Информационное обеспечение в электроэнергетике

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Министерство образования и науки Российской Федерации

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кумертауский филиал

Кафедра «Общих математических и естественнонаучных дисциплин»

Методические указания

к курсовой работе

по дисциплине

“Информационное обеспечение в электроэнергетике”

Составила:Л.П.Скачкова

Кумертау - 2012

ВВЕДЕНИЕ

В системе организационных форм обучения в высшей школе ответственное место отведено курсовому проектированию. Выполнение курсового проекта представляет собой самостоятельное решение студентом под руководством преподавателя ряда задач, изучаемых по специальности дисциплины. Работа завершается защитой полученных результатов. Главными целями этой учебной работы являются закрепление, углубление и обобщение студентами знаний, полученных во время обучения, и выработка у них умения самостоятельно применять эти знания для творческого решения конкретных практических задач.

Курсовая работа играет определенную роль в развитии навыков самостоятельной работы студентов, воспитывает чувство ответственности, прививает навыки творческой деятельности.

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

По дисциплине “Информационное обеспечение в электроэнергетике” предусмотрено курсовое проектирование для студентов специальности 140400.62 - «Электроэнергетика и электротехника» в третьем семестре. Целью курсовой работы является закрепление, углубление и обобщение знаний, получаемых во время обучения.

Особенностью выполнения курсового проекта по курсу “ Информационное обеспечение в электроэнергетике ” является реализация поставленных задач на персональном компьютере в одной или нескольких интегрированных средах (например: в среде программирования Паскаль, с помощью пакета Mathcad 6.0 PLUS, с помощью электронных таблиц EXCEL и т.д.). Студент должен разобраться с поставленными задачами, отладить их на персональном компьютере и продемонстрировать преподавателю работу отлаженных программ в соответствии с вариантом задания.

Курсовая работа должна подготовить студентов к последующим этапам учебной деятельности - умению решать свои инженерные задачи с помощью персональных компьютеров, применять полученные знания в учебной исследовательской работе и в будущем - в дипломной работе.

2. ТЕМАТИКА И СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Задания, выдаваемые студенту на выполнение курсовой работы, должны отвечать следующим требованиям:

уровню подготовки студентов и временному лимиту, отведенному на его выполнение;

содержать задачи по методам вычислений, с которыми сталкивается инженер, занимающийся расчетной и конструкторской деятельностью;

предусматривать необходимость ознакомления с дополнительной литературой.

Курсовая работа по дисциплине “Информационное обеспечение в электроэнергетике” ориентирована на освоение персонального компьютера при решении задач, часто встречающихся в инженерной практике.

Для выполнения курсовой работы студент должен выбрать одну из приведенных ниже тем.

Распределение вариантов для выполнения курсовой работы

Вариант выбирается студентом по двум последним цифрам номера зачетной книжки.

Предпоследняя цифра номера зачетной книжки	Последняя цифра номера зачетной книжки
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
2	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
3	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
4	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22
5	23	24	25	26	27	28	29	30	1	2
6	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
7	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25
8	26	27	28	29	30	1	2	3	4	5
9	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18

Темы :

1. Математические возможности математических пакетов: решение систем линейных и нелинейных алгебраических уравнений.

2. Применение встроенных функций математических пакетов в инженерных расчетах.

3. Приближённое вычисление определённых интегралов с использованием пакета MathCad.

4. Приближённое вычисление кратных интегралов с использованием пакета MathCad.

5. Возможности математических пакетов по решению нелинейных дифференциальных уравнений.

6. Численное интегрирование дифференциальных уравнений с помощью пакета MathCad.

7. Дифференциальные модели в MathCad.

8. Оптимизационные модели в MathCad.

9. Создание программных модулей в MathCad.

10. Финансово-экономические расчеты в математических пакетах.

11. Решение задачи о нахождении зависимости силы тока от времени методом Рунге-Кутта с помощью пакета MathСad.

12. Решение задачи о движении материальной точки с помощью пакета MathСad.

13. Решение задачи о тепловом режиме электрического тока с помощью пакета MathСad.

14. Решить нелинейных уравнений методом деления отрезка пополам, метод простой итерации, методом хорд, методом Ньютона.

15. Аппроксимация функций методом наименьших квадратов.

16. Решить систему линейных уравнений методом Гаусса и итерации в среде MathСad.

17. Решить систему нелинейных уравнений методом Ньютона, Зейделя в MathСad.

18. Вычислить определенный интеграл методом трапеций, прямоугольников, Симпсона в пакете MathСad.

19. Оптимизировать функцию в среде MathCad методом золотого сечения, методом Фибоначчи.

20. Возможности MathCad по моделированию случайных чисел. Понятие о методе Монте-Карло.

