Введение

Математическое описание использованного для решения задачи метода

Описание алгоритма решения задачи и схема алгоритма

Описание программы

Результаты решения, их интерпретация и выводы по проделанной работе

Список использованной литературы

Приложение А

Приложение В

Приложение С

Введение

В этой работе перед нами ставится цель научиться применять некоторые численные методы при решении метематических задач при помощи ПК. Математическое моделирование процессов и явлений в различных областях науки и техники является одним из основных способов получения новых знаний и технологических решений. Для решения поставленной в этом курсовом проекте задачи необходи иметь основные навыки программирования на языке «Pascal» и в объектно-ориентированной среде «Delphi». Эти знания могут пригодиться и в будущем, при написании каких-либо программ вычислительного характера.

В данной работе необходимо написать программу, которая бы рассчитала дисперсионную характеристику планарного волновода и построила профили направляемых в нём ТЕ-мод. Для нахождения направляющих углов был использован метод дихотомии (половинного деления). Он наиболее прост в реализации, имеет относительно быструю сходимость и позволяет легко контролировать погрешность вычислений.

Для решения задачи МЕТОДА.

ОПИСАНИЕ ПРОГРАММЫ.

Вид программы представлен на рисунке 4.1. По своей внешней форме она представляет собой 4 закладки, расположенные на 1 форме. На первой закладке осуществляется ввод исходных данных, на второй строится график дисперсионной характеристики волновода, на третьей выводятся значения направляющих углов, а на чётвертой строятся профили ТЕ-мод.

Рисунок 4.1 - Основной вид программы, закладка для ввода исходных данных.

Все вычисления и построения графиков производятся при смене закладки с первой на любую другую (событие объекта TPageControl «OnChange»). Перед сменой (событие «OnChanging») осуществляется проверка на полноту исходных данных: если хоть в одном из окон осталось стоящее по умолчанию число «0», то смены закладки не произойдёт, зато возникнет информационное окно, которое укажет пользователю на его ошибку. При повторном переходе с первой закладки на другую будет произведён перерасчёт.

Вычисление направляющих углов осуществляется с указанной в задании точностью – 0,001.

Полная схема и листинг программы находятся в приложении А и В соответственно.

Приложение А.

Блок-схема процедуры «dix».

Рисунок А.4 – блок схема процедуры «dix».

х1, х2, хm – крайние и среднее значения интервала, на котором производится уточнение корня;

y1, y2 ym – значения уточняемой функции от x1, x2 и xm соответственно;

xx1, xx2 , xxm – новые крайние и среднее значения интервала, полученные после его уменьшения вдвое.

Приложение В.

Модуль формы Form1.

unit Unit1;

interface

uses

Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms,

Dialogs, StdCtrls, ExtCtrls, jpeg, ComCtrls, TeEngine, Series, TeeProcs,

Chart,math, Grids, Menus;

type

TForm1 = class(TForm)

PageControl1: TPageControl;

TabSheet1: TTabSheet;

TabSheet2: TTabSheet;

Label1: TLabel;

Label2: TLabel;

Label3: TLabel;

Label4: TLabel;

Label5: TLabel;

Label6: TLabel;

Image1: TImage;

Image2: TImage;

Edit1: TEdit;

Edit2: TEdit;

Edit3: TEdit;

Edit4: TEdit;

Edit5: TEdit;

TabSheet3: TTabSheet;

Chart1: TChart;

TabSheet4: TTabSheet;

Chart2: TChart;

StringGrid1: TStringGrid;

MainMenu1: TMainMenu;

File1: TMenuItem;

Exit1: TMenuItem;

Help1: TMenuItem;

About1: TMenuItem;

Label7: TLabel;

Label8: TLabel;

Label9: TLabel;

Label10: TLabel;

Label11: TLabel;

Label12: TLabel;

procedure Edit1KeyPress(Sender: TObject; var Key: Char);

procedure Edit2KeyPress(Sender: TObject; var Key: Char);

procedure Edit3KeyPress(Sender: TObject; var Key: Char);

procedure Edit4KeyPress(Sender: TObject; var Key: Char);

procedure Edit5KeyPress(Sender: TObject; var Key: Char);

procedure PageControl1Changing(Sender: TObject;

var AllowChange: Boolean);

procedure PageControl1Change(Sender: TObject);

procedure FormActivate(Sender: TObject);

procedure Exit1Click(Sender: TObject);

procedure About1Click(Sender: TObject);

private

{ Private declarations }

public

i:boolean;

nn1,nn2,nn3,dd,wll:real;

