Расчёт на ЭВМ характеристик выходных сигналов электрических цепей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Санкт-Петербургский Государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича

ФАКУЛЬТЕТ ВЕЧЕРНЕГО И ЗАОЧНОГО ОБУЧЕНИЯ

КУРСОВАЯ РАБОТА НА ТЕМУ:

Расчет на ЭВМ характеристик выходных сигналов электрических цепей

по дисциплине «ИНФОРМАТИКА»

СОДЕРЖАНИЕ

1. Постановка задачи

2. Приведение выходного сигнала к аналитическому виду

3. Программа расчета характеристик выходного сигнала электрической цепи

4. Таблица идентификаторов

5. Таблица описаний пользовательских подпрограмм

6. Контрольный расчет

7. Построение графиков по полученным массивам входного и выходного сигналов в MathCAD

1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

Дана нелинейная безынерционная цепь:

Входной сигнал задан в виде аналитического выражения (код А=23):

Рабочий набор исходных данных:

; ;

Передаточная характеристика задана в виде графика (код Б=10):

Рабочий набор исходных данных:

; ;

Вычислить:

- максимальное значение выходного сигнала (код В=00)

2. ПРИВЕДЕНИЕ ВЫХОДНОГО СИГНАЛА К АНАЛИТИЧЕСКОМУ ВИДУ

программа сигнал массив электрический

Выходной сигнал задан в виде графика. Перейдём к аналитическому выражению. Из графика видно, что имеет три линейных участка. Поэтому аналитическая запись будет иметь вид:

при

= при

при

Для определения составим систему из четырех уравнений для четырех значений аргумента и решим их.

при

при

Подставив во второе уравнение, получаем:

;

при

при

Подставив во второе уравнение, получим:

;

Подставив в , получим:

В итоге получаем:

при , где ,

= при ,где ,

при

3. ПРОГРАММА РАСЧЕТА ХАРАКТЕРИСТИК ВЫХОДНОГО СИГНАЛА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ

program kurs_1;

uses crt;

const

maxind=160;

type

arraytype=array[1..maxind] of real; {описание глобальных параметров}

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

{Процедура ввода исходной информации}

procedure data (var kl:byte;

var tn,tk,uin2,uin3:real);

begin

writeln('Введите kl=1, если хотите вывести результаты на монитор');

writeln('Введите kl=0, если хотите записать результаты в файлы f1 и f2');

write('kl=');

readln(kl);

writeln('Введите ваши исходные данные:');

write('Начальный момент наблюдения ');

write('tn=');

readln(tn);

write('Конечный момент наблюдения ');

write('tk=');

readln(tk);

writeln('Введите Uвх1');

write('uin2=');

readln(uin2);

writeln('Введите Uвх2');

write('uin3=');

readln(uin3);

end;

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

{Процедура формирования массива входных отсчетов}

procedure uin1(kl:byte;tn,tk:real;

var uin:arraytype); {список формальных параметров}

const

t1=2; k=4; u0=0;

var

t,s,del:real; {описание локальных переменных}

i:integer;

u:array[1..4]of integer;

begin

u[1]:=15;u[2]:=5;u[3]:=3;u[4]:=2;

t:=tn;

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

s:=0;

for i:=1 to k do

begin

s:=s+u[i]*sin(i*2*Pi*t/t1);

t:=t+del;

uin[i]:=u0+s;

end;

end;

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

{Процедура формирования массива выходных отсчетов}

procedure uout1(kl:byte;uin2,uin3:real;uin:arraytype;

var uout:arraytype);

const

u0=5; u1=10; u2=50;

var a1,a2,b1,b2:real;

i:integer;

begin

a1:=(u1-u0)/uin2;

b1:=u0;

a2:=(u2-u1)/(uin3-uin2);

b2:=u1-a2*uin2;

for i:=1 to 4 do

begin

if uin[i]>=uin3 then

uout[i]:=u2;

if (uin[i]>=uin2) and (uin[i]<uin3) then

uout[i]:=a2*uin[i]+b2;

if uin[i]<uin2 then

uout[i]:=a1*uin[i]+b1;

end;

end;

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

{Процедура функции нахождения максимального значения выходного сигнала}

function maxi(uout:arraytype):real;

var max:real;

i:integer;

begin

max:=uout[i];

for i:=2 to 4 do

if uout[i]>max

then max:=uout[i];

maxi:=max;

end;

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

{процедура записи массивов входного и выходного сигналов на диск в файлы}

procedure writeinfo(uin,uout:arraytype);

var

f1,f2:text;

i:integer;

begin

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

assign(f2,'f2.prn');

rewrite(f1); {открыть файл для записи}

rewrite(f2);

for i:=1 to 4 do

begin

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

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

end;

close(f1); {закрытие файлов}

close(f2);

end;

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

{Процедура вывода на экран результатов программы}

procedure rezult(kl:byte;

uin,uout:arraytype);

var

i:integer;

begin

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

begin

writeln('отсчеты входного сигнала');

for i:=1 to 4 do

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

writeln('отсчеты выходного сигнала');

for i:=1 to 4 do

writeln('Uвых[',i,']=',uout[i]:7:3); {вывод выходных отчетов}

writeln('Макс.значение вых. сигнала=' ,maxi(uout):7:3);

end

else {kl - любое число, например 0}

begin

writeln;

writeln;

