Математическое и имитационное моделирование электротехнических и робототехнических систем (238,00 руб.)

Стр.2

Стр.3

Стр.4

Стр.5

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Инженерно-технологическая академия Д. В. БУРЬКОВ Ю. П. ВОЛОЩЕНКО МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ И РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ Учебное пособие Ростов-на-Дону –Таганрог Издательство Южного федерального университета 2020 1

Стр.2

Содержание УКД 004.94:621.3(075.8)+004.4(075.8) ББК 32.973-018.2я73 Б918 Печатается по решению кафедры электротехники и мехатроники Института радиотехнических систем и управления Южного федерального университета (протокол № 5 от 17 марта 2020 г.) Рецензенты: доктор технических наук, профессор каф. технологии машиностроения Донского государственного технического университета (ДГТУ) В. И. Бутенко кандидат технических наук, доцент каф. летательных аппаратов Южного федерального университета Р. Г. Шаповалов Бурьков, Д. В. Б918 Математическое и имитационное моделирование электротехнических и робототехнических систем : учебное пособие / Д. В. Бурьков, Ю. П. Волощенко ; Южный федеральный университет. – Ростов-наДону ; Таганрог : Издательство Южного федерального университета, 2020. – 159 с. ISBN 978-5-9275-3625-2 В данном пособии приведены эффективные приемы работы с распространенными программными средствами математического и имитационного моделирования. Данное учебное пособие предназначено для студентов и учащихся, изучающих информационные технологии в рамках направления 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника» и 15.03.06 «Робототехника и мехатроника». УКД 004.94:621.3(075.8)+004.4(075.8) ББК 32.973-018.2я73 ISBN 978-5-9275-3625-2 © Южный федеральный университет, 2020 © Бурьков Д. В., Волощенко Ю. П., 2020 © Оформление. Макет. Издательство Южного федерального университета, 2020 2

Стр.3

СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………… 5 1. ОСНОВЫ ТЕОРИИ МОДЕЛИРОВАНИЯ ………………………. 6 2. КЛЮЧЕВЫЕ ЭТАПЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ……………………. 8 3. ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ………………………………………………………. 9 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ С ПОМОЩЬЮ СИМУЛЯТОРА V-REP ………………………………… 18 4.1. Страницы и области просмотра ……………………………….. 24 4.2. Сцены …………………………………………………………… 27 4.3. Объекты сцены …………………………………………………. 28 4.4. Модели ………………………………………………………….. 31 4.5. Коллекции ……………………………………………………… 35 4.6. Окружающая среда …………………………………………….. 38 4.7. Основной сценарий …………………………………………….. 41 4.8. Вычислительные модули ……………………………………… 43 4.9. Обнаружение столкновений …………………………………... 44 4.10. Расчет расстояния …………………………………………….. 47 4.11. Обратная кинематика ………………………………………… 48 4.12. Динамика ……………………………………………………… 49 4.13. Моделирование ……………………………………………….. 50 4.14. Цикл моделирования …………………………………………. 51 5. МОДЕЛИРОВАНИЕ И АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ………………………………………………………………... 53 6. MATHCAD. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ ……... 57 6.1. Основные инструменты системы Mathcad и элементы интерфейса ……………………………………………………………. 57 6.2. Визуализация вычислений в Mathcad ………………………… 62 6.3. Ввод матриц, векторов и работа с ними ………………………. 64 6.4. Решение уравнений в Mathcad ………………………………. 68 6.5. Нахождение корней полиномов ……………………………... 70 3

Стр.4

Содержание 6.6. Решение систем линейных уравнений ………………………. 70 6.7. Метод решения через вычислительный блок «Given-Find» .. 71 6.8. Метод решения через команду solve ………………………… 71 6.9. Построение графика разрывной функции …………………... 72 6.10. Построение трехмерного графика …………………………. 72 6.11. Расчет простых цепей постоянного и переменного тока в Mathcad …………………………………………………………….. 7. ВВЕДЕНИЕ В SCILAB ………………………………………….. 73 80 7.1. Массивы в Scilab ……………………………………………… 89 7.2. Решение СЛАУ в Scilab ………………………………………. 93 7.3. Визуализация в Scilab ………………………………………… 95 8. MATLAB. НАЗНАЧЕНИЕ, ПРИНЦИПЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ …………………………………… 106 8.1. Описание интерфейса Matlab ………………………………… 107 8.2. Язык Matlab …………………………………………………… 110 8.3. Формирование векторов и матриц. Простые вычисления ….. 114 8.4. Визуализация вычислений …………………………………… 116 8.5. Символьные вычисления в Matlab. решение уравнений и систем уравнений ………………………………………………… 124 8.6. Создание m-файлов …………………………………………... 127 8.7. Matlab / Simulink ……………………………………………… 130 ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ ……………………………... 141 ТЕСТЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ ………………………………….. 149 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………………………………… 155 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ………………………………………….. 156 4

Стр.5