close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Kursovaya rabota staraya

код для вставкиСкачать
Федеральное агентство по образованию
ГОУ ВПО "Уральский государственный университет - УПИ им. первого Президента России Б.Н. Ельцина"
Кафедра "Информационных технологий и автоматизации проектирования"
И Н Ф О Р М А Т И К А
Методические указания по выполнению курсовой работы
для студентов 1 курса всех форм обучения
Екатеринбург
2009
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Курсовая работа по информатике выполняется согласно учебному плану в первом семестре и имеет целью дальнейшее развитие и закрепление знаний основ информатики и умений студентов решать с помощью персонального компьютера типовых инженерно-технических задач программными методами с возможным использованием одного из алгоритмических языков программирования.
Выполнение курсовой работы осуществляется самостоятельно по индивидуальному заданию под руководством преподавателя и предусматривает постановку, алгоритмизацию, программирование четырех задач (две - из области радиотехники и две - из области прикладной математики), получение их решения на персональном компьютере и оформление отчета. При этом используется весь арсенал изученных и освоенных методов и приемов работы на персональном компьютере.
Оценка выполненной работы зависит от качества разработанных алгоритмов, программ, результатов расчетов, содержания и оформления отчета, а также от полноты используемых возможностей персонального компьютера при решении задач.
2. ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ
2.1. ЗАДАЧА 1. РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРА ПИТАНИЯ
По заданным значениям напряжения сети, площади сечения выбранного сердечника, требуемому количеству вторичных обмоток, величинам их напряжения и тока рассчитать количество витков и диаметр провода в каждой обмотке.
Для расчетов можно использовать приближенные зависимости, которые являются приемлемыми при следующих условиях:
* габаритная мощность трансформатора не более 100 ватт;
* частота сети 50 Гц;
* магнитная индукция в стальном сердечнике 1200 Гс;
* максимальная плотность тока в обмотках 2,55 а/кв.мм;
* коэффициент полезного действия трансформатора 0,8 - 0,9.
Габаритная мощность трансформатора вычисляется по формуле
(ватт),
где m - количество вторичных обмоток,
n - коэффициент полезного действия;
U(i) - напряжение на i-ой вторичной обмотке (вольт);
I(i) - величина тока в i-ой вторичной обмотке (ампер).
Количество витков первичной обмотки трансформатора определяется зависимостью:
где U - напряжение сети (вольт);
S - площадь сечения сердечника (кв. см).
Диаметр провода первичной обмотки определяется по формуле:
(мм).
Количество витков i-ой вторичной обмотки - по выражению:
.
Диаметр провода i - ой вторичной обмотки - по формуле:
(мм).
Исходные данные для решения задачи приведены в табл. 1
Таблица 1
Исходные данные для расчета трансформатора питания
№
вар.USnmU1I1U2I2U3I3вкв. смвававa0022010,80160,5----0122020,81261,0126,0--0222030,82361,5126,031,00322040,83192,0----0422050,84292,566,0--0522060,85393,066,032,00622070,861123,5----0722080,872124,066,0--0822090,883124,563,031,009220100,89165,0----1011010,90295,065,0--1111020,803125,093,031,01211030,81165,0----1311040,82295,065,0--1411050,833125,065,031,01511060,84165,0----1611070,85295,064,0--1711080,861125,0----1811090,87265,093,0--19110100,88395,063,032,0202201,50,891124,0----212202,50,90263,095,0--222203,50,85392,065,032,0232204,50,851121,0----242205,50,85260,595,0--252206,50,85390,565,035,0262205,50,90390,595,032,02711080,87395,063,032,02811080,89395,063,032,0292203,50,901104,0----302201,50,89293,065,0--
2.2. ЗАДАЧА 2. РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОЛЕБАТЕЛЬНОГО КОНТУРА
По заданному выражению для амплитудно-частотной характеристики резонансного контура
,
где K - коэффициент усиления,
WP - резонансная частота,
W - текущая частота,
Z - относительный коэффициент затухания,
рассчитать таблицу значений A(W) при изменении частоты W от 0 до Wкон с шагом DW=0,1*Wкон при различных значениях относительного коэффициента затухания Z, изменяющегося от Zнач до Zкон с шагом Zшаг.
