شبیهسازیهای مهندسی
شرکت MathWorks که در سال ۱۹۸۴ تأسیس شد، خالق MATLAB®، یک محیط برنامهنویسی برای محاسبات عددی، تجسم دادهها و توسعه الگوریتم، و Simulink®، یک محیط نمودار بلوکی برای طراحی مبتنی بر مدل سیستمهای مهندسی است. مهندسان و دانشمندان در سراسر جهان برای توسعه، آزمایش و بهبود طرحهای فناوریهایی که ما هر روز در صنایعی مانند خودرو، هوافضا، ارتباطات، انرژی و مراقبتهای بهداشتی به آنها متکی هستیم، به این ابزارها متکی هستند. بیش از ۶۵۰۰ موسسه آموزشی و یادگیری از MATLAB و Simulink به عنوان ابزارهای اساسی برای آموزش اصول مهندسی و تسریع سرعت کشف علمی استفاده میکنند. IEEE TryEngineering و MathWorks برای ایجاد آگاهی در مورد مهندسی از طریق ترویج و توسعه درسهایی که قدرت شبیهسازیها را برای حل چالشهای دنیای واقعی نشان میدهند، همکاری میکنند.
شبیهسازی چیست؟
شبیهسازی فرآیند استفاده از مدلهای ریاضی برای ایجاد یک نسخه دیجیتالی از چیزی است که میتواند در دنیای واقعی مورد استفاده قرار گیرد و نحوه رفتار سیستم را در شرایط مختلف تجزیه و تحلیل کند. این امر مهندسان و دانشمندان را قادر میسازد تا قبل از ساخت نمونههای اولیه فیزیکی، ایدهها را به صورت مجازی طراحی، آزمایش و بهینهسازی کنند. با شبیهسازی، مهندسان میتوانند عملکرد را پیشبینی کنند، جایگزینها را برای رسیدن به راهحلهای خلاقانه بررسی کنند و تصمیمات آگاهانهای برای صرفهجویی در زمان و منابع بگیرند. به عنوان مثال، مهندسان میتوانند یک مدل دیجیتالی از یک ماشین الکتریکی جدید را که میتواند عابران پیاده را در جاده تشخیص دهد، شبیهسازی کنند. با آزمایش نحوه عملکرد نرمافزار ماشین در یک دنیای مجازی، مهندسان میتوانند به سرعت و با اطمینان بررسی کنند که ماشین در سناریوهای مختلف، مانند شرایط آب و هوایی مختلف، چگونه رفتار میکند و قبل از متعهد شدن به یک نمونه اولیه فیزیکی، طراحی را بهینه کنند. وقتی مهندسان میتوانند به سرعت ایدههای جدید را امتحان کنند و ببینند چه چیزی جواب میدهد، میتوانند چیزهای جدیدی اختراع کنند که جهان را سریعتر بهتر میکند، مانند ماشینهای ایمنتر، انرژی پاکتر و رباتهای هوشمندتر.
منابع متلب
دسترسی به متلب
- 1 STEP: ایجاد حساب کاربری MathWorks.
- مرحله ۲: رفتن به matlab.mathworks.com و روی «باز کردن متلب آنلاین» کلیک کنید.
متلب آنلاین (پایه) در مرورگر شما باز میشود و تا 20 ساعت در ماه استفاده رایگان و 5 گیگابایت فضای ذخیرهسازی متلب درایو برای آپلود فایل ارائه میدهد. گزینههای دسترسی اضافی برای مدارس و برنامههای ترویجی STEM را از طریق [لینک] بررسی کنید. منابع آموزشی دبستان و دبیرستان MathWorks.
شروع کار با متلب
- آموزش کدنویسی یک دوره آنلاین و تعاملی یک ساعته است آموزشی که اصول اولیه برنامهنویسی با استفاده از MATLAB را آموزش میدهد. مناسب برای سنین ۱۲ سال به بالا.
- متلب آنرمپ و سیمولینک آنرمپ آموزشهای آنلاین دو ساعته هستند که ویژگیها و فرآیندهای رایج را معرفی میکنند.
