Современные численно-аналитические пакеты для сложных инженерно-физических вычислений

Description

Умнов А.М., Туриков В.А., Муратов М.Н., Милантьев В.П. Учеб. пособие. М.: РУДН, 2008. – 154 с. (+ Программа курса - 36 с.)Пособие предназначено для студентов первого года обучения в магистратуре. Освоение данного курса позволит им быстро перейти от начального знакомства с программами компьютерной алгебры к некоему минимальному (стартовому) уровню, позволяющему проводить профессиональные вычисления и моделирование сложных физических и технических систем. В пособии представлены три основных профессиональных численно-аналитических пакета – Maple, MATLAB и Mathematica.Пособие не является систематическим учебником по этим пакетам, поэтому детальное изложение языков выходит за его рамки. После необходимого минимума начальных сведений о пакетах дальнейшее обучение происходит на конкретных примерах расчетов и моделирования, причем в некоторых из них затрагиваются вопросы, находящиеся на переднем крае современных исследований.Учебное пособие выполнено в рамках инновационной образовательной программы Российского университета дружбы народов, направление «Комплекс экспортоориентированных инновационных образовательных программ по приоритетным направлениям науки и технологий», и входит в состав учебно-методического комплекса, включающего описание курса, программу и электронный учебник.ВведениеОсновы аналитического программирования и обработки данных. Системы компьютерной алгебры. Пакет MapleИсторическая справкаОсновные сведения о Maple и начальные навыки работыПример расчета физической системы в MapleПакет MatLab – начальные сведенияВведениеНачальные навыки работы с MatLabРешение задачи о туннелировании в MatLabПакет Mathematica. Сравнительный анализ трех численно-аналитических пакетов Maple, MatLab и MathematicaИсторическая справка и общие сведения о MathematicaНачальное знакомство с системой MathematicaРешение задачи о туннелированииСопряжения систем компьютерной алгебрыПримеры вычислений и моделирования систем с помощью численно-аналитических пакетовИмитационное моделирование методом Монте-Карло модельной системы броуновского движения: случайные блуждания на прямойСлучайные блуждания на прямой: упрощенный случайВычисление статистической суммы модели Изинга и сравнение с известными точными выражениямиРегулярное и стохастическое движение в асимметричном вихреВведениеПостановка задачиРегулярное движениеТепловое движениеГеометрия системы и движение частицПрограммная реализацияПример моделирования в MatLab технической системы: модель алгоритма оценивания ошибок ИНС и GPS на основе фильтра КальманаПостановка проблемы и обзор математических средств, пригодных для решения поставленной задачиАлгоритмы адаптивной фильтрацииОптимальный фильтр ВинераАлгоритм LMSДетерминированная задача оптимизацииАлгоритм RLSАлгоритм КальманаОписание алгоритма и алгоритмов выбора начальных значенийОписание входных и выходных параметровКомментированный текст программы в MATLABОписание параметров работоспособности фильтра и примерыпримененияЗаключениеОписание курса и программаОписание курсаОрганизационно-методическое построение курсаОбщие правила выполнения практических и самостоятельных работОрганизация практических занятийОрганизация выполнения курсовых работ или контрольных практических заданийИнновационная составляющая курсаОбязательная литератураИнтернет-ресурсыУсловия и критерии выставления оценокБалльная структура оценкиТребования к оформлению отчета самостоятельных работ (лабораторных, курсовых работ и контрольных практических заданий)Академическая этикаТемы лекций и практических работОсновы аналитического программирования и обработки данных. Системы компьютерной алгебры. Пакет MapleПакет MatLab – начальные сведенияПакет MathCad. Сравнительный анализ трех численно-аналитических пакетов Maple, MatLab и MathCadОсновы теории управленияСимуляторы для применения в моделированииПроектирование систем управления и реализация в численно-аналитических пакетахSimulink – среда визуального имитационного и событийного моделированияСредства работы с данными в средах MatLab и Maple и статистическая обработка данных в численно-аналитических пакетах и в пакете StatisticaПрактические работы по курсу (Аннотация)Изучение физических и технических систем на простых примерахПрактическая работа Изучение режимов колебания маятника с вибрирующим подвесом в MapleПрактическая работа Решение дифференциальных уравнений механических систем в MatLabПрактическая работа Изучение модели типа хищник-жертва в Maple, MatLab и MathCadОсновы моделирования в точных наукахПрактическая работа Simulink-модели наиболее распространенных передаточных функций и моделирование нелинейных моделей регулированияПрактическая работа Синтез фильтра Калмана и его использование для стабилизации движения объектаПрактическая работа Симулятор GPRS-ГЛОНАСС передатчикаПрактическая работа Расчет сигналов и модель диодного выпрямителяПрактическая работа Моделирование систем с помощью клеточных автоматовОсновы обработки данных в численно-аналитических пакетахПрактическая работа Снятие частотных характеристик объекта с использованием виртуальных фазометра и измерителя затуханийПрактическая работа Преобразование цифрового сигнала в аналоговыйМоделирование сложных физических и технических системПрактическая работа Модель Изинга: применение метода Монте-Карло и непосредственный расчет в среде MapleПрактическая работа Расчет движения электрона в атоме водорода в среде MapleПрактическая работа Расчет и моделирование движения волновых пакетов в среде с дисперсией в среде MatLabПрактическая работа Самофокусировка света в нелинейной среде: расчет и моделирование в среде MatLabПрактическая работа Система управления шаговым двигателем (с помощью MatLab-Simulink)Практическая работа Моделирование канонического ансамбля Гиббса методом Монте-Карло в пакете MATLABПрактическая работа Моделирование системы автоматического управления двигателем переменного токаПрактическая работа Движение пылинки под действием стоячей звуковой волны в резонаторе – расчет и моделирование в среде MapleКалендарный план курсаПримерный перечень тем курсовых работ и контрольных практических заданийИспользованные литературные источники