ЗАДАНИЕ
на курсовую работу по дисциплине
Автоматизированные методы обработки результатов эксперимента.
Тема работы:разработка программы построения графика интерполяционного полинома.
Разработать программу построения графика с использованием формулы много интервальной кусочно-линейчатой интерполяции.
Таблица функции:
| x | ||||||
| y | 0,23 | 0,56 | 0,15 | 0,1 | 0,27 | 0,2 |
ВВЕДЕНИЕ
Система программирования Турбо Паскаль представляет собой единство из двух в известной степени самостоятельных начал: компилятора с языка программирования Паскаль и некоторой инструментальной программной оболочки, способствующей повышению эффективности создания программ.
Среда Турбо Паскаля – это первое, с чем сталкивается любой программист, приступающий к практической работе по программированию.
Целью данной курсовой работы является написание на языке Турбо Паскаль программы построения графика интерполяционного полинома.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ
Задача интерполяции.
Пусть задана таблица чисел {xi , fi}, i = 0, 1, …, N ; x0 < x1 < … < xN .
Определение. Всякая функция f(x) такая, что f(xi) = fi ; = 0, 1, …, N называется интерполирующей (интерполяцией) для таблицы .
Задача интерполяции состоит в отыскании (построении) интерполирующей функции (т. е. принимающей в заданных узлах интерполяции xi заданные значения fi) и принадлежащей заданному классу функций. Разумеется, задача интерполяции может иметь или не иметь решение (и при том не единственное), все зависит от «заданного класса функций». Необходимо выяснить условия, при которых задача интерполяции была бы конкретно поставлена. Один из способов интерполяции состоит в том, что интерполирующая функция ищется в виде линейной комбинации некоторых конкретных функций. Такая интерполяция называется линейной.
Линейная интерполяция.
Интерполяция по формуле 
при n = 1, т. е. с помощью линейной функции 
, называется линейной. При работе с кусочно-полиномиальными функциями абсциссы данных называются узлами, сочленениями
или точками излома
. Между этими названиями есть различия технического характера, но все три термина часто используются как взаимозаменяемые. Линейная кусочно-полиномиальная функция L(x) – это функция, определенная при всех x, обладающая тем свойством, что L(x) является прямой линией между xi и x i +1 . Определение допускает, что в промежутках между разными парами соседних узлов L(x) может совпадать с разными прямыми. Если ввести обозначения , 
, то формула линейной интерполяции может быть записана в следующем виде: (1)
Величина q называется фазой интерполяции, которая изменяется в пределах от 0 до 1, когда x пробегает значения от x 0 до x 1 .
Геометрически линейная интерполяция означает (рис. 1) замену графика функции на отрезке хордой, соединяющей точки (x 0 , f 0), (x 1 , f 1). Поскольку согласно формуле имеем и, следовательно, 
, то оценка максимальной погрешности линейной интерполяции на отрезке в соответствии с формулой 
имеет вид 
, (2) где 
.
Часто задают таблицу большого числа значений некоторой функции f с постоянным шагом h изменения аргумента. Тогда при заданном x выбираются два ближайших к нему узла. Левый узел принимается за x 0 , а правый - за x 1 , и осуществляется линейная интерполяция по формуле (1). Погрешность интерполяции оценивается по формуле (2).
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
Разработать программу построения графика интерполяционного полинома с использованием формулы многоинтервальной кусочно-линейной интерполяции.
Управляющая программа обработки детали представляет собой траекторию движения центра фрезы. Траектория движения состоит из отдельных, соединяющихся друг с другом участков, линейных или дуговых . Точки, которые задают траекторию, называются опорными . В действительности управляющая программа – это последовательный набор опорных точек. Опорные точки могут лежать в плоскости, для их задания используется две координаты (двух координатная обработка) или в пространстве (объемная трех координатная обработка).На практике для перемещения инструмента системе ЧПУ не достаточно только опорных точек, необходимо более детальное ее представление. Для расчета промежуточных точек и выдачи команд движения по линейным осям используется специальное вычислительное устройство - интерполятор .
Интерполяторы делятся на линейные и круговые . Линейный интерполятор используется для отработки прямолинейного движения инструмента. На входе в интерполятор поступает информация о координатах опорных точек, на выходе для каждой координаты формируется последовательность импульсов необходимых для отработки заданной геометрии. Линейный интерполятор позволяет отрабатывать только прямолинейные движения. Однако обеспечить точное соответствие перемещения вдоль заданной прямой достаточно сложно. Итоговая траектория перемещения приближенно напоминает ломаную линию (рисунок ниже).
В процессе отработки прямой интерполятор попеременно управляет включением приводов то по оси X , то по оси Y (если прямая лежит в плоскости XY), посылая нужное количество импульсов на привода. На рисунке выше для отработки прямой на ось Y посылается один импульс, а на X - два импульса. Значение d определяет отклонение от заданной геометрии. Т.к. разрешающая способность позволяет задавать один импульс для перемещения на 0.001 мм, то итоговую ломаную кривую можно считать плавной .
Таким образом, линейный интерполятор рассчитывает необходимое количество импульсов по той или иной оси и выдает их на привода.
Программирование линейных перемещений
Чтобы использовать линейный интерполятор (осуществлять программирование линейных перемещений) используется подготовительная функция G01 и указываются координаты конечной точки перемещения с заданной скоростью.G01 X n.n Yn.n Z n.n Fn.n, где
X, Y, Z – адреса линейных осей;F – скорость перемещения;
Например, для программирования прямолинейного перемещения из точки A в точку B со скоростью 1000 мм/мин необходимо в УП сформировать следующий кадр.
