Комплекс программ автоматизации вычислительного эксперимента в расчетно-моделирующей среде МАРС

• Автор: Ганджа, Тарас Викторович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 178 с. : ил.

1. Требования к структуре системы автоматизации математических

вычислений Макрокалькулятор

1.1 Цели и задачи системы автоматизации математических вычислений в

учебном процессе и научных исследованиях

1.2 Структура системы автоматизации математических вычислений и ее

взаимосвязь с системой автоматизированного моделирования технических объектов

1.3 Язык компонентных цепей

1.3.1 Основные понятия языка компонентных цепей

1.3.2 Автоматическое формирование модели цепи

1.4 Универсальный вычислитель системы моделирования МАРС

1.5 Выводы
2. Формализованное отображение систем математических выражений в
языке компонентных цепей
2.1 Грамматика языка представления математических выражений в
редакторе
2.1.1 Основные лексемы языка представления математических выражений
2.1.2 Правила формирования выражений в языке представления
математических выражений
2.2 Формирование дерева операций математического выражения
2.3 Формализм языка компонентных цепей для анализа математических
выражений
2.4 Отображение скалярных математических и алгоритмических
конструкций в языке компонентных цепей
2.4.1 Отображение операндов в языке компонентных цепей
2.4.2 Отображение операторов
2.4.3 Отображение функций
2.4.3.1 Стандартные математические функции
2.4.3.2 Функционалы и алгоритмические структуры
2.4.3.3 Функции пользователя
2.5 Отображение векторно-матричных математических конструкций
в языке компонентных цепей
2.6 Примеры расчета математических выражений
2.6.1 Расчет значения выражений
2.6.2 Решение линейных и нелинейных уравнений
2.6.3 Решение системы линейных уравнений
2.6.4 Построение графиков функций
2.6.5 Решение системы уравнений в матричном виде
2.7 Выводы
3. Программно-математическая реализация системы автоматизации
математических вычислений
3.1 Редактор математических выражений
3.2 Интерпретатор математических выражений
3.3 Универсальный вычислитель
3.3.1 Объектно-ориентированная структура универсального вычислителя
3.3.2 Алгоритмы расчета компонентных цепей систем сложных
математических выражений
3.3.3 Методики повышения быстродействия вычислительного
эксперимента
3.3.3.1 Алгоритм формирования системы уравнений
с учетом класса уравнений
3.3.3.2 Алгоритм анализа КЦ СТУС и СМВ с повышенным быстродействием
3.4 Архитектура библиотеки моделей компонентов
3.5 Интерактивная математическая панель
3.6 Структура менеджера эксперимента
3.7 Выводы
4. Использование системы автоматизации математических
вычислений в учебном процессе и учебно-научных исследованиях
4.1 Виртуальная лаборатория
4.2 Структура и функционирование компьютерного тренажера на основе среды моделирования МАРС
4.3 Применение среды моделирования МАРС в курсовом и дипломном проектировании
4.4 Примеры использования системы автоматизации математических
вычислений в различных режимах работы
4.5 Выводы
Заключение
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Математическая модель Эберса-Молла для транзистора.... 149 ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Интерфейсные окна настройки режимов анализа
универсального вычислителя
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Библиотека моделей компонентов сложных технических
устройств и систем
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Библиотека компонентов-регистраторов результатов
вычислительного эксперимента
ПРИЛОЖЕНИЕ 5 Библиотека моделей компонентов-функционалов
ПРИЛОЖЕНИЕ 6 Таблица сравнительных характеристик систем
автоматизации математических вычислений и систем
ПРИЛОЖЕНИЕ 7 Акты о внедрении
ПРИЛОЖЕНИЕ 8 Свидетельства об отраслевой регистрации разработок
Соединение компонентов допустимо между узлами, имеющими один тип примыкающих связей. В зависимости от типа переменной, передаваемой через связь, типы связей можно классифицировать на:
- целочисленный тип 5/, которому соответствует связь с переменной, принимающей только целочисленные значения;
- вещественный тип 5/;, переменная связи которого принимает значение десятичного числа;
- комплексный тип 5с. Его переменная связи может принимать комплексные значения, представленные совокупностью действительной и мнимой частей, выраженных в виде десятичных чисел;
- логический ТИП 5в, переменная связи которого может иметь булевское значение;
- векторный тип 5У. Переменная связи этого типа имеет векторный вид;
- матричный тип 5М. Переменная связи данного типа имеет матричную форму.
В общем случае указанные типы связей являются информационными, следовательно, им ставится в соответствие потенциальная переменная, или набор переменных.
Тип компонента определяется типом его связей.
При формировании КЦ допускается соединение узлов компонентов, имеющих одинаковый тип примыкающих связей. В качестве основного типа связи используется векторный тип. Остальные типы связей приводятся к нему следующим образом:
- комплексный тип связи - 5с - отображается векторным типом связи £У, по которой передается вектор переменных V = [У',У"], соответствующий комплексному числу 2 - У'+ ] -V".
- вещественный тип связи - 5Л => 5С[У,0].
- целочисленный тип связи - Б; => 5Л|У,0] , где V- целое.