- مشاهده کانال یوتیوب متلب و صفحه گیتهاب دانشجویی برای آموزشهای بیشتر و مثالهایی از نحوه استفاده دانشجویان در سراسر جهان از MATLAB و Simulink.
درس ویژه: چالش ضربههای درخشان
درس ویژه: چالش ضربههای درخشان
تصور کنید که نور را به صدا تبدیل کنید! در این فعالیت، شما با استفاده از یک میکروبیت، یک سینت سایزر حساس به نور خواهید ساخت که تغییرات نور محیط را به نتهای موسیقی تبدیل میکند و به کاربران کمک میکند تا نور را به روشی کاملاً جدید «بشنوند». سپس، از MATLAB برای ساخت الگوریتمی استفاده خواهید کرد که پیکسلهای یک تصویر دیجیتال را به صدا تبدیل میکند و به شما امکان میدهد دنیای پردازش سیگنال را کاوش کنید و یاد بگیرید که چگونه دادههای بصری و صوتی توسط رایانهها نمایش داده میشوند.
شبیهسازیهای ویژه متلب
MathWorks با سازمانهای آموزشی STEM مانند Youth Engineering Solutions (YES) و Engineering for US All (e4usa) برای ایجاد تفکر محاسباتی و شبیهسازی همکاری دارد. فعالیت ها با MATLAB برای همراهی با برنامههای درسی خود. این درسهای ویژه، قدرت شبیهسازیها و مدلسازی را از طریق پروژههای عملی که مفاهیم طراحی مهندسی را به واقعیت تبدیل میکنند، نشان میدهند.
علاوه بر این، MathWorks مجموعهای از فعالیتهای آموزشی برای بهبود آموزش موضوعاتی از جمله ریاضی، فیزیک، رباتیک، برنامهنویسی و علوم دارد. مجموعه فعالیتها برای مدارس ابتدایی و متوسطه را مشاهده کنید. اینجا کلیک نمایید.
مهندسی توسعهدهندههای دید برای تشخیص سیارات فراخورشیدی
دانشآموزان با استفاده از MATLAB و تحلیل منحنیهای نوری (نمودارهایی که روشنایی یک ستاره را در طول زمان نشان میدهند) نحوهی شناسایی سیارات فراخورشیدی توسط دانشمندان را شبیهسازی میکنند. این فعالیت، نحوهی کمک رایانهها در اکتشافات فضایی از طریق تشخیص الگو و تفکر الگوریتمی را مدلسازی میکند.
مهندسی هشدارهای پوشیدنی برای نظارت بر سلامت
دانشجویان از MATLAB برای طراحی و اصلاح الگوریتمهایی برای دستگاههای پوشیدنی که وضعیت نامناسب بدن (مثلاً «گردن پیامکی») را تشخیص میدهند، استفاده میکنند. آنها سناریوهای کاربر را شبیهسازی میکنند تا بررسی کنند که تنظیمات مختلف چگونه بر زمان فعال شدن هشدار تأثیر میگذارند و به آنها در بهبود دقت و سودمندی سیستم کمک میکنند.
مدل تصفیه آب: آزمایش عملکرد مواد
دانشآموزان از یک مدل ریاضی قدرتمند در MATLAB برای شبیهسازی چگونگی تأثیر مواد مختلف فیلتراسیون، اندازه رسانهها و طول بستر فیلتر بر حذف ناخالصی از آب استفاده میکنند و به آنها کمک میکنند تا قبل از ساخت نمونه اولیه، تصمیمات طراحی آگاهانهای بگیرند.
مدل توربین بادی: طراحی پره آزمایشی
دانشجویان از MATLAB برای شبیهسازی چگونگی تأثیر پارامترهای طراحی پره، مانند قطر و سرعت باد، بر توان ورودی و خروجی توربین بادی استفاده میکنند. این شبیهسازی به آنها امکان میدهد تا قبل از ساخت و آزمایش نمونههای اولیه، کارایی طرحهای مختلف پره را ارزیابی کنند.
