Разработка программно-методического комплекса для анализа линейных цепей

      det[A1,...Ai-1,Y,Ai+1,...An]

xi=¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾

                   detA

Будем считать, что в схеме имеется единственный источник входных сигналов.

[ Cp + G ] x = Y      -       исходная модель

           det[Cp+G]/ab

         ¾¾¾¾¾¾                                     0

           det[Cp+G]                                         0  

xl/xk= ¾¾¾¾¾¾¾¾¾  =...............=    A1...Ai-1 0 Ai+1...An

                                                                    0

           det[Cp+G]/dg                                                            0

        ¾¾¾¾¾¾

           det[Cp+G]

                                 det[Cp+G]/ab       anpn+...+a1p+a0             an(p-z1)*...*(p-zn)

detA1=*[A2].....=   ¾¾¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾ =

                                 det[Cp+G]/dg            bmpm+...b1p+b0            bm(p-p1)*...*(p-pm) 

где А1 - большая матрица, в которой вычитаем строку и столбец,

А2 - алгебраическое дополнение, оставшееся после вычитания строки и       столбца,

 a,b,d,g - говорят о номерах вычеркнутых строк и столбцов, многочлен имеет ровно столько корней, какова его степень. корни могут быть вещественными и/или комплексно сопряженны-ми.

{an/bm  - константы = к,

z1 ,... ,zn  - нули,

р1 ,... ,рm - полюсы,

к уровень  системной функции (к=an/bn) }

      Az1ejjz1*...*Aznejjzn

= ¾¾¾¾¾¾¾¾¾  {аналитическое выражение для вычисления частотных хар-к}

    Bp1ejYp1*...*BpmejYpm

                     P÷  Zi ÷

       F= k* ¾¾¾¾¾¾ - формула вычисления частотных характеристик

                    P ÷  pi  ÷

Достоинства и недостатки:

- Нули и полюсы заранее известны по виду функции (больше полезной информации).

- Точное решение многочлена высокой степени (>4) не может быть получено, а вычисление значений многочлена степени >30 приведет к погрешности >50%.

- Нули и полюсы вычисляются как собственные значения матриц (числителя и знаменателя).

- Трудоемкость этой задачи  2 * n   (n - порядок матрицы), и 4/3 * n   - для вычислений в одной точке по частоте.

Вывод: применяется для задач малой размерности.

Информационное обеспечение и справочные данные.

В ПМК  будут использоваться базы данных по элементам . В этих базах будут содержаться реальные характеристики R,L,C и т. д.  элементов.Так как данный ПМК предназначен для решения реальных задач,то данные базы данных представляют собой ни что иное,а  электронные справочники по различным типам элементов(при необходимости и их зарубежным аналогам).

Информация о каждом элементе должна быть максимально полной:включая не только основные электрические,тепловые ,маркировку и т.д. ,то есть характиристики,жизненно важные для расчетов,но и цвет,размеры,массу,материал из которого изготовлен и т.д. 

Использование их как в составе ПМК,так и отдельно даст двойную эффективность.

            Обмен данных между программами.

Поскольку  данный ПМК будет представлять собой систему взаимодействия между:

1.     Пользователя с программами.

2.     Программ между собой.

3.     Здесь не будет рассматриваться взвимодействие программ с ОС и ПЕРЕФЕРИЕЙ поскольку

данные функции реализуются,как правило,по средствам ОС.

то для безошибочной и удобной работы всей системы необходимо разработать систему интерфейсов.Так же необходимо учесть,что особенностью данного ПМК будет то,что для всех шагов,результаты работы предыдущето шага(программы) есть результаты для работы следую -щего(следующей программы).

Для решения проблемы взаимодействия между программами будем использовать  так  называ-

емый  ИНТЕРФЕЙСНЫЙ ФАЙЛ.Поскольку ПМК ,в частности,ориентирован на конкрктный

объем вычислений,в нашем случае это ограничение на число узлов:n<=500,то практически воз-

можно осуществить расчет объема данных,используемых на том или ином шаге.Используя это

представим структуру файла в следующим образом:файл разбивается на так называемые СЕГ-

МЕНТЫ ДАННЫХ,каждый из которых будет содержать или входные или выходные данные.

Каждый СЕГМЕНТ будет иметь УНИКАЛЬНЫЕ КООРДИНАТЫ в соответствии с которыми

программа,которой требуются данные,безошибочно воспользуется ими  зная координаты нача-

ла и конца сегмента.

С другой стороны появляется еще несколько дополнительных способов работы ПМК:

-это способ работы нескольких программ на одном шаге используя данные одного или нескольких ИНТЕРФЕЙСНЫХ ФАЙЛОВ,то есть возможно брать данные из одного,а

выдавать в другой файл.Почему несколько,потому что возможно привязав к стандартному

набору шагов несколько ИНТЕРФЕЙСНЫХ ФАЙЛОВ запускать в ПЛАНИРОВЩИКЕ нес-колько программ,реализующих данный шаг или одну программу с различными  входными данными несколько раз.

-это способ работы согласно модификации только данных/результатов работы того или иного шага/шагов системы.В качестве модификатора данных предполагается использовать некотурую

программу,работающую с жестким учетом структуры данных данного ПМК.Иными словами возможно задаться вопросом:А что произойдет,если результаты работы данного шага  или

нескольких шагов будут такими-то?

