Расчет на пэвм электрической цепи методом узловых напряжений

 

Выполнил студент группы 3210_________________ ________________

(подпись) (Фамилия И.О.)

Руководитель _________________ _____________________

(должность, подпись) (Фамилия И.О.)

 

 

Оценка _____________

___________ _________________

(подпись) (Фамилия И.О.)

 

 

Казань, 2001

Приложение 1

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени А.Н.ТУПОЛЕВА

 

Факультет Автоматики и электронного приборостроения Кафедра Автоматики и управления

УТВЕРЖДАЮ   Зав.кафедрой_____________Г.Л.Дегтярев

 

Специальность 210100 Управление и информатика в технических системах (код 220201)

 

ЗАДАНИЕ №_____ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

по дисциплине: Информатика

студенту_____________________________группы 32_____

(фамилия, и., о.)

1. Тема ___________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________

2. Технические условия и исходные данные __________________________________________

_____________________________________________________________________________________________________________

3. Объём работы (перечень подлежащих разработке вопросов)

3.1.Требуемые расчеты: ____________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3.2.Отчетный материал курсовой работы

- пояснительная записка (в MS Word) с блок-схемой алгоритма и программой (10-15 с.);

- плакаты - презентация курсовой работы (Power Point) (3-5 страниц);

- дискета с файлами пояснительной записки, программой и плакатами.

4. Требования к оформлению определены методическими указаниями к курсовой работе по информатике, ГОСТ 7.32-2001 Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления; ЕСПД

5. График выполнения курсовой работы

№	Наименование этапа	Максимальн. количество баллов	Срок выполнения.
1.	Получение задания, подготовка технического задания			2-3 недели
2.	Изучение литературы. Подготовка обзора		4 неделя
3.	Постановка задачи	5 неделя
4.	Выбор, изучение, обоснование метода решения	6 недели
5.	Разработка алгоритма		7 недели
6.	Разработка и отладка программы на контрольном примере			8-9 недели
7.	Проведение расчетов, анализ результатов, оценка погрешности, сравнение		10 неделя
8.	Оформление пояснительной записки и презентации			11-12 недели
9.	Подготовка к защите, защита курсовой работы		13 неделя

 

6. Дата выдачи задания 23 сентября 2004 г.

6. Срок сдачи студентом законченной работы _1 0 декабря 2005 г.

Руководитель ___________________________________ Маликов А.И.

(подпись) (Фамилия И.О.)

Задание к исполнению принял, студент ___________________________________________

(подпись) (Фамилия И.О.)
Оглавление

 

Введение. 30

1. Постановка задачи. 30

2. Метод решения. 30

3. Блок-схема алгоритма. 32

4. Текст программы.. 33

4. Описание программы.. 33

4.1. Назначение программы.. 33

4.2. Исходные параметры программы.. 33

4.3. Выходные параметры.. 33

4.4. Структура программы.. 33

4.5. Инструкция по использованию программы.. 35

5. Контрольный пример. 35

6. Исходные данные и результаты счета. 36

7. Сравнение результатов счета с использованием пакета MathCad. 37

Заключение и выводы.. 39

8. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.. 39

 

Введение

При проектировании электрических цепей возникает задача расчета установившихся токов цепи при заданных параметрах элементов цепи (сопротивлений, источников токов и ЭДС и заданной схеме их соединения. Из курса физики и электротехники известно, что расчет электрических цепей производится на основе законов Ома и Кирхгофа. Существуют [4] специальные методы расчета электрических цепей, среди которых известны метод узловых токов и метод узловых напряжений. В данной курсовой работе для расчета электрической цепи применяется метод узловых напряжений [4], который реализуется на ПК в виде программы на языке Паскаль.

Постановка задачи

Дано: электрическая цепь, схема которой приведена на рис.1. Пусть заданы параметры схемы: сопротивления ветвей, э.д.с источников напряжения, токи источников токов.

Требуется рассчитать токи во всех ветвях схемы методом узловых напряжений.

Рис.1. Схема исходной электрической цепи

Метод решения

При решении задачи используется уравнение узловых напряжений в матрично-топологической форме [4]

(2.1)

где ,

A - матрица соединений (узловая матрица);

A^T - транспонированная матрица для A;

G - диагональная матрица проводимости ветвей;

G_u - матрица узловых проводимостей;

V - матрица узловых напряжений;

J_v - матрица токов источников токов ветвей;

Е_v - матрица э.д.с источников напряжений ветвей;

U_v - матрица падения напряжений ветвей;

I_v, I_u - матрицы токов ветвей и узловых токов соответственно.