21. Аппроксимация функций линейной и нелинейной зависимости в MathCad-е.

22. Аппроксимация функций методом наименьших квадратов.

23. Символьные вычисления с использованием встроенных операторов пакета MathCAD .

24. Операции с матрицами в математическом пакете MathCAD .

25. Построение и анализ частотных характеристик в MathCAD.

26. Разложение в ряд Фурье и анализ сигналов в MathCAD.

27. Интерполяция и регрессия экспериментальных данных в MathCAD.

28. Загрузка экспериментальных данных из внешнего файла в MathCAD.

29. Возможности математического пакета MathCad по решению алгебраических и трансцендентных уравнений.

30. Возможности математического пакета MathCad по решению линейных уравнений.

31. Решение задачи о светимости электрической лампочки в пакете MathCad.

32. Возможности математического пакета MathCad по решению систем линейных уравнений.

33. Решение задачи о радиоактивном распаде с помощью пакета MathCad.

34. Возможности математического пакета MathCad по решению нелинейных уравнений.

35. Возможности математического пакета MathCad по решению систем нелинейных уравнений.

36. Расчет электрических цепей в системе MathCAD.

37. Разработка компьютерных программ, моделирующих свободные и вынужденные колебания.

3. ТРЕБОВАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

При выполнении курсовой работы студенту необходимо выполнить следующее:

3.1. Изучить вариант задания. Разобраться с численными методами, входящими в вариант задания. Дать краткий обзор применяемым численным методам.

3.2. Разработать блок-схемы алгоритмов для рассматриваемых численных методов.

3.3. Реализовать задачи в интегрированной среде, определенной вариантом задания. Этот пункт должен быть выполнен для всех сред, которые определены вариантом задания.

3.4. Заключительным этапом выполнения работы являются оформление отчета и его защита.

4. ОРГАНИЗАЦИЯ И РУКОВОДСТВО КУРСОВОЙ РАБОТЫ

4.1. Защита курсового проекта производится за три недели до окончания занятий.

4.6. К защите курсовой работы студент допускается при наличии пояснительной записки и отметки об отладке задания на персональном компьютере.

5. ПРАВИЛА ДОКУМЕНТИРОВАНИЯ И ОФОРМЛЕНИЯ РАБОТ

Заключительным этапом оформления работы являются оформление отчета и его защита. Материалы отчета подшиваются в скоросшиватель в порядке, указанном ниже, а его страницы нумеруются, начиная с титульного листа.

Структура отчета может быть следующая:

Титульный лист, на котором указывается университет, кафедра, название дисциплины, вид работы, тема работы, руководитель, исполнитель, дата.

Содержание. В содержании указывается наименование разделов отчета и номера страниц, с которых начинается соответствующий раздел.

В курсовую работу может входить несколько задач. Для каждой задачи необходимо представить описание по следующей схеме:

1.1. Задание на курсовую работу. Приводится текст варианта задания.

1.2. Разработка алгоритма решения. Описываются методы, положенные в основу решения задачи.

1.3. Блок-схема алгоритма. При составлении блок-схем использовать основные блоки и управляющие структуры, приведенные в приложении 1.

1.4. Программа решения задачи. Приводятся скриншоты решения задачи.

В случае, если задача решается в нескольких средах, то приводится листинг для каждой среды.

Например:

1.4.1. Программа решения задачи на языке Паскаль.

1.4.2. Пример решения задачи с помощью пакета Mathcad 6.0 PLUS.

1.4.3. Пример решения задачи с помощью электронной таблицы EXCEL.

1.5. Результаты решения. Приводятся результаты решения задачи. Дается оценка полученным результатам. Если задача решается в нескольких средах, то пункт 1.5 оформляется аналогично пункту 1.4 и студент дает сравнительную оценку полученных результатов и методов решения задачи (в какой среде задача решается проще и с большей точностью).

Пример описания задания приведен в приложении 2.

По такой схеме описываются все задания, входящие в курсовую работу.

Литература. Приводится список литературных источников, использованных в процессе подготовки и выполнения работы.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Основные блоки и логические управляющие структуры

Блок-схема представляет графическую запись алгоритма программы в виде последовательности геометрических фигур, называемых блоками. Блок отображает некоторый шаг решения задачи и содержит пояснения действий на этом шаге. Каждой форме блока соответствует определенное назначение. Блоки связаны между собой стрелками, указывающими последовательность выполнения шагов алгоритма. Некоторые определенные связи между блоками называют структурами. При построении любой программы используют последовательную структуру, условную структуру и структуру повторения. Формы и правила построения схем определены стандартом.

