Міністерство освіти і наукиУкраїни
Українськаінженерно-педагогічна академія
Гірничий факультет
Кафедра інформаційнихтехнологій
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
до курсової роботи
з дисципліни: «Основиавтоматизованого проектування складних систем»
на тему:
«АВТОМАТИЗАЦІЯ ГРАФІЧНИХ ТАРОЗРАХУНКОВИХ ЗАДАЧ ПРОЕКТУВАННЯ»
Виконавст. гр. ДГ-К7-1
Головченко Р. В.
Керівникас. кафедри ІТ
Ушакова І. В.
Стаханов 2010
ЗАВДАННЯ
на курсовийпроект студента
Головченко РодіонВіталійович
(прізвище, ім’я,по батькові)
1. Тема проекту“Автоматизація графічних та розрахункових задач проектування”
2. Термін здачістудентом закінченого проекту до 15 травня 2010 р.
3. Вихідні данідо проекту Загальні вимоги до графічного та математичного моделювання. Завданнязгідно варіанта з проектування офісу, який обладнаний комп’ютерами тапрограмним забезпеченням відповідно до призначення офісу. Розробці підлягаютьплан та об’ємне зображення офісу, меблювання та розташування обладнання,електропостачання та ін. Завдання згідно варіанта з розвязання математичнихзадач. Середовища проектування: 3D Home, Excel, MathCAD, Power Point та інші,за узгодженням з керівником проекту.
4. Змістрозрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, що їх належить розробити)Вступ з обов’язковим посиланням на літературу, в якій вказується актуальність іефективність використання САПР та математичного моделювання. Умови завдань.Графічне моделювання. Опис діяльності офісу та його програмне забезпечення,співробітники. Альтернативне комп’ютерне обладнання. Електропостачання.Математичне моделювання. Висновки з обов’язковим переліком кількісних даних, щохарактеризують результати розробки. Презентація проекту. Використані джерела. Додатки.
5. Перелікграфічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень) Екранні копіїрезультатів графічного та математичного моделювання. Не менше п’яти сторінокформату А4 з планами та обємними зображеннями офісу та розмірами.
6. Дата видачізавдання 4 лютого 2010 р.
КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН
№
з/п
Найменування етапів
курсового проектування
Термін
виконання
Примітки 1. Початкові дані проекту. Вступ до 15.02 2. Підбір устаткування офісу на основі аналізу альтернатив. Опис діяльності офісу. Співробітники офісу. Визначення плану офісу. до 15.03 3. Проектування планів та об’ємних зображень офісу в 3D Home до 7.04 4.
Проектування електропостачання офісу.
Аналіз результатів проектування офісу. Внесення в проект офісу, при необхідності, змін та доповнень. до 7.04 5. Математичне моделювання. Розвязання задач та інтерпретація результатів. Перевірка результатів. Розробка презентації проекту. до 7.05 6. Оформлення тексту пояснювальної записки: вступ, основний текст, висновки, список джерел та додатки. Представлення проекту на перевірку керівнику. до 7.05 7. Підготовка роботи до захисту. до 15.05 8. Захист курсової роботи 15-25.05
РЕФЕРАТ
Курсовий проект:46 с., 51 рис., 7 табл., 1 додаток, 10 джерел.
Об’єктом проектування є моделювання офісу у системі автоматизованогопроектування 3D Home Architect 8.
Предметом проектування є проектування офісу за допомогою системи 3DHome Architect 8, його зовнішнього та внутрішнього виду, устаткування, схемиелектропостачання та інше.
Метою проектування є підготовка майбутніх інженерів-педагогів вгалузі комп’ютерних технологій для моделювання об’єктів у різних системах автоматизованогопроектування.
Методи дослідження. Длявирішення поставленої мети застосовані:
– загальнонаукові методи:теоретичного пошуку, визначення теоретичних і прикладних аспектів проектування;
– емпіричні методи.
Практична значущість проектування: міститьсяу наданні майбутнім інженерам-педагогам знань у галузі комп’ютерних технологій,необхідних для моделювання об’єктів у різних системах автоматизованого проектування.
СИСТМЕМААВТОМАТИЗОВАННОГО ПРОЕКТУВАННЯ, ГРАФІЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ, МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ,ОПТИМІЗАЦІЯ, ОПТИМАЛЬНІСТЬ.
