Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Теория электрическихцепей»




Скачать 200.73 Kb.
НазваниеМетодические указания к курсовой работе по дисциплине «Теория электрическихцепей»
Дата публикации03.02.2014
Размер200.73 Kb.
ТипМетодические указания
uchebilka.ru > Физика > Методические указания
Реферат скачан с сайта allreferat.wow.ua


Теория электрических цепей

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН Казахско-Американский Университет МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к выполнению курсовых работ по дисциплине “ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ” для студентов факультета «Телекоммуникации» АЛМА-АТА 2001УДК 621.3Джурунтаев Дж. З., Айгараева Г.А.Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Теория электрическихцепей» – Алма-Ата: КАУ, 2001г., с. 1 - 26 В методических указаниях рассмотрены этапы выполнения курсовой работы,изложено содержание пояснительной записки и графической части и данытребования к их оформлению. Приведена методика «ручного» иавтоматизированного составления уравнений состояния нелинейныхэлектрических цепей и их расчета. Методические указания предназначены для студентов очного и заочногоотделений специальностей: 3805 - Радиосвязь, радиовещание и телевидение(РРТ); 3804 - Автоматическая электросвязь(АЭС); 3802 - Многоканальныетелекоммуникационные системы (МТС) факультета «Телекоммуникации».Рецензенты:Зав. кафедрой «Информатика» Университета «Кайнар»д.т.н., профессор И.Т. Утепбергенов Казахско-Американский университет, 2001г. Приложение 2 Факультет «Телекоммуникация» задание на курсовую работуТема (задание) _______________________________________________ _______________________________________________1. Расчетная часть ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________2. Графическая часть ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________Руководитель:_________________________________________________Дата выдачи _________________ Дата окончания ___________________Литература ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Приложение 1 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ Казахско-Американский Университет Факультет __________________________________ ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к курсовой работе по дисциплине «Теория электрических цепей» на тему: _________________________________________________ __________________________________________________________ Руководитель: _____________________ (должность, ученая степень, звание) _____________________ Ф.И.О. «___» ___________2001г Студент __________________________ группа __________________________ «___» ________________2001г Алма-Ата, 2001г 1. Цель и задачи курсовой работы Курсовая работа по дисциплине «Теория электрических цепей» являетсясамостоятельной работой студента и выполняется на _______ семестреобучения. Срок выдачи задания на первой неделе, защита курсовой работы на16-й неделе. Ориентировочные затраты времени на выполнение работысоставляют _____ часов. Курсовая работа предназначена для активизации учебного процесса, имеетцелью: - закрепить и расширить теоретические знания и применить их при расчете переходных процессов в нелинейных электрических цепях (ЭЦ); - проверить степень подготовленности студентов самостоятельно и творчески решать проблемы формализации составления уравнений состояния ЭЦ и выбора методов их решения; - развивать практические навыки ведения экспериментальных исследований при решении задач анализа и расчета нелинейных ЭЦ на компьютере.Этапы над курсовой работой включают: o ознакомление с литературой; o выбор методов формирования уравнений переходных процессов и их расчета; o составление уравнений переходных процессов для заданного варианта электрической цепи; o описание топологии, параметров компонентов и режимных параметров анализируемой ЭЦ; o расчет переходных процессов в ЭЦ (динамического режима ее работы) на компьютере; o проведение исследований по улучшению той или иной характеристики (например, надежности, быстродействия и т. д.) электрической цепи; o оформление пояснительной записки и выполнение графической части курсовой работы. 2. Содержание пояснительной записки курсовой работыПояснительная записка начинается с титульного листа (приложение 1) ивключает:1) Задание на курсовую работу;2) Содержание (оглавление);3) Введение (1-2)4) Теоретическая часть (9-11)5) Экспериментальная часть (3-4)6) Заключение7) Список литературы.