Расчет на ЭВМ характеристик выходных сигналов электрических цепей

МИНИСТЕРСТВО СВЯЗИ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬВЫСШИЙ КОЛЛЕДЖ СВЯЗИКУРСОВАЯ РАБОТАпо курсу"Вычислительная техника и программирование"на тему:«Расчет на ЭВМ характеристик выходныхсигналов электрических цепей»Руководитель:Рабушенко Валентин ЕвгеньевичВыполнила: студентка гр. В9121Грица Н.Минск2000 г.СОДЕРЖАНИЕ1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 42. ГОЛОВНОЙ МОДУЛЬ 63. ТАБЛИЦА ИДЕНТИФИКАТОРОВ 94. ПОДПРОГРАММА ФОРМИРОВАНИЯ МАССИВА UВХ 95. ПОДПРОГРАММА ФОРМИРОВАНИЯ МАССИВА UВЫХ 116. ПОДПРОГРАММА ВЫЧИСЛЕНИЯ РАЗНОСТИ. 127. ПОДПРОГРАММА ОТЛАДОЧНОЙ ПЕЧАТИ. 148. КОНТРОЛЬНЫЙ РАСЧЕТ 16ЗАКЛЮЧЕНИЕ 17ЛИТЕРАТУРА. 201. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИВ настоящей работе, связанной с решением задач машинного анализа электрических цепей, необходимо по заданному входному сигналупостроить выходной сигнал а затем определить разностьD = Uвых max ? Uвых minВычисление величин Uвх(t) и Uвых(t) выполнить для N равноотстоящих моментов времени от tнач = 10 с. до tкон = 35 с. Для этого организуют массивы хранения в Uх(t) и Uвых(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. 1В 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 алгоритма2. ГОЛОВНОЙ МОДУЛЬПри 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 модуля3. ТАБЛИЦА ИДЕНТИФИКАТОРОВДля составления схем алгоритмов и программ необходимо составить таблицу идентификаторов.Таблица 1ОБОЗНАЧЕНИЕИДЕНТИФИКАТОРНАЗНАЧЕНИЕ123tначT0Начальный момент наблюдения входного напряженияtконT2Конечный момент наблюдения входного напряжения?EДопустимая погрешность вычисленийKКлюч определяющий режим работы (К=1 отладка, К=0 рабочий режим)Uвх (t)U1Массив для хранения отсчетов входного сигналаUвых(t)U2Массив для хранения отсчетов выходного сигнала? tHВременной интервал между двумя соседними отсчетами входного сигналаPPОценка погрешности вычисленной величиныtTТекущий момент времениUвх1V1Параметр передаточной характеристикиUвых maxWВыходное напряжение максимальноеUвых minW1Выходное напряжение минимальноеДDРазность вычисленийаAКоэффициентПродолжение таблицы 1123а1A1Коэффициентb1B1КоэффициентVЗначение величины D, полученное на предыдущем шаге выполнения JmMДопустимое значение числа удвоения количества отсчетов входного сигнала NNТекущее значение количества отсчетов входного сигналаNначN0Начальное значение количества отсчетов входного сигнала4. ПОДПРОГРАММА ФОРМИРОВАНИЯ МАССИВА UВХДля 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 N330 IF T340 U1(I)=A*(T1-T0)-B*(T-T1)350 T =T + H360 NEXT I370 RETURNРис.3 Схема алгоритма формирования массива Uвх 5. ПОДПРОГРАММА ФОРМИРОВАНИЯ МАССИВА UВЫХПри 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 I770 D= D1-D2780 RETURN6. ПОДПРОГРАММА ВЫЧИСЛЕНИЯ РАЗНОСТИ.Для решения этой задачи необходимо определить Uвых max и Uвыхmin, при этом возможны два варианта значения решения. В первом для определения определить Uвых max и Uвых 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 N730 IF U2(I) > W THEN W = U2(I)740 IF U2(I) < W1 THEN W1 = U2(I)745 W1=U2(1)750 NEXT I760 D = W – W1770 RETURN7. 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 980920 PRINT "Ном. точки", "Вх. Напр.", "Вых. напр.", "D" 930 FOR I = 1 TO N940 PRINT I , U1(I) , U2(I), D950 NEXT I 960 PRINT " N ="; N,"D = "; D, "V = ";P"P = ";P970 STOP980 RETURNРис. 6 Схема алгоритма подпрограммы отладочной печати8. КОНТРОЛЬНЫЙ РАСЧЕТИсходные данные:НаборNtначtконt1ABA1B1V1IUвх(I)Uвых(I)Контрольный набор81035231.21.250.05101234567804.28.412.613.294.80.650.8823.5287.9388.7124.051.1525Рабочий набор8103522.51.21.250.0510ЗАКЛЮЧЕНИЕВ данной работе решаются задачи машинного анализа электрических цепей. В курсовом проекте необходимо для заданной электрической цепи по известному входному сигналу UВХ(t) построить выходной сигнал UВЫХ(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 1Приложение 2ЛИТЕРАТУРА1. 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, 1988.4. Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователя, издание шестое, - М:, Инфра-М, 1996г.