Файл: Фролов, С. А. Кибернетика и инженерная графика.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 21.10.2024

Просмотров: 154

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

числа. При машинном решении приемы 1 и 2 вообще не содержат ошибок (в пределах того порядка чисел, которые могут быть записаны в ячейке НФ). В общем случае при геометрографическом подходе определения точности того или иного способа машинного решения необходимо опре­ делять ошибку, которая появляется при выполнении каж­ дого стандартного оператора (§ 6, табл. 1). Этот путь не приведет к желаемому результату, так как конечной целью должно быть определение ошибки полученного ре­ зультата, являющегося следствием многократного выпол­ нения (в различной последовательности) стандартных опе­ раторов, т. е. суммарной ошибки.

Для определения величины суммарной ошибки при­ ходится пользоваться громоздкими формулами:

если ошибка зависит от двух операций — выражением

 

+ СО -\-со

 

 

 

 

P = g

\

J

е-2

^ Т - <а р '

R dPl

dp2;

(70)

 

—со —со

 

 

 

 

 

при ошибке, зависящей от трех

операций, — выра­

жением

 

 

 

 

 

 

 

р = ЬЫ*

(

[ f

e-vx'+itxu+vy+l&xz+ez

+ yyz)d x d y

fa

( 7 1 )

Ошибка графического построения зависит, как пра­ вило, от большого количества предшествующих операций. Очевидно, что даже если удастся выразить ее значение аналитически, то полученные формулы по своей сложности практического значения иметь не будут. Важно выяснить, в какой степени переход на машинное решение сказы­ вается на точности получаемого ответа. Есть все основа­ ния полагать, что точность машинного решения должна быть выше точности, получаемой при выполнении реше­ ния вручную. Убедиться в этом можно сравнивая резуль­ таты, полученные при машинном, ручном и аналитическом решениях. С этой целью решим задачу каждым из отмечен­ ных способов. Исходные данные задачи во всех трех слу­ чаях принимаем одинаковыми.

В § 9 на рис. 61 приведены результаты машинного ре­ шения задачи по определению линии сечения поверхности параболического цилиндра плоскостью. Выясним степень точности полученного решения путем сравнения его с ана­ литическим определением линии пересечения.

10 С. А. Фролов

145


Уравнение параболического цилиндра в координатной системе O'x'y'z' (рис. 98)

У' = 2рх'\

уравнение плоскости, перпендикулярной к оси г',

г' = 0.

Связь между координатными системами O'x'y'z' и Oxyz запишем с помощью следующих формул преобразования:

 

х' = 1хх + ГП\У + tixz + а;

 

у' = 12х + т2у + я 2 г + Ь\

 

г' = /3 x + т3у + п3 г + с,

где коэффициенты /, m, п выражают­

ся через углы Эйлера:

lx

= cos ijj cos ф — sin ^ cos 6 sin ф ;

m1 = sin i|) cos ф — cos xp cos 9 З 1 п ф ;

 

nx = sin 0 sin ф ;

/ 2

=—cos -ф sin ф —• sin ij; cos 9 cos ф;

m2 = —sin ф sin ф — cos ij? cos 9 cos ф;

n 2

= sin 9 cos ф ;

l3

= sin i|) sin 9;

m3 = —cos i|) sin 9; n 3 = cos 9;

a, b, с — координаты точки О' в системе Oxyz.

Тогда уравнение параболического цилиндра с произ­ вольным направлением прямой — образующей примет вид

l2x + т2у + n2z + Ь = 2р (lxx + tnxy +

+

пхг

+

а)2 ;

(72)

уравнение плоскости, перпендикулярной

к оси г',

13х + т3у

+

« 3 2

+ с = 0.

(73)

Значение координат точек линии сечения параболиче­ ского цилиндра плоскостью, перпендикулярной к обра­ зующей поверхности, определяется совместным решением системы уравнений (72) и (73).

