Symbolic Math Toolbox

ホワイトボードのスケッチからパレートフロントまで: エージェント型 AI のプレイグラウンドにおけるシンボリック数学スキルの使用

エージェント型 AI を使用して、エンジニアリング図と問題の記述を、MATLAB でのシンボリック解析と最適化された設計ワークフローに変換します。

関数、その 1 階微分、および 2 階微分と、局所的最大値、最小値、変曲点を示すプロット。

微積分

定積分または不定積分の厳密な解析解を求め、シンボリック式や関数の微分を計算し、級数展開を使用して関数を近似します。

不足減衰、過減衰、および臨界減衰の各ケースを示すプロット。

求解、単純化、および代入

線形および非線形の代数方程式と微分方程式を解析的に解き、シンボリック式を単純化して書き換え、直接代入またはパターンに基づく代入を使用してシンボリック式の値を求めます。

ゲインの関数としての両極のラインプロット。安定境界が 10 の平方根の位置に示されている。

パラメトリックな線形代数

シンボリックな行列方程式を解いて分解し、厳密な固有値や再利用可能な結果を取得して、パラメーターの影響を明確に把握します。

複素 s 平面上のラプラス変換の曲面プロット。

変換

シンボリックなラプラス変換、フーリエ変換、Z 変換、およびヒルベルト変換を実行し、伝達関数や周波数領域の厳密な形式を取得して、安定性、位相、システム動作に関する解析的な知見を得ます。

ヤコビアンを使用して、状態空間 A および B 行列をシンボリックに計算する。

線形化と感度

シンボリックモデルの勾配とヤコビアンを計算し、動作点の周りで非線形ダイナミクスを線形化して、厳密な導関数を使用して感度を検証します。

落下するパラシュート兵の終端速度を、SI 単位と帝国単位の両方で示したグラフ。

単位および次元解析

次元解析を実行し、シンボリック計算で単位の次元の互換性と一貫性を検証します。カスタムの単位系の作成、既存の単位系間での変換を行います。

上のプロット: 次数 n>30 のベッセル関数の倍精度出力はシンボリック計算の結果から離れる一方、36 桁の可変精度では精度が維持されている。下のプロット: 倍精度と可変精度における誤差の大きさを比較している。

厳密な演算と可変精度の演算

厳密なシンボリック結果を計算します。次に、有効桁数が明示的に制御された数値を生成して、精度と速度のバランスを調整しながら、潜在的な丸め誤差を回避します。

クワッドローターの非線形予測モデルのヤコビアンを求める matlabFunction を生成するライブスクリプト。

コードとモデルのエクスポート

MATLAB 関数、Simulink Function ブロック、Simscape 方程式、および C コードをシンボリック式から生成して、検証済みの数式をエンジニアリング ワークフローで再利用します。