MTK_i_MSS15-01 / Методы моделир.и оптимиз / Лабораторная работа №1 / Вариант 9

График с постоянным шагом (Waveform Graph) расположен на палитре Controls>>Graph. График (Waveform Graph) отображает только однозначные функции y=f(x) с постоянным шагом изменения аргумента.

Для отображения нескольких графиков одновременно необходимо изменить размер панели Plot legend и тогда на одной области графиков можно отобразить несколько зависимостей. Это очень удобно делать для экономии пространства на лицевой панели и для сравнения данных нескольких графиков между собой.

Одиночный график с постоянным шагом

Одиночный график работает с одномерными массивами и представляет данные массива в виде точек на графике, по умолчанию с приращением по оси X равным 1 и началом в точке x=0. Графики также отображают кластеры, с установленным начальным значением x, ∆x и массивом данных по шкале y.

Упражнение 9-3 ВП Вывод массивов данных на график

Цель: Создать массив, используя свойство автоиндексации цикла For, использовать модуль Формула для вычисления зависимости и вывести данные массива на график Waveform Graph

Ниже приведена последовательность действий по созданию ВП, который отображает значения функции квадрата числа на графике.

Лицевая панель

1. Откроем новый ВП и оформим лицевую панель, как показано ниже.

1. Выберем шаблон массива, расположенный в палитре Controls>>Array & Cluster.

2. Собственной метке массива присвоим имя у=х*х.

3. Выберем цифровой элемент отображения данных, расположенный в палитре Controls>>Numeric, и поместите его в шаблон массива.

4. Поместим на лицевую панель график, расположенный в палитре Controls>>Graph.

Блок-диаграмма

2. Создадим блок-диаграмму, как показано ниже.

	В палитре Functions>>Structures выберем цикл For. На каждой итерации цикла создается значение функции и передается на терминал выхода из цикла. Терминалу максимального количества итерации цикла присвоим значение 100.
	Оформим модуль Формула, с которой мы познакомились на Уроке 8.
	Совет При передаче данных на диаграмму или график для определения порядка полей ввода данных и т.д. следует использовать окно контекстной справки Context Help, чтобы понять, какую функцию следует использовать – Build Array или Bundle. Для включения окна контекстной справки следует нажать <Ctrl+H>. В общем случае, графики Диаграмм следует использовать для вывода на экран скалярных точек, а графики Waveform Graph – массивов данных по y.

3. Сохраним ВП под именем График квадратов .vi

Запуск ВП

4. Перейдем на лицевую панель и запустим ВП. ВП построит график квадратов чисел.

5. Введем любое число в элемент Массив у=х*х для просмотра соответствующего ему элемента массива. Введем число, превосходящее размер формируемого массива данных (100), значения этих элементов неопределенны.

6. С помощью инструмента ПЕРЕМЕЩЕНИЕ изменим размер Массива для просмотра большего количества элементов. Элемент отображения данных располагает элементы по возрастанию значения индекса, начиная с введенного индекса.

Блок-диаграмма

На блок-диаграмме используются начальные значения x и ∆x для графика Waveform Graph, заданные по умолчанию. В случае, когда необходимо установить значения x и ∆x, отличные от значений заданных по умолчанию, следует использовать функцию Bundle.

7. Изменим блок-диаграмму, как показано ниже.

В палитре Functions>>Cluster выберем функцию Bundle. Эта функция объединяет элементы в одномерный кластер. Элементы состоят из начального значения x =0, ∆x=0,5 и массива данных y.

Создадим две числовые константы, выбрав их из палитры Functions>>Numeric, для установки начального значения x и ∆x.

7. Сохраним ВП.

Запуск ВП

7. Перейдем на лицевую панель и запустите ВП.

График отобразит те же 100 точек с началом в точке х = 0 и ∆x = 0,5 для каждой точки по оси x.

Примечание Изменять начальное значение x и ∆x следует только в одном месте - или в функции Bundle, или в диалоговом окне свойств графика.

7. При желании, можно выполнить дополнительную часть упражнения.

