Методические указания и задание к выполнению курсового проекта по дисциплине «Алгоритмическое и программное обеспечение электротехнических расчетов»




Скачать 220.05 Kb.
НазваниеМетодические указания и задание к выполнению курсового проекта по дисциплине «Алгоритмическое и программное обеспечение электротехнических расчетов»
Дата публикации13.02.2014
Размер220.05 Kb.
ТипМетодические указания
uchebilka.ru > Физика > Методические указания




Министерство образования и науки Украины

Севастопольский национальный технический университет

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И ЗАДАНИЕ

к выполнению курсового проекта

по дисциплине

«Алгоритмическое и программное обеспечение

электротехнических расчетов»
для студентов направления

Электромеханика

Севастополь

2006

УДК 519.68



Методические указания и задание к выполнению курсового проекта по дисциплине «Алгоритмическое и программное обеспечение электротехнических расчетов» для студентов направления 6.0922-Электромеханика/ Сост. Л.Л. Беляева – Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2006. – 16 с.

Целью методических указаний является оказание помощи студентам при разработке математического, программного, лингвистического обеспечения расчета и анализа электротехнических цепей в среде программирования Delphi.

Методические указания рассмотрены и утверждены на заседании кафедры СПЭМС (протокол № от « » _________ 2006 г.)
Допущено учебно-методическим центром СевНТУ в качестве методических указаний.

Рецензент: директор Института электротехники и энергосбережений, заведующий кафедрой Автоматизации электрических систем СНУЯЭиП, д.-р техн. наук, проф. Ф.Д. Пряшников.


СОДЕРЖАНИЕ
Введение.

  1. Задание на выполнение курсового проекта.

  2. Методические указания к выполнению курсового проекта.

  3. Этапы выполнения курсового проекта.

  4. Содержание пояснительной записки.

  5. Рекомендуемая литература.

Приложение А. Варианты заданий на выполнение .

Приложение Б. Пример разработки математического обеспечения расчета электрической цепи.

Приложение В. Пример разработки программного обеспечения расчета электрической цепи.


введение
Цель курсового проекта: овладение студентами современными методами разработки Windows–приложений в среде программирования Delphi для расчета и анализа электрических цепей переменного тока.

^ В результате выполнения курсового проекта студенты должны: научиться разрабатывать алгоритмы для решения электротехнических задач, освоить методы создания математического обеспечения электротехнических расчетов, получить практические навыки по разработке программного обеспечения расчета электрических цепей на алгоритмическом языке Object Pascal в среде программирования Delphi.

^ 1 Задание на выполнение курсового проекта
Разработать программу для ПЭВМ, обеспечивающую решение следующих задач:

  • изображение и корректировку изображений на экране дисплея элементов электрической цепи;

  • задание численных значений параметров изображенных элементов;

  • расчет переходных процессов и установившихся значений для последовательного или параллельного соединения элементов. Пример расчета представлен в приложении Б;

  • расчет частотных характеристик A() и () для последовательного или параллельного соединения элементов. Пример расчета представлен в приложении Б.

Варианты заданий на выполнение курсового проекта представлены в приложении А.

Провести исследования электротехнической цепи с помощью разработанной программы:

  • рассчитать установившееся значение переходного процесса для заданных значений параметров;

  • рассчитать частотные характеристики A() и () для заданных значений параметров;

  • проверить соответствие графиков переходных процессов графикам частотных характеристик. Теоретически обосновать характер поведения полученных графиков.



^ 2 Методические указания к выполнению

курсового проекта
Программа разрабатывается в среде Delphi.

При разработке программы должны быть выполнены следующие требования:

  1. Программное обеспечение изображения элементов электрических схем должно быть реализовано на основе объектно–ориентированного программирования (ООП). Электротехнические элементы должны быть представлены в памяти компьютера как объекты (классы), обладающие методами изображения, удаления и т.д. Пример разработки программного обеспечения задания элементов электрической цепи представлен в приложении В.

  2. Изображение на экране дисплея электротехнических элементов должно осуществляться с помощью клавиш клавиатуры или с помощью мыши.

  3. Задание численных значений параметров должно производиться в диалоговом режиме. Пример задания численных значений параметров элементов цепи приведен в приложении В.

  4. В результате расчета переходных процессов и установившихся значений искомых величин на экран дисплея должен выводиться график тока или напряжения для выходного элемента схемы.

  5. В результате расчета частотных характеристик на экран дисплея должны выводиться графики амплитудно-частотной A() и фазо-частотной характеристик () схемы.

