Информатика мамандығы студенттерін имитациялық модельдеуге үйрету әдістемесі

 

Жұмысты орындау  тәртібі

1. ЭЕМ оқу  моделіне бағдарлама вариантының  (2.кесте)  мәтінің ендіру, оны түрлендіру және  txt- файл түрінде дискіге сақтау.
2. Кэш-жады  параметрлерін  4 ұяшық көлемінде  орнату, 1.13 кестедегі вариант бойынша бірінші  қатарға сәйкес келетін жазу және орыналмастыру алгоритмін талдау.
3. Қадамдық режимде  бағдарламаны орындау. Әрбір қадамнан кейін кэш-жадының күйін тіркеу.
4. Жазудың (WR) бір командасы үшін Такт режиміне өту және қандай микрокомандаларда  кэш-жады  өзгерісі болып жатқанын белгілеу.
5. Көлемі 8 ұяшық болатын кэш-жады үшін 1.13 кестедегі  вариант бойынша  екінші  қатарға сәйкес параметрлерді орнату.  Бағдарламаны қадамдық режимде тағыда  орындау. Кэш- жадының орыналмасу ұяшықтары тізбегін тіркеу.

 

 

 

Зертханалық жұмыс №4

 

Тақырып: TY АБЖ-ның бағдарламамен қамтамасыздануын өңдеу кезінде WinCC, Aitair, Matlab бағдарлама жобаларын үйрену.

 

Мақсаты: TY АБЖ-ның бағдарламамен қамтамасыздануын өңдеу кезінде WinCC, Aitair, Matlab бағдарлама жобаларын үйрену.

Мысал ретінде  келесі функцияны  есептейтін бағдарламаны  қарастырайық.

бұл жерде х IR ендіру  құрылғысы арқылы енеді, у нәтиже OR  арқылы шығарылады.

Бұл зертханалық  жұмыста тікелей адрестеудің  екі сөзді командалары қолданылады. Бұл командалар  тікелей операнд  ретінде теріс сандар мен модулі бойынша 999-дан асатын сандарды қолданады.

Бағдарламаның көлемін 20-25 команда деп алып, деректер ауданына 030 адресінен бастап жедел жады ұяшықтарын аламыз. Алынған бағдарлама

Тапсырма 

1. Функцияның мәнін есептейтін және шығаратын бағдарламаны құру

бұл жердегі  х аргументтің мәні IR арқылы енеді. Аргументтің өзгеруінің  рұқсат етілген шегі және функциялары 1.5 кестеде , тапсырмалар варианттары  1.6 кестеде берілген.

2. Функция аргументінің өзгеру шекаралары бойынша (1.5 кесте) және өзіңе керекті тапсырма  варианты үшін (1.6 кесте) параметрінің  мәні бойынша Ох сандық осінде  ауданды белгілеу. Бұл ауданда у функциясы 1. пункттегі формула бойынша есептеледі. Бұл жерде сонымен қатар аргументтің қабылданбайтын мәндерінде  бағдарлама OR –ға максималды теріс санды: 199999 берілуі тиіс.
3. Текст программы: терезесіне бағдарлама мәтінін ендіру. Бұл жерде мәтінді  Текст программы терезесінде тікелей теруге өзгертуге болады немесе басқа  редакторда  дайындалған мәтіндік файлды жүктеуге болады.
4. Бағдарлама мәтінін аудару, қажетінше синтаксистік  қателерді  түзету.
5. Бағдарлама отладка. Ол үшін:

а) IR –ға  х>a аргументінің мәнін  жазу (рұқсат етілген  шекара ауданында)

б) РС-ге  бағдарламаның  бастапқы адресін жазу.

в) Автоматты  режимде бағдарлама  орындалуының дұрыстығын тексеру (яғни нәтиже мен  тоқтау адресінің дұрыстығы). Қате шыққан кезде 5.г және 5.д пункттерін орындау, болмаса 5.е пунктіне ауысу.

г) РС-ге бағдарламаның  бастапқы адресін жазу.