Исходя из приведенных соотношений расчет токов ветвей производится в такой последовательности.

1. Определение узловых токов по формуле ;

2. Расчет матрицы узловых проводимостей ;

3. Вычисление обратной матрицы и определение .

4. Расчет U_v и I_v по формулам .

Блок-схема алгоритма

 

Текст программы

По представленному в п.3 алгоритму была разработана программа на языке Turbo Pascal. Текст программы с необходимыми комментариями приведен в Приложении 1.

Описание программы

Назначение программы

Программа предназначена для расчета электрической цепи методом узловых напряжений. Имеет имя Uzel. Параметры программы приведены ниже.

Исходные параметры программы

nv - переменная целого типа - число ветвей схемы с неизвестными токами

nu - переменная целого типа - число узлов, для которых необходимо найти напряжение;

r - вещественный массив размера nv для размещения сопротивлений ветвей;

ev - вещественный массив размера nv для размещения эдс ветвей;

jv - вещественный массив размера nv для размещения токов источников токов ветвей;

a - вещественный массив размера nu*nv для размещения матрицы соединений.

Выходные параметры

Gu - вещественный массив размера nu*nu для размещения матрицы узловых проводимостей;

Iu - вещественный массив размера nv для размещения узловых токов;

V - вещественный массив размера nu для размещения напряжений узлов;

Iv - вещественный массив размера nv для размещения токов ветвей;

Структура программы

В программе используются следующие процедуры, определенные в модуле uselun:

Ввода заданной матрицы

procedure inpm (n,m:integer; var a:mas; st:string);

Входные параметры:

n, m – переменные целого типа, размерности вводимой матрицы;

st – символьная переменная для передачи имени вводимой матрицы;

Выходной параметр:

a – переменная типа вещественный массив размерности n*m для размещения вводимой матрицы.

Вычисления произведения матриц

procedure umn (n,k,m:integer; var a,b,c:mas);

Входные параметры:

n, k, m – переменные целого типа, размерности исходных матриц;

a, b – переменные типа вещественный массив размерности n*k и k*m соответственно для размещения исходных матриц;

Выходной параметр:

c – переменная типа вещественный массив размерности n*m для размещения произведения матриц a*b (матрицы результата).

Вычисления разности матриц

procedure subm (n,m:integer; var a,b,c:mas);

Входные параметры:

n, m – переменные целого типа, размерности исходных матриц;

a, b – переменные типа вещественный массив размерности n*m для размещения исходных матриц;

Выходной параметр:

c – переменная типа вещественный массив размерности n*m для размещения произведения матриц a-b (матрицы результата).

Вывода матрицы

procedure outm (n,m:integer; var a:mas; st:string);

Входные параметры:

n, m – переменные целого типа, размерности вводимой матрицы;

st – символьная переменная для передачи имени вводимой матрицы;

a – переменная типа вещественный массив размерности n*m для размещения выводимой матрицы.

Получения транспонированной матрицы

procedure transp (n,m:integer; var a, at:mas);

Входные параметры:

n, m – переменные целого типа, размерности исходной матрицы;

a, – переменная типа вещественный массив размерности n*m для размещения исходных матриц;

Выходной параметр:

at – переменная типа вещественный массив размерности m*n для размещения транспонированной матрицы a;.

Вычисления обратной матрицы

procedure obmatr(n:integer;var a,b:mas);

Входные параметры:

n – переменная целого типа, размерность обращаемой матрицы;

a – переменная типа вещественный массив размерности n*n для размещения исходной (обращаемой) матрицы.

Выходной параметр:

b – переменная типа вещественный массив размерности n*m для размещения обратной матрицы.

Вычисления суммы матриц

procedure summ (n,m:integer; var a,b,c:mas);

Входные параметры:

n,m – переменные целого типа, размерности исходных матриц;

a, b – переменные типа вещественный массив размерности n*m для размещения исходных матриц;

Выходной параметр:

c – переменная типа вещественный массив размерности n*m для размещения суммы матриц a+b (матрицы результата).