ЗМІСТ
ВСТУП
1. ГРАФІЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ОФІСУМОБІЛЬНОГО ЗВ’ЯЗКУ
1.1 Початкові дані для проектування офісу
1.2 Опис призначення офісу та йогопрограмне забезпечення
1.3Співробітники офісу
1.4Альтернативне комп’ютерне устаткування
1.5План офісу та його об’ємне зображення
1.5.1 План офісу з указівкоюрозмірів
1.5.2 Об’ємне проектуваннябудинку
1.5.3 Інтер’єр усіх кімнат
1.5.4Територія проектованогобудинку
1.6Електропостачання офісу
1.6.1 Місце розміщення вофісі електротехнічної арматури
1.6.2 Схема електропостачання
1.6.3 Розрахунок кабельноїпродукції для електропостачання
1.6.4 Розрахунок струму в окремихчастинах схеми електропостачання
1.6.5 Розрахунок споживаноїелектроенергії в середньому за день і за місяць. Оплата електроенергії
1.7Висновки щодо проекту офісу
2 МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ
2.1Завдання 1.1
2.2Завдання 1.2
2.3Завдання 2.1
1.4 Завдання 2.2
ВИСНОВКИ
ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
ДОДАТОК
/>ВСТУП
На даному етапірозвитку сучасних технологій дуже важливим є створення нових максимальнофункціональних систем. Однак створення чогось нового не завжди може бутивигідним з матеріальної точки зору, тому що вимагає великих матеріальних витраті витрат часу. Проблема матеріальних витрат вирішується за допомогоюпроектування. Воно дозволяє прогнозувати стан об’єктів у різних умовах,зовнішній вигляд і багато інших важливих аспектів, усувати недоліки й помилки вще не існуючих об’єктах. Це дозволяє уникнути більших матеріальних і фізичнихвитрат.
Проектування — цілеспрямована послідовність дій по реалізації проектних розв’язків, щоприводить до створення опису об’єкта проектування, якого досить длявиготовлення об’єкта і його експлуатації в заданих умовах.
Сучасні системипроектування дозволяють автоматизувати процеси проектування тим самим зменшитичас і ресурси на його виконання.
Особливістюавтоматизованого проектування є те, що в ході проектування відбуваєтьсяпостійний діалог людини й машини [1].
Підавтоматизацією проектування розуміють систематичне застосування ЕОМ у процесіпроектування при науково обґрунтованому розподілі функцій між проектувальникомй ЕОМ і науково обґрунтованому виборі методів машинного рішення задач.
Ціль автоматизації- підвищити якість проектування, знизити матеріальні витрати на нього,скоротити строки проектування й ліквідувати ріст числа інженерно-технічнихпрацівників, зайнятих проектуванням і конструюванням.
Проектуванняявляє собою цілеспрямовану послідовність дій по реалізації проектних рішень (дояких приводять проектні процедури: математичне моделювання, оптимізація,компонування об’єктів), що приводять до створення описи об’єкта проектування,достатнього для виготовлення об’єкта і його експлуатації в заданих умовах.
1. ГРАФІЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ОФІСУ МОБІЛЬНОГО ЗВ’ЯЗКУ
1.1 Початковідані для проектування офісу
Діяльність офісу Мобільний зв’язок Кількість комп’ютерів 2 Кількість принтерів 2 Блоки безперебійного живлення 2 Кількість сканерів 1 Модем + Телевізор (підключення до ЕОМ) + Кондиціонер + Музичний центр + Осцилограф (підключення до ЕОМ) – Корисна площа офісу 27,5 кв.м Завдання 1.1 6 Завдання 1.2 25 Завдання 2.1 (А, Б, варіант) Ємність для поливу газону 20 Завдання 2.2 10
1.2 Описпризначення офісу та його програмне забезпечення
На підставівихідних даних можна припустити, що в офісі може працювати 4 чоловіка. Так якця установа призначена для роботи в сфері мобільного зв’язку, то потрібні наступні кадри: двапрограмісти, менеджер, продавець.
Офіс можевиконувати:
· продажмобільних телефонів та аксесуарів;
· підключеннядо пакетів мобільних операторів;
· перепрошивку,кодування, русифікацію та перепрограмування мобільних телефонів;
· легкийремонт мобільних телефонів.
У даному офісубуде використовуватись оперативна система Windows Vista Enterprise для бізнесу.Високоефективна операційна система Windows Vista Enterprise для бізнесупідтримує додаткові можливості, що дозволяють скоротити вартість і складністьрозгортання й керування корпоративними
ПК. Крім того, ОСWindows Vista Enterprise надає більш високий рівень захисту, спрощує керуваннядодатками й дозволяє стандартизувати роботу комп’ютерів організації. ОС WindowsVista Enterprise забезпечує поліпшений захист даних, що зберігаються намобільних комп’ютерах співробітників, включаючи додатковий захистконфіденційної інформації на випадок втрати або крадіжки комп’ютера.
