СПб.: БХВ-Петербург, 2007. — 352 с.
ISBN 5-94157-580-7
Учебное пособие содержит: описание технологии разработки моделей сложных динамических систем и типовых вычислительных экспериментов, набор учебных заданий и описание численной библиотеки MvStudium. На прилагаемом к книге компакт-диске помещены все рассматриваемые в этом томе модели и демонстрационная версия среды визуального моделирования MvStudium.
Для студентов вычислительных специальностей технических вузов
Рекомендовано Учебно-методическим объединением по университетскому политехническому образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки 220100 — «Системный анализ и управление
Книга является завершающей в серии книг "Моделирование систем. Динамические и гибридные системы", "Моделирование систем. Объектно-ориентированный подход"и демонстрирует, как использовать объектно-ориентированный подход при моделировании сложных динамических систем, а также может служить руководством по моделированию сложных динамических систем в графической среде MvStudium.
Первая глава посвящена вопросам технологии создания и отладки непрерывных, гибридных и многокомпонентных моделей систем. В ней читатель найдет последовательно усложняющиеся модели движения снаряда, полета неуправляемой и управляемой ракеты. Рассматриваемые модели, конечно же, являются упрощенными, однако описанный процесс их разработки отражает существенные особенности, характерные для моделирования технических систем на ранних этапах проектирования.
Вторая глава посвящена систематизации типичных для проектирования сложных динамических систем вычислительных экспериментов. В ней строятся типовые схемы проведения экспериментов и воплощаются в графической среде MvStudium. Сравнивая между собой примеры из книги "Моделирование систем. Объектно-ориентированный подход", и примеры, приведенные в этой главе, можно сравнить между собой различные реализации и оценить достоинства объектно-ориентированного подхода.
Третья глава содержит учебные задания, которые можно использовать при изучении курсов "Основы моделирования", "Компьютерные вычисления", "Моделирование механических систем". Задачи классифицированы с точки зрения используемых пользовательских интерфейсов пакета MvStudium.
Четвертая глава посвящена использованию MvStudium как специализированной численной библиотеки. Встроенная библиотека для решения алгебро-дифференциальных уравнений и достаточно мощный алгоритмический язык позволяют организовать двухэтапное обучение многим разделам современного численного анализа. Изобразительные возможности среды позволяют формулировать задачи на "естественном" математическом языке и сразу же видеть графики численных решений. При необходимости более углубленного изучения численные алгоритмы могут быть реализованы студентом самостоятельно на языке MVL, а затем можно сравнить полученные результаты с результатами работы встроенных алгоритмов.
Приложение 1 — это набор тестовых матриц, обратные для которых можно построить в явном виде. Тестовые матрицы используются в заданиях из главы 3
В приложении 2 приводятся таблицы кодов завершения программных реализаций численных методов визуальной среды моделирования MvStudium и рекомендации пользователям, что следует делать в том или ином случае аварийного завершения.
Приложение 3 — это описание компакт-диска, прилагаемого к книге. Все примеры выполнены в визуальной среде моделирования MvStudium, демонстрационная версия которой находится на компакт-диске. На этом же диске находятся также файлы всех рассматриваемых в книге примеров. Надеемся, что эти материалы понадобятся вам при чтении книги, обучении студентов и научной работе.
В файле есть интерактивное оглавление (закладки) и OCR-слой. Компакт-диска нет.
Содержание
Предисловие
Типовые модели: разработка и отладка
Создание и отладка модели непрерывной системы
Создание и отладка модели гибридной системы
Создание и отладка структурной модели
Типовые вычислительные эксперименты
Реализация определенного сценария поведения
Сравнение вариантов
Параллельная композиция вариантов
Последовательная композиция вариантов
Получение параметрической зависимости
Параметрическая оптимизация
Сравнение результатов моделирования с внешними данными
Проведение статистических испытаний
Учебные задания
Динамические системы
Гибридные автоматы
Компонентные модели
Модели общего вида
Численная библиотека MvStudium
Матричные вычисления
Использование MvStudium как матричного калькулятора
Решение нелинейных уравнений
Почему так трудно решать нелинейные уравнения?
Решение обыкновенных дифференциальных уравнений
Простейшие методы и их свойства
Жесткие задачи
Колебательные задачи
Странные аттракторы. Отображение Пуанкаре
Уравнения, не приведенные к форме Коши
Решение алгебро-дифференциальных уравнений
Приложения
Тестовые матрицы с известной обратной
Библиотека пакета MvStudium
Организация библиотеки
Структура решателей
Автоматические решатели
Решатели для задач конкретного типа
Решатели для отладки
Системы нелинейных алгебраических уравнений
Программы для решения нелинейных уравнений
Программа-автомат
Дифференциальные уравнения
Программы для решения нежестких уравнений
Программы для решения жестких уравнений
Программа-автомат
Отладочные программы
Алгебро-дифференциальные уравнения
Явный способ
Неявный способ
Программа-автомат для решения алгебро-дифференциальных уравнений
Описание компакт-диска
Литература
Дополнительная литература по главам
ISBN 5-94157-580-7
Учебное пособие содержит: описание технологии разработки моделей сложных динамических систем и типовых вычислительных экспериментов, набор учебных заданий и описание численной библиотеки MvStudium. На прилагаемом к книге компакт-диске помещены все рассматриваемые в этом томе модели и демонстрационная версия среды визуального моделирования MvStudium.