В скобках указаны ориентировочные объемы разделов в страницах.1. Пояснение содержания пояснительной записки. o На бланке задания указываются название темы – название электрической цепи (или номер варианта задания), подлежащей к расчету. o В оглавлении указываются названия разделов и номера страниц, соответствующие началам разделов. o Во введении кратко рассматривается общенаучное значение теории электрических цепей (ТЭЦ) для изучения электромагнитных явлений и их практического приложения. Описываются связи ТЭЦ с соответствующими разделами математики и физики, а также с различными электротехническими дисциплинами, в том числе связи со специальными дисциплинами, в которых рассматриваются проблемы передачи и распределения энергии и информации в сложных электрических и информационных сетях. Подчеркивается важность применения компьютеров для расчета линейных инелинейных электрических цепей и их влияние на выбор методов расчетапереходных процессов и развитие теории электрических цепей в целом. o В разделе «Теоретическая часть» больше внимания уделяется методам расчета переходных процессов в линейных электрических цепях. Рассматриваются наиболее распространенные методы формирования и решения уравнений переходных процессов в нелинейных электрических цепях, даются сравнительная (качественная) оценка и особенности их применения. Для заданного варианта электрической цепи составляютсядифференциальные уравнения, характеризующие энергетическое состояниеэлектрической цепи. Описывается методика получения этих Список литературы1. Зевеке Г.В., Ионкин П.А., Нетушил А.В., Срахов С.В. Основы теории цепей. - М.: Энергоатомиздат, 1989г., 528с.2. Ерылов В.В., Корсаков С.Я. Основы теории цепей. - М.: Высшая школа. 1990г., 224с.3. Матханов П.Н. Основы анализа электрических цепей. Линейные цепи. - М.: Высшая школа, 1981г., 333с.4. Шебес М.Р. Задачник по теории линейных электрических цепей. - М.: Высшая школа, 1982г. 488с.5. Демирчан К.С., Бутырин П.А. Моделирование и машинный расчет электрических цепей. - М.: Высшая школа, 1988г., 335с.6. Норенков И.П., Маничев В.Б. Системы автоматизированного проектирования электронной и вычислительной аппаратуры. - М.: Высшая школа. 1983г., 272с.7. Чуа Л.О., Пен-Мин Лин. Машинный анализ электронных схем. – М.: Энергия, 1980г., 640с.8. Прянишников В.А. Теоретические основы электротехники. – СП ”Корона принт”,2001г.9. СТП 164-08-98 Работы учебные. Общие требования к оформлению текстового и графического материала. – Алма-Ата: КазНТУ, 1998г.10. Справочник. Разработка и оформление конструкторских документаций РЭА под ред. Романичева Э.Т. – М.: Радио и связь, 1989г.11. Общие правила выполнения чертежей ЕСКД. – М.: Издательство стандартов, 1984г. с – 240. Вариант 8 Вариант 9 Вариант 10 уравнений с использованием выбранного метода и отдельных понятий теории графов. Рассматриваются вопросы формализации составления и численного решения дифференциальных уравнений переходных процессов в электрических цепях. В этой связи дается методика описания топологии, параметров компонентов и режимных параметров заданной электрической цепи, т. е. методика подготовки исходных данных электрической цепи, необходимых для ее расчета на компьютере с использованием автоматизированной программы анализа. o В экспериментальной части приводятся результаты численного решения дифференциальных уравнений (интегральные кривые – кривые напряжений) переходных процессов в рассматриваемой электрической цепи (ЭЦ) и дается описание результатов расчета ЭЦ и исследования (моделирования) ее работы с помощью компьютера. Результаты расчета электрической цепи приводятся в виде графиков: временных диаграмм и передаточных характеристик. По ним дается описание принципов работы анализируемой электрической цепи. o В заключение пояснительной записки студентом подводится итог проделанной работы. Подчеркивается соответствие выполненной работы техническому заданию. По полученным результатам компьютерного расчета переходных процессов, т.е. по формам кривых напряжений и передаточной характеристики делаются соответствующие выводы о качестве функционирования электрической цепи в динамическом режиме. o В разделе «Литература» приводится перечень литературы с обязательным указанием аспектов библиографической части:1) фамилия, инициалы авторов;2) название первоисточника;3) издательство;4) год издания;5) количество страниц (для книг) На каждый литературный источник должна быть по крайней мере одна ссылкав тексте пояснительной записки при ссылке на источник его порядковый номерпо списку помещается в квадратных скобках в соответствующем месте текстазаписки. Пояснительная записка к курсовой работе выполняется строго в соответствиис требованиями к оформлению текстового и графического материалов. Объем пояснительной записки должен составлять 15-17 страниц формата А4 взависимости от оформления пояснительной записки из расчета 42 строки по62…65 символов в строке (шрифт 12…14) при наборе текста на ПК.