Программа расчета характеристик выходного сигнала электрической цепи

program kurs_1;

uses Crt; {подключение модуля CRT}

const maxind=160;

type ArrayType=array[1..maxind] of real;

var {описание глобальных параметров}

n : integer; {глобальные параметры, напрямую недоступные}

kl : byte; {ни одной из ниже описанных процедур и функций}

a0, a1, a2, tn, tk, a, b, Ui1 : real;

uin, uout, time : ArrayType;

{Процедура ввода исходной информации}

procedure DATA(var n : integer; var kl : byte;

var a0, a1, a2, tn, tk, a, b, Ui1 : real);

begin

writeln('Введите признак kl =1, если хотите вывести результат на

монитор');

writeln('или признак kl=0, если хотите записать результаты в файлы f1 и

f2');

write('kl= ');

readln(kl);

writeln('Введите ваши исходные данные');

writeln('Количество отсчетов сигнала');

write('n= ');

readln(n);

writeln('Параметры входного сигнала ');

write('a0= ');

readln(a0);

write('a1= ');

readln(a1);

write('a2= ');

readln(a2);

writeln('Haчaльный момент наблюдения сигнала');

write('tn= ');

readln(tn);

writeln('Koнeчный момент наблюдения сигнала');

write('tk= ');

readln(tk);

writeln('3аданные параметры передаточной характеристики');

write('a = ');

readln(a);

write('b = ');

readln(b);

write('Uвх1= ');

readln(Ui1);

end; {of procedure DATA}

сигнал импульс файл график

{---------------------------------------------------------------------}

{Описание процедуры формирования массива входных отсчетов}

procedure UIN1(n : integer;

a0, a1, a2, tn, tk : real;

var uin, time : Arraytype); {список формальных параметров}

var

t, del : real; {описание локальных переменных}

i : integer;

begin

t := tn;

del:=(tk-tn)/(n-1);

for i :=1 to n do

begin

uin[i]:=a0+a1*t+a2*t*t;

time[i]:=t;

t:=t+del

end;

end; {of procedure UIN1}

{ ------------------------------------------------------------------ }

{Описание процедуры формирования массива выходных отсчетов}

procedure UOUT1(n : integer; a, b, Ui1 : real;

uin : Arraytype; var uout : ArrayType);

var {описание локальных переменных}

i: integer;

begin

for i :=1 to n do

begin

if uin[i]<=Ui1 then uout[i] := a*Ui1+b;

if uin[i]>Ui1 then uout[i] := a*uin[i]+b;

end;

end; {of procedure UOUT1}

{ ----------------------------------------------------- }

{Описание функции нахождения максимального значения выходного

сигнала}

function maxi(n : integer; uout : ArrayType): real;

var

max:real; i : integer;

begin

max := uout[1];

for i :=2 to n do

if uout[i]>max

then max := uout[i];

maxi :=max;

end; {of function maxi}

{---------------------------------------------------------------}

{Описание функции нахождения длительности импульса}

function dlit (n: integer; uout, time : ArrayType): real;

var t1, t2: real; i: integer; a : real;

begin

a:= maxi(n, uout)/2;

t1:=time[1] ; t2:= time[n];

for i:=1 to n do

if((uout[i-1])<=a) and ((uout[i+1])>=a)

then t1:=time[i];

for i:=1 to n do

if((uout[i-1])>=a) and ((uout[i+1])<=a)

then t2:=time[i];

dlit:=(t2-t1);

end; {of function dlit}

{--------------------------------------------------------------------}

{Описание процедуры записи массивов входного и выходного

сигналов}

{на диск в файлы с именами f1.рrn и f2.prn}

procedure WRITEINFO(n : integer;

uin, uout : ArrayType);

var

f1,f2 : text;

i : integer;

begin

assign(f1,'f1.prn'); rewrite(f1); {связывание и открытие файлов}

assign(f2,'f2.prn'); rewrite(f2);

for i :=1 to n do

begin

writeln(f1,uin[i]:7:3); {запись в файлы}

writeln(f2,uout[i]:7:3);

end;

close(f1); {закрытие файлов}

close(f2);

end; {of procedure WRITEINFO}

{-------------------------------------------------------------------}

{процедура вывода на экран результатов работы программы}

procedure REZULT(n : integer; kl : byte;

uin, uout : ArrayType);

var i : integer;

begin

if kl=1 {признак вывода результатов на экран монитора}

then

begin

writeln('Oтсчеты входного сигнала');

for i:=1 to n do

writeln('Uвх(' ,i,')=',uin[i]:7:3); {вывод входных отсчетов};

Readln;

writeln('Oтсчеты выходного сигнала');

for i:=1 to n do

writeln('Uвых(',i,')=',uout[i]:7:3); {вывод вых. отсчетов};

end;

Writeinfo(n, uin, uout); writeln;

writeln('Пporpaммa закончила свою работу. Массивы ');

writeln('входных и выходных отсчетов сформированы ');

writeln('и записаны в файлы f1.prn и f2.prn соответственно');

writeln;

writeln('Длительность вых импульса= ', dlit (n, uout, time):7:3);

end; {of procedure REZULT}

BEGIN {of main}

Clrscr;

Data(n, kl, a0, a1, a2, tn, tk, a, b, Ui1 );

Uin1(n, a0, a1, a2, tn, tk, uin, time );

Uout1(n, a, b, Ui1, uin, uout);

Rezult(n, kl, uin, uout);

Readln;

END. {of main}

Пояснения к тексту программы

Предложенная для решения задача разбита на пять основных частей (подзадач). Каждая из этих частей реализована в виде подпрограммы (процедуры или функции).

Ввод исходных данных, необходимых для решения задачи, выделен также в самостоятельную процедуру под именем DATA. В программе предусмотрен вывод результатов решения задачи на экран монитора по желанию пользователя (процедура REZULT).