д) Шаг режимінде  бағдарламаның орындалуын қадағалап, қателердің  себебі болып табылатын  команданы табу, оны түзету, 5.а-5.в  пункттерін орындау.

е) IR-ға x<a аргументінің  мәнін жазу (рұқсат етілген шекара ауданында) , 5.б және 5.в пункттерін орындау 

ж) IR –ға х  аргументінің қабылданбайтын мәндерін жазу және 5.б және 5 в пункттерін орындау.

6.  х аргументтің  таңдалған рұқсат етілген мәні  үшін  Шаг режимінде отлаженный бағдарламаның  орындалуын қадағалау. Әр команда орындалар алдында ЭЕМ регистрлерінің ішіндегі мәліметтерді жазады.

 Есептің мазмұны

Зертханалық жұмыс  туралы  есеп келесі  бөлімдерді  қамтуы тиіс.

1. Тапсырма вариантының қойылуы.
2. Есепті шешу алгоритмінің  граф-сызбасы
3. Деректерді жедел-жадыға орналастыру.
4. Аргументтің  бір мәні үшін Шаг режимінде  бағдарлама  орындалуы кезіндегі ЭЕМ регистрлер күйінің тізбегі.

  Аргумент мәндері  үшін бағдарлама орындалу нәтижесі

 

Зертханалық жұмыс  №5

 

Тақырыбы:Технологиялық  обьектімен SCADA - жүйе базасында бақылау  мен басқарудың компьютерлік жүйесін  үйрету және зерттеу.

 

Жұмыстың  мақсаты:Студенттерге технологиялық обьектімен SCADA - жүйе базасында бақылау мен басқарудың компьютерлік жүйесін  үйрету және зерттеу.

 

Көп амалдық  жағдайларда сигналдың немесе кездейсоқ  процестің спектралдық сипаттамасы  арқылы ондағы энергияның таралуын анықтау  мүмкін; бұл кедергілермен күресу, оларды компенсациялау жолымен әсерін жою мүмкіндігін береді. Энергетикалық спектрді анықтау компенсаторлық фильтрлер құру мүмкіндігін берсе, екінші жағынан сол процесті адаптивті түрде басқару мүмкіншілігін береді.

Айталық кездейсоқ  эргодикалық процес x(t) берілген болып, оны үздіксіз бақылау интервалында жүргізілетін болсын; осы бақылаудың нәтижесі сол процестің  спектралды тығыздығы ні бағалау болсын.

Спектралдық тығыздықты анықтауда процестің толық реализацияларын  талдаудың мүмкіншілігі бола бермейді.

Көбінесе процестің жалғыз ғана реализациясымен спектралды тығыздықты табуға тура келеді.

Сондықтан осы жұмыста процестің  жалғыз ғана реализациясымен корреляциялық  функцияның есептелген бағаларымен  спектралды тығыздықты табу әдісін қарастырамыз; корреляциялық функцияның өлшемдермен  табылған бағаларын Фурьенің түрлендіруімен  спектралды тығыздықтың бағалары табылады. 

Алайда корреляциялық  функцияның бағасын  есептеуде дың мүмкін болған ең үлкен мәні болсын делік; сонда тің реал мәндері тек    болғанда ғана мүмкін болып, ал    болғанда болады. Сондықтан корреляциялық функцияның жаңа мәндерін мынадай бағалаймыз:

         ,                  (5.1)

мұнда τ дың жұп функциясы болады; ал  τ  дың барлық мәндерінде орынды болады. Сонда функциясын кешігу айнасы деп атайды. Кейбір жағдайда оны корреляциялық айна деп те атайды; ал оның Фурье түрлендіруін - спектрлік айна деп те атайды.

(5.1) өрнегі тек тік бұрышты кешігу айнасын істеткенде ғана корреляциялық функцияның интегралдық көрінісіне эквивалентті болады:

           .                                       (5.2)

Осы типтегі кешігу айнасы көбінесе істетіледі; осындай айнаны істетілуіне себеп оған сәйкес Фурье  түрлендіруі мына түрде болады:

           .

