Средства автоматизации инженерных расчетов

пакетов предназначенных для автоматизации инженерных расчетов. Их можно разделить на

специальные (такие как Simulink, NOCSYD) и универсальные, представляющие из себя математические среды программирования. К числу универсальных математических пакетов необходимо отнести MATLAB, MathCAD, REDUCE, MACSYMA, DERIVE, MAPLE, Mathematica, Theorist.
В системах компьютерной алгебры REDUCE, MACSYMA, DERIVE, MAPLE, MATHEMATICA, THEORIST преобладает целочисленное представление и символьная обработка данных.
MathCAD является наиболее легкой для освоения системой математических расчетов. В нём использована концепция «активного документа», то есть все вычисления записываются в традиционной математической нотации (с использованием значков математических операций - интеграла, суммы и др.), а после введения знака равенства или другого запускающего символа появляется рассчитанное значение.
Основной недостаток ­ MathCAD – слишком мал набор основных функций и очень низкое быстродействие.

вычислений и моделирования.
Может работать как в режиме непосредственных вычислений (напоминает

режим «командной строки» в ОС DOS), так и в режиме интерпретации написанных программ.
Сильная сторона системы – работа с матрицами и векторами. Численное значение или аналитическая формула, а также сообщения системы выводится на экран в виде списка.
Помимо обычных алгебраических вычислений система имеет обширный набор встроенных функций, а также имеется возможность создавать пользовательские функции.
В системе очень качественно реализовано построение двух и трехмерных изображений, в том числе динамически изменяющихся.
Кроме того, имеется библиотека, которая обеспечивает удобное управление исполнением программ.
И это только базовый набор, который обычно расширяется многочисленными дополнениями – например языком моделирования нелинейных динамических систем – Simulink.
Основное назначение – технические расчеты.

название, номер версии и дату создания которых можно вывести на

просмотр командой ver

пакета осуществляется через главное меню.
Работа с приложением осуществляется в появившемся

окне приложения.
Справку о приложении можно получить стандартными приемами работы с помощью.
Практически все пакеты рас-ширения в MATLAB 8.0 обновлены и датируются 2000 –ми годами.
Заметно расширено их описа-ние, которое в PDF-формате уже занимает много более десятка тысяч страниц.

и проведении экспериментов с моделями, состоящими из графических блоков с

заданными свойствами (параметрами).
Компоненты моделей, в свою очередь, являются графическими блоками и моделями, которые содержатся в ряде библиотек и с помощью мыши могут переноситься в основное окно и соединяться друг с другом необходимыми связями.

Workshop
Подключающаяся к Simulink мощная подсистема имитационного моделирования в реальном масштабе

времени (при наличии дополнительных аппаратных средств в виде плат расширения компьютера) - мощное средство управления реальными объектами и системами.
Symbolic Math Toolbox
Пакет прикладных программ, дающих системе MATLAB принципиально новые возможности — возможности решения задач в символьном (аналитическом) виде.
Spline Toolbox
Поддерживает одномерную, двумерную и многомерную сплайн-интерполяцию и аппроксима-цию данных.
Statistics Toolbox
Пакет прикладных программ по статистике, расширяющий возможности системы MATLAB в области реализации статистической обработки данных.
Control System Toolbox
Предназначен для моделирования, анализа и проектирования систем автоматического управления — как непрерывных, так и дискретных.

проектирования и анализа многопараметрических устойчивых систем управления. Это системы с

ошибками моделирования, динамика которых известна не полностью или параметры которых могут изменяться в ходе моделирования.
Communications Toolbox
Пакет прикладных программ для построения и моделирования разнооб-разных телекоммуникационных устройств: цифровых линий связи, модемов, преобразователей сигналов и др.
Signal Processing Toolbox
Мощный пакет по анализу, моделированию и проектированию устройств обработки всевозможных сигналов, обеспечению их фильтрации и множества преобразований.
Image Processing Toolbox
Предоставляет ученым, инженерам и даже художникам широкий спектр средств для цифровой обработки и анализа изображений.
Financial Toolbox
Пакет прикладных программ для финансово-экономических расчётов.

(в основном электротехнических) систем, таких как линии передачи, силовые ключи,

регуляторы напряжения и тока, устройства управления электродвигателями различного типа и нагрева-тельными системами.
Data Acquisition Toolbox и Instrument Control Toolbox
Пакет расширения, относящийся к области сбора данных через блоки, подключаемые к внутренней шине компьютера, функциональных генераторов, анализаторов спектра — словом, приборов, широко используемых в исследовательских целях для получения экспериментальных данных.
MATLAB Compiler
Компилятор для программ, создаваемых на языке программирования системы MATLAB. Транслирует коды этих программ в программы на языке Си++.

и специальные функции;
полиномиальная арифметика;
многомерные массивы;
массивы записей, массивы ячеек.
В области реализации

численных методов:
дифференциальные уравнения;
вычисление одномерных и двумерных квадратур;
поиск корней нелинейных алгебраических уравнений;
оптимизация функций нескольких переменных;
одномерная и многомерная интерполяция.
В области программирования:
свыше 500 встроенных математических функций;
ввод/вывод двоичных и текстовых файлов;
применение программ, написанных на Си и ФОРТРАН;
автоматическая перекодировка процедур MATLAB в тексты программ на языках Си и C++;
типовые управляющие структуры. 
В области визуализации и графики:
возможность создания двумерных и трехмерных графиков;
осуществление визуального анализа данных и т.д. 