Операційнасистема дозволяє зробити роботу більш ефективною, надаючи додаткові можливостіспівробітникам компанії. Тепер персонал організації зможе легко спілкуватися йспівробітничати з іншими людьми незалежно від свого місцезнаходження. ОСWindows Vista Enterprise має поліпшені функції пошуку, використання й захистуданих, допомагає вашій організації відповідати складним нормативним вимогам іскоротити витрати, пов’язані з ІТ. Ця система — ідеальний варіант вкладенькоштів для будь-якої конкурентоспроможної організації [2].
Для виконанняроботи програміста повинен використати персональний комп’ютер з наступнимпрограмним забезпеченням: Siemens Mobile Phone Manager, Nokia PC Suite,Microsoft ActiveSync, P2Ktools, MOBILedit!.
Nokia PC Suite — збірка фірмових додатків, до складу якого входять різні програми длявикористання їх разом з мобільними телефонами Nokia. Залежно від моделітелефону разом з Nokia PC Suite є можливість легко й просто синхронізувати данііз ПК, редагувати їх, створювати резервні копії файлів з телефону,установлювати Java-додатки, відтворювати мультимедійні повідомлення абовідсилати повідомлення прямо із ПК. Підтримується робота як з ІК- Портами, такі по звичайним кабелям[3].
Siemens MobilePhone Manager — програма забезпечує управління телефоном Siemens і дозволяєсинхронізувати дані з PC. Можливо легко синхронізувати ваші PIM дані з Outlookабо Lotus Notes. Додаток Messages дозволяє посилати або організовуватиповідомлення SMS / EMS подібно Email на PC. З додатком Modem GPRS у вас будезручна можливість настроїти комп’ютер для виходу в Інтернет.
Siemens MobilePhone Manager є логічним продовженням програми Siemens Data Suite.
Siemens MobilePhone Manager дозволяє:
· Завантажуватикартинки в телефон;
· Завантажуватимелодії в телефон;
· Завантажуватианімацію в телефон;
· Завантажуватиjava мідлети й додатки;
· Завантажуватиjava гри;
· Вивантажуватифотографії й відео ролики з телефону;
· Редагуватителефонну книгу;
· Створюватий відправляти Sms- Повідомлення;
· Синхронізуватителефон з Outlook;
· Використовуватимобільний Інтернет і багато чого іншого.
Зв’язок може бутиорганізован через кабель, Irda або Bluetooth [4].
Microsoft Activesync- програма для синхронізації різних мобільних пристроїв із комп’ютером.Microsoft Activesync уміє працювати й синхронізувати передачу даних із КПК,сматрфонів і інших подібних пристроїв, що перебувають під керуваннямопераційних систем Windows Mobile 5.0, Windows Mobile 2003 SE, Windows Mobile2003, Pocket PC 2002, Smartphone 2002, Windows CE.
MicrosoftActivesync виступає в якості зв’язкового між настільним ПК і Windows Mobileобладнанням, дозволяючи обмінюватися між ними інформацією Outlook, документамиOffice, зображеннями, музикою й відео, а також установлювати на КПК програмнезабезпечення. Крім того, Microsoft Activesync здатний забезпечити синхронізаціюз Microsoft Exchange Server 2003, на якому користувач може тримати власнупоштову скриньку, зберігати Календар, Замітки й Контакти. Крім цього,передбачена конвертація різних типів документів для роботи з ними на КПК, атакож засобу створення резервних копій даних [5].
P2Ktools — Багатофункціональна програма для керування телефонами Motorola. Завдякипідтримки програмою роботи P2K і AT режимів суттєво розширився діапазон функційпрограми. Реалізована можливість працювати з файлами телефону як у звичайномупровіднику Windows, редагування комірок seem, включення й відключення різнихдодаткових можливостей телефону, створення й завантаження тем, редагуваннядовідника, відправлення sms і багато чого іншого [6].
Mobiledit! — програма дозволяє керувати мобільним телефоном з персонального комп’ютера черезBluetooth, Ік- Порт або кабель. За допомогою програми можливо легко скопіюватифотографії з телефону або завантажити в нього ваші улюблені мелодії, логотипи,MP3, а також переглядати історію дзвінків і SMS повідомлень, набирати номер,відправляти SMS, приймати телефонні виклики, редагувати список контактів іграти в ігри.
ОсобливостіMobiledit!:
· унікальнавідкрита архітектура із драйверами телефонів установлюваними додатками;
· зв’язокчерез інфрачервоний порт, Bluetooth або кабель;
· великакількість підтримуваних телефонів;
· файловасистема, що дозволяє працювати з мультимедіа контентом у телефоні, як мелодії,фотографії, MP3 файли, теми й java додатки;
· потужнийредактор телефонної книги в телефоні й на SIM карті;
· пошук інабір номера прямо з вашого ПК;
· відправленняSMS повідомлень із ПК;
· сортування,читання й архівація ваших SMS повідомлень на жорсткому диску;
· архівуванняй резервування даних;
· можливістьграти в ігри з телефону на ПК;
· можливістьзміни скинів програми з мережі;
· повнапідтримка MS Outlook.