Тік бұрышты кешігу айнасын  қолданғанда спектралды тығыздық бағасы мынадай табылады: .

Бұл жерде корреляциялық  функцияны бағалауда кешігуге жоғарыда айтылған шектеулер қойылған жоқ. Ал спектрлік тығыздық сол шектеулерде  анықталмайды. Сондықтан сол шектеулерден спектралды тығыздықты бағалауда пайда  болған ауытқуларды қалай кемейтсе болады деген мәселе туындайды. Бұл басқа типті кешігу айнасын табуға әкеледі.

 ті бағалауда әсер  ететін негізгі себептердің бірі- спектрдің бүйір жапрақшалары /боковые  лепестки/ болып, оның әсерін кемейту  үшін кешігу айнасын басқа  түрде алу керек болады; мұнда бүйір жапырақшалары кем әсер етуі керек. Осындай кең қолданылатын функциялардың бірі Хэмминг айнасы болып, ол мынадай көрсетіледі:

                                              (5.3)

Осы кешігу айнасының Фурье  түрлендіруі немесе спектралды айна бүйір жапрақшалары жоқ екенін көреміз, яғни спектралды тығыздық табуда ауытқу минимал болады. Осы айнаны қолданғанда спектралды тығыздық мынадай табылады:  .

Алайда бұл формулада  тің бағасын тауып болмағандықтан бұл формуланы реал жағдайда қолдана алмаймыз.

Егерде  , онда жоғарыдағы теңдеу мынадай болады: .  (5.4)

Амалдық жағдайларда x(t) моментерінде дискрет уақыт моментерінде бақылау нүктелері алынып, ал бағалау нәтижелері мынадай қосындылардан тұрады:

        .                      ( 5.5)

Фурьенің дискретті  түрлендіруін қолданып, сондай ақ жылдам түрлендіру алгоритмін қолданып, корреляциялық функцияның Фурьенің түрлендіруінің косинусты компонентасын құрса болады. Сонымен тікбұрышты айнаны қолданып спектралды тығыздықты мынадай құрса болады:

      ,   (5.6)

мұнда .

Ал oсы бағаның Хэмминг айнасындағы көрінісі мынадай болады:

       .      (5.7)

Бұл баға тікбұрышты айнамен алынған бағадан анағұрлым  анық болады.      

Басқару обьектін идентификациялауда обьекттің спектралдық тығыздығын өлшеу

 

Мақсаты: Басқару обьектін идентификациялауда обьекттің шығуындығы процестің спектралдық тығыздығын бағалаудың анықтығын артыру әдістерін қарастыру; есептеуде тікбұрышты кешігу айнасы мен спектралды айналарды қолданатын алгоритмді түзу керек; бағдарламаны MS Excellде түзіп, алынған гистограмманы талдау керек..

Тапсырма:

 Эргодикалық кездейсоқ процестің корреляциялық функциясының бағасы ретінде бірнеше нүктелері төмендегі кестеде көрсетілген; мынадай параметрлері берілген: М=5, .

Тік бұрышты кешігу айнасы мен Хэмминг айнасын қолдана отырып, спектралды функцияның бағаларын тауып, олардың графиктерін MS Excel де көрсетіңдер.

Орындалу этаптары:

Берілген М=5, үшін спектралды тығыздықтың бағалау нүктелерінің арасындағы жиіліктер ара қашықтығын табамыз:

  рад/с.

Тікбұрышты айна үшін мынадай формуланы  жазамыз:

Осы формуланы қолданып спектралды тығыздықтың бағаларын табамыз.

Нәтижелер алу, талдау және есеп беру.

MS Excel тілінде аталған алгоритмге бағдарлама түземіз;

Сол бағдарлама тексті төменде келтірілген.

Бағдарлама тексті: 

 

 

Сурет 1. Тікбұрышты айна әдісімен спектралды тығыздықты

есептеу бағдарламасының  көрінісі.

