Разработка функциональных требований и выбор базового пакета прикладных программ

Известно огромное количество работ, посвященных компьютерному моделированию, из которых выделим как наиболее близко отражающие рассматриваемую проблему. В этих работах приведена классификация программных средств, определены функциональные требования к ним в соответствии с решаемыми задачами и дан анализ областей применения, достоинств и недостатков различных пакетов прикладных программ.

Обобщение этих сведений позволяет сформулировать основные функциональные требования к программному обеспечению численного эксперимента с конкретной динамической системой ПФ:

• · генерирование случайных величин с заданным распределением вероятностей (нормальное распределение);
• · моделирование блочно заданных систем;
• · определение следующего события по списку и передача управления соответствующему блоку;
• · добавление записей в список или их удаление;
• · интеграция с другими математическими системами;
• · сбор выходных статистических данных и создание отчета с результатами в численном, табличном и графическом виде.

В наибольшей мере этим требованиям соответствует пакет MatLAB с подсистемами Simulink который и принят в качестве базового.

Организация и логика программы.

Для реализации математической модели на ЭВМ необходимо преобразовать ее к соответствующему машинному виду.

Сгруппируем по функциональному признаку параметры динамической системы в массивы.

Где — скорость трактора, — параметры муфт, ;

— моменты инерции и массы, ;) — жесткости,;

— моменты,; - передаточные числа,;

— коэффициенты,; - плечи сил,;

) — углы поворота,; - скорости, ;

) — реакции орудия, .

Обозначим вектор состояния системы как ,.

где — параметры рассматриваемой системы [2, (5.18)], а через — текущее время интегрирования.

Перепишем исходную систему в следующем виде (принцип процедуры преобразования покажем на примере первого уравнения системы):

Структурная схема программы реализующую систему уравнений математической модели представлена набором основных модулей:

· initproject. m — реализует динамику объекта на интервале .

Количество интервалов интегрирования определено переменной:

SET_OF_DYNAMICS_PART=32.

Длина элементарного интервала интегрирования:

LENGTH_OF_SMALL_INTEGRATION_PART.

Динамика на элементарных участках накапливается в файлах dynamic_S (i).dat,.

где — номер координаты вектора состояния системы.

· - реализует схему интегрирования Рунге-Кутта,.

где — указатель на функцию, вычисляющую правые части уравнений;

— массив «времен» в которых определяется текущая динамика. При и STEP_INTEGRATION, количество промежуточных точек ;

— вектор начальных условий;

• — вектор, определяющий абсолютную и относительную точности получаемых решений.
• · allproject1. m — вычисляет правые части системы дифференциальных уравнений, приведенных к нормальному виду.

· PART_OF_MOMENTS.m — вычисляет суммарные моменты на фрезах и, реакции фрез и, момент двигателя, моменты на муфтах и. momentpart1. m — вычисляет моменты и. m1f. m, mmf. m, mtf. m — подынтегральные функции; readdynamic. m — выполняет проверку динамики на элементарном участке интегрирования и строит графики координат вектора состояний системы.