home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NeXT Education Software Sampler 1992 Fall / NeXT Education Software Sampler 1992 Fall.iso / READMEFiles / COSY_PAK.README < prev    next >
Text File  |  1992-08-29  |  15KB  |  452 lines
  1.  
  2.  
  3.  
  4.                           (Public Domain)
  5.  
  6.                  COSY_PAK 
  7.                  
  8.            (A symbolic COntrol SYstems analysis PAcKage)
  9.                 
  10.                 Version 0.81                
  11.          
  12.                             for
  13.                 
  14.                   Mathematica Version 2.0 and higher
  15.  
  16.                                 by
  17.  
  18.                C.K.Chen         N. Sreenath
  19.         
  20.                       Systems Engineering
  21.             Case School of Engineering
  22.                 Case Western Reserve University        
  23.                  Cleveland, OH, 44106-7070               
  24.                e-mail: sree@veda.cwru.edu
  25.             
  26. --> Copyright
  27.     :Copyright: Copyright 1992 by C. K. Chen and N. Sreenath, Case 
  28. Western Reserve University. 
  29.         
  30.     Permission to use, copy, modify and distribute this software and 
  31. its documentation for any purpose and without fee is hereby granted, 
  32. provided that the above copyright notice appear in supporting 
  33. documentation, and the name of the Case Western Reserve University,
  34. Case School of Engineering not be used in advertising or publicity 
  35. pertaining to distribution of the software without specific, without 
  36. prior permission. Case Western Reserve University makes no 
  37. representations about the suitability of this software for any 
  38. purpose. It is provided "as is" with out express or implied warranty.
  39.             
  40. --> Acknowledgements
  41.  
  42.     Support from CWRU Information and Network Services - Dr. Ray 
  43. Neff, Case Alumni Association, The Lilly Foundation and the Systems 
  44. Engineering Department of Case Western Reserve University is 
  45. gratefully acknowledged. Special thanks to Brian Evans of Georgia 
  46. Tech for letting us use the LaPlace transform and signals packages 
  47. which is a part of the Signal Processing Packages :Copyright: 
  48. Copyright 1989-1991 by Brian L. Evans, Georgia Tech Research 
  49. Corporation.
  50.  
  51. --> FTP
  52.  
  53.      COSY_PAK is available by anonymous `ftp' from veda.esys.cwru.edu 
  54. (Internet No. 129.22.40.9). A sample ftp session is given at the end 
  55. of this file.
  56.  
  57. --> Introduction
  58.    
  59.     This is an unsupported release of COSY_PAK - a COntrol SYstems 
  60. analysis PAcKage for symbolic control systems analysis using 
  61. Mathematica 2.0 and higher. Classical control systems analysis 
  62. and design methods and some modern control systems methods 
  63. have been implemented in this package. 
  64.     
  65.     This package and the attendant notebooks were developed on a 
  66. NeXT (TM) computer (an UNIX based workstation). They have been 
  67. used as a supplementary teaching aid along with a standard control 
  68. engineering text (Ogata [1991]) for an undergraduate course in 
  69. `Control Engineering I' taught at the Systems Engineering Department 
  70. of CWRU. In addition to the NeXT, they have also been tested 
  71. successfully on Apple Macintosh computers (TM), and, IBM PC's 
  72. (TM) running MS Windows(TM). We would be very much interested 
  73. to hear from you if you or anybody you know use this software on 
  74. platforms not mentioned above. IBM users however will have to 
  75. evaluate the notebooks first to visualize the graphics.
  76.  
  77.     Once installed (see below for instructions), this  collection  of  
  78. Mathematica  packages  can be loaded by any user. Bundled with the 
  79. packages are many notebooks ("COSY_Notes") which demonstrate  
  80. the functionality of these packages. The notebooks follow a plan of 
  81. many fine, standard, undergraduate Control Engineering text books 
  82. listed in the references. Examples used in these notebooks have 
  83. been collected from the various references given at the end of this 
  84. file.  
  85.  
  86. --> Compressed Files
  87.  
  88.         The files that contain  a  complete set of the COSY_PAK 
  89. packages and Notebooks for Mathematica are:
  90.  
  91.  COSY_PAK_081.tar.Z     compressed tar file for Unix systems
  92.     
  93.  COSY_PAK_081.sit         compressed sit file for Macintosh systems
  94.     
  95.  COSY_PAK_IBM_081.zip   zip file for the IBM PC running MS-DOS
  96.     
  97.      Once expanded the Mathematica files can also be used on 
  98. Macintosh / IBM PC / Unix systems also.
  99.  
  100.  
  101. --> Installation of COSY_PAK
  102.  