Пояснительную записку допускается выполнять от руки (черной или синейпастой, чернилами). С левой стороны листа оставляется поле шириной 25-30мм, с правой – 15 мм, а сверху и снизу – по 20 мм. Текст пояснительнойзаписки должен быть написан разборчиво, чисто, аккуратно и грамотно.Следует помнить, что формулы и результаты вычислений (расчета) должнывходить в текст только составной частью предложений. В тексте недопускаются сокращения (кроме «т.е.» и «и.т.д.») и должны использоватьсяобщепринятые технические термины и определения. Любое буквенное выражение,впервые применяемое в тексте, должно быть расшифровано. Текст пояснительной записки, состоящий из отдельных разделов (глав) ипараграфов, должен иметь сквозную нумерацию страниц, рисунков и таблиц.Каждый раздел следует начинать с новой страницы. В пояснительной записке вместе с описаниями методов расчета электрическойцепи даются также необходимые рисунки в виде электрической цепи, ееэквивалентной схемы и графиков. На каждый рисунок должна быть по крайнеймере одна ссылка в тексте записки. Рисунки должны быть выполнены вкарандаше (или тушью) аккуратно и чисто 3. Содержание графической части курсовой работы Графическая часть выполняется черным карандашом (или тушью), либо сприменением средств вывода на ПК. Графическая часть выполняется на листахформата А4 (или А3 по необходимости) и включает 4-5 чертежей: - принципиальную схему электрической цепи; - эквивалентную схему электрической цепи; - граф эквивалентной схемы; - временную диаграмму; - передаточную характеристику. Каждый чертеж имеет рамку и штамп (стандартный), расположенный в нижнемправом углу. Для компонентов электрической цепи на чертежах Вариант 5 Вариант 6 Вариант 7 Вариант 2 Вариант 3 Вариант 4 указываются их условно-графические обозначения со своими размерами (вмасштабе). Эквивалентная схема электрической цепи получается путем замены в нейтранзисторов и диодов их моделями (схемами замещения). Временная диаграмма поясняет логику работы анализируемой электрическойцепи в динамическом режиме. Она позволяет определить значения токов инапряжений любого элемента электрической цепи в произвольный моментвремени. 4. Порядок защиты Полностью выполненная курсовая работа представляется руководителю дляокончательной проверки. До защиты курсовой работы пояснительная записка иее графическая часть должны быть подписаны руководителем и студентом. Призащите курсовой работы на изложение его сущности студенту представляется 6-8 минут. В своем докладе студент должен четко сформулировать поставленную передним задачу, произвести сравнительную оценку наиболее известных методоврасчета нелинейных электрических целей и обосновать оригинальность решений,принятых в ходе выполнения курсовой работы, а также анализироватьособенности функционирования электрической цепи по полученным результатамрасчета. При оценке выполненной курсовой работы учитываются: o степень творчества при выполнении курсовой работы и оригинальность принятых решений; o качество выполнения пояснительной записки и графических материалов; o содержательность и доходчивость доклада на защите курсовой работы; o правильность и полнота ответов студента на поставленные вопросы; o активность студента в период выполнения курсовой работы (планомерность выполнения графика работ, посещение консультаций и т.д) 5. Теоретическая часть Теория электрических цепей (ТЭЦ) является общенаучной основой широкогокруга технических дисциплин. В рамках ТЭЦ разрабатываются основополагающиедля прикладных дисциплин методы описания электромагнитных явлений вэлектрических цепях и построения математических моделей процессов в них. Тесная связь ТЭЦ не только с соответствующими разделами математики ифизики, но и со специальными дисциплинами предопределяет такие развитиятеории, при котором приобретает важные значения ее направленность нарешении новых прикладных задач, в первую очередь задач, связанных спроблемами передачи и распределения энергии и информации в сложныхэлектрических и информационных сетях. На развитие ТЭЦ и выбор математических методов расчета электрическихцепей оказывает существенное влияние применение ЭВМ. Возможностисовременных ЭВМ позволяют рассчитывать переходные процессы в сложныхэлектрических цепях. Для оптимальной реализации возможности ЭВМпотребовалось по-новому рассмотреть и процедуру формирования уравненийотносительно искомых, подлежащих определению токов и напряжений, а такжеметоды решения этих уравнений. В качестве искомых величин для расчета переходных