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

writeln('входных и выходных отсчетов сформированы');

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

end;

end;

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

var

kl:byte; {глобальные параметры}

tn,tk,uin2,uin3:real;

uin,uout:arraytype;

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

Begin {начало главной программы}

clrscr;

data(kl,tn,tk,uin2,uin3); {тело программы}

uin1(kl,tn,tk,uin);

uout1(kl,uin2,uin3,uin,uout);

writeinfo(uin,uout);

rezult(kl,uin,uout);

readln;

end. {конец программы}

4. ТАБЛИЦА ИДЕНТИФИКАТОРОВ

Обозначение в задаче	Идентификатор	Назначение
k	k	Количество отсчетов входного сигнала
	kl	Признак - ключ, определяющий режим работы kl=1, если вывод на монитор, kl - любое число, например 0, если вывод в файл на диск.
	uin	Массив для хранения отсчетов входного сигнала.
	uout	Массив для хранения отсчетов выходного сигнала.
	tn	Начальный момент наблюдения входного сигнала.
	tk	Конечный момент наблюдения входного сигнала.
t	t	Текущий момент наблюдения.
T	t1	Период.
	u0	Коэффициенты для нахождения входного сигнала.
	u1
	u2
	u3
	u4
	del	Интервал между двумя соседними отсчетами входного сигнала.
	i	Счетчик цикла.
	Uin2	Параметры передаточной характеристики.
	Uin3
	u0
	u1
	u2
	max	Переменная для хранения макс. значения выходного сигнала.
	f1,f2	Логические имена файлов.
	a1	Коэффициенты, появляющиеся при переходе от графического изображения сигнала к его аналитическому виду.
	a2
	b1
	b2
s	s	Сумма (промежуточное значение), для нахождения значений входного сигнала.

5. ТАБЛИЦА ОПИСАНИЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИХ ПОДПРОГРАММ

Подпрограмма	Входные и выходные параметры	Назначения
procedure data (var kl:byte; var tn,tk,uin2,uin3:real);	все формальные параметры процедуры являются выходными (var - параметры)	Позволяет ввести с клавиатуры необходимые для решения задачи исходные данные и передать эти данные в другие подпрограммы.
procedure uin1(kl:byte;tn,tk:real; var uin:arraytype);	kl, tn, tk - входные параметры. Используются процедурой при формировании массива входных отсчетов сигнала. uin - входной var - параметр, хранит значения отсчетов входного сигнала.	Процедура формирует массив отсчетов входного сигнала, который в дальнейшем может быть использован в других подпрограммах.
procedure uout1 (kl:byte;uin2, uin3:real;uin:arraytype; var uout:arraytype);	kl, uin2, uin3, uin- входные параметры. Используются процедурой при формировании массива выходных отсчетов сигнала. uout - выходной var - параметр, хранит значения отсчетов выходного сигнала.	Процедура формирует массив отсчетов выходного сигнала, который в дальнейшем может быть использован в других подпрограммах.
function maxi (uout:arraytype): real;	uout - входной параметр, с его помощью функция рассчитывает своё единственное значение - максимальное значение выходного сигнала.	Функция находит максимальное значение выходного сигнала и возвращает его в точку вызова.
procedure writeinfo(uin,uout:arraytype);	uin, uout - входные параметры, которые процедура использует для проведения операции записи массивов входных и выходных сигналов в файлы на диск.	Процедура записывает отсчеты входного и выходного сигналов в нужном формате в файлы f1.prn и f2.prn соответственно.
procedure rezult (kl:byte; uin,uout:arraytype);	kl, uin, uout - входные параметры, используемые процедурой для вывода результатов на экран монитора.	выводит результат работы программы на экран монитора, если пользователь ввел с помощью процедуры data нужное значении признака kl=1.

6. КОНТРОЛЬНЫЙ РАСЧЕТ

Назначение набора данных	Набор данных	Ручные вычисления	Вычисления на ЭВМ
	k	tn	tk			i				i
Контрольный	4	10	20	10	15	1 2 3 4	0 4,33 4,33 4,33	5 7,165 7,165 7,165	7,165
Контрольный	4	10	20	1	8	1 2 3 4	0 4,33 4,33 4,33	5 29,029 29,029 29,029	29,029
Контрольный	4	10	20	1	3	1 2 3 4	0 4,33 4,33 4,33	5 50 50 50	50
Рабочий	4			10	40	1 2 3 4

7. ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКОВ ПО ПОЛУЧЕННЫМ МАССИВАМ ВХОДНОГО И ВЫХОДНОГО СИГНАЛОВ В MATHCAD

1. График по первому контрольному расчету:

График входного сигнала.

Размещено на http://www.allbest.ru/

График выходного сигнала

Размещено на http://www.allbest.ru/

2. График по второму контрольному расчету:



График входного сигнала.

График выходного сигнала.



3. График по третьему контрольному расчету:

График входного сигнала.



График выходного сигнала.

Размещено на Allbest.ru