Кроме этих способов на базе интерфейсных файлов можно создать полный протокол работы

ПМК.Эта возможность поможет отладить работу ПМК и обнаружить ошибки,конечно только на уровне взаимодействия программ.

Теперь рассмотрим интерфейс взаимодействия с пользователем.Несомненно что самым удоб-ным интерфейсом явлается система окон и меню:

1.   Панировщик.  

2.   Спиок подключенных программ.

3.   Режимы работы.   

4.   Графика.   

5.   Результаты. 

6.     Справочная информация.

7.     Помощь.

8.     Выход.

                                                · Пункт меню ПЛАНИРОВЩИК.

Содержит порядок выполнения пакетов(для системы это BAT-файлы),если текущий режим работы ПМК-пакетный и порядок выполнения шагов(каждый пакет система рассматривает как

последовательность шагов каждый,в свою очередь,выполняется с определенными параметрами,

например,итерфейс-файл для взатия данных и итерфейс-файл для выдачи результатов.

Если текущий режим работы-с использованием данных,то позволяет на определенном шаге или

шагах указать модификатор или модификаторы(если режим пакетный с использованим данных)

данных.

Так же данное меню позволяет воспользоваться загрузкой данных из файлов(формата ПМК)

то есть схем,моделей т.д. и возможности по изменению порядка пакетов,программ(шагов) в

составе пакета и т.д.

                                 · Пункт меню СПИСОК ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММ.

Каждый пункт данного меню содержит информацию о всех файлах подключенных к системе.

                                             · Пункт меню РЕЖИМЫ РАБОТЫ.

 Содержит всевозможные режимы работы ПМК.

-Обычный(1 интерфейс-файл,1 пакет стандартных шагов для реализации задачи).

-Пакетный(несколько интерфейсных файлов,несколько пакетов,в каждом пакете м.б. несколько                            программ для реализации данного шага или шагов )

-Модификация данных(1 интерфейсный файл,1 пакет стандартных шагов для реализации задачи,причем в качестве шага м.б. использована программа для модификации данных с

соответственным указанием этого системе)

-Модификация данных в пакетном режиме(несколько интерфейсных файлов,несколько паке- тов,причем в качестве шага или шагов м.б. использована программа или несколько программ для модификации данных с соответственным указанием этого системе)

Следует заметить,что согласно алгоритму работы того или иного режима некоторые пункты в различных меню могут недоступны.

                                             · Пункт меню ГРАФИКА.

Позволяет задать драйвер графического режима,текущее разрешение,файл работы с графикой(в

ПМК предусмотрена работа с файлами графических форматов,а конкретнее,сохранять схемы и

результаты работы(в нашем случае это график или графики АЧХ,ФЧХ и т.д.) в фаил или файлы

графических форматов,а так же работать в текстовом режиме,отключив грвфический.Следует

отметить,что поддержка разрешения и прочих неотъемлимых атрибутов графического режима

осуществляется с помощью используемого драйвера и полностью зависит от него,кроме того

следует обратить особое внимание на согласование поддержки всего спектра рзрешений и дру-

гих атрибутов графического режима такими модулями ПМК как редактор схем  и построитель

графиков.(возможно объединение модулей ПМК ответственных за реализацию математических методов и построения схем и графиков,но гибкость системы при этом значительно снижается).

                                           · Пункт меню РЕЗУЛЬТАТЫ.

Данный пункт отвечает за вид выводимых результатов работы ПМК.ПМК имеет возможность

вывода результатов на принтер,плоттер,в файл и на экран ЭВМ.

                                           · Пункт меню ПОМОЩЬ.

Указывает на текущий файл помощи,используемый ПМК и согласно структуре этого файла

и системе контекстной помощи могает легче найти ответ на тот или иной  вопрос пользова-

теля.

                                           · Пункт меню СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ.

Позволяет быстро получить всю информацию о текущем состоянии системы (режимах работы,

подключенных файлах и т.д.),кроме того позволяет осуществить необходимые привязки одних

файлов к другим(модуля(ей) ПМК к интерфейс-файлу(ам) и т.д.) и определить все стандартные

пакеты или пакет.

                                           · Пункт меню ВЫХОД.

Позволяет осуществить выход из среды ПМК(только по окончании работы всех шагов системы ), дает возможность удобного выхода в OS ,по необходимости,оставляя основной модуль в ОЗУ и обратного возвращения в среду ПМК по определенной команде и т.д.

                              Структура ПО.

Данное ПО представляет собой разветвленную структуру.По стволу соответствующего дерева

производится взаимодействие с программами(модулями) реализующими тот или ной шаг сис-темы,в первом круге происходит взаимодействие между программами(модулями) и основной

интерфейсной программой,запускаемой на первом шаге работы ПМК,во втором,в свою оче-редь-взаимодействие между интерфейсной программой и пользователем.

Данную систему можно представить графически:

Используемые обозначения:

ШАГ1...ШАГN-стандартный шаг системы.

М1...Мn-модули(программы) реализующие пот или иной шаг системы.

И1-интерефейс взаимодействия ’’модули«модули’’.

И2-интерефейс взаимодействия ’’основная интерфейсная программа«И1’’.

И3-интерефейс взаимодействия ’’пользователь«И2’’

1	2	3	4	5	6