- •Математическое моделирование в электротехнике
- •Содержание
- •Введение
- •1 Основные понятия, термины, определения
- •2 Техника безопасности
- •3. Лабораторная работа №1
- •2. Метод секущих (хорд)
- •Задание к лабораторной работе №1
- •4. Лабораторная работа №2
- •5. Лабораторная работа №3
- •Задание к лабораторной работе №3
- •6. Лабораторная работа №4 методы дифференцирование в задачах электротехники
- •Методические указания
- •1. Метод Эйлера
- •2. Модифицированный метод (Эйлера-Коши)
- •7. Лабораторная работа №5
- •2. Метод Гаусса
- •3. Метод простой итерации (метод Якоби)
- •8. Лабораторная работа №6
- •Закон Ома в матричной форме
- •Первый закон Кирхгофа в матричной форме
- •Второй закон Кирхгофа в матричной форме
- •Метод контурных токов
- •Метод узловых потенциалов
- •Задание к лабораторной работе №6
- •9. Лабораторная работа №7 анализ переходных процессов в электрических цепях с использованием Mathcad
- •Содержание работы
- •Методические указания
- •Пример:
- •Список литературы
2 Техника безопасности
К работе в кабинете информатики допускаются только студенты, прошедшие инструктаж по технике безопасности, соблюдающие указания преподавателя, расписавшиеся в журнале регистрации инструктажа.
Строго запрещается:
включать без разрешения оборудование;
трогать разъемы соединительных кабелей и проводов (возможно поражение электрическим током);
прикасаться к питающим проводам и устройствам заземления;
прикасаться к экрану и к тыльной стороне монитора, клавиатуры;
включать и выключать аппаратуру без указания преподавателя;
работать в верхней одежде и влажными руками;
прыгать, бегать (пылить);
класть диски, книги, тетради и другие предметы на монитор и клавиатуру;
устанавливать или копировать программы с дисков и флеш-носителей на компьютер;
При появлении запаха гари немедленно прекратите работу, выключите аппаратуру и сообщите об этом преподавателю.
Во время работы:
строго выполняйте все указанные выше правила, а также текущие указания преподавателя;
следите за исправностью аппаратуры и немедленно прекращайте работу при появлении необычного звука или самопроизвольного отключения аппаратуры;
легко и быстро нажимайте на клавиши, не допуская резких ударов;
не пользуйтесь клавиатурой и мышью, если не включен компьютер;
работайте на клавиатуре чистыми руками;
никогда не пытайтесь самостоятельно устранить неисправность в работе аппаратуры.
3. Лабораторная работа №1
РЕШЕНИЕ НЕЛИНЕЙНЫХ УРАВНЕНИЙ
Целью работы является изучение методов и алгоритмов нахождения корней нелинейных уравнений.
Содержание работы
1. Метод деления отрезка пополам (метод бисекции);
2. Метод секущих (хорд);
3. Метод простых итераций;
4. Метод Ньютона (касательных);
Перечень необходимых материалов, приборов, оборудования
Лабораторная работа проводится в компьютерном классе с сетевым оборудованием со следующим программным обеспечением: ОС MS Windows XP и выше, офисный пакет OpenOffice, система инженерных и математических расчетов MathCad.
Методические указания
1. Метод деления отрезка пополам (метод бисекции)
Допустим, что на отрезке [а,b], расположено искомое значение корня х=с, т. е. с ϵ [а,b]. В качестве начального приближения корня с0 принимаем середину этого отрезка:
Далее исследуем значения функции F(x) на концах отрезков [а, со] и [со,b], т.е. в точках а, со, b. Тот из отрезков, на концах которого F(x) принимает значения разных знаков, содержит искомый корень; Допустим, что нам удалось найти отрезок [а,b], на котором расположено искомое значение корня поэтому его принимаем в качестве нового отрезка [a1,b1]. Вторую половину отрезка [а,b], на которой знак F(x) не меняется, отбрасываем. В качестве первого приближения корня принимаем середину нового отрезка
и т. д.
Таким образом, k-е приближение вычисляется как
После каждой итерации отрезок, на котором расположен корень, уменьшается вдвое, а после k - итераций он сокращается в 2к раз:
Иллюстрация данного метода приведена на рисунке 1.
Процесс вычислений завершается, когда длина текущего интервала становится меньше заданной величины точности -нахождения корня.
Рисунок 1.1 Графическая интерпретация нахождения корней