Наиболее часто используемые блоки и их назначение:

Блок	Назначение
	Начало или окончание блок-схемы; начало или останов в программе
	Ввод исходных данных или вывод результатов программы
	Блок для размещения формул, обозначение арифметических операторов
	Блок для записи условия при ветвлении программы
	Блок для записи параметров цикла, их диапозона и шага изменения
	Блок для обозначения подпрограммы
А	Указатель переноса связи между блоками

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Пример описания задания

1. Задание № 1. Вычисление определенного интеграла

1.1 Формулировка задачи

Найти приближенное значение интеграла

I =

с помощью квадратурной формулы трапеций методом двойного пересчета с точностью eps=10-5.

1.2 Разработка алгоритма решения

( Описываются методы, положенные в основу решения задачи)

Для приближенного вычисления определенного интеграла отрезок интегрирования разбивается на n равных частей. На каждой части деления отрезка функцию заменяют ее линейной интерполяцией. Формула трапеций имеет следующий вид:

Для достижения заданной точности используется метод двойного пересчета. Сущность метода в следующем: интеграл вычисляют с шагом h и получают значение J(h), затем уменьшают шаг вдвое и получают новое приближенное значение интеграла J(h/2). Используя правило Рунге, получаем следующую формулу для окончания приближений:

1.3 Блок-схема алгоритма

(При составлении блок-схем использовать основные блоки и управляющие структуры, приведенные в приложении 2)

Блок-схема алгоритма приведена на рис. 1.

1.4 Программа решения задачи

Данная задача решалась в двух средах: на языке Паскаль и с помощью пакета Mathcad 6.0 PLUS. Для решения задачи с помощью пакета Mathcad 6.0 PLUS не требуется детальная проработка алгоритма, поскольку этот пакет чрезвычайно прост в использовании. Для приближенного вычисления определенного интеграла необходимо просто задать значения своего варианта: пределы интегрирования и подинтегральное выражение. Нажав знак “=“, получаем результат.

блок структура интеграл алгоритм



Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1.4.1 Программа решения задачи на языке Паскаль

Текст программы:

Program Itd;

{ вычисление определенного интеграла по формуле

трапеций методом двойного пересчета }

Uses Crt;

Var

i,n:integer;

a,b:real; { концы отрезка интегрирования }

eps:real; { точность вычислений }

h,er,x1:real;

s1:real; { прибл. значение интеграла с шагом h }

s2:real; { прибл. значение интеграла c шагом h/2 }

sn:real; { значение f(a)+f(b) }

{ подпрограммы }

{ подинтегральная функция }

Function f(x:real):real;

begin

f:=exp(x*x);

end;

{основная программа }

Begin

Clrscr;

Writeln('Введите концы отрезка интегрирования а и b');

Readln(a,b);

Writeln('Введите заданную точность вычислений exp');

Readln(eps);

s1:=0;

sn:=(f(a)+f(b))/2;

n:=2;

repeat

h:=(b-a)/n;

x1:=a;

s2:=sn;

for i:=1 to n-1 do

begin

x1:=x1+h;

s2:=s2+f(x1);

end;

s2:=h*s2;

er:=abs(s1-s2)/3;

s1:=s2;

n:=2*n;

until er<eps;

Writeln(' s2=',s2:9:6,' er= ',er:9:6);

Readln;

End. {itd}

1.4.2 Пример решения задачи с помощью пакета Mathcad 6.0 PLUS

a:=0b:=1.0f(x):=exp(x2)

Набрали Shift + 7 или & . На экране появилась заготовка с черными квадратиками.

В соответствующий квадрат ввели a, b, f(x), x. Поставили знак “ = “ и система выдала результат.

1.5 Результаты решения

1.5.1 При точности eps=10-5 значение интеграла

S2=1.462659

1.5.2 При решении с помощью пакета Mathcad 6.0 PLUS

I=1.462654

(Сравнительная оценка полученных результатов и методов решения )

Полученные результаты имеют отличие в 6 знаке после запятой, что подтверждает правильность решения задачи на языке Паскаль. Решение задачи с помощью пакета Mathcad 6.0 PLUS менее трудоемко и дает более точный результат.

ЛИТЕРАТУРА

Емелина Е.И. Основы программирования на языке ПАСКАЛЬ. - М.: Финансы и статистика, 1997. - 206 с.

Зубов В.С. Программирование на языке ТURBO PASCAL. - М.: Информационно-издательский дом “Филинъ”, 1997. - 317 с.

Ракитин В.И., Первушин В.Е. Практическое руководство по методам вычислений с приложением для персональных компьютеров. - М.: Высшая школа, 1998. - 383 с.

Шуп Т. Решение инженерных задач на ЭВМ. - М.: Мир, 1982. - 235 с.

Размещено на www.allbest.

...