{ Public declarations }

end;

var

Form1: TForm1;

implementation

uses Unit4;

{$R *.dfm}

procedure TForm1.Edit1KeyPress(Sender: TObject; var Key: Char);

begin

case key of

'0'..'9', chr(8): ;

'-': if length(edit1.text)<>0 then key:=chr(0) else key:=chr(45);

'.': if pos(',',edit1.text)<>0 then key:=chr(0) else key:=chr(44);

',': if pos(',',edit1.text)<>0 then key:=chr(0) else key:=chr(44);

else key:=chr(0);

end;

end;

procedure TForm1.Edit2KeyPress(Sender: TObject; var Key: Char);

begin

case key of

'0'..'9', chr(8): ;

'-': if length(edit2.text)<>0 then key:=chr(0) else key:=chr(45);

'.': if pos(',',edit2.text)<>0 then key:=chr(0) else key:=chr(44);

',': if pos(',',edit2.text)<>0 then key:=chr(0) else key:=chr(44);

else key:=chr(0);

end;

end;

procedure TForm1.Edit3KeyPress(Sender: TObject; var Key: Char);

begin

case key of

'0'..'9', chr(8): ;

'-': if length(edit3.text)<>0 then key:=chr(0) else key:=chr(45);

'.': if pos(',',edit3.text)<>0 then key:=chr(0) else key:=chr(44);

',': if pos(',',edit3.text)<>0 then key:=chr(0) else key:=chr(44);

else key:=chr(0);

end;

end;

procedure TForm1.Edit4KeyPress(Sender: TObject; var Key: Char);

begin

case key of

'0'..'9', chr(8): ;

'-': if length(edit4.text)<>0 then key:=chr(0) else key:=chr(45);

'.': if pos(',',edit4.text)<>0 then key:=chr(0) else key:=chr(44);

',': if pos(',',edit4.text)<>0 then key:=chr(0) else key:=chr(44);

else key:=chr(0);

end;

end;

procedure TForm1.Edit5KeyPress(Sender: TObject; var Key: Char);

begin

case key of

'0'..'9', chr(8): ;

'-': if length(edit5.text)<>0 then key:=chr(0) else key:=chr(45);

'.': if pos(',',edit5.text)<>0 then key:=chr(0) else key:=chr(44);

',': if pos(',',edit5.text)<>0 then key:=chr(0) else key:=chr(44);

else key:=chr(0);

end;

end;

procedure TForm1.PageControl1Changing(Sender: TObject;

var AllowChange: Boolean);

begin

allowchange:= tschng(strtofloat(edit1.text),strtofloat(edit2.text),strtofloat(edit3.text),strtofloat(edit4.text),strtofloat(edit5.text));

end;

procedure TForm1.PageControl1Change(Sender: TObject);

//основная процедура программы, привязанная к смене закладки

//по её ходу и осуществляются все вычисления и построение графиков

var

n:byte;

k:integer;

a,b,c,f:real;

begin

nn1:=strtofloat(edit1.text);

nn2:=strtofloat(edit2.text);

nn3:=strtofloat(edit3.text);

dd:=strtofloat(edit4.text)/1000000;

wll:=strtofloat(edit5.text)/1000000000;

if pagecontrol1.activepage=(tabsheet1) then

begin

i:=false;

chart1.RemoveAllSeries;

chart2.RemoveAllSeries;

stringgrid1.rowcount:=(2);

stringgrid1.Height:=(52);

stringgrid1.Cells[0,1]:=(' ');

stringgrid1.Cells[1,1]:=(' ');

end

else

begin

   if i=false then

   begin

           n:=0;

           while dwl(n,(arcsin(nn1/nn2)+0.00005),nn1,nn2,nn3)<(dd/wll) do

           begin

                   a:=(arcsin(nn1/nn2)+0.001);

                   b:=(pi/2-0.001);

                   c:=(a+b)/2;

                   while (abs(dwl(n,a,nn1,nn2,nn3)-dwl(n,b,nn1,nn2,nn3))>0.001) or (abs(a-b)>0.001) do