процессов вэлектрических цепях выбирают токи индуктивных катушек и напряженияконденсаторов. Такие переменные в ТЭЦ называют переменными состоянияэлектрической цепи, а метод формирования дифференциальных уравнений,характеризующих энергетическое состояние электрической цепи называютметодом переменных состояния. При автоматизации расчета электрических цепей для формирования уравненийпереходных процессов наиболее широко применяют методы узловых потенциалов ипеременных состояния. В связи с этим при расчете электрических цепейиспользуют две формы представления уравнений переходных процессов,называемых математическими моделями (ММ) электрической цепи. В первом случае ММ представляется в нормальной форме Коши системыобыкновенных дифференциальных уравнений (ОДУ) V = F (v , t) , (1)где V- вектор базисных координат; F(v,t)- вектор - функция правых частей.поиска, обнаружения и устранения НРВ, а также указания метода (алгоритма)программа запускается на расчет и начинается процесс моделирования путемчисленного интегрирования дифференциальных уравнений математической моделисхемы (ММС). Результаты решения уравнений ММС получаются в виде интегральных кривыхнапряжений (временных диаграмм изменений напряжений), представляющихкартину переходных процессов в анализируемой схеме. 6. Задания к курсовой работе Для выбранного варианта электрической схемы (цепи): 1. построить эквивалентную схему (ЭС), при этом нелинейные элементы (диоды, транзисторы) заменить их моделями (рис.2); 2. построить граф ЭС и М-матрицу контуров и сечений; 3. составить топологические уравнения по законам Кирхгофа и систему обыкновенных дифференциальных уравнений в нормальной форме Коши; 4. составить описание топологии ЭС, параметров компонентов и режимных параметров для расчета схемы на ЭВМ; 5. выполнить расчет токов ветвей заданного варианта схемы в статическом режиме; 6. выполнить расчет переходных процессов и построить временную диаграмму работы схемы с помощью программы анализа; 7. сделать выводы по полученным результатам расчета и описать работу схемы. Вариант 1 TSAD = 30 TIMP = 40 KFRONTF = 1.0 KBACKF = 1.0 LEVEL0 = 0.7 LEVEL1 = 1.7где TSAD – время задержки начало импульса:TIMP – длительность импульса; LEVEL0 и LEVEL1 – напряжения, соответствующиелогическому 0 и логической 1; KFRONTF и KBACKF – коэффициенты, определяющиедлительности(тангенс угла наклона ) переднего и заднего фронтов входногоимпульса. Режимные параметры имеют следующие значения: M1 = 0.01 M2 = 0.001 TK = 100 HP = 2где M1 и M2 – коэффициенты для автоматического определения шагаинтегрирования; ТК – конечный отрезок интегрирования, устанавливаемый всоответствии с реальной длительностью переходных процессов, протекающих всхеме; НР – шаг вывода на печать результатов расчета переходных процессов. В программе предусмотрен вывод графиков изменения напряжений и токовребер и хорд, в том числе напряжений на входах и выходах. В данном примерев качестве значений параметра вывода выходных сигналов SHOWUR перечисленычисло и номера ребер, напряжения на которых выводятся на печать, т.е.SHOWUR = 4 3 4 19 20. так как напряжения на хордах не выводятся на печать, параметр SHOWUH=0. Значения параметров GRAPH=1 PEREDAT=1 позволяют осуществить графическийвывод и построить передаточную характеристику. Поскольку схема ЭСЛ управляется сигналами отрицательной полярностипараметр IC=1. Описание топологии схемы вводится (считывается), а затем послесинтаксического контроля проверки на отсутствие неправильно размещенныхветвей (НРВ) и автоматической коррекции структуры схемы:Алгоритм решения системы (1) включает на очередном шаге интегрированияследующие основные процедуры:вычисление вектора –функции F(V k-1, t k-1); определение величины шагаhk; вычисление Vk согласно методу Эйлера по формуле Vk = Vk-1 + hk *F(Vk-1 ,tk-1 ) и определение нового значения времени интегрирования tk =tk-1 +hk . Вторая форма представления ММ электрической цепи связана с использованиемметода узловых потенциалов, неявных формул численного интегрирования,алгебраизацией системы ОДУ и решением ее методом Ньютона. Нормальная форма Коши системы ОДУ удобна для применения явных методовчисленного интегрирования. Для ее решения также могут быть использованы инеявные методы численного интегрирования. В этом отношении метод переменныхсостояния, который позволяет получить ММ электрической цепи в форме (1),является более универсальным и перспективным для использования в программах с открытыми библиотеками численных методов решения уравнений и с открытымибиблиотеками моделей элементов (так как в методе переменных состояния нетребуется предварительная алгебраизация компонентных