сразу в нескольких системах существенно повышает вероятность получения корректных результатов.
С

системой MATLAB могут интегрироваться такие популярные математические системы, как MathCad, Maple V и Mathematica.
Новое средство последних версий MATLAB - Notebook - позволяет готовить документы в текстовом процессоре Word 95/97/2000… со вставками в виде документов MATLAB и результатов вычислений, представленных в численном, табличном или графическом виде.
Таким образом, становится возможной подготовка «живых» электронных книг, в которых демонстрируемые примеры могут быть оперативно изменены. Так, вы можете менять условия задач и тут же наблюдать изменение результатов их решения.
Новые свойства системе MATLAB придала ее интеграция с программной системой Simulink, созданной для моделирования динамических систем и устройств, заданных в виде системы блоков.

операции над векторами и матрица-ми даже в режиме прямых вычислений.

Наряду с обычными арифметическими и алгебраическими действиями могут использоваться такие сложные операции, как инвертирование матрицы, вычисление ее собственных значений, решение систем линейных уравнений и т.п.
Обычные числа и переменные в MATLAB рассматриваются как матрицы размера 1x1, что дает единообразные формы и методы проведения операций над обычными числами и массивами.






Это обеспечивает и упрощение записи операций, производимых одновременно над всеми элементами векторов и матриц и что большинство функций может работать с аргументами в виде векторов и матриц. При необходимости вектора и матрицы преобразуются в массивы, и значения вычисляются для каждого их элемента.

к решению самых разных классов задач.
Расширение реализуется в виде

так называемых m-файлов, создаваемых пользователем.
Расширения системы хранятся на жестком диске компьютера и в нужный момент вызываются для использования точно так же, как встроенные в MATLAB (внутренние) функции и процедуры.
Благодаря текстовому формату m-файлов пользователь может ввести в систему любую новую команду, оператор или функцию и затем пользоваться ими также, как и встроенными операторами или функциями.
Дополнительный уровень системы образуют её пакеты расширения (Toolbox).
Они позволяют быстро ориентировать систему на решение задач в той или иной предметной области: в специальных разделах математики, в физике и в астрономии, в области нейронных сетей и средств телекоммуникаций, в математическом моделировании, проектировании событийно-управляемых систем и т. д.
Благодаря этому MATLAB обеспечивает высочайший уровень адаптации к решению задач конечного пользователя.

функций, которые позволяют решать множество практических задач.
К примеру, это

функции обращения или транспонирования матриц, вычисления значений производной или интеграла и т. д. и т. п. Число таких функций с учетом пакетов расширения системы уже достигает многих тысяч и непрерывно увеличивается.
MATLAB с момента своего создания разрабатывался как мощный математико-ориентированный язык программирования высокого уровня.
Запись программ в системе традиционна и потому привычна для большинства пользователей имеющих навыки написания программ. К тому же система дает возможность редактировать программы с помощью любого привычного для пользователя текстового редактора.
Имеется и собственный редактор с отладчиком.
Отказ от присущего системе MathCAD «шика» — записи задач в виде формул — компенсируется заметным увеличением скорости вычислений — при прочих равных условиях в MATLAB она почти на порядок выше.
Язык системы MATLAB в части программирования математических вычислений намного богаче большинства универсальных языков программиро-вания высокого уровня.

Toolbox’ов;
help «имя функции» - позволяет получить на экране справку по

конкретной функции. Например, команда help eig позволяет получить оперативную справку по функции eig - функции вычисления собственных значений матрицы.

математических задач играет графическое представ-ление результатов, причем как конечных, так

и промежуточных.
Реализуются, причем с повышенной скоростью, построения графиков практически всех известных в науке и технике типов

поверхностей, в том числе с интерполяцией по цвету.
Возможен учет

всевозможных световых эффектов - вплоть до бликов на поверхности сложных фигур при освещении их различными источниками света и с учетом свойств материалов отражающих поверхностей.
Можно поворачивать построенную фигуру мышью и наблюдать ее под разными углами.

анимации
Объекты дескрипторной графики
Свойства объектов и управление ими
Управление прозрачностью графических

объектов
Основные команды для создания пользовательского интерфейса
Растровая графика
Пакет прикладных программ Images
Галерея трехмерной графики

и корректировать свойства графиков с помощью специальных средств графического окна

, в котором они выводятся .
Редактирование осуществляется командами Figure Properties (свойства фигуры) и Axis Properties (свойства осей) Команды доступны в меню графического окна (Properties Editor).
Можно: форматировать оси координат, настраивать линии и маркеры графика, менять набор цветов, наносить стрелки и надписи на поле графика, перемещать и поворачивать графики…

типовые элементы пользовательского интерфейса — кнопки, меню, информационные и инструмен-тальные

панели и т. д., то есть реализовать элементы визуально-ориентирован-ного программирования.