Информационные технологии в металлургии:...

Министерство образования Российской Федерации

Северо - Западный государственный заочный технический университет

Кафедра металлургии и литейного производства

Информационные технологии в металлургии

Методические указания к выполнению лабораторных работ

Факультет: технологии веществ и материалов

Направление и специальность подготовки дипломированных специалистов 651300 – металлургия, Специальность: 110400 – литейное производство чёрных и цветных металлов. Специализация: 110409 − литейное производство и экономика металлургии. Направление подготовки бакалавров 521300 - металлургия

Санкт-Петербург

2003

2

Утверждено редакционно-издательским советом универси-тета УДК 512 / 972 Информационные технологии в металлургии: Методические указания к выполнению лабораторных работ. – СПб.: СЗТУ, 2003. - 29 с. Библиогр. 3. Приведены задачи компьютерного практикума и методика их решения с использованием современных средств вычисли-тельной техники и соответствующего их программного обеспе-чения. Тематика лабораторных работ соответствует содер-жанию рабочей программы и требованиям Государственных образовательных стандартов по направлению подготовки дипломированных специалистов 651300 – металлургия (спе-циальность 110400 – литейное производство чёрных и цвет-ных металлов, специализация 110409 – литейное производ-ство и экономика металлургии) и направлению подготовки бакалавров 521500 – металлургия. Рассмотрено на заседании кафедры металлургии и литейно-го производства (протокол № 5 от 13.01.2003 г.). Одобрено ме-тодической комиссией факультета 16.01.2003 г. (протокол № 3). Рецензенты: кафедра металлургии и литейного производства (заведующий кафедрой А.А. Яценко, канд. техн. наук, доц.); Н.А.Хлямков, ст. научн. сотр. ЦНИИ КМ «ПРОМЕТЕЙ», канд. техн. наук. Составитель В.В. Дембовский, канд. техн. наук, проф.

© Северо-западный государственный заочный технический

университет, 2003

3

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ На основе изучения теоретических основ рассматриваемой дисциплины студент решает ряд задач компьютерного практи-кума. Это необходимо в плане повышения уровня реального владения персональным компьютером при решении профес-сиональных задач силами будущего инженера.

Таблица Состав компьютерного практикума

№№ работ

Тема Кол-во часов

1. Поиск информации в Интернете и обмен информацией с помощью электронной почты. Защита ин-формации.

2

2. Принципы работы в среде тексто-вого процессора TEX.

2

3. Статистический анализ метал-лургических процессов в среде Ex-cel.

2

4. Методы использования Excel для решения оптимизационных задач.

2

5. Выполнение расчетов в среде MathCAD.

2

6. Основы программирования в сре-де Visual Basic.

2

Для реализации практикума необходимы IBM - совместимые персональные компьютеры с установленными на них операци-онными системами Windows 98 и более поздних версий, пакет прикладных программ Microsoft Office версии не ранее 1997г., текстовый процессор (редактор текстов) TEX, а также про-граммные комплексы MathCAD 2000 или 2001 и Visual Basic версий 5 или 6. Для связи с Интернетом компьютеры должны быть снабже-ны соответствующими модемами.

4

Как правило, практикум под руководством преподавателя проводится в компьютерных классах СЗТУ в Санкт-Петербурге или его иногородних подразделениях. По каждой из работ необходимо оформить отчёт, куда следует включить наименование работы, предложенный ру-ководителем её вариант и содержание последнего, исход-ные данные, полученные результаты и комментарий к ним. В процессе выполнения практикума на персональных компьютерах требуется строго выполнять правила электро- и экологической безопасности. Категорически запрещается прикасаться к открытым токоведущим частям. Обо всех тех-нических неполадках в компьютерном классе нужно немед-ленно сообщать обслуживающему персоналу.

Литература 1. Дембовский В.В. Компьютерные технологии в металлургии и литейном производстве: Учеб. пособие в 2 – х ч. Ч.1. – СПб.: СЗТУ, 2003. 2.Рыжиков Ю.И. Современные компьютерные технологии. – СПб.: КОРОНА принт, 2000. 3.Дембовский В.В. Автоматизация литейных процессов. - СПб.: Машиностроение, 1989. Работа № 1. Поиск информации в Интернете и обмен информацией с помощью электрон-

ной почты. Защита информации

1. Цель работы

Овладение навыками установления информационной свя-зи с любым из пунктов, охваченных глобальной компьютер-ной сетью Интернет (Internet).

2. Краткое теоретическое содержание

Глобальная компьютерная сеть Интернет даёт возмож-ность передачи информации из одного пункта земного шара в другой по обычным телефонным коммуникациям: провод-ным, опто - волоконным, радиоканалам. Для этого персональ-

5

ный компьютер оснащается специальным устройством – мо-демом [1], кабель от которого включается в обычную те-лефонную розетку. В составе программного обеспечения компьютера должна находиться программа Internet Explorer версий 4 или 5 и связанная с ней программа электронной почты Outlook Express. Передача информации по Интернету осуществляется через ряд промежуточных узлов связи, оборудованных мощными компьютерами – серверами и поисковыми системами. Бли-жайший к пользователю узел связи находится в распоряжении провайдера (Provider). Так называют организацию, предостав-ляющую пользователю услуги связи. Провайдер осуществляет регистрацию пользователя, вы-дает ему инструкцию по настройке компьютера и назначает интернетовское имя пользователя и адрес его электронной почты. Например, интернетовский адрес Северо-западного госу-дарственного заочного технического университета http://www.nwpi.ru или www.nwtu.ru. При этом символы http:// при использовании именно программы Internet Explorer, а не дру-гих, выполняющих аналогичные функции, набирать средства-ми клавиатуры не обязательно. Электронный адрес кафедры металлургии и литейного про-изводства, где работает составитель настоящего руковод-ства, записывается в виде

[email protected] или [email protected]

3. Постановка задачи

Дано: персональный компьютер, подключенный к интернету, снаб-женный соответствующим аппаратным, программным обес-печением и должным образом настроенный. Найти: 1.Сайт (site) известного интернетовского адреса, 2.Информацию по известным ключевым словам,

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

6

3.Способ отправки и приёма сообщений по электронной почте.

4. Методика выполнения работы

а) Включают персональный компьютер и наблюдают за хо-дом его загрузки; б) запускают Internet Explorer любым из стандартных дейст-вий; в) в открывшемся на экране монитора диалоговом окне средствами клавиатуры указывают имя поисковой системы, например Yandex, и применяют один из следующих приёмов поиска: - указывают интернетовский адрес искомого сайта, - вводят ключевые слова, например сталь марки 1X18H10T; г) нажимают левой клавишей мыши на кнопку [ПОИСК]; д) изучают отклик системы на сделанный запрос; е) переходят в режим пользования электронной почтой (E – Mail), для чего: - в главном меню программы Internet Explorer нажимают на кнопку [ПОЧТА],

или

- выходят из программы Internet Explorer и запускают про-грамму Outlook Express. В любом из этих случаев на экра-не монитора появляется специальное окно электронной поч-ты; ж) для подготовки и отсылки сообщения щёлкают левой клавишей мыши на кнопке [СОЗДАТЬ СООБЩЕНИЕ]. В высветившемся на экране следующим окне вводят записи: ● в строке “кому” - адрес электронной почты согласно реко-мендациям руководителя; ● в строке “тема” – о чём это сообщение, как это принято при служебной переписке; ● на поле “Содержание” - текст сообщения; з) делают щелчок левой клавишей мыши на кнопке [ОТ-ПРАВИТЬ]; и) наблюдают за отправкой сообщения по сигналам на эк-ране монитора; к) заметив, что среди “Входящих” документов имеются посту-пившие в электронный почтовый ящик пользователя, прове-

7

ряют их на содержание компьютерного вируса, делают щел-чок на кнопке [ДОСТАВИТЬ ПОЧТУ], просматривают содер-жание сообщения. Последнее при желании можно сохранить и распечатать с помощью руководителя.

5. Содержание отчёта

В отчёт включают название темы работы, описание вы-полненных действий, их результат, содержание найденной, отправленной и полученной информации.

Литература [1], ч.1, с. 18 … 32.

Работа № 2. Принципы работы в среде текстового процессора TEX


Приобретение навыков использования текстового процес-сора (редактора текстов) TEX при работе с инженерно – эко-номической документацией.


Ранее, при изучении дисциплины “Информатика” студенты знакомились с текстовым процессором WORD. В отличие от последнего, TEX обеспечивает более высокое – типограф- ское качество текстов, в том числе, - написанных в две ко-лонки и содержащих формулы, таблицы и рисунки. При этом формулы в тексте можно писать непосредственно средствами клавиатуры, не прибегая к специальному редак-тору текстов (типа Microsoft Equation в среде WORD). Вместе с тем, работа с TEXом имеет ряд отличительных особенно-стей, подробно описанных в литературе [1].

8


Дано: персональный компьютер с установленным на нём и отла-женном программным комплексом TEX. Найти: средства и практические приёмы создания текстов, содер-жащих формулы, таблицы и рисунки.


а) Отыскивают и входят в папку файлов TEX и далее – во вложенную в неё папку BIN. б) Находят имя файла altmenu.exe и дважды щёлкают на нём левой клавишей мыши. Примечание. Для удобства запуска TEX с помощью руко-водителя на экране монитора может быть создан соответ-ствующий ярлык. в) Знакомятся с содержанием высветившегося на экране главного меню вспомогательного редактора, например Edit. г) Для создания нового текста вводят команду РЕДАКТОР, в строке которой записывают имя файла с расширением “tex”, нажимают на клавишу [ENTER] и из появившегося на экра-не меню вводят команды Файл | Создать. д) Составляют текст, сохраняют его, выходят из последнего меню в главное и вводят команду ТРАНСЛЯЦИЯ. е) Вызывают результат трансляции на экран и убеждаются в отсутствии в исходном тексте ошибок. Если ошибки обнару-жены компьютером, то на экран выводятся соответствующие сообщения, эти ошибки необходимо исправить и текстовый файл запустить на трансляцию повторно. ж) Сопоставить исходный текст и полученный для наглядно-го представления сущности TEXа. Примечание. В помощь пользователю, приступающему к изучению TEXа с нулевого уровня, заранее создан учебный файл под именем PROBA1.tex, находящийся в той же папке BIN. Целесообразно ознакомиться с ним и результатом его

9

трансляции – файлом PROBA1.dvi, чтобы расширить представ-ление о практике работы в среде TEX.

5. Содержание отчета

В отчёт включают наименование темы работы, перечень операций по созданию текста, примеры исходного и резуль-тирующего текстов с комментариями.

Литература

[1], ч.1, с. 48…. 64.

Работа № 3. Статистический анализ металлургических процессов в среде Excel


Выполнение регрессионного, корреляционного и диспер-сионного анализа данных с помощью системы электронных таблиц Excel.


Система Excel с имеющимися в её составе встроенными функциями позволяет производить статистический анализ данных без необходимости программирования задачи. Для её решения требуется лишь задать условия: исходные зна-чения аргументов х1, x2, x3 … хк (входов, или технологических факторов) и функции у (отклика на их действие) согласно имеющимся экспериментальным данным. Приведение в действие встроенного математического ап-парата Excel позволяет построить математическую модель исследуемого объекта у = f (x1, x2, x3, …ук ) (1) и дать статистическую оценку адекватности модели в це-лом и значимости отдельных её коэффициентов [1].

10


Дано: набор исходных данных, например в виде сводки данных плавочного контроля, в которой представлены значения со-держания в стали фосфора х1 = х = Р, % и ударной вязкости образцов этой стали y = KCV, Дж / см2 (табл. 2).

Таблица 2 Данные плавочного контроля

А B C

1 Номера плавок x = Р, % У = KCV, Дж / см2

2 1 0,012 70 3 2 0,016 40 4 3 0,008 60 5 4 0,020 40 6 5 0,026 30 7 6 0,014 60 8 7 0,008 80 9 8 0,024 30 10 9 0,018 50 11 10 0,008 70 12 11 0,024 30 13 12 0,018 40 14 13 0,010 60 15 14 0,022 60 16 15 0,026 30 17 16 0,010 80 18 17 0,012 60 19 18 0,014 50 20 19 0,022 30 21 20 0,026 30 22 21 0,020 40 23 22 0,010 60 24 23 0,012 60 25 24 0,018 50 26 24 0,025 30 27 26 0,016 50 28 27 0,014 60 29 28 0,024 40 30 29 0,016 60 31 30 0,018 50

11

Найти: регрессионную математическую модель одномерного типа у = b0 + b1х (2)

и выявить её статистические оценки.


а) Загружают Excel. б) Заполняют Лист 1 рабочей книги Excel данными по фор-ме табл. 2. в) Из главного меню вводят последовательность команд

СЕРВИС I АНАЛИЗ ДАННЫХ I РЕГРЕССИЯ

г) В появившемся на экране монитора окне “Регрессия” указывают диапазоны выходной величины С2: С31 и вход-ной величины В2: В31. д) Уточняют задание, в том же окне не указывая:

”константа ноль” (b0 не должно быть равно нулю), ”уровень надежности”, то есть доверительной вероятности

(по умолчанию принимается равным 0,95), задают “Вывод – на отдельном листе рабочей книги Excel”. е) Щёлкают левой клавишей мыши на кнопке [ВЫПОЛ-НИТЬ]. ж) Открывают Лист2 рабочей книги Excel с заголовком “Вы-вод итогов” и результатами анализа. Из них важнейшие: “R – квадрат” (R 2 = ………..); “Y – пересечения” (b0 = ………); “Переменная х1” (b1 = ……….). Далее, в “Выводе итогов” содержатся дополнительные оценки, сущность которых изложена в литературе [1]. Примечание. По усмотрению руководителя, студентам мо-гут быть предложены также варианты многомерного стати-стического анализа, в том числе и нелинейного, по методи-ке, описанной в [1].

12


В отчёте по настоящей работе должны быть представ-лены название темы, исходные данные, вид статистического анализа и его итоги.


[1], ч.1, с.76…88.

Работа № 4. Методы использования Excel для решения оптимизационных задач


Изучение практических приёмов применения системы электронных таблиц для решения задач оптимизации.


Встроенный математический аппарат Excel позволяет решать оптимизационные задачи методами линейного, нели-нейного и стохастического программирования. Отдельные примеры решения задач оптимизации описаны в литературе [1]. В рамках настоящей работы Excel используют для ре-шения транспортной задачи. Её сущность заключается в оп-ределении оптимального плана перевозок однородных мате-риалов с нескольких складов к ряду заказчиков. При этом суммарные транспортные расходы должны быть минималь-ными.


Дано: n = 5 складов, на каждом из которых хранятся материалы в количестве аi единиц, где i - порядковый номер склада, i =1, n; (табл.3).

13

Таблица 3

Запасы материалов на складах

№ склада (i) 1 2 3 4 5 Запас (ai) 20 12 5 8 15

В то же время имеется m = 3 заказчиков этих материа-лов, причём каждый из них посылает на склады заявки bj, где j – порядковый номер заказчика, j = 1, m (табл. 4).

Таблица 4 Заявки материалов от их заказчиков

№ заказчика (j) 1 2 3

Заявка bj 15 25 20 Стоимость перевозки единицы материала с i - го склада к j - му заказчику составляет cij денежных единиц (табл.5).

Таблица 5 Стоимости перевозок cij от i – го склада к j – му заказ-чику

Заявки (j) Склады (i) 1 2 3

1 1 0 3 2 4 2 5 3 1 2 3 4 3 4 8 5 1 4 3

Найти: общий план перевозок материалов xi j от i - го склада к j – му заказчику, минимизирующий суммарные транспортные рас-ходы

(3)min.1 1

→=∑∑= =

ji

n

i

m

jji xcF

14


Рассмотрим особенности решения транспортной задачи в ее сбалансированном варианте, при котором [1]

(4).1 1∑ ∑= =

=n

i

m

jji ba

При этом

(6);

(5);;

.,1

,1

1

1

mjbx

niax

j

n

iji

m

jiji

==

==

∑

∑

=

=

Задача решается методом линейного программирования. Для решения задачи выполняют следующие действия. a) Запускают Excel. б) Заполняют Лист 1 данными, предложенными руководителем по форме табл. 6. в) В ячейки диапазона A4:04 вписывают начальные прибли-жения каждой из планируемых перевозок для последующего отыскания оптимума методом итераций. Эти начальные приближения могут быть равными единице каждый. г) На основании (4) в ячейку Р2 вводят формулу целевой функции

= СУММПРОИЗВ (A4:04; A6:06) В данной задаче такую целевую функцию требуется привести к минимуму. д) В диапазон А6:06 включают стоимости cij перевозок со-гласно данным табл.5, а столбец R заполняют правыми частями ограничений − значения запасов и заявок (табл.7). е) Ниже в тот же столбец Р по правилам Excel вписывают формулы для вычисления левых частей ограничений по схеме табл.7.

15

Таблица 6

Решение примера транспортной задачи A B C D E F G H I 1 О Б Ъ Ё М Ы П Е Р Е В О З О К (xi j ) 2 x11 x12 x13 x21 x22 x23 x31 x32 x33 3 Н А Ч А Л Ь Н Ы Е П Р И Б Л И Ж Е Н И Я 4 1 1 1 1 1 1 1 1 1 5 Ц Е Н Ы П Е Р Е В О З О К ( cij ) 6 1 0 3 4 2 5 1 2 3 7

8 . Заявки (j )

9 Скла-ды (i) 1 2 3

Всего ai

10 1

11 2

12 3

13 4

14 5

15 Всего bj

J K L M N O P Q R 1 О Б Ъ Ё М Ы П Е Р Е В О З О К ЦФ 2 x41 x42 x43 x51 x52 x53 min 3 Н А Ч . П Р И Б Л И Ж Е Н И Я 4 1 1 1 1 1 1 5 Ц Е Н Ы П Е Р Е В О З О К ( cij ) Ограничения 6 3 4 8 1 4 3 Лев.

часть Знак Прав.

часть 7 = 208 = 129 = 510 = 811 = 1512 = 1513 = 2514 15 = 20

16

Таблица 7

Правые части ограничений

Ячейка Содержание Значение R7 a1 20 R8 a2 12 R9 a3 5

R10 a4 8 R11 a5 15 R12 b1 15 R13 b2 25 R14 b3 20

Таблица 8

Левые части ограничений

Ячейка Содержание Формула Р7 а1 = СУММ (А4:С4) Р8 а2 = СУММ (D4:F4) Р9 а3 = СУММ (G4:I4) Р10 а4 = СУММ (J4:L4) Р11 а5 = СУММ (M4:04) Р12 b1 = A4+D4+G4+J4+M4 Р13 b2 =B4+E4+H4+K4+N4 Р14 b3 = C4+F4+I4+L4+04

ж) Вводят команды

СЕРВИC | ПОИСК РЕШЕНИЯ з) щелчком на кнопке [ПАРАМЕТРЫ] переходят в окно “Па-раметры” и указывают: линейная модель разности прямые неотрицательные решения метод поиска Ньютона

17

и) Возвращаются в окно “Поиск решения” и производят щел-чок на кнопке [ВЫПОЛНИТЬ]. При отсутствии ошибок в данных на экран выводится информационное окно, в котором сообщается: “Решение найдено. Все условия оптимальности выполне-ны. Сохранить найденное решение или Вернуться к исходным данным”. к) Решение сохраняют, щёлкнув на кнопке [ОK], после чего возвращаются к табл. 6 на экране. При этом замечают, что введенные в диапазон A4:04 единицы сменились цифрами оптимальных значений перевозок xij от i - го склада к j - му заказчику. Для наглядности сводка исходных данных и ре-зультатов счёта может быть отображена в нижней части экрана табл.6 (диапазон D8:H15) согласно данным табл. 9.

Таблица 9

Дополнительные формулы к табл. 6 E F G H 10 =A4 =B4 =С4 =СУММ(A4:C4) 11 =D4 =E4 =F4 =СУММ(D4:F4) 12 =G4 =H4 =I4 =СУММ(G4:I4) 13 =J4 =K4 =L4 =СУММ(J4:L4) 14 =M4 =N4 =O4 =CУММ(M4:O4) 15 =СУММ(F10:F14) =СУММ(H10:H14) =СУММ(J10:J14) Студент может изменить данные и исследовать характер изменения оптимального плана перевозок в зависимости от новых значений запасов и заявок, а также с помощью руководи-теля решить транспортную задачу в её несбалансирован-ном варианте по литературе [1].


В отчёт включают наименование работы, сводку исход-ных данных, последовательность выполненных студентом действий, результаты вычислений и комментарии к ним.

Литература [1], с. 119 … 124.

18

Работа № 5. Выполнение расчётов в среде MathCAD

1.Цель работы

овладение технологией решения инженерно - технических задач с помощью специализированного математического па-кета прикладных программ MathCAD.


Средства MathCAD дают возможность решать множество математических задач без их программирования. Типичными примерами использования этого пакета являются такие за-дачи, как вычисление корней полиномов, решение алгебраи-ческих и трансцендентных уравнений и их систем, вычисле-ние производимых, конечных сумм и интегралов, решение дифференциальных уравнений и пр. [2], то есть всего того, что в дальнейшем находит применение в специальных дисциплинах К числу достоинств MathCAD относятся: - естественность записи математических выражений, - кнопочное управление организацией вычислительного про-цесса, при котором нужные функции из числа встроенных в пакет вводятся щелчками мыши на кнопках высвечиваемых на экране панелей инструментов. Результаты счёта могут быть отображены графически.


Дано: цветовая температура Тс , К расплавленной стали в диапа-зоне истинных температур от 1673 до 1923 К с шагом 100 К. Найти: отношение спектральных интенсивностей излучения

R = Jλ1/ Jλ2

19

при эффективных длинах волн излучения, пропускаемого светофильтрами, λ1 = 550 нм и λ2 = 650 нм в зависимости от истинной температуры [1], ч. 2, [3].

4. Методика решения задачи

Известно [3], что спектральная интенсивность излучения по закону М. Планка выражается формулой, Вт / м3

(7),1

2

51

−

λε=

λ

−λ

λ

TC

e

CJ

где λ – длина волны теплового излучения, м; C1= 0,374 ·10 -15 , Bт · м2; C2 = 1,43 · 10 -2 , м · K; ελ – спектральная степень черноты при данной длине волны λ; T – истинная температура, К. Полагаем, что для стали ελ1 / ελ2 = 1,005. Тогда искомое отношение как мера цветовой темпера-туры составляет:

−

−

=−

−

−

−

⋅⋅⋅

−

⋅⋅⋅

−

1650

1550

00519

2

9

2

1055010431

5

1065010431

5

T

T

e

e

R,

,

,

Для решения задачи и построения графика R = f (T) вы-полняют действия в следующей последовательности: а) запускают MathCAD; б) из главного меню вводят команды ВИД │ ПАНЕЛИ ИНСТРУМЕНТОВ│ МАТЕМАТИКА в) из появившейся на экране математической панели вы-зывают арифметическую панель;

20

г) изучают содержание панелей. При этом функции отдель-ных кнопок поясняются всплывающими подсказками; д) формулируют условия задачи на экране монитора в со-ответствии с рис.1.

λ1 550 10 9−⋅:= λ2 650 10 9−⋅:=

C2 1.43 10 2−⋅:=

f T( )λ1( ) 5−

λ2( ) 5−

e

C2

λ2 T1−

e

C2

λ1 T⋅1−

⋅:= T 1673 1723, 1923..:=

1700 1750 1800 1850 19000.2

0.22

0.24

0.26

0.28

f T( )

T

T1.673·10 3

1.723·10 3

1.773·10 3

1.823·10 3

1.873·10 3

1.923·10 3

=

f T( )0.2110.2260.2420.2570.2720.288

=

Рис. 1. К примеру вычислений и построения графика в среде MathCAD

Пояснение: аргумент Т вычисляемой функции R =f(T) от-носится к переменным диапазонного типа. Этот диапазон начинается с первого числа 1673, затем через запятую ука-зывается следующее число 1773 (то есть 1673 + шаг). После этого записывается специальный знак – горизонтальное

21

двоеточие. Этот знак следует взять из арифметической па-нели инструментов. Две последовательно вводимые точки здесь не срабатывают! е) Записывают символ Т =, и на экране высвечивается стол-бец значений температур (см. рис. 1). ж) Пишут на экране f (Т ) =, и получают столбец значений искомой функции R. З) Организуют вывод графического отображения функции R = f (Т). Чтобы это выполнить, необходимо щелкнуть левой клавишей мыши на кнопке [ИНСТРУМЕНТЫ ГРАФИКИ], а за-тем – на кнопке [ДЕКАРТОВ ГРАФИК]. На экране монитора появляется шаблон для построения графика в виде заклю-чённых в рамку координатных осей и расположенных по центру каждой из них маркеров. В места этих маркеров вводят символ аргумента Т (абсцисса) и функции f(T) (орди-ната). Вслед за этим действием появляются маркеры для записи пределов изменения рассматриваемых переменных. Затем, нажав на [Enter] или сделав щелчок левой клавишей мыши за пределами поля графика, вызывают его кривую. Щелчок правой клавишей на поле графика сопровождается появлением на экране диалогового окна с перечнем команд редактирования графика (например, изменение масштаба графика, ввод вспомогательных линий сетки и пр. ). Выполненную работу можно сохранить в виде файла, дав ему собственное имя. Расширение имени в виде mcd присваивается компьютером автоматически.


В отчёт, кроме наименования темы, включают задание, исходные данные, операции по организации вычислений и их результаты в числовом и графическом виде.


[1], ч.2, с. 6…4; [2], с. 185 … 199; [3], с. 10 … 16.

22

Работа № 6. Основы программирования

в среде Visual Basic


Приобщение студента к числу пользователей этим, дос-таточно популярным – визуальным языком программирования дальнейшего его использования при решении профессио-нальных задач.


К настоящему времени известны две разновидности Visual Basic, одна из которых усеченная (VBA)*, встроенная в Excel, а другая – полная (VB), в виде инсталлируемого от-дельно программного комплекса версий 5.0 или 6.0. Для на-чинающего различия между усеченной и полной разновид-ностями рассматриваемого языка в основном сводятся к средствам графического отображения результатов счёта. Усеченная разновидность базируется на графике Excel, пол-ная – располагает собственными графическими средствами более высокого уровня, чем существующие в Excel. Та и другая разновидности Visual Basic дают пользователю воз-можность разрабатывать проекты, содержащие формы, коды форм и модули. Форма представляет собой прямоугольную область на экране монитора, на которой разработчик проекта по своему усмотрению размещает окна для ввода и вывода данных, поясняющие надписи и средства управления вычислитель-ным процессом в виде переключателей и кнопок. Код является программой осуществления вычислений и манипулирования средствами диалогового (интерактивного) режима “человек – компьютер”. Модуль включается в состав проекта при необходимости передачи данных из одной формы в другую. Процедура ос-воения VBA и VB описана в литературе [1]. В рамках настоящей работы студент ориентируется на VBA и на примере несложной задачи ( при необходимости – с * От слов Visual Basic for Applications

23

помощью руководителя) осваивает принципы практического использования нового для него языка. Известно, что яркостная Тb, K и радиационная Тr, K тем-пературы являются важными технологическими параметрами процессов плавки металлов и сплавов, а также – заливки ли-тейных форм. Эти температуры связаны с истинной темпе-ратурой Т, K и степенью черноты ελ контролируемого объ-екта соотношениями [3]

(8);λε

λ=−

111

2

lnCTTb

(9),4 ε⋅= TTr где λ – эффективная длина волны теплового излучения, пропускаемого светофильтром яркостного пирометра (обычно λ = 650 нм); C2 = 1,43 ·10 - 2 м ·K; ελ – спектральная степень черноты при данной длине волны; ε – интегральная степень черноты. Предполагая контролируемый объект серым телом (ελ = ε), возможно совместно рассматривать выражения (8),(9) как систему двух уравнений, в составе которой Тb и Тr известны по результатам двух независимых изменений, а неизвестны-ми являются Т и ε. Требуется разработать VBA - проект (VBAproject) для многократных вычислений при различных исходных данных.


Дано: - значения Тb и Тr (всегда Тb > Тr > T) ; Тb = 1640 ˚С = 1973 К; Тr = 1617 ˚C = 1890 K. Найти:

24

истинную температуру контролируемого объекта и его сте-пень черноты в условиях измерения с применением средств VBA.


а) Запускают Excel. б) Из главного меню вводят команды

ВИД │ ПАНЕЛИ ИНСТРУМЕНТОВ│Visual Basic в) Знакомятся с содержанием появившейся на экране до-полнительной шестикнопочной панели инструментов по всплывающим подсказкам. г) Щёлкают левой клавишей мыши на четвёртой слева кнопке [ РЕДАКТОР Visual Basic] дополнительной панели ин-струментов. д) Делают щелчок левой клавишей мыши на второй слева кнопке главной панели инструментов Visual Basic [ВСТА-ВИТЬ ФОРМУ]. Вместе с формой на экране появляются панель инструментов управления формой (Control Panel), а также окно обозревателя проекта (Project Explorer) и окно свойств (Properties). Если их нет, то они могут быть вызваны с помощью панели управления Visual Basic или с исполь-зованием главного меню. е) Для заполнения формы необходимым содержимым выбира-ют на панели управления нужный символ и делают на нем двойной щелчок левой клавишей мыши. Соответствующий элемент управления (окно, переключатель, кнопка) при этом переносится на поле формы. После этого, удерживая в нажа-том положении левую клавишу мыши, перетаскивают эле-мент к удобному для восприятия месту на поле формы. Можно ограничится и одним щелчком левой клавишей мыши на выбранном элементе управления, а затем очертить с по-мощью мыши область расположения элемента. Также воз-можно изменение размеров элементов управления путём перетаскивания границ элемента за маркеры.

Примечание. Всего для решения поставленной задачи требуется создать на форме два окна для ввода данных Tb и Tr, ещё два окна – для вывода T и ЕPS = ε и двух кнопок

25

управления. Одна из них будет служить для запуска на счёт, а другая – для сброса и выхода из проекта. ж) Размещают на фоне поясняющие надписи. Для этого щёлкают на кнопке с символом [A], расположенной на пане-ли управления, переносят и регулируют размеры рамки, в пределах которой размещается каждая запись. Затем в рам-ку вводят требуемый текст средствами клавиатуры. После щелчка левой клавишей мыши на свободном месте поля формы, рамка исчезает. После проделанных действий форма приобретает вид, по-казанный на рис. 2.

UserForm1

Определение действительной температуры Т и степени черноты Eps = ε контролируемого объекта по его яркостной Tb и радиационной Tr температу - рам Исходные данные : Яркостная температура °С Радиационная температура °С Ответ : Действительная температура °С Степень черноты ПУСК СБРОС

Рис.2. Примерный вид формы к работе № 6 Свойства размещенных на форме объектов устанавли-

вают с помощью окна свойств (см. на экране) согласно табл. 10.

26

Таблица 10

Свойства объектов учебного проекта VBA

Объект Операция редактирования Строка окна свойств

1. Окна ввода ин-формации и её вы-вода

1.1.Удаление записей типа Text1 1.2.Описание свойств окон и присвоение им соответ-ствующих имен TextTb, TextТr, TextT, TextEPS 1.3.Выбор шрифтов

Text

Name

Font 2.Кнопки управле-ния

2.1.Описание свойств и на-значение имен кнопок ПУСК и СБРОС 2.2. Установка надписей на кнопках

Name

Font

3.Поясняющие над-писи на поле фор-мы

3.1.Выбор шрифтов Font

з) Щёлкнув на соответствующей кнопке обозревателя проек-та, переходят в окно кода (программы) управления ходом вычислительного процесса. Для решения поставленной за-дачи этот код, записываемый средствами клавиатуры, может иметь следующий вид:

Private Sub cmd_Start_Click() 'Подпрограмма ПУСК типа Subrou-tine Dim TB As Double, TR As Double 'Описание переменных Tb и Tr удвоенной точности Dim T As Double, EPS As Double 'Описание переменных T и EPS удвоенной точности TB = Val(txtTb.Text) 'Описание окон ввода TB и TR TR = Val(txtTr.Text) 'Описание окон вывода T и EPS X1 = 0.99 'начальное приближение X = EPS E1 = 1 * 10 ^ -6 'точность вычислений H = 1 * 10 ^ -3 'шаг приращения аргумента (X) Tb = Tb + 273: Tr = Tr + 273 'преобразование температур в абсолютные

-

27

N = 0 'обнуление счётчика числа итераций X = X1 60 N = N + 1 'начало цикла вычислений 'MsgBox ("N=" & N) 'MsgBox ("EPS=" & X) GoSub 50 Y = F: 'MsgBox ("Y=" & Y) X = X - H GoSub 50 'MsgBox ("F=" & F) If Abs(F) < E1 Then GoTo 40 'условие окончания цикла вы-числений If F < Y Then X = X - H GoTo 60 Else X = X + H / 2 GoTo 60 End If 50 F = TB ^ (-1) - X ^ (0.25) / TR - 650 * 10 ^ -9 / 0.0143 * Log(1 / X) Return 40 T = Int(TR / (Sqr(Sqr(X))) - 273) 'определение T EPS = X 'определение EPS txtT.Text = Str(T) 'описание окна вывода T txtEPS.Text = Str(EPS) 'описание окна вывода EPS End Sub Private Sub cmd_Quit_Click() 'Подпрограмма СБРОС типа Subroutine End End Sub Кодом предусмотрено решение системы уравнений (8), (9) методом подстановки значения T из уравнения (9) в уравнение (8). Смысл каждой операции кода поясняется соответствующим комментарием, написанным после символа «΄» (апостроф). и) Приступают к тестированию проекта. Для этого необходи-мо щёлкнуть левой клавишей мыши на находящейся в ме-ню проекта (в верхней части экрана) кнопке с изображени-ем символа [►]. При отсутствии ошибок на экране монитора появляется созданная на предшествующих шагах работы форма. В окна ввода вписывают значения Тb и Тr. Затем

28

щелкают на кнопке [ПУСК] и считывают Т и Е из окон вы-вода информации. Тестирование можно повторить при других значениях ис-ходных данных и убедиться в работоспособности проекта. к) Проект сохраняют, дав ему имя и определив место его расположения. Более подробные сведения даны в [1], ч.2.


Наименование работы, действия пользователя по созда-нию учебного проекта и результаты его тестирования.


[1], ч.2, с. 46…60; [3], с.10 … 16.

Содержание с. Общие указания 3 Литература 4 Работа № 1. Поиск информации в Интернете и обмен ин-формацией с помощью электронной почты. Защита ин-формации

4Работа № 2. Принципы работы в среде текстового процес-сора TEX

7

Работа № 3. Статистический анализ металлургических процессов в среде Excel

9

Работа № 4. Методы использования Excel для решения оптимизационных задач

12

Работа № 5. Расчеты в среде MathCAD 18 Работа № 6. Основы программирования в среде Visual Ba-sic

22

29

Сводный темплан 2003 г.

Лицензия ЛР № 020308 от 14.02.97

Редактор Садчикова И.Н.

Подписано в печать 2003. Формат 60 х 84 1/16 Б. Кн.-журн. П.л. Б.л. РТП РИО СЗТУ. Тираж Заказ Северо – Западный государственный заочный технический уни-верситет РИО СЗТУ, член Издательско – полиграфической ассоциации

вузов Санкт - Петербурга 191186, Санкт – Петербург, ул. Миллионная, 5

Информационные технологии в металлургии:...

Documents