Интерактивная система математических расчетов mathcad
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра электромеханики
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к расчетно-графической работе
по дисциплине
«МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ И ЭЛЕМЕНТОВ»
Направление подготовки
13.03.02 Электроэнергетика и электротехника
Направленность подготовки (профиль)
Электроэнергетические системы и сети
Уфа 2017
Введение
Настоящие методические указания разработаны в целях методического обеспечения подготовки студентов в соответствии с учебной программой дисциплины «Математическое моделирование электрических систем и элементов».
Целью освоения дисциплины является формирование у студентов знаний об общих принципах идеализации электрических систем и элементов, их математическом описании с применением современных программно-технических средств
Задачи:
· познакомить обучающихся с принципами построения математических моделей;
· дать информацию о структуре специализированного программного обеспечения для математического моделирования;
· научить выбирать алгоритмы решения для различных видов моделей.
Планируемые результаты обучения:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование элементов следующих компетенций:
|
|
|
ОПК-2 (способность применять соответствующий физико-математический аппарат, методы анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования при решении профессиональных задач);
ПК-1 (способность участвовать в планировании, подготовке и выполнении типовых экспериментальных исследований по заданной методике).
В результате выполнения лабораторных работ у студента должны сформироваться следующие умения:
- составлять математическую модель процесса, применяя законы электротехники; составлять схемы замещения элементов энергосистемы и рассчитывать их параметры (ОПК-2);
- -формулировать сущность проблемы, цели и задачи, принимать основные допущения; проводить эксперименты по заданным методикам с последующей обработкой и анализом результатов в области электроэнергетики (ПК-1);
владения:
- навыком расчета токов и напряжений для простейших схем в установившемся и переходном режимах. (ОПК-2);
- навыком работы в программном комплексе MathCad при математическом моделировании различных режимов работы элементов электрических систем (ПК-1).
Исследование математической модели статической устойчивости синхронного генератора в среде MathCad.
|
|
|
Выполнение расчетно-графической работы позволяет закрепить знания в области теории и методов математического моделирования стационарных и динамических режимов работы электрических систем и их элементов, овладеть методами использования математического аппарата и вычислительной техники при проектировании и исследовании свойств элементов.
Изучение математических моделей открывает большие перспективы исследования свойств любых электрических систем и их элементов.
Возможность замены реального объекта его математической моделью и проведение вычислительного эксперимента позволяют ускорить процесс разработки, подбора аппаратуры защиты и регулирования. Натурные исследования электрических систем и их элементов требуют создания опытных образцов, больших финансовых затрат и не обеспечивают тех возможностей, которые дает вычислительный эксперимент.
Анализ статических и динамических свойств электрических систем и их элементов связан с выяснением роли индуктивных и активных сопротивлений, электрической и механической инерционности.
Исследования процессов при внезапном коротком замыкании трансформаторов и синхронных машин позволяют оценить величину ударных токов короткого замыкания, электродинамических сил, действующих при этом, и решить вопросы подбора аппаратуры защиты. Важными являются вопросы динамики возбуждения при форсировании и гашении поля синхронных генераторов, устойчивости работы и колебания синхронных машин.
|
|
|
Моделирование переходных процессов в электрических системах возможно проводить путем использования алгоритмических языков, например, Бейсика или Паскаля. Однако эффективнее это делать с помощью мощных математических систем, таких как: Mathematica, MatLAB, MathCAD и т.д. Основной целью подобных систем являлось и является как можно большее освобождение пользователя от программирования и трудностей осваивания возможностей системы для собственно исследовательской работы.
С этой стороны выгодно отличается система MathCAD, в которой был принят естественный математический язык. Эта система появилась еще в середине 80-х годов и была предназначена для автоматизации математических расчетов. Наибольшую популярность получили версии MathCAD под Windows. Эти версии имеют не только удобный пользовательский интерфейс, но и широкие возможности по оформлению документов, что позволяет создавать в MathCAD интерактивные обучающие документы с элементами анимации, писать диссертации, научные статьи и т.д. В то же время система поддерживает обмен с таким популярным приложением для оформления текстовых документов как Microsoft Word. Таким образом, MathCAD будет полезен как студенту, так и инженеру.
|
|
|
Несмотря на то, что в последних версиях возможности символьных вычислений все более и более возрастают, MathCAD в первую очередь предназначен для численных расчетов и основной областью его применения являются в основном инженерные расчеты, в отличии, например, от системы Mathematica, которая предназначена именно для символьных вычислений.
В методических указаниях даны рекомендации по использованию системы MathCAD, начиная с версии 7.0 и выше, при анализе и моделировании переходных и стационарных процессов в электрических системах. С этой целью кратко рассматриваются меню системы и особенности входного языка системы.
Интерактивная система математических расчетов mathcad
Меню системы
MathCAD запускают через главное меню Windows - «Пуск\Программы\». Документы MathCAD включают в себя текст, формулы и результаты вычислений и хранятся в файлах с расширением mcd.
MathCAD имеет стандартный интерфейс приложения под Windows. Вид системы с открытым документом и панелями инструментов показан на рис.1. Ряд элементов меню стандартны для Windows: File, Edit, Window и Help.
С помощью меню File можно создать новый документ, открывать существующий, сохранять изменения в документах и печатать их, а также работать с Интернетом и электронной почтой. Меню Edit, Window содержат стандартный набор элементов.
Меню Help позволяет получить не только исчерпывающую информацию о системе, но и содержит множество решений конкретных задач из различных областей. Рекомендуем также воспользоваться самоучителем Tutorial и «шпаргалками» – QuickSheets.
Наиболее часто выполняемые действия представлены на панели инструментов (рис.1). Видом панели инструментов можно управлять из меню View.
Меню Insert позволяет вставлять какие-либо объекты (шаблоны матриц, графиков и т.д.), меню Format - изменять их формат.
Меню Math предназначено для управления вычислительным процессом, здесь можно включить автоматическое вычисление документа после внесения изменений в документ.
Меню Symbolics предназначено для символьных вычислений.
Рис.1. Общий вид окна системы MathCAD
Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 242; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!