Міністерствоосвіти і науки України
Українськаінженерно-педагогічна академія
Гірничийфакультет
Кафедраінформаційних технологій
ПОЯСНЮВАЛЬНАЗАПИСКА
докурсової роботи
здисципліни «Основи автоматизованого проектування складних cистем»
натему:
Автоматизаціяграфічних та розрахункових задач проектування
Стаханов2010
ВИХІДНІ ДАНІ ДОПРОЕКТУ
Загальні вимогидо графічного та математичного моделювання. Завдання згідно варіанта зпроектування офісу, який обладнаний комп’ютерами та програмним забезпеченням відповіднодо призначення офісу. Розробці підлягають план та об’ємне зображення офісу,меблювання та розташування обладнання, електропостачання та ін. Завдання згідноваріанта з розв’язання математичних задач. Середовища проектування: 3D Home, Excel, MathCAD, Power Point та інші, за узгодженням з керівникомпроекту.
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 зобов’язковим переліком кількісних даних, що характеризують 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 об’ємними зображеннями офісу та розмірами.
6. Дата видачізавдання4 лютого 2010 р.
/>РЕФЕРАТ
Курсовий проект: 52с., 50 рис., 7 табл., 1 додаток, 6 джерел.
Об'єктомпроектування є розробка офіса удіяльності САПР-хімія.
Предметомпроектування є середовище 3DHome для розробки офісу.
Метоюпроектування є систематизаціяі закріплення теоретичних знань, отриманих при вивченні навчальної дисципліни«Основи автоматизованого проектування складних систем» і придбаннянавичок у використанні сучасних інформаційних технологій, а також придбання ізакріплення навичок самостійної роботи.
Методидослідження. Для вирішенняпоставленої мети застосовані:
- загальнонаукові методи:теоретичного пошуку, концептуально-порівняльного аналізу, визначеннятеоретичних і прикладних аспектів проектування, визначення структури і змісту підготовки;
- емпіричні методи;математичні методи.
- методи створення програмних засобів навчальногопризначення. Новизна проектування полягає у тому, що розроблено офіс длянавчальній діяльності.
Практичназначущість проектування: розробка об’єкта, моделей для дисципліни «Автоматизація графічних та розрахункових задач проектування».
ВСТУП
/>Різні можливості й границізастосування обчислювальної техніки для автоматизації проектування визначаютьсярівнем формалізації науково-технічних знань у конкретній галузі. Чим глибшерозроблена теорія того або іншого класу технічних систем, тим більші можливостіоб'єктивно існують для автоматизації процесу їхнього проектування.
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 зріст 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 опису об'єкта проектування,достатнього для виготовлення об'єкта і його експлуатації в заданих умовах.
Особливістюавтоматизованого проектування є те, що в ході проектування відбуваєтьсяпостійний діалог людини й машини [1, 2, 5].
Дана курсоваробота присвячена автоматизованому проектуванню складних систем, якіхарактеризуються ієрархією, різноманіттям зв'язків між елементами,багаторазовою зміною стану, множиною показників якості й критеріїв. Окремічастини складних систем можуть розглядатися як система.
Для вивчення йпроектування систем використають: математичне моделювання (заміна реальноїсистеми її математичним описом на різних рівнях абстракції), що значно скорочуєвитрати на створення моделі й проводиться на ЕОМ без додаткових приладів;геометричне моделювання (процес побудови форми об'єкта — поступова їїдеталізація в міру розвитку ідей розроблювача), що реалізується за допомогоюСАПР й являє собою роботу з формами в тривимірному просторі; фізичнемоделювання (макетування), що є альтернативою математичному.
Актуальністькурсової роботи полягає в тому, що досвід, отриманий у процесі курсовогопроектування, впливає на розвиток творчих здібностей студента, є гарноюпідготовкою згодом до успішного виконання дипломного проекту за фахом. Розробкаофіса з вихідними даними: кількість комп'ютерів 2, кількість принтерів 2, блокибезперебійного живлення 1, кількість сканерів 2, модем 1, телевізор(підключення до ЕОМ) 1, осциллограф (підключення до ЕОМ) 1, Корисна площаофісу, 34,5 кв. м
Задачею даноїкурсової роботи є автоматизування розрахункових задач проектування (рішеннясистем рівнянь, побудова графіків залежності, оптимізація, моделі об'єктів) іграфічне проектування офісу на підставі вихідних даних (розміри офісу, йогоустаткування та напрямок діяльності), програмне забезпечення, що будевикористано для реалізації роботи: MS Excel, MathCAD, 3D Home Architect 8.0 Delux.
/>1. ГРАФІЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ОФІСУ САПР-ХІМІЯ
1.1 Початковідані для проектування офісу
Вихідні дані:Діяльність офісу САПР — хімія Кількість комп'ютерів 2 Кількість принтерів 2 Блоки безперервного живлення 1 Кількість сканерів 2 Модем + Телевізор (підключення до ЕОМ) + Кондиціонер - Музичний центр - Осциллограф (підключення до ЕОМ) + Корисна площа офісу, кв. м 34,5
1.2 Описпризначення офісу і його програмне забезпечення
На підставівихідних даних можна припустити, що в офісі може працювати 4 людини. Так, як цяустанова призначена для роботи в сфері САПР – хімія, то необхідні наступнікадри: два програмісти, секретар та менеджер.