  103.   In UNIX Command line type the following command:
  104.  
  105.       zcat COSY_PAK_081.tar.Z | tar xvf -
  106.  
  107.   In IBM Command line type the following command:
  108.  
  109.       unzip -o -d COSY_PAK_IBM_081.zip
  110.  
  111.   In Macintosh use program StuffIt 1.5.1 to decompress COSY_PAK_081.sit.
  112.       (StuffIt 1.5.1 is also available in veda.esys.cwru.edu)    
  113.  
  114. Note: IBM PC's may limit the directory name characters to eight. In 
  115. that event type "unzip -o -d COSY_PAK.zip.
  116.  
  117.      Uncompressing and untarring "COSY_PAK_081.tar.Z" or unzipping 
  118. "COSY_PAK_IBM_081.zip" will create a directory called "COSY_PAK_Main".
  119.              
  120. Once the files are expanded you should see a single directory 
  121. "COSY_PAK_Main" containing the following three files, four sub-directories
  122. and their contents:
  123.  
  124. FILES in "COSY_PAK_Main":
  125.   Index      - index of files in directory COSY_PAK_Main     
  126.   README     - this file, 
  127.   README2    - some tips,
  128.   
  129. SUB-DIRECTORIES in "COSY_PAK_Main":  
  130.   COSYPAK          - contains control tool box packages 
  131.   SignalProcessing - supporting files from Georgia Tech 
  132.                       Signal Proc. Package (only those files that 
  133.               COSY_PAK notebooks use is provided, but the 
  134.               heirarchy of the Signal Proc. Packages is 
  135.               preserved) 
  136.   MANUAL           - COSY_PAK manual "COSY_MAN" in .ps, .rtf, 
  137.                      .txt, and .wn formats. 
  138.   COSY_Notes       - contains notebooks  
  139.             
  140. FILES in directory "COSY_PAK":
  141.   chap1.m   chap2.m   chap3.m  chap4.m  chap5.m   chap6.m  chap7.m
  142.     
  143. FILES in directory "COSY_Notes":
  144.     01_Introduction.ma      
  145.     02_Math_Model.ma
  146.     03_Transient_Response.m   
  147.     04_Steady_State_Response.ma
  148.     05_Root_Locus.ma      
  149.     06_Freq_Response.ma 
  150.     07_State_Space.ma         
  151.     
  152.     
  153.     The notebook example files(.ma files) will be under the 
  154. "COSY_Notes" directory.  In order to install them in the proper place,  
  155. move the directories `COSY_PAK' and `SignalProcessing' (with their 
  156. contents intact) to the directories that Mathematica can recognize as 
  157. indicated below. 
  158.  
  159.         ~/Library/Mathematica/Packages     on a UNIX machine
  160.         MY_HardDisk:Mathematica:Packages   on an Apple Macintosh
  161.         c:\winmath\packages                on an IBM PC
  162.  
  163. NOTE : The files in "SignalProcessing" directory are from the very 
  164. fine Signal Processing Packages courtesy Brian Evans of Georgia Institute of Technology. We use their Laplace and Inverse Laplace 
  165. transform in our packages instead of the buggy one in Mathematica 2.0. 
  166. The complete Signal Processing packages are available in anonymous ftp 
  167. site (gauss.eedsp.gatech.edu  or  IP # 130.207.226.24). In addition 
  168. we also use standard signals such as `impulse', `step' and `ramp' from 
  169. this package. If you already have the Georgia Tech Signal Processing 
  170. Packages installed on your machine, only the COSY_PAK directory need 
  171. to be moved.
  172.  
  173.      At the beginning of the "Initialization" cell of each notebook in "COSY_Notes" directory, we list the example about how to make 
  174. Mathematica identify the directory:
  175.  
  176.     (* Initialization of Path *)
  177.  
  178.     (* Example For a UNIX machine  *) 
  179.     (*
  180.     $Path=Join[$Path,
  181.     {"~/Library/Mathematica/Packages"}];
  182.     *)
  183.     
  184.     (* Example For an Apple Macintosh  *) 
  185.     (*
  186.     $Path=Join[$Path,
  187.     {"MY_HardDisk:Mathematica:Packages"}];
  188.     *)
  189.     
  190.     (* Example For IBM PC     
  191.      *)
  192.     (*
  193.     $Path=Join[$Path,    
  194.      {"c:\winmath\packages"}];    
  195.     *)    
  196.  
  197.     
  198. Change the pathname according to your machine by removing the 
  199. Mathematica comment sign `(*' and `)*' before and after `$Path' 
  200. setting.
  201.  
  202.     This command make Mathematica recognize the directory
  203.  