уравнений и,следовательно, методы формирования и решения уравнений могутрассматриваться независимо друг от друга). Далее рассмотрим вопросы описания цепей и формирование уравненийпереходных процессов в электрических цепях методом переменных состояния. Уравнения переходных процессов- математические модели электрическихцепей включают в себя уравнения компонентные и топологические. Компонентные уравнения описывают электрические свойства компонентов (элементов) цепи. Для линейных двухполюсников (резистора, конденсатора икатушки индуктивности) эти уравнения имеют следующий вид: Ur = Ir * R , Ic =C * DUc/ dt и Ul = L * DIl /dt, где R,C и L- сопротивление, емкость и индуктивность; U и I -напряжениеи ток в компоненте, причем индекс характеризует принадлежность переменнойкомпоненту определенного типа. Сложные компоненты (например, диоды, транзисторы и т.д.) имеют моделииз нескольких уравнений. Обычно эти уравнения составляются на основанииэквивалентных схем замещения сложных компонентов, состоящих из двухполюсныхэлементов линейных и нелинейных. Нелинейные безынерционные двухполюсники вэквивалентных схемах чаще всего описываются зависимыми источниками тока I =F1 (U) или напряжения U =F2 (I) . Инерционные нелинейные двухполюсникиописываются зависимыми емкостями, индуктивностями или источниками.Уравнения этих элементов связывают не только токи и напряжения, но ипроизводные по времени некоторых из этих величин. Получение компонентныхуравнений или соответствующих им эквивалентных схем - самостоятельнаязадача моделирования элементов электрических цепей [6;7]. Топологические уравнения отражают связи между компонентами(элементами) электрической цепи и составляются на основании законовКирхгофа. В методах получения уравнений важное значение имеет такназываемая М-матрица – матрица контуров и сечений. Эта матрица содержит всебе полную информацию о структуре эквивалентной схемы (ЭС) рассматриваемойэлектрической цепи. Строки М-матрицы в закодированном виде отображаютуравнения закона напряжений Кирхгофа для выбранных контуров схемы, астолбцы М-матрицы – уравнения закона токов Кирхгофа для сечения схемы.Целью построения М-матрицы является упрощение процедуры формированияматематической модели ЭС электрической цепи. При построении М-матрицы используют некоторые понятия теории графов.Граф также как и эквивалентная схема электрической цепи содержит ветви иузлы (называемые вершинами). Ветви графа, соответствующие двухполюснымветвям эквивалентной схемы представляют собой линии произвольной длины иформы. Вершины графа соответствуют узлам эквивалентной схемы. Важным понятием теории графа является дерево графа, под которымпонимают совокупность ?-1 ветвей, соединяющих все узлы, не образующих ниодного контура. Ветви дерева называют ребрами, а ветви графа, не вошедшиев дерево - хордами, связями. В любом графе можно выделить более чем одногодерево. Процесс построение М - матрицы, следовательно, получение ММ вметоде переменных состояния начинается с построения нормального дерева, вкоторое в ветви графа включаются со следующим приоритетом: сначала ветвиисточников ЭДС Е, затем ветви С и далее ветви R и L. Ветви источников токовJ не включаются в нормальное дерево. Построение нормального дерева графаприводит к разбиению множества ветвей схемы В на подмножества ребер Р ихорд Х. При этом определяются контуры и сечения эквивалентной схемы, длякоторых составляются уравнения по законамTR=T1 0 3 6 7T2 0 4 6 7T3 0 5 6 8T4 0 10 5 0T5 0 8 9 0T6 0 7 11 0D1 0 12 13 12D2 0 13 1 13 В массиве U= указаны начальные и конечные узлы, между которыми включеныдвухполюсные ветви схемы: источники напряжения, емкости и резисторы. Вмассиве TR= перечислены узлы подключения транзисторов в следующейпоследовательности: база, эмиттер и коллектор. Диод представлен кактранзистор, у которого коллектор и база закорочены. В первом столбцемассива TR= указаны нули (“0”), которые указывают на то, что в схеме ЭСЛиспользуются транзисторы n-p-n-типа.