Полученных теоретических знаний

Э.Ю. Воронова

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Методические указания

К выполнению практических занятий

 

 

 

Новочеркасск

ЮРГПУ(НПИ)

 2016

УДК 004.9: 622.002.5 (076)

 

 

Рецензент – канд. техн. наук А.В. Отроков

 

 

    Воронова Э.Ю.

    Компьютерное моделирование технологических процессов: методические указания к выполнению практических занятий/ Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова. – Новочеркасск: ЮРГПУ(НПИ), 2016. – 40 с.

 

 

    Методические указания состоят из 6 практических работ.

Содержат цели, задачи, краткие рекомендации, порядок выполнения и контрольные вопросы.

     Предназначены для студентов, обучающихся по специальности 21.05.04 Горное дело всех форм обучения.

 

 

УДК 004.9: 622.002.5 (076)

© Южно-Российский государственный

политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, 2016

Содержание

Введение …………………………………………………………….4

Практическое занятие №1.

Основные возможности современных пакетов

прикладных программ …………………………………...………...4

Практическое занятие №2.

Простейшие вычисления и операции в MATHCAD ………….....8

Практическое занятие №3.

Решение задач элементарной математики в MATHCAD …….... 13

Практическое занятие №4.

Моделирование рабочих процессов электромеханического

оборудования ………………………………………………………21

Практическое занятие № 5.

Исследование процесса работы комплектов технологических

машин с учетом стохастического характера входных

воздействий …………………………………………………...…...23

Практическое занятие № 6.

Исследование процесса работы агрегатированных комплексов

с учетом стохастического характера входных воздействий ....…32

Библиографический список …………………………….……….. 39

 

 

Введение

Методические указания предназначены для студентов специальности 21.05.04 «Горное дело» в качестве руководства при выполнении практических работ по дисциплине «Компьютерное моделирование технологических процессов».

Практические занятия закрепляют и углубляют знания, полученные студентами во время лекций с учетом информации, усвоенной при изучении смежных дисциплин.

Перед практическим занятием студент должен изучить программу и содержание работы, проработать указанный в инструкции теоретический материал и подготовиться к ответам на контрольные вопросы.

Практическое занятие №1.

ОСНОВНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ СОВРЕМЕНнЫХ ПАКЕТОВ ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММ

Цель работы: ознакомление с современными пакетами прикладных программ и изучение основных возможностей пакета MathCAD для моделирования рабочих процессов технологических машин.

Задачи работы:

- получить представление о современных пакетах прикладных программ;

- изучить основные возможности пакета MathCAD;

- ознакомиться с пунктами меню, основными операциями, панелями инструментов.

 

Вводные положения

Mathlab – это интерактивная система, основным объектом которой является массив, для которого не требуется указывать размерность явно. Это позволяет решать многие вычислительные задачи, связанные с векторно-матричными формулировками, существенно сокращая время, необходимое для программирования на скалярных языках типа С или Fortran.

MathCAD – программное средство, среда для выполнения на компьютере разнообразных математических и технических отчетов, предоставляющая пользователю инструменты для работы с формулами, числами, графиками и текстами, снабженная простым в освоении графическим интерфейсом.

Графический интерфейс – совокупность способов взаимодействия пользователя с программой с помощью пиктограмм, диалоговых окон, меню и других инструментов, расположенных на экране.

Основное отличие MathCAD от других программных средств этого класса состоит в том, что математические выражения на экране компьютера представлены в общепринятой математической нотации – имеют точно такой вид, как в книге, тетради или на доске (т. е. имеют традиционный для математической литературы способ записи функций и выражений).

Записав в привычной форме математическое выражение, можно выполнить с ним самые разнообразные символьные или численные математические операции: вычислить значение, выполнить алгебраические преобразования, решить уравнение, построить график и.т.д. Можно дополнить вычисления текстовыми комментариями, иллюстрациями, построенными в других приложениях, и получить полный отчет о проделанных вычислениях.

 

Подготовка и общий порядок выполнения работы

Изучить основные возможности современных пакетов прикладных программ (MathCAD , MathLAB , Model Vision Studium) по учебной литературе [1, c. 13-19; 2, с. 127-130, 283-300] и конспекту лекций. При помощи настоящей инструкции и учебника [1, c. 19-22, 30-46] разобраться и понять действие основных пунктов меню, панелей инструментов и операций.

