Моделирование, виртуализация и вычисления в среде Matlab
内容描述: Изучает систему компьютерной математики MatLab, основные системы компьютерной математики, приемы производства простых вычислений, построения графиков, исследования функции, решения дифференциальных и интегральных уравнений, уравнений математической физики с использованием системы компьютерной математики, программирование вычислительных процессов.
贷款数: 6
Пререквизиты:
- Компьютерное моделирование в среде MatLab
*СomplexityDiscipline(zh-CN)*:
| *TypesOfClasses(zh-CN)* | *hours(zh-CN)* |
|---|---|
| *Lectures(zh-CN)* | 30 |
| *PracticalWork(zh-CN)* | |
| *LaboratoryWork(zh-CN)* | 30 |
| *srop(zh-CN)* | 30 |
| *sro(zh-CN)* | 90 |
| *FormOfFinalControl(zh-CN)* | экзамен |
| *FinalAssessment(zh-CN)* | Экзамен |
零件: Вузовский компонент
循环次数: Профилирующие дисциплины
Цель
- Для моделирования, виртуализации и вычислений применяется интерактивный инструмент MATLAB Simulink, который позволяет при помощи графических блок-диаграмм моделировать сложные динамические системы и исследовать их работоспособность.
Задача
- знакомство с системой компьютерного моделирования MATLAB Simulink
Результат обучения: знание и понимание
- овладение основными приемами компьютерного моделирования, виртуализации и производства блочных вычислений с использованием системы MATLAB Simulin
Результат обучения: применение знаний и пониманий
- выработка навыков применения компьютерных технологий в научно-исследовательской и практической работе
Результат обучения: формирование суждений
- формировать суждение об обоснованном выборе метода решения задачи и конкретного способа его алгоритмической реализации с учетом результатов их анализа по вычислительной сложности
Результат обучения: коммуникативные способности
- порождать новые идеи и демонстрировать навыки самостоятельной научно-исследовательской работы для обоснования используемых принципов построения моделей.
Результат обучения: навыки обучения или способности к учебе
- выработка способности приобретать новые и профессиональные знания, используя современные образовательные и информационные технологии
*TeachingMethods(zh-CN)*
При проведении учебных занятий предусматривается использование следующих образовательных технологий: - Информационно – коммуникационная технология; - Технология развития критического мышления; - Проектная технология; - Технология интегрированного обучения; - Технологии уровневой дифференциации; - Групповые технологий; - Традиционные технологии (лекционное, лабораторное занятия)
*AssessmentKnowledge(zh-CN)*
Преподаватель проводит все виды работ текущего контроля и выводит соответствующую оценку текущей успеваемости обучающихся два раза в академический период. По результатам текущего контроля формируется рейтинг 1 и 2. Учебные достижения обучающегося оцениваются по 100-балльной шкале, итоговая оценка Р1 и Р2 выводится как средняя арифметическая из оценок текущей успеваемости. Оценка работы обучающегося в академическом периоде осуществляется преподавателем в соответствии с графиком сдачи заданий по дисциплине. Система контроля может сочетать письменные и устные, групповые и индивидуальные формы.