Списокфункціональних можливостей Mobiledit! постійно розширюється за рахунокдодавання нових модулів, що підключаються, і включення драйверів підтримкинових моделей телефонів [7].
1.3 Співробітники офісу
Функції програмістів полягають у роботі з мобільнимителефонами, установці програм для роботи з ними, перепрошивці, кодуванні,русифікації телефонів, перепрограмуванні мобільних апаратів.
Функції менеджеравключають роботу, спрямовану на організацію своїх робітників, перевірка роботи,рішення задач пов’язані з економією електроенергії, зарплатою, також на канцелярію.Перевірка звітів бухгалтера, договорів.
Функції продавцямістяться у представленні товару покупцям з метою його продажу, прийняті грошейта фіксації кількості проданого товару. Також продавець має знати всіпредставлені моделі мобільної техніки для більш кращого спілкування зпокупцями.
Час роботи офісу:з 8-00 до 15-00. Вихідний — понеділок.
1.4 Альтернативне комп’ютерне устаткування
Особливістюпроектування є здійснення оптимального вибору з декількох варіантів, відповіднодо критеріїв оптимальності. З цієї причини було зроблено два варіантикомп’ютерного устаткування.
Складкомп’ютерного устаткування розроблявся, виходячи із заданого встаткування (3комп’ютери, 2 принтери, 2 сканери, 1 блок безперебійного живлення, музичнийцентр, осцилограф).
Перший варіант
Таблиця 1.1 –Устаткування (1 варіант)
/>
Таблиця 1.2 –Додаткове устаткування (1 варіант)
/>
Загальна вартістьустаткування: 21121,19 грн.
Другий варіант
Таблиця 1.3 –Устаткування (2 варіант)
/>
Таблиця 1.4 –Додаткове устаткування (2 варіант)
/>
Загальна вартістьустаткування: 22834,94грн.
Для проектуванняофісу ми приймаємо перший план, тому що в другому плані вартість устаткуваннябільше чим у першому, а для нас важлива економія коштів.
1.5 План офісу та його об’ємне зображення
План офісурозроблявся, виходячи з кількості співробітників і заданого встаткування (3комп’ютери, 2 принтери, 2 сканери, 1 блоку безперебійного живлення, музичнийцентр, осцилограф). На плані показанаі меблі, комп’ютери, електротехнічніарматури (світильники, вимикачі, розетки), вікна й двері.
1.5.1 План офісу з указівкою розмірів
/>/>
Рисунок 1.1 –Плани офісу А (ліворуч) та Б (праворуч)
/>
Рисунок1.2 – План офісу з інтер’єром
Для подальшогопроектування обираємо перший план (А), тому що він більш доцільний з точки зорупростору кімнат.
1.5.2 Об’ємне проектування будинку
/>
Рисунок 1.3 –Об’ємне проектування будинку
1.5.3 Інтер’єр усіх кімнат
/>
Рисунок 1.4 – Торгівельназала
/>
Рисунок 1.5 – Кімнатапрограмістів
/>
Рисунок 1.6 – Склад
/>
Рисунок1.7 – Туалет
1.5.4 Територія проектованого будинку
/>
Рисунок 1.8 –Загальний вид території
/>
Рисунок 1.9 –Частина території
/>
Рисунок 1.10 –Частина території
1.6 Електропостачання офісу
1.6.1 Місце розміщення в офісіелектротехнічної арматури
/>
Рисунок 1.11 –Місце розміщення в офісі електротехнічної арматури
1. Розподільчийелектрощит
2. З’єднувальнікоробки
3. Розетки
4. Вимикачі
5. Лампи
1.6.2 Схема електропостачання
/>
Рисунок 1.14 – Схемаелектропостачання
Пояснення:
К1 — Коробка 1
К2 — Коробка 2
К3 — Коробка 3
К4 — Коробка 4
К5 — Коробка 5
К6 — Коробка 6
Л1 — Лампи у торговомуприміщені, відноситься до К1
Л2 — Лампи наскладі, відноситься до К2
Л3 — Лампа утуалеті, відноситься в К3
Л4 — Лампа в коридорі,відноситься в К4
Л5 — Лампи укімнаті програмістів, відноситься до К6
Р1 — Розетки уторговому приміщені, до неї підключається комп’ютер з усім апаратним забезпеченням(300 Вт) та музичний центр (150 Вт)
Р2, Р3 — Розетки укімнаті програмістів, до них підключається комп’ютер з усім апаратнимзабезпеченням (2х300 Вт)
1.6.3 Розрахунок кабельної продукції дляелектропостачання
Для того щоброзрахувати кабельну продукцію, необхідно скористатися наступними формулами:
1. Визначенняструму в кабелі: I (A) = P (Вт) / U (B)
2. Перший законКірхгофа: I = I1 + I2 + I3…In
3. Площапоперечного переріза кабелю: S = I / δ
Матеріал —алюміній.