Все подпрограммы разработаны в соответствии с принципом максимальной изоляции данных. Это значит, что любая из подпрограмм описана с использованием только формальных параметров и локальных переменных без ссылок на глобальные переменные, что позволяет сделать подпрограммы в некотором смысле универсальными, а также повысить их надежность за счет устранения их влияния дуг на друга.

Процедура формирования массива входных отсчетов

Описание процедуры UIN1 смотри в тексте программы. Пояснения к тексту процедуры UIN1

С помощью процедуры U1N1 формируется массив входных отсчетов в заданных пользователем равноотстоящих точках диапазона наблюдения выходного сигнала.

Описание процедуры помещено в разделе деклараций основной программы. Это описание является «образцом действий», в соответствии с которым данная процедура будет выполняться каждый раз при вызове ее из основной программы. Имя процедуры -UIN1 задано в заголовке процедуры. В круглых скобках перечислен список формальных параметров. Восемь из них являются параметрами значениями, один - параметр-переменная, о чем свидетельствует стоящее перед ним зарезервированное слово var. Использование var-параметра в данном случае необходимо, так как в результате работы процедуры будет сформирован массивы отсчетов входного сигнала, который в дальнейшем необходимо будет передать в другие процедуры. Поэтому после выхода из процедуры UIN1 массив отсчетов входного сигнала должен быть сохранен, без этого невозможна дальнейшая работа других подпрограмм.

В разделе описаний локальных переменных var описаны текущее время t, шаг изменения временного интервала del, вычисляемый по формуле

, i - счетчик цикла.

Раздел описания переменных внутри процедуры является описанием локальных параметров. Эти параметры доступны только внутри той процедуры, где они описаны (в данном случае внутри процедуры UIN1).

Результат работы процедуры UIN1 - сформированные массивы отсчетов входного сигнала и времени.

Процедура формирования массива выходных отсчетов

* Описание процедуры UOUT1 смотри в тексте программы. Пояснения к тексту процедуры UOUT1

Список формальных параметров процедуры UOUT1 содержит входные параметры-значения n, Ui1, Uin, необходимые для расчета и формирования массива выходных отсчетов. По сути эти параметры являются локальными и не сохраняют свои значения после выхода из процедуры; uout - является выходным var-параметром, следовательно, этот параметр сохранит все свои значения и после выхода из процедуры и может быть использован как главной программой, так и другими процедурами.

Результат работы процедуры UOUT1 - сформированный массив отсчетов выходного сигнала.

Функция для нахождения максимального значения выходного сигнала

Описание функции MAXI смотри в тесте программы. Пояснения к тексту функции МАХI.

Имя функции MAXI. Результат работы функции - единственное значение, представляющее максимальное значение выходного сигнала. Этот результат передается в точку вызова функции из основной программы или любой процедуры с помощью имени самой функции MAXI, поэтому в заголовке функции, задан тип этого результата (в данном случае MAXi:real).

Список формальных параметров состоит из входных параметров n и uout. Эти параметры заданы как параметры-значения (отсутствует служебное слово var). После выхода из функции нам понадобится только одно единственное значение - max значение выходного сигнала, которые мы должны были найти в соответствии с заданием, поэтому последним оператором внутри функции стоит оператор присваивания, с помощью которого вычисленное значение максимума выходного сигнала присваивается переменной с именем функции MAXI, значение которого и будет передано затем в точку вызова функции.

Функция нахождения длительности импульса

Описание функции нахождения длительности импульса dlit смотри в тексте программы. Пояснения к тексту функции dlit.

В разделе локальных переменных введены описания t1, t2: real; i: integer; a: real.

В переменной а хранится половина максимального значения выходного напряжения. Путем сравнения текущего значения выходного напряжения определяются моменты времени t1, t2, когда график выходного напряжения пересекает уровень U_max/2 и вычисляется длительность выходного импульса.

Процедура записи массивов входного и выходного сигналов и времени в файлы

Описание процедуры WRITEINFO смотри в тексте программы. Пояснения к тексту процедуры WRITEINFO.

Имя процедуры - WRITEINFO. Список формальных параметров-значений состоит из входных параметров n, uin, uout.

В разделе локальных переменных введены описания трех файловых переменных f1 и f2 типа text. В разделе операторов этим файловым переменным f1 и f2 ставятся в соответствие физические файлы на диске с именами "fl.prn" и "f2.prn" соответственно. Это выполняется с помощью специальной процедуры assign. Имена файлов могут быть любыми, но они должны иметь расширение .рrn, так как в дальнейшем предполагается использование математической системы MathCAD, которая для записи и чтения векторов и матриц использует файлы именно с этим расширением.

После окончания записи в файлы их необходимо закрыть с помощью процедуры close.

Процедура вывода на экран результатов работы программы

Описание процедуры REZULT смотри в тексте программы. Пояснения к тексту REZULT

Список формальных параметров процедуры состоит из входных параметров-значений n, kl, uin, uout. Процедура выводит по определенному признаку результат работы программы на экран монитора.

Главная программа

Мы разбили задачу на ряд более простых самостоятельных подзадач, каждую из которых решали независимо друг от друга, реализовав их с помощью набора подпрограмм. Завершает работу над задачей написание главной программы, которая организует совместную работу всех подпрограмм, вызывая их в необходимой последовательности.

Для расчета выбираем значения исходных данных для следующих величин: a₀, a₁, a₂, t_нач, t_KOн для входного сигнала и a, b, U_вx1 для передаточной характеристики. Количество расчетных точек N выбираем таким образом, чтобы графики, построенные с помощью MathCAD выглядели гладкими. Достаточно выбрать значение N>15.

Построение графиков с помощью системы MathCad