| *Period2(zh-CN)* | *TypeOfTask(zh-CN)* | *Total(zh-CN)* |
|---|---|---|
| 1 *Rating(zh-CN)* | Лабораторная работа 1 | 0-100 |
| Лабораторная работа 2 | ||
| Лабораторная работа 3 | ||
| Лабораторная работа 4 | ||
| 2 *Rating(zh-CN)* | Лабораторная работа 5 | 0-100 |
| Лабораторная работа 6 | ||
| Лабораторная работа 7 | ||
| Лабораторная работа 8 | ||
| *TotalControl(zh-CN)* | экзамен | 0-100 |
*PolicyAssignmentTask(zh-CN)*
| *TypeOfTask(zh-CN)* | 90-100 | 70-89 | 50-69 | 0-49 |
|---|---|---|---|---|
| Excellent | *Grade4(zh-CN)* | *Grade3(zh-CN)* | *Grade2(zh-CN)* | |
| Собеседование по контрольным вопросам | демонстрирует системные теоретические знания, владеет терминологией, логично и последовательно объясняет сущность явлений и процессов, делает аргументированные выводы и обобщения, приводит примеры, показывает свободное владение монологической речью и способность быстро реагировать на уточняющие вопросы | демонстрирует прочные теоретические знания, владеет терминологией, логично и последовательно объясняет сущность, явлений и процессов, делает аргументированные выводы и обобщения, приводит примеры, показывает свободное владение монологической речью, но при этом делает несущественные ошибки, которые исправляет самостоятельно или при незначительной коррекции преподавателем | демонстрирует неглубокие теоретические знания, проявляет слабо сформированные навыки анализа явлений и процессов, недостаточное умение делать аргументированные выводы и приводить примеры, показывает недостаточно свободное владение монологической речью, терминологией, логичностью и последовательностью изложения, делает ошибки которые может исправить только при коррекции преподавателем. | демонстрирует незнание теоретических основ предмета, несформированные навыки анализа явлений и процессов, не умеет делать аргументированные выводы и приводить примеры, показывает слабое владение монологической речью, не владеет терминологией, проявляет отсутствие логичности и последовательности изложения, делает ошибки, которые не может исправить даже при коррекции преподавателем, отказывается отвечать на занятии |
| Работа на практических занятиях | Работа на практических занятиях | выполнил требования к оценке «5», но допущены 2-3 недочета. Ответ обучающегося на вопросы удовлетворяет основным требованиям к ответу на 5, но дан без применения знаний в новой ситуации, без использования связей с ранее изученным материалом и материалом, усвоенным при изучении других дисциплин; допущены одна ошибка или не более двух недочетов, обучающийся может их исправить самостоятельно или с небольшой помощью преподавателя. | выполнил работу не полностью, но не менее 50% объема практической работы, что позволяет получить правильные результаты и выводы; в ходе проведения работы были допущены ошибки. При ответе на вопросы обучающийся правильно понимает сущность вопроса, но в ответе имеются отдельные проблемы в усвоении вопросов курса, не препятствующие дальнейшему усвоению программного материала; допущено не более одной грубой ошибки и двух недочетов. | выполнил работу не полностью или объем выполненной части работ не позволяет сделать правильных выводов. При ответе на вопросы демонстрирует не владение основными знаниями и умениями в соответствии с требованиями программы; допущены больше ошибок и недочетов, чем необходимо для оценки 3 или не может ответить ни на один из поставленных вопросов. |
*EvaluationForm(zh-CN)*
Итоговая оценка знаний обучающего по дисциплине осуществляется по 100 балльной системе и включает:
- 40% результата, полученного на экзамене;
- 60% результатов текущей успеваемости.
Формула подсчета итоговой оценки:
| И= 0,6 | Р1+Р2 | +0,4Э |
| 2 |
где, Р1, Р2 – цифровые эквиваленты оценок первого, второго рейтингов соответственно; Э – цифровой эквивалент оценки на экзамене.
Итоговая буквенная оценка и ее цифровой эквивалент в баллах:
Буквенная система оценки учебных достижений обучающихся, соответствующая цифровому эквиваленту по четырехбалльной системе:
| Оценка по буквенной системе | Цифровой эквивалент | Баллы (%-ное содержание) | Оценка по традиционной системе |
|---|---|---|---|
| A | 4.0 | 95-100 | Отлично |
| A- | 3.67 | 90-94 | |
| B+ | 3.33 | 85-89 | Хорошо |
| B | 3.0 | 80-84 | |
| B- | 2.67 | 75-79 | |
| C+ | 2.33 | 70-74 | |
| C | 2.0 | 65-69 | Удовлетворительно |
| C- | 1.67 | 60-64 | |
| D+ | 1.33 | 55-59 | |
| D | 1.0 | 50-54 | |
| FX | 0.5 | 25-49 | Неудовлетворительно |
| F | 0 | 0-24 |
Темы лекционных занятий
- Simulink как подсистема MATLAB. Средства моделирования в MATLAB. Специфика Simulink. Установка и запуск Simulink. Рекомендуемые для установки пакеты расширения MATLAB. Библиотека Simulink. Система помощи MATLAB. Команда help. Пункт меню Help окна MATLAB. Пункт меню Help окна Simulink Library Browser.