Предполагается, что все транзисторы проводимости n-p-n-типа имеютодинаковую физическую структуру и при моделировании для них используютсямодифицированные модели Эберса-Молла. Для параметров входного импульса напряжения с начальным значением Е4=-1.7В указаны следующие числовые значения: IMPULSE = 1 После коррекции дерева на экран будет выдана топологическая матрицаконтуров и сечений. После нажатия клавиши (любой) будет проведен расчетнапряжений в схеме и результат анализа выдан в табличной или графическойформе (в зависимости от выбранного режима), а также построена передаточнаяхарактеристика. Для остановки процесса вычислений необходимо нажать любуюклавишу. Нажатие клавиши Enter приведет к возврату в операционную систему 5.2. Пример подготовки данных для расчета схем на компьютере Рассмотрим методику подготовки и описания данных для расчета тестовойсхемы на компьютере с помощью программы анализа. На рис.3, на котором вкачестве тестовой схемы приведена ЭСЛ схема, указаны номера узлов инаправление токов, принятые за положительные. Предполагается выводитьзначения напряжений на входах и выходах схемы. Описание топологии схемы ЭСЛ (рис.3) имеет следующий вид:СТ=6 количество транзисторовCD=2 количество диодовCE=4 количество источников напряженийCC=2 количество емкостейCR=8 количество резисторовCU=14 количество узлов в схемеCV=14 количество ветвей в схемеU=E1 1 0E2 2 0E3 3 0E4 4 0C1 0 9C2 0 11R1 0 10R2 10 12R3 5 1R4 6 1R5 0 7R6 0 8R7 13 2R8 11 2Кирхгофа. Количество таких контуров равно количеству хорд nx. , аколичество сечений - количеству ребер np . При присоединении каждой i-йхорды к дереву получаем i-й контур, называемый контуром i-й хорды. Сечением j-о ребра называют совокупность ветвей, пересекаемыхзамкнутой линией (линией сечения) при выполнении следующих условий: 1)любая ветвь может пересекаться не более одного раза; 2) в сечение должновходить единственное j-е ребро. Такие сечения называют главными сечениями. Рассмотрим нелинейную электрическую цепь, показанную на рис.1а.Эквивалентная схема (ЭС) этой цепи, в которой нелинейный многополюсник -транзистор представлен упрощенной схемой замещения - моделью (рис.2), данана рис.1б. На рис.1в представлен направленный граф ЭС нелинейной цепи, гдестрелками показаны выбранные положительные направления токов, узлыпронумерованы от 1 до 8. Следует отметить, что направления токов в ветвяхмодели транзистора выбираются в соответствии с типом его проводимости, какпоказано на рис.2. Для остальных ветвей ЭС электрической цепи токи могутиметь произвольные направления. Нужно помнить , что если в процессе расчетаток какой-либо ветви примет отрицательные значения, то это означаетнесовпадение реального тока с принятым положительным направлением .Положительное значение какой-либо ветви говорит о том, что направление токав ветви выбрано правильно.а)б)в)Рис.1. Нелинейная электрическая цепь а), ее эквивалентная схема (ЭС)б), и граф ЭС в). Рис.2 Эквивалентные схемы диода и транзистора. В описании режимных параметров также указываются следующие параметры:М1 и М2 – константы, необходимые для автоматического выбора шагаинтегрирования; ТК - длительность переходных процессов, т.е. конечныйотрезок времени интегрирования; НР – шаг печати выходных напряжений и токов. Выводимые на печать напряжения на ребрах (емкостях и входных напряжений)и хордах (резисторах) и их количество указываются в массиве SHOWUR иSHOWUH, соответственно. Результаты анализа схемы могут быть выданы на печать в графическом(параметр GRAPH = 1 или по умолчанию) или табличном виде (GRAPH = 0). Крометого, по результатам расчета схемы предусмотрено построение передаточнойхарактеристики (параметр PEREDAT = 1).Для случая расчета схем, типа ЭСЛ, управляемых сигналами отрицательнойполярности в файле исходных данных предусмотрен параметр Ic, которыйпринимается равным единице. Если на вход схемы подается импульсположительной полярности (как в случае ТТЛ-схемы), то параметр Ic (поумолчанию) принимает значение, равное 0. В программе реализованы два метода алгоритма решения уравнений ММС. Выборметода решения уравнений ММС осуществляется параметром Method, которыйпринимается равным 1 или 2 (по умолчанию). Цифра 2 соответствуетускоренному алгоритму решения уравнений ММС. И, наконец, в файле данных указывается параметр Check Only, которыйиспользуется для автоматической (Check Only =0, по умолчанию) коррекцииструктуры схемы, т.е. автоматического поиска, обнаружения и устранениянеправильно размещенных ветвей. Когда эти процедуры выполняются вручную,параметр Check Only = 1 Для выполнения работы по расчету напряжений в схеме необходимо запуститьпрограмму анализа: Circnew.exe data.shm,где data.shm – имя файла исходных данных, анализируемой схемы. После этогона экран будут выданы исходные данные (основные и дополнительные) этогофайла. Далее будет осуществляться в автоматическом режиме коррекции деревасхемы от неправильных размещений. Если предусмотрен ручной режим коррекциидерева, то в случае наличия в схеме неправильных размещений программапрекратит работу, и необходимо устранить их вручную.далее последовательно перечисляются транзисторы в следующей форме: t Б Э К,где t- тип транзистора, например для транзистора с приводимостью p-n-p–типа t=1 , а для транзистора n-p-n-типа t=0; Б,Э и К – номера узлов ванализируемой схеме, к которому подключены соответственно база , эмиттер иколлектор транзистора. После описания всех транзисторов идет перечисление диодов, которыеописываются также как и транзисторы, но с закороченными коллекторными p-n-переходами , т.