Расчет на ЭВМ характеристик входных и выходных сигналов электрических цепей

Введение

Выполнение проектирования электрических цепей может быть представлено как комплекс процедур по изучению, расчёту и проектированию электрических схем, задачей которого является создание подробной инструкции, которая станет необходимым и достаточным условием для формирования нового продукта или процесса, отвечающих исходным требованиям. Данная инструкцию или описание можно получить как результат ряда преобразований некоторого исходного описания, представляющего собой техническое задание.

Реализация проектирования может считаться автоматизированной, если все изменения описания были выполнены за счёт взаимодействия проектировщика и электронной вычислительной машины (ЗВМ). И проектирование считается автоматическим, если все операции, связанные с модификацией описания, были выполнены компьютерной программой без участия специалистов. Автоматизация процессов проектирования предполагает существенную коррекцию методов и средств проектных процедур.

Принципы расчета на ЭВМ характеристик входных и выходных сигналов электрических цепей

Приведём конкретный пример расчёта характеристик электрических цепей с помощью компьютерной программы. Пусть имеется входной сигнал, обладающий следующими характеристиками:

Uвх(t) = a(t-tнач) при t≤t1

Uвх(t) = a(t1-tнач)-b(t-t1) t> t1

Следует выполнить расчёт выходного сигнала:

Uвых = a при Uвх≤ Vвх1

Uвых =bU2 при Uвх> Vвх1

А затем необходимо определить разность:

D = Uвых max - Uвых min, при заданной погрешности вычисления ε меньше 0,1.

Расчёт величин Uвх(t) и Uвых(t) следует выполнить для N равноотстоящих временных интервалов, а конкретно, от tнач = 10 сек до tкон = 35 сек.

Для того чтобы решить поставленную задачу, необходимо сформировать массивы для хранения значений Uх(t) и Uвых(t). При проектировании блок-схемы алгоритма следует применять методику пошаговой детализации. Структуру алгоритма в общем случае можно представить в следующем виде:

Рисунок 1. Алгоритм. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

На этапе «обработка» должны выполняться решение следующие основные подзадачи:

• Формирование массивов Uвх, Uвых.
• Расчёт погрешности ε.

Расчёт значения разности D имеет зависимость от количества точек расчёта N. Для того чтобы обеспечить требуемую точность расчёта, можно применить методику автоматического определения точек расчёта N. Расчёт значения разности D должен выполняться неоднократно, и при этом при каждом последующем расчёте количество расчётных точек необходимо удваивать, чтобы обеспечить вычисление D с требуемой точностью.

Данная процедура может быть выполнена с помощью итерационного цикла. При каждом вхождении в этот цикл осуществляется сравнение последнего определённого значения D с его же значением, но вычисленным в предыдущем вхождении в цикл. Данное значение разности обозначено как V. Переменная V, используемая при вычислениях, изначально считается неопределённой при осуществлении первого вхождения в цикл. То есть, начальную величину этой переменой следует определить так, чтобы первая проверка не вызвала остановки выполнение цикла. Это значит, что нужно задать исходное значение V, которое будет практически максимальным, к примеру, V = 1037.

При создании программы с использованием методики пошаговой детализации вначале следует осуществить разработку головного модуля, а уже затем разработать алгоритмы работы подпрограмм. Алгоритм головного модуля представлен на рисунке ниже.

Рисунок 2. Алгоритм. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Для формирования схемы алгоритмов и подпрограмм необходимо сначала выполнить формирование таблицы идентификаторов. Данная таблица показана на рисунке ниже.

Рисунок 3. Таблица. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Рисунок 4. Продолжение таблицы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Подпрограмма, которая формирует массив Uвх, имеет следующий вид:

Рисунок 5. Подпрограмма. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Для того чтобы решить поставленную задачу, нужно выполнить организацию арифметического цикла. В данном цикле для каждого компонента массива Uвх(I) необходимо определить величину соответствующего элемента выходного сигнала Uвых(I). Подпрограмма, которая формирует массив Uвых, имеет следующий вид:

Рисунок 6. Подпрограмма. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Затем нужно сформировать подпрограмму, которая определяет разность D. Для того чтобы решить эту задачу, следует рассчитать Uвых max и Uвых min. Подпрограмма, которая вычисляет разность D, представлена ниже:

Рисунок 7. Подпрограмма. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