Таблиця 1.5 –Елементи електроустаткування Характеристика кабелю Элемент № кабеля Длина (м) Струм (А) Сечение (мм²) Мощность (Вт) Щит 1 3,4 16,36364 6,545455 3600 Коробка 1 2 1 16,36364 6,545455 3600 Выключатель 1 3 2,5 0,363636 0,145455 80 Лампа 1 4 0,8 0,363636 0,145455 80 Розетка 1 5 1,3 2,045455 0,818182 450 Кробка 2 6 3,2 13,95455 5,581818 3070 Выключатель 2 7 0,6 0,363636 0,145455 80 Лампа 2 8 1,2 0,363636 0,145455 80 Коробка 3 9 7,7 13,59091 5,436364 2990 Выключатель 3 10 0,6 0,363636 0,145455 80 Лампа 3 11 0,6 0,363636 0,145455 80 Коробка 4 12 0,5 13,22727 5,290909 2910 Выключатель 4 13 0,6 0,363636 0,145455 80 Лампа 4 14 0,6 0,363636 0,145455 80 Коробка 5 15 0,7 12,86364 5,145455 2830 Выключатель 5 16 2 0,363636 0,145455 80 Лампа 5 17 2,6 0,363636 0,145455 80 Розетка 2 18 0,4 3,75 1,5 825 Коробка 6 19 1 8,295455 3,318182 1825 Розетка 3 20 0,4 8,295455 3,318182 1825 Итого 31,7
1.6.4 Розрахунок струму в окремих частинах схемиелектропостачання
Таблиця 1.6 – Розрахунокструму в окремих частинах схеми електропостачанняЭлемент № кабеля Струм (А) Мощность (Вт) Щит 1 16,36364 3600 Коробка 1 2 16,36364 3600 Выключатель 1 3 0,363636 80 Лампа 1 4 0,363636 80 Розетка 1 5 2,045455 450 Кробка 2 6 13,95455 3070 Выключатель 2 7 0,363636 80 Лампа 2 8 0,363636 80 Коробка 3 9 13,59091 2990 Выключатель 3 10 0,363636 80 Лампа 3 11 0,363636 80 Коробка 4 12 13,22727 2910 Выключатель 4 13 0,363636 80 Лампа 4 14 0,363636 80 Коробка 5 15 12,86364 2830 Выключатель 5 16 0,363636 80 Лампа 5 17 0,363636 80 Розетка 2 18 3,75 825 Коробка 6 19 8,295455 1825 Розетка 3 20 8,295455 1825
1.6.5 Розрахунок споживаної електроенергії в середньомуза день і за місяць. Оплата електроенергії
Виходячи зперерахованих вище споживачів, розрахуємо добове споживання електроенергії вофісі.
Таблиця 1.7 –Витрата електроенергіїПотребитель Потребляемая мощность (Вт) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Освещение 3600 3600 3600 3600 3600 3600 3600 3600 3600 3600 ПК 1,2 800 800 800 800 800 800 800 800 800 800 Принтер 1,2 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 Сканер 1,2 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 Осцилограф 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 Муз. центр 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 Телевизор 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 Суммарная Р 1230 1230 1230 1230 1230 1230 4830 4830 4830 4830 Ср-е зн-е потр-й Р 1112,5 Потр-е за сутки 26,7 Суточные затраты 4,1652 За месяц 91,6344
Споживанняелектроенергії за добу: W = Pcp*t/1000 = 26,7 кВт*ч
Добові витрати:W*0,156 = 4,16 грн., де 0,156 – плата за 1 кВт*ч
Витрати за місяць= добові витрати *22=91,63 грн., де 22 – це кількість робочих днів за місяць.
На рисунку 1.15представлений графік споживання електроенергії офісом.
/>
Рисунок 1.15 –Графік споживання електроенергії
Як видно згістограми, максимальне споживання електроенергії з 15 до 18 годин — у цей часпрацює все устаткування й увімкнено усе світло.
1.7 Висновки щодо проекту офісу
У графічномумоделюванні був змодельований офіс, ведучий свій бізнес у сфері мобільного зв’язку. Офіс займає три кімнати: Торговазала; Кімната програмістів; Туалет; Складове приміщення.