Для студентов вычислительных специальностей технических вузов
Рекомендовано Учебно-методическим объединением по университетскому политехническому образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки 220100 — «Системный анализ и управление
Книга является завершающей в серии книг "Моделирование систем. Динамические и гибридные системы", "Моделирование систем. Объектно-ориентированный подход"и демонстрирует, как использовать объектно-ориентированный подход при моделировании сложных динамических систем, а также может служить руководством по моделированию сложных динамических систем в графической среде MvStudium.
Первая глава посвящена вопросам технологии создания и отладки непрерывных, гибридных и многокомпонентных моделей систем. В ней читатель найдет последовательно усложняющиеся модели движения снаряда, полета неуправляемой и управляемой ракеты. Рассматриваемые модели, конечно же, являются упрощенными, однако описанный процесс их разработки отражает существенные особенности, характерные для моделирования технических систем на ранних этапах проектирования.
Вторая глава посвящена систематизации типичных для проектирования сложных динамических систем вычислительных экспериментов. В ней строятся типовые схемы проведения экспериментов и воплощаются в графической среде MvStudium. Сравнивая между собой примеры из книги "Моделирование систем. Объектно-ориентированный подход", и примеры, приведенные в этой главе, можно сравнить между собой различные реализации и оценить достоинства объектно-ориентированного подхода.
Третья глава содержит учебные задания, которые можно использовать при изучении курсов "Основы моделирования", "Компьютерные вычисления", "Моделирование механических систем". Задачи классифицированы с точки зрения используемых пользовательских интерфейсов пакета MvStudium.
Четвертая глава посвящена использованию MvStudium как специализированной численной библиотеки. Встроенная библиотека для решения алгебро-дифференциальных уравнений и достаточно мощный алгоритмический язык позволяют организовать двухэтапное обучение многим разделам современного численного анализа. Изобразительные возможности среды позволяют формулировать задачи на "естественном" математическом языке и сразу же видеть графики численных решений. При необходимости более углубленного изучения численные алгоритмы могут быть реализованы студентом самостоятельно на языке MVL, а затем можно сравнить полученные результаты с результатами работы встроенных алгоритмов.
Приложение 1 — это набор тестовых матриц, обратные для которых можно построить в явном виде. Тестовые матрицы используются в заданиях из главы 3
В приложении 2 приводятся таблицы кодов завершения программных реализаций численных методов визуальной среды моделирования MvStudium и рекомендации пользователям, что следует делать в том или ином случае аварийного завершения.
Приложение 3 — это описание компакт-диска, прилагаемого к книге. Все примеры выполнены в визуальной среде моделирования MvStudium, демонстрационная версия которой находится на компакт-диске. На этом же диске находятся также файлы всех рассматриваемых в книге примеров. Надеемся, что эти материалы понадобятся вам при чтении книги, обучении студентов и научной работе.
В файле есть интерактивное оглавление (закладки) и OCR-слой. Компакт-диска нет.
Содержание
Предисловие
Типовые модели: разработка и отладка
Создание и отладка модели непрерывной системы
Создание и отладка модели гибридной системы
Создание и отладка структурной модели
Типовые вычислительные эксперименты
Реализация определенного сценария поведения
Сравнение вариантов
Параллельная композиция вариантов
Последовательная композиция вариантов
Получение параметрической зависимости
Параметрическая оптимизация
Сравнение результатов моделирования с внешними данными
Проведение статистических испытаний
Учебные задания
Динамические системы
Гибридные автоматы
Компонентные модели
Модели общего вида
Численная библиотека MvStudium
Матричные вычисления
Использование MvStudium как матричного калькулятора
Решение нелинейных уравнений
Почему так трудно решать нелинейные уравнения?
Решение обыкновенных дифференциальных уравнений
Простейшие методы и их свойства
Жесткие задачи
Колебательные задачи
Странные аттракторы. Отображение Пуанкаре
Уравнения, не приведенные к форме Коши
Решение алгебро-дифференциальных уравнений
Приложения
Тестовые матрицы с известной обратной
Библиотека пакета MvStudium
Организация библиотеки
Структура решателей
Автоматические решатели
Решатели для задач конкретного типа
Решатели для отладки
Системы нелинейных алгебраических уравнений
Программы для решения нелинейных уравнений
Программа-автомат
Дифференциальные уравнения
Программы для решения нежестких уравнений
Программы для решения жестких уравнений
Программа-автомат
Отладочные программы
Алгебро-дифференциальные уравнения
Явный способ
Неявный способ
Программа-автомат для решения алгебро-дифференциальных уравнений
Описание компакт-диска
Литература
Дополнительная литература по главам