  6. Разрабатываемая программа должна удовлетворять следующим требованиям:

—удобство интерфейса программы для пользователей разного уровня квалификации;

—надежность математического обеспечения программы;

—надежность работы программы при возникновении следующих исключительных ситуаций: ошибок ввода, ошибок выполнения арифметических действий, ошибок операций работы с файлами.

7.Документированность и возможность модификации программного обеспечения. C целью обеспечения модификации программного кода старайтесь придерживаться следующих правил:

—идентификаторы в программе должны отражать смысл и назначение переменной, типа, процедуры, модуля и т.д.;

—идентификаторы всех определяемых типов должны начинаться с большой буквы Т. Например:

type

TElem = class (Tobject)

.........................

Tmassiv = array [1..n] of real;

—процедуры и функции в тексте программных модулей должны быть отделены друг от друга 1–2-мя пустыми строками;

—для пояснений используйте комментарии (* }.

8.Эффективность программного обеспечения. Достигается за счет уменьшения объема занимаемой памяти и увеличения быстродействия.

^ 3 ЭТАПЫ ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТА
Выполнение курсового проекта включает 7 этапов. Названия этапов, рекомендации и время, отводимое на этапы представлены в табл. 3.1.
Таблица 3.1. - Этапы выполнения курсового проекта

Название этапа

Содержание выполняемой

работы

Время,

отвед. на этап (нед.)

1

2

3

1. Изображение и корректировка изображения на экране дисплея элементов электрической цепи.

  1. Разработка и отладка ПО для изображения элементов электрической цепи.

  2. Разработка и отладка ПО для удаления элементов электрической цепи.


2 нед.

2. Задание численных значений параметров изображенных элементов в диалоговом режиме.

  1. Разработка о отладка ПО для ввода данных и ПО обработки вводимой информации.


2 нед.


Продолжение таблицы 3.1.

1

2

3

3. Разработка математического обеспечения расчета переходного процесса и частотных характеристик для выходного элемента цепи переменного тока.

  1. Расчет электрической цепи, используя один из известных методов расчета (классический метод, операторный метод) относительно выходного элемента.

  2. Получение математического выражения переходного процесса на выходном элементе.

  3. Расчет амплитудной А() и частотной () характеристик.


2 нед.

4. Разработка программного обеспечения расчета переходного процесса и частотных характеристик для выходного элемента цепи переменного тока.

  1. Разработка и отладка ПО построения графика переходного процесса.

  2. Разработка и отладка ПО построения графиков амплитудной А(), частотной () характеристик.


4 нед.

5. Проведение расчета электрической цепи с помощью разработанной программы (тестирование программы).

  1. Построение переходного процесса и частотных характеристик в электрической цепи с номинальными параметрами.

2. Построение переходных процессов и частотных характеристик в электрической цепи при изменении параметров (частоты  источника энергии U/I, параметров элементов схемы R,C,L). Выявление диапазона параметров схемы, при которых программа будет работать без сбоев.


2 нед.

Продолжение таблицы 3.1.

1

2

3

6. Разработка технической документации к программному обеспечению (ПО).

  1. Описание характеристики ПО расчета электрической цепи переменного тока: название и назначение модулей, процедур, функций ПО (в виде таблицы); описание структуры ПО и программные связи; описание свойств разработанного ПО расчета электрической цепи переменного тока: удобство эксплуатации, надежность, совместимость и др.


1 нед.

7. Оформление пояснительной записки и защита курсового проекта.

  1. Оформление пояснительной записки с соблюдением требований ЕСКД и ГОСТов.



1 нед.



4 Содержание пояснительной записки


  1. Введение.

  2. Математическое обеспечение расчета переходных процессов и частотных характеристик цепей переменного тока.

  3. Программное обеспечение расчета переходных процессов и частотных характеристик цепей переменного тока.

  4. Расчет на ПЭВМ переходных процессов и частотных характеристик цепей переменного тока.

  5. Текст программы.

  6. Заключение.

Приложения.
5 рекомендуемая Литература
По электротехнике

  1. Лосев А.К. Теория линейных электрических цепей.  М.: Высшая школа, 1987.—650 с.

  2. Матханов П.Н. Основы анализа электрических цепей. Линейные цепи.  М.: Высшая школа, 1990.—320 с.

  3. Нейман А.Р., Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники. Ч.1. Основные понятия и законы электромагнитного поля и теории электрических и магнитных полей.  Л.: Энергоатомиздат, 1989.—450 с.