е. следующим образом: 0 а К,где а - номер узла в схеме, к которому подключен анод; К- номер узласхемы, к которому подключен катод диода. Диоды перечисляютсянепосредственно за транзисторами под общим “заголовком” TR= . Для транзисторов и диодов используются модели, являющиеся модификациямимодели Эберса-Молла. Численное значения параметров моделей транзисторов идиодов считываются из библиотеки моделей программы анализа при ее запускена решение ММ схемы. Далее идут численные значения емкостей Ci , сопротивлений Rj инапряжений источников питания и входных сигналов Ek; C=C1C2C3…Cm(i=1…m); R=R1R2R3…R1 (j=1..1 ); E=E1E2E3…Ep (k=1..p),где Ci, Rj и Ek –значения , емкостей, сопротивлений и напряжений,количество которых в схеме равно m,l и р, соответственно. При этом единицыизмерений емкостей, сопротивлений и напряжений следующие: пикофарада,килоОм и вольт, соответственно. Далее следуют режимные параметры. Это параметры для случая анализапереходных процессов (динамического режима схемы), когда на вход подаетсяимпульс трапецеидальной формы. В этом случае параметр IMPULSE=1. Еслианализируется статистический режим работы схемы, то параметр IMPULSE=0(поумолчанию), тогда игнорируются все параметры входного импульса:TSAD- задержки переднего фронта (начало) импульса;TIMP- длительность импульсаKFRONTF и KBACKF- коэффиц-ты для определения длительностей (тангенсов угланаклона) переднего и заднего фронтов импульса;LEVEL0 и LEVEL1- нулевой и единичный уровни напряжения входного сигнала.В графе (рис. 1в) кривыми линиями выделены ребра (ветви дерева), а прямыми- хорды. При этом в дерево графа включены все ветви источников ЭДС и ветвиемкостные, которые образуют множество ребер : P=E1,E2,E3,C1,C2,C3,C4.Ветви, не включенные в нормальное дерево графа отнесены в подмножествохорд: X=R1 ,R2 ,R3 ,R4 ,R5. Выбором нормального дерева определены контурыи сечения ЭС электрической цепи, для которых составляется топологическиеуравнения по законам Кирхгофа, которые имеют вид Ux= -MUp и Ip= MtIx , (2)где Ux и Ix - напряжения и токи хорд; Up и Ip - то же, для ветвей дерева -ребер; Mt - транспонированная M-матрица. Строки М-матрицы соответствуютхордам, а столбцы - ребрам. Для определения значений элементов М-матрицы кдереву графа поочередно подключают каждую i-ю хорду. При этом образуется i-й контур, называемый контуром i-й хорды. В строке i-й хорды записывают плюсили минус единицы в тех столбцах, которым соответствуют ребра, входящие вконтур i-й хорды. Если направления токов в ребре и i-й хорды совпадают,тогда элемент М-матрицы, расположенный на этом пересечении принимаетзначение плюс 1, иначе –минус 1. Остальные элементы М-матрицы в строке i-йхорды равны 0. М-матрица и топологические уравнения в развернутом виде,составленные по законам Кирхгофа для ЭС, (рис. 1б), имеют следующий вид: М- матрица| |E1 |E2 |E3 |C1 |C2 |C3 |C4 ||R1 | | | |-1 | | | ||R2 | |1 |1 |1 | | | ||R3 |1 |1 | | |1 | | ||R4 | | |1 |1 | |1 | ||R5 | | | | |1 |-1 |1 | Далее заменяя токи Iсj на Cj *dUcj /dt можно получить систему ОДУ внормальной форме. Таким образом, расчет переходных процессов электрических цепей методомпеременных состояния предполагает:1) составление по законам Кирхгофа и уравнениям отдельных элементов цепей единой системы дифференциальных уравнений - уравнений переходных процессов, называемых математическими моделями (ММ) электрических цепей;2) аппроксимацию этих уравнений на каждом шаге расчета разностными уравнениями;3) численное решение полученных систем разностных уравнений. Такая последовательность расчета эффективна для цепей невысокойразмерности с преимущественно линейными двухполюсными элементами. С ростомсложности цепей ручное формирование уравнений состояния (переходныхпроцессов) исключается и вопрос эффективности автоматического создания этихуравнений начинает играть не меньшую роль, чем вопрос последующего ихрешения. Далее рассмотрим вопросы автоматического составления и расчета уравненийММ электрических цепей. 