Расчет на ЭВМ характеристик выходных сигналов электрических цепей

 СОДЕРЖАНИЕ

 1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

2. ГОЛОВНОЙ МОДУЛЬ

3. ТАБЛИЦА ИДЕНТИФИКАТОРОВ

4. ПОДПРОГРАММА ФОРМИРОВАНИЯ МАССИВА U_ВХ

5. ПОДПРОГРАММА ФОРМИРОВАНИЯ МАССИВА U_ВЫХ

6. ПОДПРОГРАММА ВЫЧИСЛЕНИЯ РАЗНОСТИ

7. ПОДПРОГРАММА ОТЛАДОЧНОЙ ПЕЧАТИ

8. КОНТРОЛЬНЫЙ РАСЧЕТ

заключение

ЛИТЕРАТУРА

1.  ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

В настоящей работе, связанной с решением задач машинного анализа электрических цепей, необходимо по заданному входному сигналу

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   e< 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  e. 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.

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

 6. ПОДПРОГРАММА ВЫЧИСЛЕНИЯ РАЗНОСТИ.

 Для решения этой задачи необходимо определить U_{вых max} и    U_выхmin, 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 Dимеет 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

  Рис.5 Cхема алгоритма подпрограммы определения разности D

 7.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:

 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 Wвычисляется с погрешностью не более 0.1. Погрешность  вычисления величины Wзависит от количества расчетных точек N, для этого используем метод автоматического выбора величины N. Который заключается в следующем: расчет величины Wвыполняли многократно, причем в каждом последующем количество расчетных точек удваивается, что обеспечивает вычисление величины Wс большей точностью. Вычисления прекращаются, когда достигается  заданная точность вычислений. Таким образом, количество расчетных точек Nопределяется 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 Wреализовали 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.

4. Фигурнов В.Э. IBMPCдля пользователя, издание шестое, - М:, Инфра-М, 1996г.