Тезисы докладов Всероссийской научной конференции "Проектирование научных и инженерных приложений в среде MATLAB" (28-29 мая 2002 г.). М.: ИПУ РАН. 2002. 207 С.: Ил.

Использование системы MATLAB для подготовки разработчиков программного обеспечения автоматизированных систем

Миркин Б.М., Лыченко Н.М.
Кыргызско-Российский славянский университет, г. Бишкек, Кыргызия

Подготовка инженеров-программистов по специальности “Программное обеспечение вычислительных и автоматизированных систем” предполагает особый акцент на дисциплинах общетехнического направления, связанных с моделированием, проектированием и исследованием различных систем управления. Курсы компьютерного моделирования, исследования операций и теории автоматического управления являются важнейшими элементами подготовки будущих разработчиков программного обеспечения автоматизированных систем. В настоящее время, характеризуемое быстрыми темпами развития новых информационных технологий и появлением универсальных математических систем в виде пакетов MATLAB, Maple, Mathematica, Mathcad и других, открылись новые возможности в обучении указанным дисциплинам.

Так, например, сегодня нет необходимости для обучения моделированию использовать универсальные языки программирования высокого уровня. Главный недостаток такого подхода заключается в том, что при этом основное внимание уделяется программированию, а не собственно обучению моделированию, много времени уделяется “непредметным” проблемам – отладке программ, численным способам решения соответствующих дифференциальных (конечно-разностных) уравнений. Также практически непригодными для этих целей являются специально созданные для моделирования программы: они устаревают быстрее, чем начинают применяться в учебном процессе.

Безусловно, необходимо использование новых информационных технологий в преподавании теории управления в виде компьютерных лабораторных работ. Прежде всего, потому, что в настоящее время аналитические методы в теории управления уступают дорогу компьютерному синтезу и в будущем они будут часто заменяться интерактивными и мощными процедурами машинного проектирования. Компьютерные лабораторные работы делают обучение теории управления более наглядным, и, кроме того, способны в некоторой мере заменить real-life стендовые работы, создание которых желательно, но часто затруднительно в силу отсутствия материально-технической базы.

В Кыргызско-Российском Славянском Университете при обучении студентов-программистов указанным дисциплинам используется комплекс компьютерных лабораторных работ, разработанный на основе системы MATLAB – среды, на наш взгляд, наиболее привлекательной для решения задач, связанных с моделированием, исследованием и проектированием систем. Комплекс лабораторных работ состоит из 3-х разделов.

Первый раздел содержит 3 работы, выполнение которых позволяет освоить основные приемы работы в MATLAB: операции с числами, построение простейшего графика, реализация основных матричных операций и функций, основы программирования в MATLAB, создание m-файлов и файлов-функций.Второй раздел содержит 6 лабораторных работ, выполнив которые, студенты приобретают некоторый опыт работы с моделями динамических систем. Этот раздел включает: определение реакций динамических моделей непрерывных, дискретных, гибридных систем; построение и преобразование моделей взаимосвязанных систем; построение регрессионных моделей; пример статистического моделирования случайных процессов.

И, наконец, третий раздел содержит 5 лабораторных работ по автоматическому управлению: операторное описание линейных непрерывных систем; устойчивость линейных систем; оценка качества и синтез линейных систем заданной структуры; стабилизация динамических систем; оптимальная стабилизация динамических систем. Этот раздел работ выполнен с использованием Control System Toolbox.

Работы выполняются в интерактивном режиме, что позволяет студенту быть не только активным участником процесса обучения, но и управлять им согласно своим способностям.