Для офісу булопідібрано відповідне устаткування: три комп’ютери, два принтери, два сканера,музичний центр, блок безперебійного живлення й осцилограф, на загальну суму19271,2 грн.
Також булорозраховане енергоспоживання офісу й розроблена схема електропроводки. Зарезультатами розрахунків на електропроводку офісу буде потрібно 31,7 метрівкабелю. Добове споживання електроенергії – майже 15 квт*ч, що буде коштувати 4,16 грн. у добу або 91,63 грн. на місяць.
У звіт до проектутакож включений:
· планофісу;
· знімки3D-проекту офісу;
· звіт попідборі устаткування;
· схемаелектропроводки;
· розрахункиенергоспоживання й навантаження на силові елементи.
2. МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ 2.1 Завдання 1.1
(Варіант 6)
Модель об’єктапредставлена системою лінійних рівнянь:
/>
Визначитиневідомі змінні:
1) використовуючифункцію Fіnd;
2) матричнимспособом і використовуючи функцію lsolve. Порівняти результати.
Рішеннязасобами Excel
Для початкуформуємо таблицю початкових даних:
/>
Рисунок 2.1 –Таблиця початкових даних
Щоб вирішитисистему рівнянь, використаємо команду Пошук рішення.
Для контролюправильності рішення системи рівняння можна слід включити режим відображенняформул:
/>
Рисунок 2.2 –Дані в режимі відображення формул
Для рішеннярівняння заповнюємо вікно «Пошук рішення»:
/>
Рисунок 2.3 –Вікно пошуку рішень
Натиснувши«Виконати» отримуємо рішення:
/>
Рисунок 2.4 –Результат рішення
Результат: x1= -12,495; x2= -2,768; x3= 8,091; x4= 3,677.
Рішеннязасобами MathCAD
Рішення даноїсистеми рівняння можна знайти за допомогою розв’язуваного блоку Given…Find.
Функція Findшукає точне рішення системи рівнянь, записаної після слова Given.
/>
Рисунок 2.5 –Рішення системи за допомогою функції Find
/>
Рисунок2.6 – Рішення за допомогою функції lsolve
Результат: x1=-12,495; x2=-2,768; x3=8,091; x4=3,677.
Дана системарівнянь була вирішена різними методами й засобами, проте відповіді булиотримані однакові.2.2 Завдання 1.2
(Варіант 25)
Перетворитимодель, задану у вигляді системи нелінійних рівнянь до виду f 1(x) = y й f 2(y)= x. Побудувати їхні графіки й визначити початкове наближення рішення.Вирішити систему нелінійних рівнянь.
/>
Рішеннязасобами Excel
Знайдемо точкуперетину y й x. Так як sin перебуває у проміжку від -1 до 1, то можна скластинаступні нерівності:
/>/>
Далі необхіднопобудувати таблицю й графік функцій використовуючи отримані обмеження. Післявиконання всіх операцій одержимо графіки функцій.
/>
Рисунок 2.7 –Інтервали пошуку рішення
/>
Рисунок 2.8 –Побудовані графіки функцій
Далі длязнаходження точного рішення необхідно заповнити таблицю з вихідними даними йрозрахунковими формулами. Задаємо початкові значення х и y рівні 0.
/>
Рисунок 2.9 –Таблиця вихідних даних
Для перевіркиправильності рішення необхідно включити режим відображення формул:
/>
Рисунок 2.10 –Дані в режимі відображення формул
Для вирішеннярівняння скористаємося вікном «Пошук рішення»:
/>
Рисунок 2.11 — Вікно пошуку рішень
Після натисканнякнопки «Виконати» на екрані з’являється рішення:
/>
Рисунок 2.12 –Результат рішення
Результат: x= 0,9415, y= 0,3514.
Рішеннязасобами MathCAD
Системунелінійних рівнянь можна вирішити за допомогою блоку Given…Find. Функція Findшукає точне рішення системи рівнянь, записаної після слова Given [9].
x:= 1 та y:=1 — початкові значення.
/>
Рисунок 2.13 –Рішення системи
Результат: x= 0,9415, y= 0,3514.
При порівнянніметоду рішення в MathCAD та рішення в Excel з’являються відмінності. MathCADдає можливість швидко й просто одержати результат; Excel дає користувачевіможливість зрозуміти процес рішення задачі методом імовірнісного пошуку.
2.3 Завдання 2.1
Задача А.
Вирішитизадачу проектування конусоподібного фільтра.
З круглоїзаготівлі (r = 2) фільтрованого паперу вирізають сектор з кутом />, потім з іншого роблятьфільтр у виді конуса. Необхідно розрахувати величину кута />, при якійзабезпечується максимальний обсяг конуса.
/>/>
Рисунок 2.14 –Окружність та конус
R – радіус основиконуса; h – висота конуса; r – радіус заготівлі фільтрованого папера.
/> – довжина
/> – формула для кускадуги
Знаходиморізницю:
/>
/>
У конусі отрималипрямокутний трикутник АОВ, де h – катет. Для знаходження катетів обчислимокорінь із різниці гіпотенузи r та катету R.
/>
/> ,/>
Цільова функціямає гляд:
/>
Обмеження: />
Рішеннязасобами Excel
Спочатку мизадаємо цільову функцію, потім визначаємо для неї обмеження, вибираємо змінніта, задавши перші наближення для змінних, виконаємо «Пошук рішення».
В якості цільовоїфункції виберемо рівняння об’єму конуса умови незаперечності змінних величин;кут Q не повинен перевищувати 2 ПІ.
/>
Рисунок 2.15 –Дані в режимі відображення формул
Заповнюємо вікно«Пошук рішення»:
/>
Рисунок 2.16 – Вікнопошуку рішення
При натисканніклавіші «Виконати» на екрані з’являється наступне вікно й таблиця з рішенням:
/>
Рисунок 2.17 –Результат рішення
Рішеннязасобами MathCAD.
Максимум цільовоїфункції можна знайти, використовуючи MathCAD, у якому є вбудовані функціїMinimize й Maximize.
/>
Рисунок 2.18 –Рішення
Висновок:Отримані в результаті обчислень різними програмними продуктами (MathCAD таExcel) значення повністю ідентичності, що говорить про вірогідність рішення.Так само наочно видно, що обчислення в MathCAD більше громіздкі, але зматематичної точки зору більш правильні.
Задача Б.
Проектування 2-х конусоподібних (пожежних) цебер.
З круглоїзаготівлі жерсті (r = 3) вирізають сектор з кутом />, потім з іншого роблять цебро увиді конуса і з вирізаного сектора теж (тобто 2-а цебра). Необхідно розрахувативеличину кута />, тобто як необхідно розкроїтизаготівлю, щоб обсяг 2-х цебер був максимальним.
R— радіус основиконуса; h — висота конуса; r — радіус заготівлі.
Формули длязнаходження радіусу R, висоти h та обсягу V великої заготівлі:
/>, />,/>
Формули длязнаходження радіусу R, висоти h та обсягу V маленької заготівлі:
/>,/>,/>
Цільова функціямає вигляд:
/>
Обмеження: />
Рішеннязасобами Excel.
Для рішення даноїзадачі необхідно заповнити таблицю з вихідними даними й розрахунковимиформулами.
/>
Рисунок 2.19 – Данів режимі відображення формул
Далі задаєтьсяпочаткове значення кута />=0, встановлюється цільовий осередок(загальний об’єм). Викликається «Пошук рішень»:
/>
Рисунок 2.20 –Вікно пошуку рішень
Після виконанняоперації було отримано наступне рішення:
/>
Рисунок 2.21 – Результатрішення
Рішеннязасобами MathCAD.
Для рішення даноїзадачі необхідно заповнити таблицю з вихідними даними й розрахунковимиформулами, представленими вище.
А даліскористаємося вже відомою структурою Given.
/>
Рисунок 2.22 – Рішеннязадачі засобами MathCAD
Висновок:Отримані в результаті обчислень різними програмними продуктами (Excel таMathCAD) значення повністю ідентичні, що говорить про вірогідність правильногорішення.
Задача 20.
Потрібновиготовити відкритий циліндричний резервуар обсягом V = 3.5м3. Прияких розмірах резервуара його будівля буде більш дешевою.
/>
Об’єм циліндрудорівнює:
/>
Площу циліндрузнаходимо за формулою:
/>
а площу еліпса —
/>,
де а — великапіввісь, b — мала піввісь.
/>
Рішеннязасобами Excel
Заповнюємотаблицю з вихідними даними й розрахунковими формулами:
/>
Рисунок 2.24 – Данів режимі відображення формул
/>
Рисунок 2.25 –Вікно пошуку рішень
Виконавши даноїоперації, було отримано наступне рішення:
/>
Рисунок 2.26 – Результатрішення
2.4 Завдання 2.2
(Варіант 10)
Функція об’єктазадана неявно рівнянням/>, />, />. Побудувати графік залежностіфункції /> на заданому відрізку /> та знайти її мінімум і максимум зточністю />.
F(x,t)
t1
t2
x1
x2
/> -2 1 2
Рішеннязасобами Excel
Для рішенняданого завдання необхідно заповнити таблицю. Задаємо значення t=[0,2]. Задаємофункцію f(x), у якій початкове значення х буде дорівнює 0.
Далі скористаємосявікном підбору параметра.
/> />
Рисунок 2.28 –Підбор параметрів
Отримане значеннях необхідно перенести в наступний осередок і по цьому значенню х зробити підборпараметра.
/>/>
Рисунок 2.29 –Результат підбора параметрів
Цю дію необхідновиконувати доти, доки t не буде дорівнювати 2. Далі необхідно побудувати графікза значеннями x і t.
/>
Рисунок 2.30 –Графік залежності x від t
На цьому графікуможна чітко визначити крапку мінімуму й крапку максимуму. Але для точностінеобхідно заповнити таблицю з вихідними даними й розрахунковими формулами.Задаємо початкові значення х та y = 1.
/>
Рисунок 2.31 –Знаходження min та max
Максимальні ймінімальні значення необхідно знайти за допомогою вікно Пошук рішень.
/>
Рисунок 2.32 –Вікно пошуку рішень для знаходження мінімуму
/>
Рисунок 2.33 –Вікно пошуку рішень для знаходження максимуму
При натисканняклавіші «Виконати» на екрані з’являться наступні вікна й таблиці з рішеннями:
/>
Рисунок 2.34 –Вікно з рішенням (мінімум)
/>
Рисунок 2.35 –Вікно з рішенням (максимум)
Результат: мінімум дорівнює t= 1,066*10-7; x=0;максимум t=1; x=0,79.
Рішеннязасобами MathCAD
Задамо початковізначення для обчислення задачі:
/>/>
З використаннямфункції Maximize та Minimize знаходимо екстремуми.
/>/>
Рисунок 2.36 –Вікна з рішеннями
Результат: мінімум дорівнює t= 1,066*10-7; x=0;максимум t=1; x=0,79.
Дане рівняннявирішили різними методами й засобами в результаті одержали однакові відповіді,але методи рішення відрізняються.
ВИСНОВКИ
Цілі й завданнякурсової роботи з теми «Проектування офісу мобільного зв’язку» досягнуті вповному обсязі: систематизація й закріплення теоретичних знань, отриманих прививченні навчальної дисципліни «Основи автоматизованого проектування складних систем»і придбання навичок у використанні сучасних інформаційних технологій, а такожпридбання й закріплення навичок самостійної роботи.
У математичномумоделюванні були вирішені всі задані завдання за допомогою Excel та MathCAD.
У графічномумоделюванні був змодельований офіс, що працює у сфері мобільного зв’язку. Планофісу розроблявся, виходячи з кількості співробітників і заданого устаткування(2 комп’ютери, 2 принтери, сканер, 2 блоки безперебійного живлення, музичнийцентр, осцилограф). На плані показані меблі, комп’ютери, електротехнічніарматури (світильники, вимикачі, розетки), вікна й двері. Розроблений дизайнофісу (килимове покриття, кольори стін, форми вікон і т.д.). На території крімофісу, розміщені газони, доріжки, під’їзд для автомобіля. Був зробленийальтернативний вибір комп’ютерного забезпечення. План офісу займає 27,5 м².
У даній курсовійроботі є недоліки, які можна в наслідку модернізувати, наприклад,електропроводка в офісі.
ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. В.С.Симанков,Ю.К.Лушников, В.А.Морозов и др. Автоматизацияпроцессов принятия решений в системах управления – М.: ЦНИИТЭИ, 1986. – 420 с.
2. Объектно-ориентированныйанализ и проектирование систем. – Лори,2007, 284 стр.
3. СтоляровскийС. Проектирование идизайн мебели на компьютере – СПб.: Питер, 2004. – 560 с.
4. Гурский Д.,Турбина Е. Вычисления в MathCAD 12 – Дело и Сервис (ДИС), 2002 г. – 528 с.
5. ГлушковВ. М. Основы безбумажной інформатики, 2-е издание, исправленное. — М.:Наука, 1978, 552 с.
6. Інформатика:Базовий курс/ С.В.Симонович изд. – Спб.: Питер, 2001. – 640 с.
7. Бусленко Н.П.Моделирование сложных систем. – М.:Наука, 1978. -400 с.
8. І.Т.Ігнатова, Math CAD. Учбовий курс. – М.: Рибарі, 2000. -479 с.
9. В.П. Д’яконов, И.В. Авраменкова, Math CAD 7.0 в математиці, фізиці и в Internet – М.: “Холідж”,1998, — 352 с.
10. Інтернет-ресурс:ru.wikipedia.org/wiki/ (вільна онлайн енциклопедія)
ДОДАТОК
Презентаціяпроектування офісу туризму
/>/>
/>/>
/>/>
/> />
/> />
/> />
/> />
/>