИ

Для скачування файлів необхідно або Зареєструватись

Rozr Modelel Syst Komp Real (334.5 KiB, Завантажень: 5)

Сторінка: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
завантаження...
WordPress: 23.35MB | MySQL:26 | 0,321sec