                   begin

                   dix(a,b,c,(dwl(n,a,nn1,nn2,nn3)-(dd/wll)),(dwl(n,b,nn1,nn2,nn3)-(dd/wll)),(dwl(n,c,nn1,nn2,nn3)-(dd/wll)),a,b,c);

                   end;

           stringgrid1.Cells[0,n+1]:=floattostr(n);

           stringgrid1.Cells[1,n+1]:=floattostr(a);

           stringgrid1.RowCount:=(stringgrid1.RowCount+1);

           if n<14 then stringgrid1.Height:=(stringgrid1.Height+26);

           n:=n+1;

           end;

   stringgrid1.RowCount:=(stringgrid1.RowCount-1);

   stringgrid1.Height:=(stringgrid1.Height-26);

   for n:=0 to (stringgrid1.RowCount-2) do

   begin

           Chart1.AddSeries( TlineSeries.Create( Self ) );

           chart1.Serieslist[n].SeriesColor:=chart1.getfreeseriescolor(false);

           for k:=0 to 269 do

           begin

           f:=(arcsin(nn1/nn2)+k*(((pi/2)-0.001-arcsin(nn1/nn2))/300));

           chart1.Series[n].AddXY(k,dwl(n,f,nn1,nn2,nn3),'',clteecolor);

           end;

   end;

   Chart1.AddSeries( TlineSeries.Create( Self ) );

   for k:=1 to 269 do

   begin

   chart1.Series[chart1.SeriesCount-1].AddXY(k,(dd/wll),'',clteecolor);

   end;

   for n:=0 to (stringgrid1.RowCount-2) do

   begin

          Chart2.AddSeries( TlineSeries.Create( Self ) );

           chart2.Serieslist[n].SeriesColor:=chart2.getfreeseriescolor(false);

           for k:=(-99) to 0 do

           begin

                   chart2.Series[n].AddXY(k,e1(wll,dd,nn1,nn2,nn3,strtofloat(stringgrid1.Cells[1,n+1]),(k*dd/100)),'',clteecolor);

           end;

           for k:=0 to 99 do

           begin

                   chart2.Series[n].AddXY(k,e2(wll,dd,nn1,nn2,nn3,strtofloat(stringgrid1.cells[1,n+1]),(k*dd/100)),'',clteecolor);

           end;

           for k:=100 to 199 do

           begin

                   chart2.Series[n].AddXY(k,e3(wll,dd,nn1,nn2,nn3,strtofloat(stringgrid1.Cells[1,n+1]),(k*dd/100)),'',clteecolor);

           end;

   end;

label7.Caption:=floattostrf(arcsin(nn1/nn2),ffgeneral,3,3);

label8.caption:=floattostrf((pi/2-0.001-(pi/2-arcsin(nn1/nn2))/300),ffgeneral,3,3);

label10.Caption:=floattostr(-dd*1000000);

label11.Caption:=floattostr(2*dd*1000000);

i:=true;

end;

end;

end;

procedure TForm1.FormActivate(Sender: TObject);

begin

i:=false;

stringgrid1.Cells[0,0]:=('Порядок');

stringgrid1.Cells[1,0]:=('Угол (рад)');

end;

procedure TForm1.Exit1Click(Sender: TObject);

begin

close;

end;

procedure TForm1.About1Click(Sender: TObject);

begin

messagedlg('Курсовая работа по информатике, ТУСУР,'

+#13+'         1 курс, специальность 210405.'

+#13+'        Выполнил студент группы 164'

+#13+'                   Филатов Александр.', mtinformation, [mbOK],0);

end;

end.

Приложение c .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ

УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Кафедра сверхвысокочастотной и квантовой радиотехники

Применение методов вычислительной математики

Пояснительная записка к курсовой работе по информатике

РЕФЕРАТ.

Курсовая работа 26 с., 9 рис., 2 источника, 3 приложения.

МЕТОД ДИХОТОМИИ, ДИСПЕРСИОННАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА, НАПРАВЛЯЮЩИЕ УГЛЫ, ПЛАНАРНЫЙ ВОЛНОВОД, ПРОФИЛИ ТЕ-МОД.

Объектом исследования является асимметричный планарный волновод, предназначенный для распространения в нём ТЕ-мод.

Цель работы – разработка програмного обеспечения для расчёта дисперсионной характеристики планарного волновода, нахождения направляющих углов для ТЕ-мод и построения соответствующих им профилей.