5.1. Методика описания топологии электрических цепей для расчета их на компьютере. Для расчета и анализа электрической цепи на компьютере требуетсяописание ее топологии, т. е. межкомпонентных связей, описание параметров ирежимных параметров. Для составления описания топологии схемы нужнопроделать следующие процедуры. Вначале необходимо произвести нумерациюузлов и всех элементов схемы, включая сопротивление, емкости, а так жеисточники напряжений, транзисторы и диоды. Нумерация узлов схемы осуществляется десятичным числами. Порядокнумерации узлов и описание элементов произволен. Далее нужно проставитьнаправление токов через двухполюсные ветви, ветви резистивные R, емкостныеС и ветви источников напряжений Е. Выбор положительных направлений токовпроизволен для всех ветвей R и С, за исключением ветвей источниковнапряжений, для которых направление тока выбирается от отрицательногополюса к положительному полюсу (в этом случае в массиве параметровкомпонентов для ЭДС указывается положительное значение). Для транзисторовпроставление направления токов не требуется, достаточно указать типпроводимости транзистора и его модель. Далее следует непосредственное описание схемы, т.е. заполнение файладанных. Каждая строка файла данных имеет следующий вид: CK=X,где CK=ст,сd,сс,сr,ce,cu- параметр, определяющий количество элементовсхемы (транзисторов, диодов, емкостей, сопротивлений), и источниковнапряжений ), а так же количество узлов схемы ; х-значение параметра СК.Параметры пишутся прописными буквами. Далее после строки U= перечисляются начальные и конечные узлы всехдвухполюсных ветвей в следующей форме: U= X Y, где U- символьный код узлов схемы;X и Y- соответственно, начальный и конечные номера узлов двухполюсныхветвей. Причем двухполюсные ветви перечисляются в следующейпоследовательности: вначале ветви источников напряжения в соответствии с ихнумерацией, затем емкостные ветви согласно их начальной нумерации, и послеперечисляются по порядку резистивные ветви. Для транзисторов описание выглядит следующим образом. В строкепрописными буквами указывается символьный код транзистора TR= и-----------------------[pic]

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Теория электрическихцепей» iconМетодические указания к курсовой работе по дисциплине «Системное...
Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Системное программирование и операционные системы» для студентов специальности...

Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Теория электрическихцепей» iconМетодические указания к курсовой работе по курсу "Разведка месторождений полезных ископаемых"
Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Разведка месторождений полезных ископаемых» (для студентов очной...

Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Теория электрическихцепей» iconМетодические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Вычислительный практикум»
Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Вычислительный практикум» для студентов заочной формы обучения...

Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Теория электрическихцепей» iconМетодические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Основы маркетинга»
Бобрушева В. В. Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Основы маркетинга» для студентов 2 курса дневной...

Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Теория электрическихцепей» iconМетодические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине...
Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Техническая термодинамика»/ Составители

Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Теория электрическихцепей» iconМетодические указания к выполнению курсовой работы «Гребные электрические...
Методические указания к выполнению курсовой работы «гребные электрические установки» по дисциплине «электрические системы и комплексы...

Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Теория электрическихцепей» iconМетодические указания и задания к выполнению курсовой работы по дисциплине...
Методические указания и задания к выполнению курсовой работы по дисциплине „Планирование деятельности предприятия” / составители:...

Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Теория электрическихцепей» iconМетодические указания к курсовой работе по курсу "гидравлика, гидро-...
Методические указания к курсовой работе по курсу “Гидравлика, гидро- и пневмоприводы” / составитель

Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Теория электрическихцепей» iconМетодические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине...
Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Планирование деятельности предприятия» / И. С. Грабовский, С. А....

Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Теория электрическихцепей» iconМетодические указания для самостоятельной подготовки к написанию...
Методические указания предназначены для самостоятельной подготовки студентов заочной формы обучения механических специальностей к...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
uchebilka.ru
Главная страница


<