  204.         ~/Library/Mathematica/Packages     on a UNIX machine
  205.         MY_HardDisk:Mathematica:Packages   on an Apple Macintosh
  206.         c:\winmath\packages                on an IBM PC
  207.  
  208. NOTE : If you have `root' privileges and you have a NeXT or a Sun 
  209. workstation then the following directory heirarchy is recommended
  210.  
  211.         /LocalLibrary/Mathematica/Packages        on a NeXT
  212.         /usr/local/math/Packages                  on a Sun
  213.     
  214.     Do not forget to edit the beginning of the "Initialization" cell of each notebook in "COSY_Notes" directory accordingly.
  215.     
  216. --> Getting started
  217.  
  218.        After installation, start Mathematica and open the notebooks in 
  219. the "COSY_Notes" directory. All notebooks load their own packages. 
  220. Navigate in the notebooks and enjoy. IBM users however will have to 
  221. evaluate the notebooks to visualize the graphics.
  222.  
  223.  
  224. --> Contents of Notebooks
  225.  
  226. The contents of the notebooks in the "COSY_Notes" directory are 
  227. given below.
  228.    
  229.  ----------- Begin "COSY_Notes" Contents -----------
  230.  
  231.  NOTEBOOK FILE NAME: 01_Introduction.ma
  232.  CHAPTER 1: Introduction to Control Systems
  233.     
  234.     Sections:  
  235.          Analyticity
  236.          Poles and Zeros
  237.          Signals
  238.          Forward Laplace Transforms
  239.          Inverse Laplace Transforms
  240.          Differential Equation With Zero-Valued Initial Conditions
  241.          Differential Equation With Initial Conditions         
  242.  -----------
  243.  
  244.  NOTEBOOK FILE NAME: 02_Math_Models.ma
  245.  CHAPTER 2: Mathematical Modeling of Dynamic Systems
  246.  
  247.       Sections:  
  248.           ODE to State Space  
  249.           Linearization of a Nonlinear System of Equations  
  250.           State Space to Transfer Function
  251.              
  252.  -----------
  253.  
  254.  NOTEBOOK FILE NAME: 03_Transient_Response.ma
  255.  CHAPTER 3: Transient-Response Analysis
  256.  
  257.          Sections:  
  258.           Time Response Analysis  
  259.           First order System  
  260.           First Order System (Step Response vs. Time Const)  
  261.           Second Order System  
  262.           Second Order System (Step Response vs. Damping Ratio)  
  263.           Third Order and Higher Order Systems
  264.               
  265.                 
  266.  -----------
  267.  
  268.  NOTEBOOK FILE NAME: 04_Steady_State_Response.ma
  269.  CHAPTER 4: Steady-State Response
  270.  
  271.          Sections:          
  272.           Routh's Stability 
  273.            Steady-State Error Analysis
  274.                 
  275.  -----------
  276.         
  277.     
  278.  NOTEBOOK FILE NAME: 05_Root_Locus.ma
  279.  CHAPTER 5: Root-Locus Analysis
  280.  
  281.         
  282.  -----------
  283.  
  284.  NOTEBOOK FILE NAME: 06_Freq_Response.ma
  285.  CHAPTER 6: Frequency-Response Analysis
  286.  
  287.          Sections:
  288.           Bode Plot Analysis  
  289.           Magnitude vs. Phase Plot (Nichols Plot)
  290.           Polar Plot  
  291.           Nyquist Plot  
  292.           Combined Example
  293.  -----------
  294.  
  295.  NOTEBOOK FILE NAME: 07_State_Space.ma
  296.  CHAPTER 7: State Space Methods
  297.  
  298.          Sections:
  299.           Introduction
  300.           State Transition Matrix
  301.           Time Response Using State Space Methods
  302.           Controllability
  303.           Observability
  304.           Output Controllability
  305.           Pole Placement Design 
  306.           Observer Design
  307.  
  308.  ----------- End Notebook Contents -----------
  309.  
  310.     
  311. *************************************************************** 
  312.  
  313. --> USER RESPONSIBILITIES
  314.  
  315.       We request you to take a few minutes and fill out the 
  316. information below and mail it to us by e-mail / FAX / U.S. Mail. This 
  317. will help us to keep your abreast of the improvements and release new 
  318. versions of COSY_PAK. Suggetsions for improvements are welcome.
  319.  
  320. -------------------------------cut here-------------------------------
  321.   
  322.   YOUR NAME:     ________________________________________
  323.  
  324.   ORGANIZATION:  ________________________________________
  325.   
  326.   TITLE:         ________________________________________
  327.   
  328.   e-mail:        ________________________________________
  329.  
  330.   POSTAL ADDRESS:________________________________________
  331.   
