Folytonos rendszerek digitális szimulációja

FÜLSZÖVEG A digitális modellezés - szimuláció - ma már a számítástechnika önálló, gyorsan fejlődő ága, amely egyre több, sikeres alkalmazással dicsekedhet. Előnyei: a modellépítés gyorsasága, kényelmesen és olcsón végezhető modellvizsgálatok, pontos eredmények. E tudományág egyik klasszikusnak számító műve Chu: Folytonos rendszerek digitális szimulációja c. könyve. A könyv az elvi ismeretek körvonalazása után bemutatja a MIMIC szimulációs nyelvet, valamint számos gyakorlati példát a műszaki és matematikai alkalmazások területéről. Ezután tárgyalja a FORTRAN nyelvet, mint a szimuláció egy lehetséges eszközét, majd ismerteti egy szimulációs processzor felépítését. Végül a DSL/90 nyelvvel és alkalmazásával foglalkozik. A könyvet egy Függelék egészíti ki, melyet Pogány Csaba írt. A Függelék célja részben az, hogy a könyvet a hazai gyakorlathoz közelállóbbá tegyük, részben pedig, hogy a könyv helyét a gyorsan fejlődő modellezés szakterületén belül kijelöljük. TARTALOM Előszó 11 A szerző előszava 13 Bevezetés 17 Az analóg szimuláció 17 A digitális szimuláció 20 Szimulációs nyelvek 22 A digitális-szimulátciós processzor 27 Megjegyzések 30 A MIMIC programozás 37 A MIMIC kártyák 37 A kártyaformátumok 37 A kártyasorrend 39 Példák kártyaformátumok illusztrálására 39 Nyelvi alapelemek 39 Az állandók 40 A paraméterek 41 A változók 42 A fenntartott nevek 42 A műveletek (operátorok) 43 A funkciók 43 A kifejezések 45 Az utasítások 49 A logikai vezérlőváltozó (LCV) 51 Az aritmetikai utasítások 51 A bemeneti utasítások és a függvénygenerálás 52 A kimeneti utasítások 54 A logikai utasítások 57 A vezérlőutasítások 58 Az integráló utasítások 60 Az implicit utasítás 62 A hibrid utasítások 64 Egyéb utasítások 65 A felhasználó által definiálható opciók 66 A MIMIC nyelvű alaprogram 66 FORTRAN nyelvű alaprogram 67 Ellenőrző programok és programhiba-keresés 68 Ellenőrző programok 69 A programhiba-keresés és -javítás 71 Alkalmazások a mérnöki gyakorlatban 75 Függvények és diagramok generálása 75 Elemi függvények 76 Geometriai ábrák 76 Hullámábrák képzése 80 Modulált hullámábrák 80 Impulzushullám-ábrák 83 Periodikus hullámábrák 88 Mérnöki elemzés és tervezés 94 Pilótakilövő (katapultáló) rendszer 94 Repülőgép-lefékező rendszer 99 A Doppler-effektus egy műbolygóból tekintve 104 Légi tűzirányító rendszer 108 Nemlineáris, visszacsatolt vezérlőelemek szimulációja 117 Jelfogós szervorendszerek szimulációja 117 Az Aerobee rakéta helyzetét vezérlő motor 131 Egy műbolygó forgástengelyének vezérlőrendszere 135 Matematikai alkalmazások 147 Fourier-sorok 147 Periodikus függvények 147 Periodikus függvények sorbafejtése 149 Példa 150 Fourier-együtthatók kiszámítása 152 A Fourier-integrál 156 Nemperiodikus függvények sorbafejtése 156 Példa 157 A Fourier-integrál kiszámítása 159 Korrelációs függvények 159 Autokorrelációs függvény 159 Teljesítményspektrum-sűrűség 160 Autokorrelációs függvény kiszámítása 161 Keresztkorrelációs függvények 163 Közönséges differenciálegyenletek 164 Közönséges lineáris differenciálegyenletek 176 Parciális differenciálegyenletek 188 Másodrendű parciális differenciálegyenletek 188 Átalakítás differenciál-egyenletekké 192 Egy példa 195 Magasabb rendű véges differenciák 198 Egy függvény kettős integrálása 199 Szimuláció FORTRAN programozással 207 A FORTRAN nyelvi elemei 208 A kártyaformátum 208 A karakterkészlet 209 FORTRAN számok 209 Az állandók 209 A változók 210 Az indexek 211 Az operátorok 212 A kifejezések 212 A FORTRAN aritmetika 213 A FORTRAN utasítások 214 Az aritmetikai utasítások 214 A vezérlőutasítások 214 A be- és kimeneti utasítások 216 A szubrutin utasítások 219 A specifikációs (vagy deklarációs) utasítások 225 Differenciálegyenletek megoldása. 1. változat 228 A van der Pol-egyenlet 228 A numerikus megoldás 229 A folyamatábrra 229 A WRITE és FORMAT utasítás 231 A FORTRAN program 233 A van der Pool-egyenlet megoldása. 2. változat 234 A kinyomtatás megtervezése 235 Alfanumerikus adatok mezőspecifikációi 236 A folyamatábra 237 A READ utasítás és az adatkártyák 239 A FORTRAN program 239 A van der Pool-egyenlet megoldása. 3. változat 241 Indexes változók 242 Indexes változók READ és WRITE utasításai 242 Változó formátumai 243 Két szubrutin 243 A FORTRAN program 246 Differenciálegyenletek megoldása. 4. változat 247 A COMMON utasítás 247 Változtatható lépéshosszúságú Euler-féle integrálás 247 A FORTRAN program 250 A 4PDE változat 253 Más változatok 257 Az integrálási formulák megválasztása 257 A Runge-Kutta-formulák és az 5. változat 258