По Delphi

  1. Дарахвелидзе П.Г. Программирование в Delphi5 / П.Г. Дарахвелидзе, Е.П.Марков, О.А.Костюк. –СПб и др.: BHV – C. – П., 2001. -774 с.

  2. Тексейра С. Delphi 5. Руководство разработчика / С. Тексейра. - К. Изд-во «Вильямс». – 2001. – 831 с.

  3. Архангельский А.Я. Программирование в Delphi 6 / А.Я. Архангельский. – Изд-во «БИНОМ». – 2002. – 1117 с.

По разработке программы

  1. Вирт Н. Алгоритмы и структуры данных. М.: Мир, 1989.—215 с.

  2. Тассел Д.В. Стиль, разработка, эффективность, отладка и испытание программ.  М.: Мир, 1985.—250 с.

По расчету электротехнических цепей на ЭВМ

  1. Чуа Л.О., Пен-Мин Лин. Машинный анализ электронных схем.  М.: Энергия, 1980.—780 с.

Приложение А.

(обязательное)

Варианты заданий на выполнение

курсового проекта


вар.

Элементы

цепи

Схема соединен.

Значения параметров цепи


Вых

эле-

Вых

пара










R/G

C

L

E/I

мент

метр










Oм/Oм-1

Ф 10-6

Гн

A,

B/A

,

рад/c

цепи

цепи

1

R,C,L,E

посл.

10

1

1

220

300

R

U

2

R,L,C,E

парал.

20

2

1

380

400

C

I

3

R,C,L,I

посл.

30

3

2

220

300

L

U

4

R,L,C,I

парал.

40

4

3

380

400

R

I

5

G,C,L,E

посл.

0.1

5

1

220

300

C

U

6

G,L,C,E

парал.

0.2

5

1

380

400

L

I

7

G,C,L,I

посл.

0.3

4

2

220

500

R

U

8

G,L,C,I

парал.

0.4

3

3

380

300

C

I

9

R,C,L,E

парал.

20

2

1

220

400

L

U

10

R,L,C,E

посл.

30

1

1

380

500

R

I

11

R,C,L,I

парал.

40

2

2

220

300

C

U

12

R,L,C,I

посл.

10

3

3

380

400

L

I

13

G,C,L,E

парал.

0.4

4

1

220

500

R

U

14

G,L,C,E

посл.

0.2

5

1

380

300

C

I

15

G,C,L,I

парал.

0.3

1

2

220

400

L

U

16

G,L,C,I

посл.

0.1

2

3

380

500

R

I


Приложение Б.

(справочное)

^ ПРИМЕР РАЗРАБОТКИ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

РАСЧЕТА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ
Рассмотрим пример разработки математического обеспечения расчета электрической цепи, представленной на рисунке Б.1.



e(t)

R

C

L


Рисунок Б.1 - Принципиальная схема электрической цепи
Выходной элемент—индуктивность, L.

Выходной параметр—ток, .
^ Б.1 Математическое обеспечение расчета переходного процесса
Расчет цепи переменного тока будем проводить операторным методом. Расчет переходных процессов в линейных цепях операторным методом включает следующие этапы:

  1. Определение независимых начальных условий. Составление операторной схемы замещения цепи с дополнительными источниками, учитывающими начальные условия, и с изображениями по Лапласу заданных токов и напряжений всех источников.

  2. Составление уравнений для изображений искомых переменных или применение методов преобразования схем с целью определения изображений требуемых реакций.

  3. Определение оригиналов полученных изображений с помощью таблиц соответствий преобразования Лапласа, разложения на простые дроби или интеграла обратного преобразования.


^ Определение независимых начальных условий (н.у.)
а) Рассматриваем схему до коммутации, находим ток индуктивности L и напряжение на конденсаторе С:
(Б.1)
Из законов коммутации следует:

(Б.2)
б) Операторная схема замещения, составленная для момента времени после коммутации.





Е(р)

R



pL




Рисунок Б.2 - Общий вид операторной схемы замещения
Так как , то схема примет вид, представленный на рисунке Б.3.

