ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.2.3. Các phần mền ứng dụng trong nghiên cứu
Nội dung của việc xử lý mô hình toán là việc giải và mô phỏng các phương trình vi phân đã được lập. Trong những trường hợp phương trình vi phân không quá phức tạp, người ta thường ưu tiên sử dụng phương pháp giải tích để giải các phương trình vi phân.
Tuy nhiên, nếu lập mô hình cơ học của hệ dưới dạng càng nhiều các khối lượng quy đổi, sẽ đồng nghĩa với việc nhận được một phương trình vi phân có số bậc càng cao; dẫn đến, việc giải và mô phỏng phương trình vi phân sẽ trở lên khó khăn hơn rất nhiều. Ngày nay, với sự trợ giúp của máy tính điện tử đã khắc phục được vấn đề khó khăn nêu trên. Các phần mềm trợ giúp đắc lực cho việc giải và mô phỏng phương trình vi phân có khá nhiều. Có thể kể ra đây bốn chương trình tính toán đa năng được sử dụng phổ biến hơn cả là: Mathematica, Maple, Mathcad và Matlab & Simulink.
a) Phần mềm Mathematica:
Mathematica là một tổ hợp các tính toán bằng ký hiệu, tính toán bằng số, vẽ đồ thị và là ngôn ngữ lập trình tinh vi. Mục đích chính của phần mềm này là đua vào sử dụng cho các ngành khoa học vật lý, công nghệ và toán học,
nhiều lĩnh vực khoa học khác. Ngày nay, Mathematica không những được sử dụng trong các ngành khoa học tự nhiên như: vật lý, sinh học, toán học, hóa học, công nghệ mà nó đã trở thành một phần mềm quan trọng của các ngành khoa học xã hội cũng như kinh tế. Trong công nghệ ngày nay người ta đã sử
dụng Mathematica trong công tác thiết kế [ ]23 . b) Với phần mềm Maple:
Với Maple người dùng có thể nhập biểu thức toán học theo các ký hiệu toán học truyền thống. Có thể dễ dàng tạo ra những giao diện người dùng tùy chon. Maple hỗ trợ cho cả tính toán số và tính toán hình thức, cũng như hiển thị. Ưu điểm của Maple là giải phương trình vi phân, phương trình đạo hàm
riêng, vẽ đồ thị trong không gian 2 chiều, 3 chiều [ ]20 .
c) Phần mềm Mathcad:
Mathcad là một loại chương trình xử lý toán học được áp dụng rộng rãi trên thế giới hiện nay. Nó hỗ trợ cho việc sử dụng máy tính làm công cụ thiết kế, xuất ra các văn bản mà người đọc hiểu được các bản tính cũng như các công thức tính một cách tường minh. Ngoài ra cũng có thể lập trình trên Mathcad như một ngôn ngữ lập trình bậc cao.
Mathcad có thể thay thế cho các bảng tính EXCEL trong việc diễn đạt các bảng tính thiết kế đối tượng cơ khí hay xây dựng. Mặt khác, phần đồ họa thể hiện rõ ràng và đa dạng. Đặc biệt những tính toán phức tạp như giải phương trình vi phân, các phép toán ma trận, giải các bài toán số phức, các
bài toán tối ưu hóa… đều rõ ràng [ ]21 . d) Phần mềm Matlab & Simulink:
Đối với việc giải và mô phỏng phương trình vi phân thì Matlab & Simulink là công cụ trợ giúp đắc lực và được sử dụng phổ biến hiện nay.
Matlab & Simulink là một chương trình lớn trong lĩnh vực toán số với thế mạnh là tính toán và mô phỏng hệ thống.
Simulink là một chương trình mở rộng của Matlab, nhằm mục đích mô hình hóa, mô phỏng và khảo sát các hệ thống động học. Mô hình đồ họa trên màn hình Simulink cho phép thể hiện hệ thống dưới dạng sơ đồ tín hiệu và
các khối chức năng quen thuộc [ ]22 .
Nhiều nhà khoa học đã sử dụng phần mềm này phục vụ cho công tác nghiên cứu của mình và đã nhận được những kết quả tin cậy.
Chương 3