Дополнительная часть

7. Щелкнем правой кнопкой мыши в поле графика и из контекстного меню выберем пункт Visible Items>>Graph Palette. Нажмем кнопку Zoom для более детального рассмотрения данных на графике.

8. Щелкнем правой кнопкой мыши по полю графика и из контекстного меню выберем пункт Visible Items>>Scale Legend.

Упражнение 9-4 ВП Вывод нескольких графиков

Цель: Создать два массива с разным числом элементов, используя свойство автоиндексации цикла For, использовать модуль Формула для вычисления зависимости и вывести данные массивов на график Waveform Graph

Ниже приведена последовательность действий по созданию ВП, который отображает значения двух функций, вычисленных в точках равномерных несовпадающих сетках у = (х-10)² , вычисленных х= i , i = 0, 1, 2, …, 30 , и– для значений функции у = 30 sin x , вычисленной в точках х= 0,5*i , i = 0, 1, 2, …, 60.

Лицевая панель

1. Откроем новый ВП и оформим лицевую панель, как показано ниже.

Выберем шаблон массива, расположенный в палитре Controls>>Array& Cluster.

Собственной метке массива присвоим имя у=(х-10)**2.

Выберем цифровой элемент отображения данных, расположенный в палитре Controls>>Numeric, и поместите его в шаблон массива.

Аналогично создадим второй массив для отображения числовых значений функции у = 30 sin x.

Блок-диаграмма

2. Создадим блок-диаграмму, как показано ниже.

В палитре Functions>>Structures выберем цикл For. Создадим два цикла для вычисления значений функций. На каждой итерации цикла создается значение функции и передается на терминал выхода из цикла. Терминалу максимального количества итерации цикла присвоим значения 30 и 60. Получим значения функций, вычисленные в точках двух равномерных несовпадающих сетках.

2. Сохраните ВП под именем Графики с равномерным шагом .vi. Запустим ВП.

Конец упражнения 9-4

C. Двухкоординатный график отображения данных

Двухкоординатный график (X-Y Graph) расположен на палитре Controls>>Graph. Двухкоординатный график (X-Y Graph) может отображать сложные зависимости.

Упражнение 9-5 ВП График окружности

Цель: Построить график окружности, используя двухкоординатный график.

Выполним следующие шаги для создания ВП, который с помощью двух массивов Х и Y построит окружность

Сделаем предварительные преобразования.

График окружности единичного радиуса с центром в начале координат описывается формулой х² + у².= 1 . Введем параметр  , имеющий смысл угла. Тогда наша окружность представима как геометрическое место точек с координатами (cos ; sin ), где  меняется от 0 до 2 .

Лицевая панель

1. Откроем новый ВП и создадим лицевую панель, показанную ниже на рисунке.

1. В палитре Controls>>Graph выберем XY Graph.

2. Присвоим графику имя XY график окружности.

3. Переименуем надпись График 0 на панели Plot legend в Окружность.

4. Щелкнем правой кнопкой мыши на панели Plot legend и выберем из контекстного меню в разделе Point Style точки в форме маленьких квадратов.

5. Переименуем и изменим диапазон шкал, как показано на рисунке.

Блок-диаграмма

2. Построим блок-диаграмму, как показано ниже.

	В палитре Functions>>Numeric>>Trigonometric выберем функцию Sine & Cosine. Эта функция создает массив данных, содержащий один период функций синуса и косинуса.
	В палитре Functions>>Cluster выберем функцию Bundle. Эта функция объединяет массивы синуса и косинуса в кластер.
	В палитре Functions>>Numeric>>Additional Numeric Constants выберем константу 2π. Запрограммируем изменение параметра  по закону = 2π/100 * i , где i=0, 1, …, 101 .

3. Сохраним ВП под именем График окружности.vi

4. Перейдем на лицевую панель и запустим ВП.

5. Закроем ВП.

Конец упражнения 9-5

Двухкоординатные графики отображения нескольких зависимостей

Для удобства можно отображать на одной области двухкоординатного графика сразу несколько функций, каждая из которых представляется кластером, содержащим массивы значений x и y. Рассмотрим пример.

Упражнение 9-6 ВП Отображение нескольких зависимостей на одной области графика

Цель: Построить несколько графиков функций на одной области двухкоординатного графика.