E(p)

R



Lp

IR(p)

IC(p)

IL(p)


Рисунок Б.3 - Операторная схема замещения
Составление уравнений для изображения искомого параметра
В соответствии с 1-м, 2-м законами Кирхгофа и законом Ома система уравнений, описывающих цепь, изображенную на рисунке Б.1, имеет вид:
(Б.3)

Тогда

(Б.4)


Изображение для источника напряжения определяется с помощью прямого преобразования Лапласа
(Б.5)
Из соотношений (Б.3) следует: . Тогда для искомой величины в изображениях можно записать выражение
(Б.6)

^ Определение оригинала от изображения определяемой величин
Выражение для определения процесса изменения тока индуктивности L во времени определяется, применяя обратное преобразование Лапласа:
. (Б.7)

^ Б.2 Математическое обеспечение расчета частотных характеристик
Зависимости модуля и аргумента комплексной частотной характеристики от частоты называются амплитудно–частотной и фазо–частотной характеристиками электрической цепи. Коэффициент передачи напряжения от источника напряжения к напряжению на индуктивности определяется по формуле:
. (Б.8)

Амплитудно–частотная характеристика (АЧХ) определяется:
. (Б.9)
Фазо–частотная характеристика (ФЧХ):
. (Б.10)

Приложение В

(справочное)

^ ПРИМЕР РАЗРАБОТКИ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

РАСЧЕТА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ
В.1. Изображение и корректировка изображения элементов электрической цепи
Каждый элемент электрической цепи (E,I,R,L,C) определяется в памяти компьютера типом class и является объектом–потомком от абстрактного объекта. Объекты владеют методами изображения элементов, удаления и т.д. Пример программного кода описания электротехнических элементов на языке Object Pascal приведен в примере 1.
Пример 1. Описание элементов электрической цепи.

unit Elements;

interface

uses Graphics ,SysUtils;

Type

TEleinent = Class

Number: Integer;

FromNode, ToNode: Integer;

XPos, YPos: integer;

Selected: Booleim;

Next, Prev : TElement;

Vertical: Boolean;

Destructor DestroyElement;

end;

TR = Class (Telement)

R: real;

public

procedure Draw(XP, YP : Integer);

constructor Create(ANumber : integer;

AType : Char; AFrom, ATo : Integer;

AR : Real; AX,AY : integer; AVertical: Boolean);

end;

TL = Clàss (TElement)

L: Real;

Procedure Draw(XP, YP : Integer);

Constructor Create(ANumber : integer:

AType : Char; AFrom. A To : Integer: AL : ReaJ;

AX.AY: integer; AVertical: Boolean);

end;

TC = Class (TElement)

Ñ: Real;

Procedure Draw(XP, YP : Integer);

Constructor Create (ANumber : integer; AType : Char; AFrom, ATo : Integer: AC : Real; AX.AY: integer);

end;

TJ = Class (TElement)

J: Real:

Procedure Draw(XP, YP : Integer);

Constructor Create (ANumber : integer; AType : Char: AFrom, ATo : Integer: AJ : Real; AX,AY: integer);

end;

var FirstElement, LastElement, CurrentElement : Telement;
В. 2. Задание значений параметров элементов электрической цепи
Для ввода данных удобно использовать компоненты TEdit, TStringGrid. Через главное меню вызывается окно ввода данных – форма InptForm, содержащая таблицу StringGrid1. Возможны два варианта ввода: загрузить в таблицу заданные параметры схемы, щелкнув на кнопке TabliBut; ввести произвольные параметры. Программный код примера представлен в примере 2.
Пример 2. Ввод значений параметров элементов электрической цепи




unit Inptunit;

interface

uses

SysUtils, WinTypes, WinProcs, Messages, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs, Grids, StdCtrls;

type

TInptForm = class(TForm)

StrmgGridI: TStringGrid;

InCloseButton: TButton;

TabliBut: TButton;

procedure FormCreate(Sender: TObject);

procedure lnCloseButtonClick(Sender: TObject);

procedure TabliButClick(Sender: TObject);

private

{ Private declarations}

public

{ Public declarations}

end;

var

InptForm: TInptForm; R,C,L:real;

implementation

{$R *.DFM}

procedure TlnptForm.FormCreate(Sender: TObject);

begin with StringGridI do begin

Cells[0,0]:=' Elements'; Cells[0,l]:='l(t)'; Cells[0,2]:='R';

Cells[0,3]:='L';Cells[0,4]:='C';Cells[l,0]:='Volume';

Cells[2,0]:='Frequency'; end;

end;

procedure TlnptForm.lnCloseButtonClick(Sender: TObject);

begin

Close;

end;
procedure TlnptForm.TabliButClick(Sender: TObject);

begin

StringGridI.Cells[l,l]:='380';

StringGridI.Cells[2,l]:='300';

StringGridl.Cells[l,2]:='2.5';

StringGridI.Cells[l,3]:='3';

StringGridI .Cells[l,4]:='3e-6';

end;
В.3. Изображение графической информации
Построение графика на ЭВМ включает следующие этапы:

  1. Задание min, max аргумента функции и значений функции.

  2. Расчет масштабов по оси абсцисс, оси ординат.

  3. Задание функции, график которой необходимо построить.

  4. Вывод графика, оцифровка осей.

Delphi предоставляет программисту широкие возможности при работе с графической информацией. Графики можно выводить пикселами, линиями или же применять специальные компоненты, например, TChart. Рассмотрим пример вывода графика функции на канву компонента PaintBox, представлен в примерах 3, 4.
Пример 3. Вывод графика функции с использованием метода Pixels
With PaintBox1 do

begin

for xs:=Left to Width do

begin

x:=(xs-xs0)*Mx;

y:=sin(x);

ys:=-trunc(y/My)+ys0;

Canvas.Pixels[xs,ys]:=clRed;

end;

end;
Пример 4. Вывод графика функции с использованием компонента TChart.
t:=tmin;

Series1.Clear;

while t<=tmax do

begin

Series1.AddXY(t,y(t),’’,clTeeColor);

t:=t+(tmax-tmin)/N;

end;



Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Методические указания и задание к выполнению курсового проекта по дисциплине «Алгоритмическое и программное обеспечение электротехнических расчетов» iconМетодические указания и задание к выполнению курсового проекта по...
Методические указания и задание к выполнению курсового проекта по дисциплине «Алгоритмическое и программное обеспечение электротехнических...

Методические указания и задание к выполнению курсового проекта по дисциплине «Алгоритмическое и программное обеспечение электротехнических расчетов» iconМетодические указания к выполнению лабораторной работы
«Алгоритмическое и программное обеспечение электротехнических расчетов» для студентов направления 0922-Электромеханика / Сост. Л....

Методические указания и задание к выполнению курсового проекта по дисциплине «Алгоритмическое и программное обеспечение электротехнических расчетов» iconМетодические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине...
Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине “Проектирование холодильных установок”./ Составитель В. М. Арсеньев....

Методические указания и задание к выполнению курсового проекта по дисциплине «Алгоритмическое и программное обеспечение электротехнических расчетов» iconМетодические указания и варианты исходных данных к выполнению курсового...
Методические указания и варианты исходных данных к выполнению курсового проекта «Выбор объекта инвестирования» по дисциплине “Инвестиционный...

Методические указания и задание к выполнению курсового проекта по дисциплине «Алгоритмическое и программное обеспечение электротехнических расчетов» iconМетодические указания и варианты исходных данных к выполнению курсового...
Методические указания и варианты исходных данных к выполнению курсового проекта «Выбор объекта инвестирования» по дисциплине “Инвестиционный...

Методические указания и задание к выполнению курсового проекта по дисциплине «Алгоритмическое и программное обеспечение электротехнических расчетов» iconМетодические указания к выполнению курсового проекта по технической...
Методические указания к выполнению курсового проекта по технической эксплуатации городского электрического транспорта. Подвижной...

Методические указания и задание к выполнению курсового проекта по дисциплине «Алгоритмическое и программное обеспечение электротехнических расчетов» iconМетодические указания к изучению курса «Финансы предприятий» ивыполнению курсового проекта
Методические указания к изучению курса «Финансы предприятий» и выполнению курсового проекта (для студентов 4, 5 курсов специальностей...

Методические указания и задание к выполнению курсового проекта по дисциплине «Алгоритмическое и программное обеспечение электротехнических расчетов» iconМетодические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Теория механизмов и машин»
Перезатверджено на засiданнi методичноi ради факультету Пiмот протокол №6 вiд 20. 02. 2012

Методические указания и задание к выполнению курсового проекта по дисциплине «Алгоритмическое и программное обеспечение электротехнических расчетов» iconМетодические указания по выполнению практических работ по дисциплине
Методические указания по выполнению практических работ по дисциплине “Основы тепловых расчетов нагревательных устройств” для студентов...

Методические указания и задание к выполнению курсового проекта по дисциплине «Алгоритмическое и программное обеспечение электротехнических расчетов» iconМетодические указания к курсовому проектированию по дисциплине "проектирование...
Общие требования к содержанию курсового проекта и ходу курсового проектирования 3

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


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


<