Если потребовать, чтобы совпадала с табличными значениями в выбранных узлах сетки, то получим систему
из которой можно определить параметры Этот способ подбора параметров называется интерполяцией (точнее, лагранжевой интерполяцией). По числу используемых узлов сетки будем называть интерполяцию одноточечной, двухточечной и т. д.
Если нелинейно зависит от параметров, то интерполяцию назовем нелинейной; в этом случае нахождение параметров из системы (1) может быть трудной задачей. Сейчас мы рассмотрим линейную интерполяцию, когда линейно зависит от параметров, т. е. представима в виде так называемого обобщенного многочлена
Очевидно, функции можно считать линейно-независимыми, иначе число членов в сумме и параметров можно было бы уменьшить. На систему функций надо наложить еще одно ограничение. Подставляя (2) в (1), получим для определения параметров следующую систему линейных уравнений:
Чтобы задача интерполяции всегда имела единственное решение, надо, чтобы при любом расположении узлов (лишь бы среди них не было совпадающих) определитель системы (3) был бы отличен от нуля:
Система функций, удовлетворяющих требованию (4), называется чебышевской. Таким образом, при линейной интерполяции надо строить обобщенный многочлен по какой-нибудь чебышевской системе функций.
Для линейной интерполяции наиболее удобны обычные многочлены, ибо они легко вычисляются и на клавишной машине и на ЭВМ. Другие системы функций сейчас почти не употребляются, хотя в теории подробно рассматривают интерполяцию тригонометрическими многочленами и экспонентами. Поэтому мы не приводим выражения обобщённого многочлена (2) через табулированные значения функции вывести это выражение несложно.
- — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN linear interpolation …
линейная интерполяция - tiesinė interpoliacija statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. linear interpolation vok. lineare Interpolation, f rus. линейная интерполяция, f pranc. interpolation linéaire, f … Fizikos terminų žodynas
ЛИНЕЙНАЯ ИНТЕРПОЛЯЦИЯ - способ приближенного вычисления значения функции f(x), основанный на замене функции f(х).линейной функцией параметры аи b к рой выбираются таким образом, чтобы значения L(х).совпадали со значениями f(x).в заданных точках х 1 и х 2: Этим условиям… … Математическая энциклопедия
интерполяция - Вычисление промежуточных значений между двумя известными точками. Например: linear линейная интерполяция exponential экспоненциальная интерполяция Процесс вывода цветного изображения, когда пикселы, относящиеся к области между двумя цветными… … Справочник технического переводчика
интерполяция - и, ж. interpolation f. < лат. interpolatio изменение; переделка, искажение. 1. Вставка позднейшего происхождения в каком л. тексте, не принадлежащая оригиналу. БАС 1. В древних рукописях много интерполяций, внесенных переписчиками. Уш. 1934. 2 … Исторический словарь галлицизмов русского языка
Интерполяция - О функции, см.: Интерполянт. Интерполяция, интерполирование в вычислительной математике способ нахождения промежуточных значений величины по имеющемуся дискретному набору известных значений. Многим из тех, кто сталкивается с научными и… … Википедия
Интерполяция (матем.)
Билинейная интерполяция - Билинейная интерполяция в вычислительной математике расширение линейной интерполяции для функций двух переменных. Ключевая идея заключается в том, чтобы провести обычную линейную интерполяцию сначала в одном направлении, затем в другом … Википедия
Интерполирование - О функции, см.: Интерполянт. Интерполяция в вычислительной математике способ нахождения промежуточных значений величины по имеющемуся дискретному набору известных значений. Многим из тех, кто сталкивается с научными и инженерными расчётами часто … Википедия
Таблица поиска - (англ. lookup table) это структура данных, обычно массив или ассоциативный массив, используемая с целью заменить вычисления на операцию простого поиска. Увеличение скорости может быть значительным, так как получить данные из памяти… … Википедия
Это глава из книги Билла Джелена .
Задача: некоторые инженерные проблемы проектирования требуют использования таблиц для вычисления значений параметров. Поскольку таблицы являются дискретными, дизайнер использует линейную интерполяцию для получения промежуточного значения параметра. Таблица (рис. 1) включает высоту над землей (управляющий параметр) и скорость ветра (рассчитываемый параметр). Например, если надо найти скорость ветра, соответствующую высоте 47 метров, то следует применить формулу: 130 + (180 – 130) * 7 / (50 – 40) = 165 м/сек.
Скачать заметку в формате или , примеры в формате
Как быть, если существует два управляющих параметра? Можно ли выполнить вычисления с помощью одной формулы? В таблице (рис. 2) показаны значения давления ветра для различных высот и величин пролета конструкций. Требуется вычислить давление ветра на высоте 25 метров и величине пролета 300 метров.
Решение: проблему решаем путем расширения метода, используемого для случая с одним управляющим параметром. Выполните следующие действия.
Начните с таблицы, изображенной на рис. 2. Добавьте исходные ячейки для высоты и пролета в J1 и J2 соответственно (рис. 3).
Рис. 3. Формулы в ячейках J3:J17 объясняют работу мегаформулы
Для удобства использования формул определите имена (рис. 4).
Проследите за работой формулы последовательно переходя от ячейки J3 к ячейке J17.
Путем обратной последовательной подстановки соберите мегаформулу. Скопируйте текст формулы из ячейки J17 в J19. Замените в формуле ссылку на J15 на значение в ячейке J15: J7+(J8-J7)*J11/J13. И так далее. Получится формула, состоящая из 984 символов, которую невозможно воспринять в таком виде. Вы можете посмотреть на нее в приложенном Excel-файле. Не уверен, что такого рода мегаформулы полезны в использовании.
Резюме: линейная интерполяция используется для получения промежуточного значения параметра, если табличные значения заданы только для границ диапазонов; предложен метод расчета по двум управляющим параметрам.
