De generella matematikprogrammen blir allt populärare bland konstruktörerna. Hemligheten ligger i enkel syntax, omfattande matematikbibliotek och skräddarsydda extraprogram.

En tiondel av koden jämfört med C, kortare utvecklingstider och bättre dokumentation. Leverantörerna av de generella matematikprogrammen sparar inte på lovorden när de beskriver sina produkter. Programmen ersätter räknedosan och de gamla hederliga formeltabellerna och sägs dessutom vara lätta att lära sig för den som har programmeringsvana.

Den glassiga grafiken, som blivit de generella matematikprogrammens signum, är ännu en lockelse. Bilder i två eller tre dimensioner ritas enkelt upp på skärmen. På så vis kan man smidigt analysera och presentera komplicerade funktioner. Med en del verktyg kan man till och med skapa rörliga bilder.

Användaren beskriver på ett rättframt sätt matematiska formler med förvånansvärt få kodrader jämfört med ett högnivåspråk som C eller Fortran. Koden blir dessutom överskådlig. Men kunskaper i matematik klarar man sig inte utan när rimligheten i resultaten skall bedömas.

Det finns många matematikprogram att välja på. Somliga är inriktade på en viss nisch medan andra vänder sig till en bredare publik. Programmen består av omfattande bibliotek med hundratals matematiska funktioner.

Längst ner på skalan finns elementära funktioner, som trigonometri och linjära ekvationer. I andra ändan av spektrat finns avancerad matrismanipulering, Fouriertransform och Besselfunktioner. Många leverantörer erbjuder dessutom kundanpassade tilläggsverktyg som skräddarsytts för speciella tillämpningar, som signalbehandling eller statistik.



Prova ny teknik


Ett sådant tilläggspaket kan även komma till nytta om man vill förkovra sig inom ett nytt teknikområde. Antag att du är nyfiken på oskarp logik. Med hjälp av exempelvis programmet Matlab, simuleringstillägget Simulink samt verktygslådan för oskarp logik kan du då pröva på tekniken genom att exempelvis konstruera ett system som reglerar flödet till och från en vattentank.

Först skapar du en grafisk bild av vattentanken så att man ser på skärmen hur vattennivån rör sig upp och ner. Sedan beskriver du två olika styrsystem; en klassisk PID-regulator och en som bygger på oskarp logik. Slutligen är det bara att simulera och jämföra resultaten på skärmen. Fick du blodad tand kan du även läsa om den bakomliggande teorin i en medföljande manual.

Kan man då dra slutsatsen att varje ingenjör med självaktning behöver ett generellt matematikprogram nu för tiden? Nej knappast. Ett hederligt kalkylprogram som Excel duger bra om man nöjer sig med enklare matematiska beräkningar. En sådan lösning blir väldigt billig eftersom de flesta ingenjörer redan har tillgång till något kalkylprogram.

Haken är att kommandona blir krångligare jämfört med matematikprogrammens rena syntax. Och avancerade matrismanipulationer och glassig grafik kan man förstås glömma.



Välj program


Matlab från Mathworks är ett matematikprogram som fått stor spridning både i industrin och i den akademiska världen. De trognaste kunderna arbetar med signalbehandling eller reglerteknik. Till programmet finns ett stort antal tilläggspaket, så kallade verktygslådor.

Verktygslådan för signalbehandling klarar exempelvis konstruktion av analoga och digitala filter, spektralanalys samt modulering och demodulering. Reglerlådan hanterar bland annat metoder för klassisk och modern reglerteori samt presenterar frekvenssvar i form av Bode- och Nyquistdiagram.

Andra exempel är verktygslådor för systemidentifiering, neuronnät och bildbehandling. I början av maj lanseras även en verktygslåda för telekommunikation som till exempel skall klara kanalkodning och synkronisering.

Som en påbyggnadsmodul till Matlab finns dessutom simuleringsmiljön Simulink, som gör det möjligt att bygga modeller av dynamiska system. Man väljer färdiga byggstenar ur ett bibliotek och simulerar sedan hela skapelsen.

Konkurrenten Mathematica från Wolfram Research har också ett antal tilläggspaket, eller tillbehörsbibliotek som de kallas. Det mest använda heter Electrical Engineering Pack och hanterar exempelvis transmissionsledningsteori, kretsanalys och antennkonstruktion. Paketet för signalbehandling klarar exempelvis olika typer av linjära transformer samt konstruktion av analoga och digitala filter, medan reglerpaketet, som bland annat presenterar Nyquistdiagram, hanterar både linjära och olinjära system.

Verktyget, som används såväl på högskolor som inom industrin, har även simuleringsfinesser.



Ett vitt ark


Mathcad från MathSoft är ett alternativ för den som vill utföra matematiska experiment. På samma sätt som med Mathematica börjar man med "ett vitt ark" på skärmen och skriver ner formler och ekvationer rakt av.

Ändrar man sedan exempelvis en viss parameter så ändras automatiskt samtliga grafer och ekvationer som påverkas av parametern.

Företaget erbjuder drygt 50 olika elektroniska böcker, det vill säga formelsamlingar i form av Mathcaddokument, för exempelvis elektronik eller astronomi. Mathcad har dessutom tre tilläggsprogram, funktionspaket, för signal- och bildbehandling samt numeriska metoder. Verktyget har inte lika många finesser som exempelvis Matlab, men så är priset också betydligt lägre.

Charlotta von Schultz