Тематика курсовой работы

В рамках выполнения курсовой работы студентам предлагается разработать численную модель, алгоритм и программу расчета неуправляемого полета летательного аппарата (ЛА) на языке программирования С++ с заданными начальными условиями по известной математической модели, выполнить тестирование программы, провести вычислительные эксперименты и анализ полученных результатов, построить графики траектории полета ЛА, сделать практические выводы.

Конкретное задание определяется руководителем курсовой работы.

Основы теории Основные этапы решения задач на эвм

Понятие “решение задачи” с помощью ЭВМ включает в себя гораздо больше, нежели просто вычисления на ЭВМ. Основой современного программированная является концепция структурного программирования, включающего в себя определенные принципы проектирования, кодирования, тестирования и документирования программ в соответствии с заранее определенной жесткой дисциплиной.

Полное решение задачи на ЭВМ предусматривает выполнение идущих последовательно друг за другом следующих этапов.

Постановка задачи. Прежде чем понять задачу, ее нужно точно сформулировать. Это условие само по себе не является достаточным для понимания задачи, но оно абсолютно необходимо.

Обычно процесс точной формулировки задачи сводится к постановке правильных вопросов:

• Понятна ли используемая терминология?

• Что дано? Что нужно найти?

• Как определить решение?

• Каких данных не хватает, или, наоборот, все ли перечисленные в формулировке задачи данные используются?

• Какие сделаны допущения?

Возможны и другие вопросы, возникающие в зависимости от конкретной задачи.

Построение модели. Приступая к разработке модели, необходимо ответить на два основных вопроса:

• Существуют ли решенные аналогичные задачи?

• Какие математические структуры больше всего подходят для задачи?

Как правило, существует несколько способов математического описания задачи; должен быть выбран один из них или разработан новый способ, если ни один из имеющихся не приложим.

В случае решения типовой задачи удобно и целесообразно воспользоваться ранее наработанными правилами и моделями. Для ответа на второй вопрос в первую очередь необходимо описать математически, что известно и что необходимо найти.

Сделав пробный выбор математической структуры, задачу следует переформулировать в соответствующих терминах математических объектов.

Численный анализ. Математическая формулировка задачи может оказаться непереводимой непосредственно на язык ЭВМ, так как ЭВМ выполняет только арифметические действия и принимает простейшие количественные решения. Кроме того, необходимо убедиться, что никакие погрешности, содержащиеся в исходных данных или внесенные в процессе вычислений, не влияют на точность результатов. Это целая область современной математики.

Разработка алгоритма. Выбор метода разработки алгоритма зачастую значительно зависит от выбора модели и может в большой степени повлиять на эффективность алгоритма решения. Два различных алгоритма могут быть правильными, но очень сильно различаться по эффективности. При построении алгоритма последовательность операций изображается, как правило, графически в виде блок-схемы.

Программирование для ЭВМ.

Как только алгоритм выражен (например, в виде последовательности шагов) и доказана его правильность, возникает необходимость реализации алгоритма, т. е. написания программы для компьютера.

При написании программы необходимо, прежде всего, определиться с ответами на основные вопросы:

• Каковы основные переменные? Каких типов они бывают?

• Сколько нужно массивов и других структур для хранения данных и какой размерности?

• Необходимо ли использование операторов цикла для решения задачи?

Затем алгоритм нужно изложить на языке, который может быть “понят” ЭВМ непосредственно (машинный язык) или после предварительного “перевода” (С/С++).

Отладка программы.

В процессе программирования имеется столько возможностей допустить ошибку, что большинство программ работает сначала неверно. Ошибки в программе должны быть обнаружены и исправлены, а саму программу необходимо тщательно испытать, быть уверенным в достоверности результатов, на этом этапе используется ЭВМ.

Вычисления.

На данном этапе можно производить расчеты по программе, используя исходные данные задачи. Как правило, расчет делается сразу для нескольких вариантов набора исходных данных, этот этап может занять от не­скольких долей секунд до многих часов, в зависимости от задачи и от воз­можности ЭВМ.

Интерпретация результатов.

Как уже говорилось, результаты вычисления, выдаваемые машиной, не всегда содержат полный “ответ” к задаче. Человек, производящий рас­чет на ЭВМ, должен каким-то образом интерпретировать результаты, чтобы понять, что они означают с точки зрения критериев, которым должна удовлетворять исследуемая система. Очень часто бывает нужно частично или полностью повторить предшествующие этапы, пока задача не будет действительно решена.