В процессе работы реализована программа для расчёта дисперсионной характеристики планарного волновода, отработана методика нахождения корней уравнений численными методами.

В результате исследования получены зависимости количества, направляющих углов и профилей ТЕ-мод от характеристик волновода и длины волны излучения.

Пояснительная записка к дипломной работе выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word 2002.

"УТВЕРЖДАЮ"                 

Зав.каф.                                

________.      

"___" г.          

ЗАДАНИЕ № 9

на курсовую работу по дисциплине "ИНФОРМАТИКА"

студенту гр.

^{(фамилия, имя, отчество)}

1. Тема работы: применение методов вычислительной математики

2. Срок сдачи работы на кафедру -                          

3. Содержание работы и сроки выполнения работы:

3.1. Изучение задания и рекомендованной литературы -                       2я неделя.

3.2. Разработка алгоритма решения и составление схемы алгоритма - 4я неделя.        

3.3. Составление программы для решения задачи в пакете MATHCAD - 7я неделя.       

3.4. Написание программы и создание пользовательского интерфейса в среде программирования “Borland Delphi”. -            10я неделя.

3.5. Отладка программы на ПК. -                    12я неделя.

3.6. Выполнение вычислений на ПК. -         14я неделя.                            

3.7. Оформление пояснительной записки в соответствии с требованиями к оформлению курсовых работ. -                  15я неделя.   

4. Рекомендуемая литература:

4.1. Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователя. - М.: Финансы и статистика, 1990г, - 240с.

4.2. Сергиевский М.В., Шалашов А.В., Турбо Паскаль 7.0., Язык, среда, программирования. - М.: Машиностроение. - 1994. - 254с.

4.3. Мудров А.Е., Численные методы для ПЭВМ на языках Бейсик, Фортран и Паскаль. - Томск : МП "РАСКО", 1991. - 272с.

4.4. Дьяконов В.П. Система MathCAD: Справочник, - М.: Радио и связь, 1993. - 128с.

4.5. Кудрявцев Е.М. Mathcad2000 Pro: - М.: ДМК Пресс, 2001. – 576 с.: ил.

5. Дополнительную литературу студент ищет самостоятельно в зависимости

от темы и сложности задания.

6. Исходные данные:

Определить профили мод ТЕ в планарном волноводе, если профиль компоненты Е_у задан в трех слоях как:

, x£0

,

где  - поперечные волновые числа 1, 2 и 3-й сред соответственно.

6.2.Дисперсионная характеристика для ТЕ-мод в планарном волноводе задается выражением:

где n1, n2, n3 – показатели преломления трех сред;

m – порядок моды;

θ – угол падения луча на границу раздела сред;

d – толщина волноводного слоя;

l - длина волны света в вакууме.

- Построить семейство диспесионных характериситик для заданных значений n1, n2, n3, l;

- Для заданного значения d определить количесвто направляемых мод и соответствующие углы ввода для каждой из них;

- Построить профили ТЕ мод распрастроняющихся в волноводе с заданными конструктивными параметрами.

6.3. Пункт 6.1.-6.2. повторить на пакете MATHCAD.

- Точность вычислений обеспечить не хуже 10^-3.

- Ввод исходных данных организовать с помощью меню.

7. Состав пояснительной записки:

7.1. Титульный лист.

7.2. Аннотация.

7.3. Лист задания с подписью преподавателя.

7.4. Содержание.

7.5. Введение. Постановка задачи.

7.6. Математическое описание используемого метода для решения задачи. Кратко, понятно, лаконично изложение теории.

7.7. Описание алгоритма решения задачи и схема алгоритма.

7.8. Описание программы. Результаты решения.

7.9. Интерпретация результатов и выводы по проделанной работе.

7.10. Список используемой литературы.

7.11. Распечатка программы с комментариями (в виде приложения).

8. Отчетность по работе:

8.1. В ходе выполнения работы - отчетность по фактическому материалу в рабочей тетради ( в соответствии со сроками выполнения основных этапов, указанных в п.3).

8.2. Пояснительная записка, в обязательном порядке со всеми разделами по п.7. без исключения.

8.3. На дискете - передается: файл программы, подробное описание программы.

8.4. После оформления пояснительной записки - защита на кафедре.

Дата выдачи задания      .

Подпись руководителя   _____________        

Подпись студента _____________        

   Содержание: