Расчет на ЭВМ характеристик выходных сигналов электрических цепей
МИНИСТЕРСТВО СВЯЗИ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
ВЫСШИЙ КОЛЛЕДЖ СВЯЗИ
курсовая работа
по курсу
"Вычислительная техника и программирование"
на тему:
«Расчет на ЭВМ характеристик выходных
сигналов электрических цепей»
Руководитель:
Рабушенко Валентин Евгеньевич
Выполнила:
студентка гр. В9121
Грица Н.
Минск
2000 г.
СОДЕРЖАНИЕ
1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 4
2. ГОЛОВНОЙ МОДУЛЬ 6
3. ТАБЛИЦА ИДЕНТИФИКАТОРОВ 9
4. ПОДПРОГРАММА ФОРМИРОВАНИЯ МАССИВА U>ВХ> 9
5. ПОДПРОГРАММА ФОРМИРОВАНИЯ МАССИВА U>ВЫХ> 11
6. ПОДПРОГРАММА ВЫЧИСЛЕНИЯ РАЗНОСТИ. 12
7. ПОДПРОГРАММА ОТЛАДОЧНОЙ ПЕЧАТИ. 14
8. КОНТРОЛЬНЫЙ РАСЧЕТ 16
заключение 17
ЛИТЕРАТУРА. 20
1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
В настоящей работе, связанной с решением задач машинного анализа электрических цепей, необходимо по заданному входному сигналу
построить выходной сигнал
а затем определить разность
D = U>вых max > U>вых min>
Вычисление величин U>вх(t) >и U>вых(t) >выполнить для N равноотстоящих моментов времени от t>нач> = 10 с. до t>кон> = 35 с. Для этого организуют массивы хранения в U>х(t) >и U>вых(t)>, величину разности D необходимо вычислить с погрешностью < 0,1.
При составлении схемы алгоритма используется принцип пошаговой детализации. В общем случае структура алгоритма имеет вид, показанный на рис. 1
В работе обработка состоит в решении двух подзадач. Во первых формирование массива Uвх, Uвых и нахождения погрешности . Вычисление величины D зависит от количества расчетных точек N. Для обеспечения требуемой точности в работе используется метод автоматического выбора расчетных точек N. Расчет величины D выполняется многократно, причем в каждом последующем вычислении количество расчетных точек удваивается что обеспечивает вычисление D с большей точностью. С этой целью организуется итерационный цикл. При каждом прохождении цикла сравниваются между собой последнее вычисленное значение величины D и значение этой величины, полученное при предыдущем выполнении цикла, эта величина обозначается через V. Величина V, используемая в вычислениях в начале оказывается неопределенной для первого прохода цикла. Значение этой величины должно быть задано так, чтобы при пертой проверке условия обеспечить повторное выполнение цикла. Поэтому удобно задать начальную величину V близкой к максимально допустимому значению V = 1037.
Рис. 1 Обобщенная структура алгоритма
2. ГОЛОВНОЙ МОДУЛЬ
При проектировании программы с помощью метода пошаговой детализации в начале разрабатывается головной модуль, а затем сами алгоритмы подпрограмм. Схема алгоритма головного модуля имеет вид, показанный на рис. 2. Текст программы приведен в приложении 1.
Рис. 2 Схема алгоритма головного модуля
3. ТАБЛИЦА ИДЕНТИФИКАТОРОВ
Для составления схем алгоритмов и программ необходимо составить таблицу идентификаторов.
Таблица 1
|
ОБОЗНАЧЕНИЕ |
ИДЕНТИФИКАТОР |
НАЗНАЧЕНИЕ |
|
1 |
2 |
3 |
|
tнач |
T0 |
Начальный момент наблюдения входного напряжения |
|
tкон |
T2 |
Конечный момент наблюдения входного напряжения |
|
|
E |
Допустимая погрешность вычислений |
|
K |
Ключ определяющий режим работы (К=1 отладка, К=0 рабочий режим) |
|
|
Uвх (t) |
U1 |
Массив для хранения отсчетов входного сигнала |
|
Uвых(t) |
U2 |
Массив для хранения отсчетов выходного сигнала |
|
t |
H |
Временной интервал между двумя соседними отсчетами входного сигнала |
|
P |
P |
Оценка погрешности вычисленной величины |
|
t |
T |
Текущий момент времени |
|
Uвх1 |
V1 |
Параметр передаточной характеристики |
|
Uвых max |
W |
Выходное напряжение максимальное |
|
Uвых min |
W>1> |
Выходное напряжение минимальное |
|
Д |
D |
Разность вычислений |
|
а |
A |
Коэффициент |
|
Продолжение таблицы 1 |
||
|
1 |
2 |
3 |
|
а>1> |
A1 |
Коэффициент |
|
b>1> |
B1 |
Коэффициент |
|
V |
Значение величины D, полученное на предыдущем шаге выполнения |
|
|
J>m> |
M |
Допустимое значение числа удвоения количества отсчетов входного сигнала |
|
N |
N |
Текущее значение количества отсчетов входного сигнала |
|
Nнач |
N0 |
Начальное значение количества отсчетов входного сигнала |
4. ПОДПРОГРАММА ФОРМИРОВАНИЯ МАССИВА U>ВХ>
Для решения этой задачи необходимо составить схему алгоритма программы. Решение зависит от способа задания Uвх. Схема алгоритма формирования массива Uвх приведена на рисунке 3. Подпрограмма имеет вид:
300 REM "Программа формирования массива Uвх"
310 T=T0 : H= (T2 T0) / (N 1)
320 FOR I= 1 TO N
330 IF T<T1 THEN A*(T-T0): GOTO 350
340 U1(I)=A*(T1-T0)-B*(T-T1)
350 T =T + H
360 NEXT I
370 RETURN
Рис.3 Схема алгоритма формирования массива Uвх
5. ПОДПРОГРАММА ФОРМИРОВАНИЯ МАССИВА U>ВЫХ>
При решении этой задачи необходимо организовать арифметический цикл. В этом цикле для каждого элемента массива Uвх(I) вычисляется значение соответствующего элемента массива выходного сигнала Uвых(I). Для заданного варианта схема алгоритма приведена на рис. 4. Подпрограмма имеет вид:
700 REM***ПОДПРОГРАММА ВЫЧИСЛЕНИЯ D***
710 D1=U2(1)
720 D2=U2(1)
730 FOR I=2 TO N
740 IF U2(I)> D1 THEN D1= U2(I)
750 IF U2(I)< D2 THEN D2= U2(I)
760 NEXT I
770 D= D1-D2
780 RETURN
Рис.4.Схема алгоритма
подпрограммы формирования массива
Uвых
ПОДПРОГРАММА ВЫЧИСЛЕНИЯ РАЗНОСТИ.
Для решения этой задачи необходимо определить U>вых max >и U>вых>>m>>in>, при этом возможны два варианта значения решения. В первом для определения определить U>вых max >и U>вых min >можно использовать отдельный алгоритм, а во втором обе величины вычисляются соответственно. Схема алгоритма приведена на рис. 5.
Подпрограмма вычисления разности D имеет следующий вид:
700 REM "Подпрограмма вычисление разности D"
710 W = U2(1): W1 = U2(1)
720 FOR I = 2 TO N
IF U2(I) > W THEN W = U2(I)
IF U2(I) < W1 THEN W1 = U2(I)
745 W1=U2(1)
750 NEXT I
760 D = W – W1
770 RETURN
ПОДПРОГРАММА ОТЛАДОЧНОЙ ПЕЧАТИ.
На этом этапе отладки дополнительно вводится таблица значений элементов массивов Uвх(t), Uвых(t), D, V, P, N. Схема алгоритма приведена на рисунке 6. Подпрограмма имеет вид:
900 REM "Подпрограмма отладочной печати"
910 IF K =0 THEN GOTO 980
920 PRINT “Ном. точки”, “Вх. Напр.”, “Вых. напр.”, "D"
930 FOR I = 1 TO N
940 PRINT I , U1(I) , U2(I), D
950 NEXT I
960 PRINT “ N =“; N,“D = “; D, “V = “;P“P = “;P
970 STOP
980 RETURN
Рис. 6 Схема алгоритма подпрограммы отладочной печати
8. КОНТРОЛЬНЫЙ РАСЧЕТ
Исходные данные:
|
Набор |
N |
t>нач> |
t>кон> |
t>1> |
A |
B |
A1 |
B1 |
V1 |
I |
U>вх>>(I)> |
U>вых>>(I)> |
|
Контрольный набор |
8 |
10 |
35 |
23 |
1.2 |
1.2 |
5 |
0.05 |
10 |
1 2 3 4 5 6 7 8 |
0 4.2 8.4 12.6 13.2 9 4.8 0.6 |
5 0.882 3.528 7.938 8.712 4.05 1.152 5 |
|
Рабочий набор |
8 |
10 |
35 |
22.5 |
1.2 |
1.2 |
5 |
0.05 |
10 |
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данной работе решаются задачи машинного анализа электрических цепей. В курсовом проекте необходимо для заданной электрической цепи по известному входному сигналу U>ВХ>(t) построить выходной сигнал U>ВЫХ>(t) , а затем определить некоторые его характеристики W. Характеристика W вычисляется с погрешностью не более 0.1. Погрешность вычисления величины W зависит от количества расчетных точек N, для этого используем метод автоматического выбора величины N. Который заключается в следующем: расчет величины W выполняли многократно, причем в каждом последующем количество расчетных точек удваивается, что обеспечивает вычисление величины W с большей точностью. Вычисления прекращаются, когда достигается заданная точность вычислений. Таким образом, количество расчетных точек N определяется автоматически в процессе выполнения программы.
В этой курсовой работе при составлении схемы алгоритма использовали принцип пошаговой детализации. Сущность этого метода состоит в следующем: вначале разработали головной модуль, а затем перешли к разработке других подпрограмм.
Вычисление W реализовали с помощью обращения к трем подпрограммам: формирование массива U(ВХ), формирование массива U(ВЫХ), обработка массива U(ВЫХ) в целях получения значения величины W.
Результатом вычислений в данной курсовой работе является значение заданной характеристики W. В данной курсовой работе этой величиной является D (разность между максимальным и минимальным значениями выходного сигнала).
Благодаря данной курсовой работе мы приобрели навыки работы с ПК,научились производить расчет на ЭВМ характеристик выходных сигналов электрических цепей, составлять схемы алгоритмов, подпрограмм и программ, а также производить их отладку.
Приложение 1
Приложение 2
Литература
1. С. В. Козин, Б. Д. Матюшкин, М. Н. Поляк, А. С. Фаинберг и др.; Методические указания к лабораторным работам по дисциплинам “Основы применения ЭВМ” и “Вычислительная техника в инженерных расчетах”, ЛЭИС. Л., 1988.
2. С. В. Козин, М. Н. Поляк, А. С. Фаинберг и др.; Методические указания к практическим занятиям по дисциплинам “Основы применения ЭВМ” и “Вычислительная техника в инженерных расчетах”, ЛЭИС. Л., 1988.
3. Светозарова Г. И., Козловский А. В., Мельников А. А. Практикум по программированию на языке “Бейсик”. М.: Наука, 1988.
Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователя, издание шестое, - М:, Инфра-М, 1996г.