Проекции линии сечения определяются следующими уравнениями:

146


проекция

на

плоскость

/7Х

(хОу)

 

 

 

 

 

г _

 

13х + тэу + с ,

 

 

 

 

 

 

 

 

" з

 

 

 

 

12х + /п2г/ — -£-2- (13х + т3 г/ + с) + * =

 

 

 

 

"3

 

 

 

 

 

 

= 2р Г/^ + т х у

(/З х +

т3 г/ +

с) +

а ! 2 ;

(74)

 

L

 

 

»з

 

 

 

J

 

проекция

на

плоскость Я 2 (хОг)

 

 

 

 

 

 

_

+ п3г + с _

 

 

 

12Х +

« 2 г

~

(^3*

+ П 3 2

+ С ) +

^

=

 

= 2p\l1x

(l3x +

п3 г +

с) +

щг +

й]2 .

(75)

Принимаем углы наклона проекций образующих (а сле­ довательно, и оси г') к осям проекции равными 45°, зна­ чения а = 15, a b = 5, коэффициенты при х, у, z в урав­ нении плоскости равными 1/25, а р = 0,5.

Тогда уравнения (72) и (73) примут вид

 

х —

z =

а — (у — z —

Ь)2;

(76)

 

 

х +

у + z = 25.

 

(77)

Соответственно, уравнения проекций

будут:

на

плоскости

П1

 

 

 

 

2х +

у — 40 = —(2у +

х —

30)3 ;

 

 

г =

25 — х у,

 

(78)

на

плоскости

Я 2

 

 

 

 

х —

z

15 = —(2г +

х

20)2 ;

 

 

г/ = 25 — х — z.

(79)

Результаты решений сведены в табл. 4.

В

табл. 4 (графа

4) приведены

значения координат

тех же точек, полученных при машинном решении (см. под­ черкнутые числа на рис. 61, § 9). Для сравнения (в графе 5) даны координаты тех же точек В', Б 2 , Вй, . . ., Б 6 , опре­ деленные по чертежу, выполненному вручную (см. рис. 99).

10*

147


 

 

 

 

Таблица 4

Точка _

Значение

Аналитиче-

Машинное

Ручное

 

на чертеже

координат

решение

решение

решение

 

X

733,00

733,187500

730,0

 

У

833,50

833,500000

835,0

А

X

816,50

816,562500

815,0

У

816,70

816,750000

818,0

 

X

833,20

833,250000

832,0

 

У

833,20

833,250000

833,0

 

X

783,20

783,250000

780,0

 

У

883,20

883,250000

885,0

R5

X

666,50

666,562500

665,0

В \

У

966,70

966,750000

965,0

Я6

X

591,20

591,218750

585,0

В1

У

102,00

101,725000

1020,0

Приведенные данные подтверждают предположение о том, что решение задачи на ЭЦВМ позволяет получить более высокую точность, чем при «ручном» решении.

Из табл. 4 видно, что результаты машинного решения почти не отличаются от аналитического. В данной задаче

148


определение координат каждой точки не зависит от зна­ чения координат, полученных для предшествующих то­ чек, поэтому ошибки не накапливаются.

Больший интерес представляет сопоставление результа­ тов решения задачи, у которой значение каждой после­ дующей величины зависит от результатов, полученных для предыдущей величины. Таким примером может служить задача по определению положения центра тяжести пла­

стинки

(см. § И, стр. 104). В этой задаче положение центра

тяжести

Z 2 полностью зависит

от Z x ; Z 3 от Z 2 ; Z4

от

Z 3

и т. д. Поэтому ошибка при

определении Zx влияет

на

точность определения Z 2 . В свою очередь, ошибка в опре­

делении Z 2

(совместно с ошибкой при подсчете Zr)

сказы­

вается на

точности нахождения Z 3 и т. д. Сравнение

ре­

зультатов машинного и аналитического решения этой за­ дачи дает хорошее совпадение. Ошибка в определении центра тяжести пластины (Z0 ) составила всего лишь 0,01 %.