Закрепить на практике изученный теоретический материал (научиться самостоятельно находить и применять необходимые инструменты вычислений на соответствующих панелях, уяснить функции заложенных в пакете операторов). Отчитаться о проделанной работе устно, ответив на контрольные вопросы и продемонстрировав преподавателю полученные знания и навыки работы с пакетом.

 

Методические рекомендации по закреплению

полученных теоретических знаний

Найдите на рабочем столе значок Mathcad. Двойной щелчок по нему вызывает на экран заставку пакета, которая высвечивается на экране все время, пока производится автоматическая загрузка программ, необходимых для работы пакета. После загрузки заставка исчезает и открывается окно Mathcad – пространство, где размещены все необходимые для работы инструменты и рабочий документ, т.е. пространство, в котором будут вводиться команды и выражения для вычислений и в котором будут отображены результаты вычислений (см. рис. 1.1). В дальнейшем будем говорить «на экране», имея в виду «в окне MathCAD».

В верхней строке слева приведено имя приложения – MathCAD Professional, затем имя файла, в котором сохраняются результаты работы. Справа три стандартные функциональные кнопки, соответственно означающие: свернуть, развернуть на полный экран, закрыть окно. Все, что расположено ниже, относится к работе в среде пакета.

 

 

Рис. 1.1. Окно MathCAD Professional

Вторая строка экрана – строка меню. Оно имеет набор стандартных для windows-приложений пунктов: File (Файл), Edit (Правка), View (Просмотр), Format (Формат), Window (Окно), Help (Помощь), и специфические для Mathcad пункты: Insert (Вставка), Math (Математика), Symbolice (Символьные операции). Щелчок по пункту меню открывает ниспадающее меню со списком доступных в данном пункте меню операций.

Следующие две строки содержат панели инструментов, часть из которых – стандартные для Window-приложений операции работы с файлами и текстом, а другая часть – специфические функции Mathcad, например, кнопка с надписьюf ( x ) открывает список встроенных функций.

В отдельном блоке расположена панель инструментов для выполнения математических операций, которую далее будем называть панелью математических инструментов или панелью математических операций.

Математические операции разделены на группы, и каждая кнопка панели математических инструментов открывает доступ к определенной группе операций. Щелчок по кнопке этой панели открывает другую, дополнительную, панель на которой собственно и расположены кнопки математических операций соответствующей группы (подобно тому, как щелчок по пункту меню открывает ниспадающее меню). Когда говорится о щелчке по кнопке, рекомендуется его произвести и самому убедиться в достоверности материала, излагаемого в настоящей инструкции.

Под строками панелей инструментов находится окно рабочего документа Mathcad – пространство, в котором располагаются все введенные команды и выражения, куда Mathcad выводит результаты вычислений и графики и где размещаются текстовые комментарии. Содержимое этого окна можно редактировать, форматировать, сохранять в файлах на диске, печатать и др. Окно снабжено двумя полосами прокрутки – вертикальной и горизонтальной. Щелчком по соответствующей кнопке со стрелкой или «перетаскиванием» кнопки -«лифта» можно просматривать фрагменты окна, находящиеся вне пределов экрана.

Нижняя – строка состояния. В ней записаны рекомендации к дальнейшим действиям, описано текущее состояние среды и указан номер отображенной на экране страницы рабочего документа.

 

 

Рис. 1.2. Строка состояния окна Mathcad

В приведенном на рис. 1.2 примере в строке состояния указано, что видна первая страница рабочего документа ( Page 1), что система находится в состоянии ожидании ( Wait ), и программа рекомендует пользователю обратиться за помощью к справке, нажав на клавиатуре клавишу < F 1>( Press F 1 for help ).

Контрольные вопросы и задания

1. Что такое MathLAB?

2. Каковы основные отличия пакета MathCAD от других программных средств?

3. Дайте определение понятия «графический интерфейс».

4. Что такое окно Mathcad?

5. Поясните назначение кнопок на панелях инструментов.

6. Какие операции можно выполнять при помощи математической панели инструментов?