- Технология создания S-модели системы. Математическая модель и S-модель системы. Основные этапы создания S-модели системы. Редактирование S-модели системы. Операции с компонентами S-модели системы. Основные операции с компонентами, группами компонентов и блоков. Операции по оформлению S-моделей системы. Операции с текстом. Операции с цветом. Операции по выводу дополнительной информации. Исследование S-модели
- Технология моделирования системы. Настройка S-модели системы. Функции MATLAB для решения систем ОДУ. Настройка обмена данными S-модели системы с рабочим пространством памяти Workspace. Настройка диагностики моделирования. Моделирование системы — запуск, пауза и останов. Примеры моделирования простейших систем. S-модель простейшей аналоговой системы. S-модель простейшей дискретной системы
- Сигналы. S-модели сигналов. Группа блоков Sources. Параметры блоков. Блок Band-Limited White Noise. Типовые значения параметра Sample time. Интерпретация вектора параметров и размерность выходного сигнала. Блок Chirp Signal. Блок Clock. Блок Constant. Типы вводимых данных. Типы данных на выходе. Типы данных fixdt. Блок Counter Free-Running. Блок Counter Limited. Блок Digital Clock. Блок From File. Блок From Workspace
- Группа блоков Sources. Блок Ground. Блок In. Блок Pulse Generator. Блок Ramp. Блок Random Number. Блок Repeating Sequence. Блок Repeating Sequence Interpolated. Блок Repeating Sequence Interpolated. Блок Signal Generator. Блок Sine Wave. Блок Step. Блок Uniform Random Number. Виртуальные и невиртуальные блоки.
- Средства анализа сигналов. S-модели средств анализа сигналов. Группа блоков Sinks. Параметры блоков. Блок Display. Форматы вывода численных значений в блоке Display. Блок Out. Блок Scope. Блок Stop Simulation. Блок Floating Scope. Блок Terminator. Блок To File. Блок To Workspace. Блок XY Graph
- Математические преобразования. Средства библиотеки блоков Simulink. Арифметические операции. Блок Add. Блок Bias. Блок Divide. Блок Dot Product. Блок Gain. Блок Product. Блок Product of Elements. Блок Slider Gain. Блок Subtract. Блок Sum. Блок Sum of Elements. Блок Unary Minus
- Операции с матрицами и векторами. Блоки операций с матрицами и векторами. Блок Matrix Concatenate. Блок MinMax. Блок Reshape. Блок Vector Concatenate.
- Основные характеристики матрицы. Определитель (детерминант) (det(A)). Ранг (rank(A)). Норма (norm(A,p)). Ортонормированный базис (orth(A)). Нуль-пространство (null(A)). Собственные значения V и собственные векторы D ([V,D]=eig(A)). След (trace(A)). Сингулярные числа (svd(A)). Числа обусловленности (cond(A,p)).
Основная литература
- Солонина А. И. Цифровая обработка сигналов. Моделирование в Simulink. — СПб.: БХВ-Петербург, 2019. — 432 с.: ил.
- S. T. Karris/ Signals and Systems mith MATLAB Computing and Simulink Modeling. — Orhard Publications, 2017.
- Солонина А. И., Арбузов С. М. Цифровая обработка сигналов. Моделирование в MATLAB. — СПб.: БХВ-Петербург, 2008.
- Черных И. В. Simulink: среда создания инженерных приложений. — М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2014
Дополнительная литература
- Дьяконов В. П. MATLAB и SIMULINK для радиоинженеров. — М.: ДМК Пресс, 2011.
- Дэбни Дж., Харман Т. Simulink. — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013.
- Черных И. В. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB, SimPowerSystems и Simulink. — СПб.: Питер, 2018