Выполним следующие шаги для создания ВП, который формирует два кластера, объединяющих по два одномерных массива Х и Y : первый кластер– для значений функции у = 0,1х² , вычисленных в точках равномерной сетки х= i , i = 0, 1, 2, …, 20 , и второй кластер – для значений функции у = sin x , вычисленной в точках неравномерной сетки. Затем эти кластеры отображаются каждый на своем двухкоординатном графике и одновременное отображение на одной области двухкоординатного графика.

Лицевая панель

1. Откроем новый ВП и создадим лицевую панель, показанную ниже на рисунке.

В палитре Controls>>Graph выберем XY Graph.

Присвоим графикам соответствующие имена.

Переименуем надписи на панелях Plot legend.

Выберем на панели Plot legend стиль и цвет точек отображения значений

Переименуем и изменим диапазон шкал, как показано на рисунке.

Блок-диаграмма

2. Построим блок-диаграмму, как показано ниже.

	В палитре Functions>>Numeric>>Trigonometric выберем функцию Sine. Эта функция создает массив данных функции синуса.
	В палитре Functions>>Cluster выберем функцию Bundle. Эта функция объединяет массивы значений функции в соответствующих точках в кластер.
	Выберем функцию Build Array, расположенную в палитре Functions>>Array. Эта функция создает структуру данных для отображения двух массивов на графике одновременно.

3. Сохраним ВП под именем Графики функций.vi

4. Перейдем на лицевую панель и запустим ВП. Увидим отображение графиков двух функций вычисленных для значений аргументов с разной дискретизацией. Отметим, что число точек дискретизации для функции у = 0,1х² составляет 20 точек, а для функции у = sin x 30 точек.

5. Закроем ВП.

Конец упражнения 9-6

Краткое изложение пройденного материала, советы и секреты

• График Диаграмм (Waveform Chart)– это специальный цифровой элемент отображения, предназначенный для отображения одной и более диаграмм.

• График Диаграмм имеет три режима отображения данных:

• strip chart представляет собой экран, прокручиваемый слева направо подобно бумажной ленте.

• scope chart, по достижении правой границы окно диаграммы очищается, и заполнение диаграммы начинается с левой границы.

• sweep chart, в отличие от режима scope chart, окно диаграммы не очищается, а новые данные отделяются от старых вертикальной линией – маркером.

• График (Waveform Graph) и двухкоординатный график (XY graph) отображают данные из массивов.

• Для редактирования графика или изменения настроек графика Диаграмм необходимо щелкнуть по нему правой кнопкой мыши.

• На один график можно вывести более одной функции с помощью функции Build Array, расположенной в палитре Functions>>Array. На двухкоординатный график Осциллограмм данные вводятся с помощью функции Bundle, расположенной в палитре Functions>>Cluster.

• При выводе данных на диаграмму или график удобно использовать окно контекстной справки Context Help.

Задание для самостоятельного решения

9-7 Создайте ВП, строящий два графика: график произвольных чисел и бегущее среднее по четырем точкам на графике Диаграмм в режиме sweep chart. Воспользуйтесь следующими советами: Используйте цикл For (N=200) вместо цикла While. Используйте три левых терминала сдвигового регистра для усреднения последних четырех значений. Для генерации данных используйте функцию Random Number (0-1), расположенную в палитре Functions>>Numeric. Для объединения произвольных чисел с их средним значением для построения на одном графике используйте функцию Bundle, расположенную в палитре Functions>>Cluster. Сохраните ВП под именем Бегущее среднее.vi 9-8 Создайте ВП для непрерывного измерения температуры. Данные выводите на график Диаграмм в режиме scope chart с задержкой в 1 секунду. Если температура превысит предельное значение, введенное в соответствующий элемент управления, на лицевой панели должен загореться красный светодиод. График Диаграмм должен отображать текущие и предельные значения измерений температуры. Необходимо предусмотреть возможность изменения предельных значений температуры с помощью элементов отображения. Сохраните ВП под именем Предел температуры.vi

© National Instruments Corporation 9-28 Учебный курс LabVIEW Основы I