  332.                  ________________________________________
  333.            
  334.   Comments &     ________________________________________
  335.   
  336.   Suggestions:   ________________________________________
  337.          
  338.                  ________________________________________
  339.          
  340.  
  341.  
  342.  
  343. -------------------------------cut here-------------------------------
  344.  
  345. Mail this information to :
  346.  
  347. INTERNET: sree@veda.cwru.edu
  348.  
  349. U.S. Mail:
  350.  
  351. Prof. N. Sreenath                    Tel.: (216) 368-6219
  352. Systems Engg., Crawford Hall         FAX: (216) 368-3123
  353. Case Western Reserve Univ.
  354. Cleveland OH 44106-7070
  355.   
  356. *************************************************************** 
  357.  
  358. --> REPORT BUGS
  359.  
  360.      Please report bugs and leave comments to the address above. 
  361. Any suggestion for improvements and criticism are welcome.
  362.  
  363.      We will do our best to  fix any reported bugs. However, we cannot 
  364. fix those bugs that have not been  reported to us and those we do not 
  365. know of. We would very much apprecite you taking  a few minutes to 
  366. communicate to us via e-mail / US Mail /  Telephone / FAX. This will 
  367. help us to release bug-free versions in the future.
  368.     
  369.     
  370. ***************************************************************
  371.  
  372. --> Disclaimer and Future Releases
  373.  
  374.  This software is the property of the Case Western Reserve 
  375. University. Use this software at your own risk. We make no express 
  376. or implied warranty.
  377.  
  378. The packages and the notebooks can also be made to run under 
  379. Mathematica versions 1.2 or lower with modification. We do not 
  380. guarantee the outcome.
  381.  
  382.  
  383. --> Documentation
  384.  
  385.         COSY_PAK functions are indexed in the files in the 
  386. `COSY_MAN'directory according the chapters. Usage is illustrated in 
  387. notebooks residing in `COSY_Notes' directory.  If your computer does 
  388. not support notebooks find a Macintosh computer and acquire MathReader 
  389. which is a public domain notebook reader. MathReader will atleast 
  390. allow you to peruse notebooks but you will not be able to evaluate 
  391. any code fragments.
  392.     
  393.  
  394. --> References
  395.  
  396. Dorf, R. C., "Modern Control Systems", Sixth Edition, Addison 
  397. Wesley, New York, 1992.
  398.  
  399. Fortmann, T. E., and Hitz, K. L., "An Introduction to Linear Control 
  400. Systems", Marcel Dekker, 1977.
  401.  
  402. Franklin, G. F., Powell, D. J., and Emami-Naeini, A., "Feedback 
  403. Control of Dynamic Systems", Second Edition, Addison Wesley, New 
  404. York, 1991.
  405.  
  406. Kuo, B. C., "Automatic Control Systems", Sixth Edition, Prentice Hall, 
  407. New Jersey, 1990.
  408.  
  409. Ogata, K., "Modern Control Engineering", Second Edition, Prentice 
  410. Hall, New Jersey, 1991.
  411.  
  412. Phillips, C. L., and Harbor, R. D., "Feedback Control Systems", 
  413. Second Edition, Prentice Hall, New Jersey, 1991.
  414. =====================================================================
  415.  
  416. TYPICAL `ftp' session :
  417. -----------------------
  418.  
  419. %ftp veda.esys.cwru.edu
  420. Connected to veda.
  421. 220 veda FTP server (Version 5.20 (NeXT 1.0) Sun Nov 11, 1990) ready.
  422.  
  423. Name (veda.esys.cwru.edu:sree): anonymous
  424.  
  425. Password:
  426.  
  427. ftp> cd /pub
  428.  
  429. ftp> binary
  430.  
  431. ftp> ls
  432. 200 PORT command successful.
  433. 150 Opening ASCII mode data connection for file list.
  434. COSY_PAK_08.tar.Z
  435. COSY_PAK_IBM_08.zip
  436. Index
  437. README
  438. .places.wmd
  439. COSY_PAK_untar
  440. 226 Transfer complete.
  441. 78 bytes received in 0 seconds (15.35 Kbytes/s)
  442.  
  443. ftp> get COSY_PAK_08.tar.Z
  444. 200 PORT command successful.
  445. 150 Opening BINARY mode data connection for COSY_PAK_08.tar.Z (460822 bytes).
  446. 226 Transfer complete.
  447. local: COSY_PAK_08.tar.Z remote: COSY_PAK_08.tar.Z
  448. 460822 bytes received in 1.33 seconds (3.38e+02 Kbytes/s)
  449.  
  450. ftp> quit
  451. 221 Goodbye.
  452.