By Wolf Dieter Pietruszka
MATLAB® und Simulink® in der Ingenieurpraxis
Mit dem Blick auf die Lösung von Problemen im Maschinenbau führt dieses Lehrbuch grundlegend in die Programmierumgebung MATLAB® zur Lösung mathematisch-ingenieurwissenschaftlicher Probleme ein. Es zeigt, wie MATLAB® zur numerischen sowie symbolischen Berechnung und Visualisierung eingesetzt werden kann. Dabei stehen die mathematische und physikalische Modellbildung sowie die Berechnung und Simulation dynamischer Systeme im Vordergrund. Wichtige Säulen der MATLAB®-Umgebung wie die Computeralgebra mit dem Symbolic Math device, die grafische Entwicklungsumgebung Simulink® mit den Erweiterungen Stateflow® und SimMechanics werden ebenfalls behandelt, dazu kommen Anwendungsbeispiele aus den Bereichen Maschinendynamik und Schwingungslehre. Die aktuelle Ausgabe enthält Ergänzungen u. a. zur Animation, Modellierung unter Simulink®, zur Lösung von Randwertproblemen unter MATLAB® sowie das neue Projekt Balancierender Roboter. Der three. Auflage liegt die MATLAB®-Version 7.12 (R2011a) zugrunde. Zugehörige Begleitsofware und Zusatzinformationen sind über www.viewegteubner.de zu erreichen.
Der Inhalt
Einführung in MATLAB® - Modellbildung - Lineare Schwingungsmodelle - Simulation unter Simulink®, blockorientierte Vorgehensweise - Simulation und Randwertprobleme unter MATLAB®, skriptorientierte Vorgehensweise - Modellierung und Simulation mit dem Stateflow instrument - Physikalische Modelle unter Simulink® - Projekte aus der Maschinendynamik, Schwingungslehre und Mechatronik
Die Zielgruppen
Studierende des Maschinenbaus an Fachhochschulen und Technischen Universitäten
Berechnungsingenieure in der Praxis
Der Autor
Dr.-Ing. Wolf Dieter Pietruszka lehrte am Lehrstuhl für Mechanik an der Universität Duisburg-Essen.
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In beiden Fällen ist insgesamt eine Rechenzeitreduzierung von ca. 90 % bzw. ca. 60 % erreicht worden. Bemerkenswert ist der starke Einfluss einer reellwertigen Rechnung mit erheblich mehr Rechenoperationen gegenüber der komplexen Formulierung. 7: Gegenüberstellung der Rechenzeiten Zusammenfassung: Der Profiler unterstützt den Programmierer, einen bezüglich der Rechenzeit ausgereizten Code zu erzeugen. Wichtig ist dennoch einen gut strukturierten und damit leicht nachvollziehbaren Code zu schreiben, wobei übliche programmiertechnische und zeitreduzieren- 44 1 Einführung in MATLAB de Maßnahmen, u.
String=’Ausgabe’ Unformatierte Datenausgabe Konvertiert Real-Variable in String Konvertiert Integer-Variable in String Einlesen der Variablen variable Einlesen des Strings string Pause bis Tastenbetätigung/Zeitablauf Datenausgabe u. a. in ASCII-Datei formatierte String-Ausgabe; ANSI C Datei öffnen Datei schließen, fid Datei-Identität tic operationen toc Rechenzeit zwischen tic → toc in Sek. Genaue Angaben zu den Konvertierungs-Symbolen u. a. d, e, f, s,.. und den speziellen Formatierungshilfen \n, \r, \t,..
Gleichungssysteme mit Sparse-Matrizen und symbolischen Matrizen, Seite 88, sind zulässig. Allgemein unterscheidet man direkte und iterative Verfahren. Der G AUSS-Algorithmus ist eine direkte Methode, weil nur durch Umformen eine auflösbare Form gefunden wird. 4 Basis-Elemente 21 Methoden, siehe help matfun / lineare equations, basieren u. a. auf den Functions rref, chol, lu, die iterativen können unterteilt werden in: • Konjugierte Gradientenmethoden: bicg, bicgstab, cgs,lsqr, pcg. • Residuen Verfahren: gmres, minres, qmr.