 

Бағдарламаның I2  бағанынан бастап төмен қарай  тікбұрышты айна әдісімен есептелген спектрдің тығыздық мәндері орналасқан.

 

                            Сурет 2. SCADA - жүйе базасында бақылау  көрінісі.

 

 

                                        Зертханалық жұмыс  №6

Тақырыбы: Автоматтандырылған үрдістерді басқару объектісіретінде талдау; автоматтандыру схемасын таңдау және негіздеу.

ЖҰМЫСТЫҢ МАҚСАТЫ: Студенттерге автоматтандырылған үрдістерді басқару объектісі ретінде талдаудың және автоматтандыру схемасын таңдау мен негіздеуді үйрету.

 Кез келген өндірісте технологиялық процестер белгілі бір мәнде шектетілетін физикалық шамалармен сипатталады. Жабдықтардың жұмысы кезінде ол шамалар белгілі бір деңгейде тұрақтануы, не берілген программа бойынша өзгеріп отыруы тиіс. Кез келген қондырғыда технологиялық процестің бірқалыпты жүруі белгілі бір ереженің, қызмет алгоритмінің орындалуына байланысты болады. Осы қызмет алгоритмін орындау үшін белгілі бір сыртқы команданы орындайтын қондырғыны, не машинаны басқару объектісі дейді.

Технологиялық процесті жүргізу үшін басқару объектісіне әсер ететін тиімді ықпалды басқару дейді. Егер бұл басқару адамның қатысуынсыз жүзеге асса, оны автоматты, ал адамның қатысуымен болса қолмен басқару деп атайды. Жалпы технологиялық процестер орындалатын барлық өндіріс жабдықтары басқару обьектілеріне жатады.

Алайда технологиялық  процестің өзі де басқару объектісі  бола алады. Әр объектіде физикалық  шаманың берілген мәнін тұрақтандырып, немесе оны берілген бағытта өзгертіп отыратын басқарғыш құрылғысы болады. Басқарғыш органы арқылы объектіге белгіленген қызмет алгоритмін орындауға мүмкіндік беретін арнайы әсерлер беріліп отырады. Технологиялық процесті берілген қызмет алгоритмі бойынша өткізу мақсатында объектіге сырттан берілетін арнайы нұсқаулар (ережелер) жиынтығын басқару алгоритмі дейді.

Басқару объектісіне  басқару алгоритміне сәйкес әсер ететін кез келген техникалық құрылғы автоматты басқару қурылғысы делінеді.

Автоматты реттеу жүйесінің жалпы түрдегі сызықталған  дифференциалдық теңдеуі

  (1.1)

мұндағы х(t) және у(t) - буынның не жүйенің кірістік және шығыстық шамалары; - теңдеу коэффициентері. Нақты жағдайда п>m теңсіздігі сақталуы тиіс.

(1.1) теңдеуі  кірістік және шығыстық сигналдар  арасындағы байланысты өтпелі  режим кезінде де, орныққан режим кезінде де көрсетіп тұрады.

Дифференциалдық теңдеу коэффициенттері параметрлер  деп аталады. Олар элементтерде өтіп жатқан процестерді сипаттайтын  әртүрлі физикалық тұрақтыларға тәуелді.

Егер жүйенің  кейбір элементтерінің параметрлері тұрақты емес өзгермелі болса, онда мұндай жүйені стационар емес жүйе деп атайды.

(3.1) теңдеуімен бейнеленетін автоматты басқару жүйелеріне суперпозиция немесе қабаттасу принципін қолдануға болады, яғни жүйеге берілетін бірнеше кірістік сигналдар әсерлерінен туатын шығыстық сигналының өзгерісі әрбір  сигналдардан пайда болатын шамасының өзгерістерінің қосындысына тең.қ Автоматты басқару жүйесін талдағанда сызықты дифференциалдық теңдеулерді операторлық немесе символдық түрде жазу ыңғайлы. Теңдеудің бұл түріне өту үшін