По данным таблицы построить на осях координат A(W), W графики изменения амплитуды A(W) от частоты W для различных значений Z.
Исходные данные для проведения расчетов приведены в табл. 2.
Таблица 2
Исходные данные для расчетов амплитудно-частотной характеристики колебательного контура
№ вар.KWPWконZначZконZшаг001,02,040,10,30,10011,52,550,10,40,15022,03,060,10,50,20032,53,570,10,60,25043,04,080,10,70,30053,54,590,10,80,35064,05,0100,10,70,30074,55,5110,10,60,25085,06,0120,10,50,20095,56,5130,20,40,10106,07,0140,20,50,15116,57,5150,20,60,20127,08,0160,20,70,25137,58,5170,20,80,30148,09,0180,20,70,25158,59,5190,20,60,20169,09,0180,20,50,15179,58,5170,20,60,20189,08,0160,20,70,25198,57,5150,10,80,35208,07,0140,10,70,30217,56,5130,10,60,25227,06,0120,10,50,20236,55,5110,10,40,15246,05,0100,10,30,10255,54,590,10,50,20263,04,080,20,40,30273,54,590,20,50,35284,05,0100,20,60,30294,55,5110,20,70,25305,06,0120,20,80,20
2.3. ЗАДАЧА 3. ЧИСЛЕННОЕ ИНТЕГРИРОВАНИЕ АНАЛИТИЧЕСКИ ЗАДАННОЙ ФУНКЦИИ
По заданному выражению аналитической функции f(x) вычислить приближенно определенный интеграл от этой функции на заданном интервале [a,b]:
,
используя одну из трех квадратурных формул:
1. прямоугольников;
2. трапеций;
3. парабол.
Сравнить результаты вычислений для различных чисел разбиений интервала n.
Исходные данные для решения задачи приведены в табл. 3
Таблица 3
Исходные данные для интегрирования аналитически заданных функций
ВариантФункцияИнтервалФормулаЧисла разбиений№f(x)ab№n1n200121102001232816021231632030111224040321020051238160623112240723210200812381609x+sinx-0,2121122410122163211013122412121102013342816142331428151211224162321020170138161801112241912216322012310202123114282212281623 013122424121163225232102026123102027231122428012122429233816301211428
2.4. ЗАДАЧА 4. ЧИСЛЕННОЕ РЕШЕНИЕ НЕЛИНЕЙНЫХ УРАВНЕНИЙ С ЗАДАННОЙ ТОЧНОСТЬЮ
По заданному нелинейному уравнению
F(x)=0,
где F(x) - некоторое нелинейное аналитическое выражение, определенное на интервале [a, b],
вычислить корни этого уравнения с требуемой точностью E одним из трех методов:
1. итераций;
2. половинного деления;
3. Ньютона.
Исходные данные для решения нелинейных уравнений приведены в табл. 4.
Таблица 4
Исходные данные для решения нелинейных уравнений
ВариантВыражениеИнтервалМетодТочность№F(x)abNE0023110-50102310-50201210-5030,40,85110-60402310-50510,8210-50601110-6070,14310-50822210-50911110-51001310-61103210-51212110-5131,26310-614-1,5-0,3210-61512310-51613210-51735210-6180,52310-51901,5110-52001210-62113310-62212110-5231,52,5210-524-20310-62534210-62625310-62702210-5280,51,5110-52913310-63012210-6
3. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ
Курсовая работа оформляется как единая программа. При этом целесообразным представляется применение принципа модульного программирования, согласно которому программа каждой задачи оформляется как отдельный модуль. Объединение всех модулей в единую программу можно выполнить с помощью отдельного управляющего модуля, в котором предусматривается в диалоговом режиме вывод наименования работы, выбор решения той или иной задачи и завершение работы по соответствующей команде, вводимой с клавиатуры.
3.1. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ 1
При разработке модуля программы расчета трансформатора можно рекомендовать:
1. Ввод исходных данных U, S, n, m производить программно (указать значения этих величин непосредственно в тексте программы), а данные о Ui, Ii - с клавиатуры в диалоговом режиме с соответствующими подсказками.
2. В вывод результатов расчетов наряду с получаемыми величинами количества витков и диаметра провода всех обмоток поместить и все исходные данные, соответствующим образом их упорядочив и сопроводив текстом.
3.2. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ 2
При разработке модуля программы расчета амплитудно-частотной характеристики можно рекомендовать:
1. Ввод всех исходных данных осуществить программно (указать значения величин непосредственно в тексте программы).
2. Таблицу значений амплитудно-частотной характеристики A(W) при различных Z целесообразно представить либо как три одномерных массива, либо как один двумерный массив размерности 11х3.
3. Для получения таблицы значений амплитуды A(W) при различных значениях Z применить вложенный цикл (внешний - по Z, внутренний - по W).
4. Построение графика амплитудно-частотной характеристики нужно выполнить по точкам, соответствующим табличным значениям.
5. При формировании выходных данных целесообразным представляется также вывод на экран всех исходных данных с соответствующими текстовыми сопровождениями.
3.3. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ 3
При разработке модуля программы численного интегрирования функции необходимо иметь ввиду следующее.
Вычисление определенного интеграла от функции f(x) с пределами интегрирования а и b, как известно, равносильно определению площади фигуры, ограниченной ординатами а и b, осью абсцисс и графиком подинтегральной функции f(x). См. рис. 1.
Рис.1. Графическое представление численного интегрирования
При численном интегрировании отрезок [a,b] разбивается на n интервалов длиной h=(b-a)/n, и тогда искомая площадь представляется суммой площадей n элементарных фигур.
В зависимости от того, каким образом определяется площадь элементарной фигуры S, получает название метод численного интегрирования. См. рис. 2.
Если площадь элементарной фигуры определяется приближенно как площадь прямоугольника - получаем метод прямоугольников (рис. 2-1).
Если площадь элементарной фигуры представляется площадью соответствующей трапеции - получаем метод трапеций (рис. 2-2).
Если элементарная фигура заменяется фигурой, в которой функция f(x) представляется параболой - получаем метод парабол, или метод Симпсона (рис. 2-3).
Рис. 2. Графическое представление методов численного интегрирования
Просуммировав площади всех элементарных фигур на интервале [a, b], получаем следующие формулы численного интегрирования:
1. Метод прямоугольников
.
2. Метод трапеций
.
3. Метод Симпсона
.
Разумеется, все эти формулы являются приближенными. С увеличением числа n точность возрастает.
Для оценки правильности принятого алгоритма и составленной по нему программы интегрирования функции рекомендуется провести их проверку на решении следующей тестовой задачи:
при n=32.
Для этого необходимо в программе решения задачи предусмотреть возможность интегрирования наряду с заданной функцией по индивидуальному заданию также и функции f(x)=ex с пределами интегрирования a=0, b= (=3,141592..=4arctg(1)) и числом n=32.
Тестирование можно считать успешным, если значение интеграла от ex, вычисленное по разработанной программе, будет совпадать с тестовым с точностью до второго знака.
Результаты тестирования должны выводиться наряду с основными результатами интегрирования заданной функции.
3.4. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ 4
При разработке модуля программы решения нелинейных уравнений необходимо иметь ввиду следующие пояснения и рекомендации.
Решение нелинейных уравнений вида F(x)=0 заключается в поиске одного или всех таких значений x на интервале [a,b], при подстановке которых функция F(x) обращается в нуль.
Работу по решению этой задачи целесообразно провести в два этапа.
На первом этапе оценивается характер изменения функции F(x) при изменении аргумента x на интервале [a,b] и проверяется, имеет ли место перемена ее знака (переход через нуль). Количество таких переходов определяет и количество корней.
Рис. 3. Графическое представление функции F(x)
Для этого интервал [a,b] разбивается на n участков, где n принимается равным 10..15, и вычисляется функция F(x) на каждом участке, т.е. при изменении x от a до b с шагом h=(b-a)/n.
Из полученной таким образом таблицы будет виден и характер изменения функции, и количество переходов через нуль.
На втором этапе путем последовательных приближений производится поиск корней одним из предлагаемых методов.
Метод итераций основан на последовательном задании аргумента x и вычислении по нему функции F1(x), причем очередное значение x приращивается предыдущему значению функции x(n+1)=F1(x(n)) до тех пор, пока соблюдается условие |x(n+1)-x(n)|>=E. Первоначальное значение аргумента x (первое приближение - x(1)) определяется из таблицы как ближайшее к месту перехода функции F(x) через нуль. Последнее приближение x и будет корнем уравнения с точностью E [8].
Метод половинного деления (дихотомии) состоит в следующем.
1. Определяем начальное значение x=(a+b)/2 (как результат деления интервала [a,b] пополам).
2. Вычисляем F(x).
3. Если F(x)>0 и F(a)>0 или F(x)<0 и F(a)<0 (т.е. перемена знака функции F(x) не произошла), то задаем a=x (т.е. перемещаем левую границу интервала в середину), уменьшая интервал вдвое и исключая при этом левую половину, на которой либо нет корней, либо есть четное число корней, иначе задаем b=x (исключаем правую половину интервала). См. рис. 4.
4. Проверяем условие b-a<E, если оно выполняется, то возвращаемся к п.1. с новыми значениями границ интервала, иначе заканчиваем вычисления и считаем, что последнее значение x и будет корнем уравнения с заданной точностью E.
Рис.4. Геометрическое представление метода половинного деления
Метод Ньютона (касательных) основан также на последовательном задании значений x и вычислении функции F(x), причем очередное значение x определяется формулой:
x(n+1)=x(n)-F(x(n))/F'(x(n)),
где F'(x(n)) - производная от функции F(x) в точке x(n).
Геометрически производная от F(x), как известно, по величине равна тангенсу угла наклона касательной к кривой F(x) в точке x. Тогда точка x(n+1) есть точка пересечения с осью абсцисс касательной к кривой F(x), проведенной в точке x=x(n). См. рис. 5.
Рис. 5. Геометрическое представление метода Ньютона
Как и в методе итераций, начальное значение x задается как ближайшее табличное к месту перехода функции F(x) через нуль.
Выражение для производной F'(x) получают аналитически в результате дифференцирования функции F(x). Значение производной может быть получено приближенно и численным методом:
F'(x)=(F(x+E)-F(x))/E.
Итерационный процесс приближения к корню (последовательное вычисление x(n+1)) продолжается до тех пор, пока будет выполняться условие |x(n+1)-x(n)|>=E.
Следует иметь ввиду, что при выполнении задания и алгоритм, и программа должны предусматривать оба этапа работы: табулирование функции F(x) с выбором начального приближения и процесс поиска корней с заданной точностью.
4. ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЕТУ ПО КУРСОВОЙ РАБОТЕ
4.1. СОСТАВ ОТЧЕТА
Отчет по курсовой работе должен включать в себя:
1). Титульный лист.
2). Содержание.
3). Введение.
4). Отчет о решении задач 1, 2, 3, 4 5). Заключение.
4.2. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
Форма и содержание титульного листа отчета представлены в приложении 1.
Оглавление отчета должно включать в себя заголовки всех разделов с указанием страниц.
Введение должно быть кратким (не более 0.5 стр.) и содержать информацию о цели и содержании выполненной работы.
Отчет о решении каждой задачи должен включать:
- постановку задачи (что дано и что требуется выполнить);
- исходные выражения и исходные данные принятого варианта;
- таблицу принятых обозначений переменных, которые присутствуют в формулах и используются в программах;
- алгоритм решения задачи;
- по возможности краткие пояснения к алгоритмам с указанием особенностей ввода данных и вывода результатов;
- текст программы;
- результаты решения задачи в виде таблиц, графиков;
- краткий анализ результата (с указанием степени влияния того или иного переменного параметра).
В заключении очень кратко (в двух - трех предложениях) изложить результаты работы.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГАОУ ВПО "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина"
Кафедра "Информационные технологии и автоматизации проектирования"
Оценка за курсовую работу
Члены комиссии
К У Р С О В А Я Р А Б О Т А
по дисциплине "Информатика"
РЕШЕНИЕ ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНИЧЕСКИХ ЗАДАЧ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СРЕДСТВ ВИЗУАЛЬНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ
вариант №1
Выполнил
Студент:Петров М.В.
Группа:М - 18021
Принял:Иванов А.П.
Екатеринбург
2010
5
Документ
Категория
Рефераты
Просмотров
44
Размер файла
398 Кб
Теги
staraya, kursovaya, rabota
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа