Моделювання коливальних систем

З ІНВЕРСІЄЮ ЇХ ФІЗИЧНОГО СЕРЕДОВИЩА

Харків 2007

Кафедра інформаційної безпеки ННІ Психології менеджменту та інформаційних технологій Харківського національного університету внутрішніх справ

Методичні вказівки до курсової роботи з дисципліни "Спецкурс фізики: коливання та поширення хвиль".

Тема курсової роботи "Моделювання коливальних систем з інверсією їх фізичного середовища"

Для курсантів за спеціальністю "Технічний захист інформації"

Розробив канд. фіз.-мат. наук, доц. В.В.Торяник

ЦІЛІ РОБОТИ

Загальні

Систематизація і поглиблення знань, отриманих при вивченні дисципліни "Спецкурс фізики: коливання та поширення хвиль";

Набуття навичок розв'язання інженерних задач предметної галузі

Спеціальні

Розробка математичних моделей коливальних систем

Розробка комп'ютерних моделей коливальних систем у спеціалізованих пакетах фізичного моделювання

Побудування аналогій (інверсія) коливальних систем різної фізичної природи

Оцінювання меж застосовності побудованих моделей

Загальні задачі, що вирішуються при виконанні курсової роботи

І. Вивчення методів розрахунків параметрів коливальних систем різної фізичної природи, реалізованих у вигляді пружинного маятника та коливального RLC-контуру.

ІІ. Вивчення методів моделювання механічних коливальних систем у пакеті Interactive Physics

ІІІ. Вивчення методів моделювання електричних коливальних систем у пакеті Electronics Workbench

IV. Побудування аналогій (інверсія) коливальних систем за схемою механічна - електрична, або електрична - механічна.

V. Кількісне та графічне представлення результатів аналізу, моделювання та інверсії (аналогій).

VI. Аналіз застосовності розроблених моделей, інженерна оцінка їх ключових параметрів, рекомендації галузі використання.

Конкретні задачі, що вирішуються при виконанні курсової роботи

Порядок виконання курсової роботи

1. Вивчення теоретичного обґрунтування задачі.

2. Розробка алгоритму рішення задачі.

3. Кількісний аналіз коливальних систем, розрахунки їх параметрів та характеристик

4. Вивчення принципів, задач та середовищ моделювання.

5. Налагодження програмних механічних та електричних моделей та їх фіксація на електронному носії.

6. Аналіз та оформлення результатів моделювання.

7. Оформлення пояснювальної записки до курсової роботи.

8. Захист курсової роботи.

Зміст пояснювальної записки до курсової роботи

1. Титульний лист. Складається відповідно до додатка Б.

2. Завдання до курсової роботи. Містить тему курсової роботи, вхідні дані, перелік питань, що підлягають розробці, види і зміст прикладеної документації

3. Зміст. Містить перелік розділів і додатків роботи.

4. Структура пояснювальної записки.

4.1. Вступ. Містить короткий виклад змісту роботи, що включає основні відомості, задачі дослідження, актуальність розв'язуваних проблем і висновки, а також літературні джерела.

4.2. Огляд існуючих методів і постановка мети курсової роботи. Відповідно до початкових даних розглядається й обґрунтовується необхідність теоретичних і експериментальних досліджень. Проводиться літературний огляд публікацій по предметі дослідження. Установлюється перелік характеристик технічного завдання майбутніх проектних розробок, на уточнення яких спрямовані дослідження. Формується програма досліджень на основі обробки літературних джерел. Установлюється перелік задач, рішення яких відбивається в пояснювальній записці.

4.3. Розрахункова частина. Розрахункова частина відображає результати теоретичних досліджень, що стосуються поставленої задачі. Рекомендується наступний зміст розрахункової частини:

–

4.4. Експериментальна частина. У залежності від типу завдання розглядаються питання практичної перевірки прийнятих рішень на рівні відпрацьовування програмних моделей. У розділі вказується мета практичної роботи й організація її виконання.

4.5. Аналітична частина. Представлення, аналіз та узагальнення отриманих результатів. Висновки за результатами інверсії та застосування моделей коливальних систем.

Вимоги до оформлення пояснювальної запискидо курсової роботи

Обсяг пояснювальної записки 10 -15 аркушів на папері формату А4.

Пояснювальна записка повинна бути оформлена у відповіності до загальних вимог до текстових документів (ГОСТ) з використанням текстового редактора - шрифт 14 пт, полуторний інтервал, параметри сторінки: поля ліворуч, зверху, знизу - 25 мм.

Титульний лист повинний бути виконаний за зразком (додаток Б). Завдання до роботи складається виконавцем роботи і підписується керівником (додаток В).

Захист курсової роботи

Закінчену курсову роботу перевіряє керівник, Якщо робота виконана і не має принципових помилок, керівник підписує пояснювальну записку і допускає курсанта до захисту. Інакше курсова робота повертається для доопрацювання.

Курсова робота захищається курсантом перед комісією в складі не менш двох викладачів. Під час захисту курсантом коротко доповідаються результати роботи та даються відповіді на питання членів комісії.

Комісія дає сумарну оцінку виконання і захисту курсової роботи. Якщо оцінка роботи є незадовільною, то після усунення недоліків та зауважень проводится її повторний захист у встановлений строк.

ЛІТЕРАТУРА

1.

ВАРАНТИ ЗАВДАНЬ ДО КУРСОВОЇ РОБОТИ

І. Теоретична частина

Виконати стислий літературний огляд теоретичного питання, який має відповідати наступним вимогам:

l обсяг — 10-15 с.;

l матеріал повинен мати структуру — розділи, підрозділи, зміст;

l матеріал повинен мати математичний, фізичний та технічний вигляд — з формулами, таблицями, рисунками;

l матеріал має розкривати фізичну суть питання, його математичну модель або кількісний опис, технічне використання, можливості застосування у галузі інформаційної безпеки.

Варіанти теоретичної частини

1. Поведінка лінійних осциляторів. Зображення коливань. Фазова площина та фазовий портрет.

2. Диференційне рівняння хвилі та його рішення.

3. Ортогональні коливання. Додавання коливань.

4. Ортогональні коливання. Биття та їх застосування.

5. Модуляція коливань та її види. Застосування модуляції.

6. Модуляція коливань та її види. Бічні смуги.

7. Гармоніки та ряди Фур’є.

8. Розповсюдження хвиль та визначення їх параметрів.

9. Рівняння звукової хвилі. Звук у різних середовищах.

10. Розповсюдження хвилі в твердому тілі. Зміщення, швидкість та напруження при розповсюдженні хвилі в твердому тілі.

11. Методи та засоби реєстрації коливань. Основні вимоги до приладів реєстрації коливань.

12. Квазістатичний принцип реєстрації коливань.

13. Реєстрація коливань шлейфовим осцилографом.

14. Реєстрація коливань вібрографом.

15. Реєстрація коливань конденсаторним мікрофоном.

16. Реєстрація коливань індикатором тиску.

17. Реєстрація коливань акселерометром.

18. Резонансний принцип реєстрації коливань.

19. Сейсмографічний принцип реєстрації коливань.

20. Балістичний принцип реєстрації коливань.

21. Зв'язок електричного та магнітного полів у електромагнітній хвилі.

22. Гармонічні електромагнітні хвилі та їх числові характеристики.

23. Негармонічні електромагнітні хвилі та гармоніки.

24. Частотний спектр хвилі.

25. Швидкість розповсюдження хвиль в лінії.

26. Передача електромагнітної енергії за проводами.

27. Енергія стоячої хвилі.

28. Резонанс в коливальному контурі.

29. Випромінювання та прийом електромагнітних хвиль.

30. Розповсюдження радіохвиль.

ІІ. Середовище моделювання

Переваги комп'ютерного моделювання.

Призначення можливості пакетів Interacnive Physics та Electronic Workbench.

ІІІ. Розрахункова частина

Виконати розрахунок механічної та електричної коливальних систем та їх порівняльне моделювання у середовищах Interacnive Physics та Electronic Workbench.

Основні етапи розрахунків:

1. одержати за варіантом резонансну частоту коливальної системи;
2. спроектувати варіант моделі механічної коливальної системи для дослідження вимушених коливань з визначеними параметрами: частота зовнішнього впливу, жорсткість системи, константа демпфування (опору);
3. спроектувати варіант моделі електричної коливальної системи для дослідження вимушених коливань з визначеними параметрами: частота зовнішньої напруги, опір, індуктивність та ємність системи;
4. провести візуальне (у компютерному середовищі) дослідження системи у режимах аперіодичних, гармонічних та резонансних коливань;
5. за результатами моделювання розробити таблицю аналогій параметрів гармонічних коливань систем у сприятливому діапазоні параметрів;
6. навести скріншоти моделей систем з визначеними комп'ютерними параметрами для ілюстації коливань систем у сприятливому режимі;
7. визначити принципові обмеження сприятливого режиму (межі технічно можливих амплітуд та частот).

Варіанти розрахункової частини

Для розрахунків прийняти частоту коливань процесу, яка дорівнює номеру залікової книжки: для непарних номерів — у Гц, для парних номерів — у кГц.

IV. Висновки

Теорія коливань у техніці та її застосування у інформаційній безпеці.

Значення та застосування методу інверсії коливальних систем різної фізичної природи.

Характеристика виявлених обмежень власних моделей.

Дата добавления: 2017-02-01; Просмотров: 78; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!