Офіс можевиконувати:
написання новихпрограм на різних мовах програмування;
рішенняматематичних задач;
складання різнихбаз даних;
WEB-дизайн.
Для використанняв даній установі більш усього підійде WindowXP Professional, тому що це одна із самих нових і надійних операційних систем. Вона маєнайбільшу універсальність, широке поширення, і відповідно, має особливупідтримку з боку апаратного й програмного забезпечення. Для комп'ютера, щопрацює в цій системі, найпростіше підібрати прикладні програми й драйверипристроїв.
Завдякиграфічному інтерфейсу Windows XP єпростою для використання, тому немає необхідності навчати операторів дляпереходу на нову ОС. Windows XP Professional є нащадком таких систем Win95,WinNT, Win98, і зберігає основні принципи роботи в ОС цього типу, отже,оператори, що працювали на попередніх версіях легко зможуть адаптуватися донового. Основною відмінністю цієї ОС від попередніх версій є надійність істабільність роботи. Вона більше мультимедійна та функціональна. Windows XPProfessional вводить новий стандарт програмного забезпечення для бізнесу,поєднуючи продуктивність і надійність корпоративного рівня з безпрецедентноюпростотою експлуатації. Побудована на фундаменті перевіреної технології Windows2000, система Windows XP Professional включає всі можливості Microsoft®Windows® XP Home Edition, а також нові й поліпшені засоби, розробленіспеціально для бізнесу й досвідчених користувачів. Час запуску знижений, астабільність роботи офісних програм вище, ніж у будь-який попередньоїопераційної системі. Підтримка декількох моніторів дозволяє переглядати більшеданих або одночасно виводити вікна двох різних програм.
Під час виконанняроботи програміст використовуватиме персональний комп'ютер з наступнимпрограмним забезпеченням: Delphi 7 (2007,2009Pro), C++, Opera, Microsoft Office Excel та ін.
Microsoft OfficeExcel — ця програма дозволяє просто й зручно проводити досить складнірозрахунки, у тому числі практично всі фінансові й бухгалтерські розрахунки. задопомогою програми Microsoft Office Excel ви зможете підготувати різноманітнібланки з використанням засобів форматування тексту й чисел і вставки зображень.Електронні таблиці дозволяють організувати, проаналізувати й представити дані увигляді діаграм різних типів.
Delphi — мова йсередовище програмування, що відноситься до класу RAD- (Rapid ApplicationDevelopment ‑ «Засіб швидкої розробки додатків») засобівCASE — технології. Delphi використовувалось для розробки потужних додатківWindows. Додатків Windows, для створення яких була потрібно велика кількістьлюдських зусиль наприклад у С++, тепер можуть бути написані однією людиною, щовикористає Delphi. Delphi має широкий набір можливостей, починаючи відпроектувальника форм і закінчуючи підтримкою всіх форматів популярних базданих. Середовище усуває необхідність програмувати такі компоненти Windowsзагального призначення, як мітки, піктограми й навіть діалогові панелі.Працюючи в Delphi, ви неодноразово бачили однакові «об'єкти» убагатьох різноманітних додатках. Діалогові панелі (наприклад Choose File й SaveFile) є прикладами багаторазово використовуваних компонентів, вбудованихбезпосередньо в Delphi, що дозволяє пристосувати ці компоненти до наявноїзадачі, щоб вони працювали саме так, як потрібно створюваному додатку.
ACD/ChemSketch + Dictionary [1-01i]
Всесвітньо відомий хімічний редактор, що включає можливості генераціїхімічних імен згідно номенклатурі IUPAC і Inchi код для комерційноговикористання. Містить Acd/dictionary — унікальну бібліотеку 29,000 частовикористовуваних хімічних і біологічних молекул з більш ніж 158,000тривіальних, торгових і систематичних назв.
Надає зовнішній інтерфейс для більшості Acd/labs додатків.
Acd/chemfolder [1-02i]
Чудовий інструмент для створення призначених для користувача баз даниххімічних структур, властивостей, експериментальних даних, реакцій, схемметаболізму (біо-трансформаційних шляхів) і управління ними. Поставляється зAcd/chemcoder — унікальним модулем для кодування хімічних структур разом засоційованими даними в двовимірні баркоди і назад. Acd/labs пропонує програмне забезпечення для ЯМР,яке може передбачати теоретичні зрушення і константи, обробляти і зберігати вбазах даних експериментальні спектри, а також допомогти з їх інтерпретацією із'ясуванням хімічної структури, що помітно збільшує продуктивність ЯМРлабораторій. Acd/labs відома своїми прогнозами фізико-хімічних властивостей наоснові молекулярної структури, які широко визнані і прийняті за стандарти впровідних світових компаніях. Дане програмне забезпечення допомагає компаніямоцінювати з'єднання ще до того, як їх властивості були експериментально ізміряні, або навіть до того, як самі з'єднання були синтезовані. Доступні в Standalone або Batch версіях.
Acd/structure Designer [4-02i]
Є складовою частиною Acd/ Structure Design Suite (SDS). Спеціально розроблений, щобзадовольнити ключові потреби рядових органиків-синтетиків в оптимізації хімічнихструктур без залучення додаткової функціональності (доступною в SDS). Ця програма надає можливістьмедичним і синтетичним хімікам швидко знаходити структурні модифікації ключовихз'єднань для отримання аналогів з покращуваними молекулярно-фізичнимивластивостями. Доступні прогнози pka, LOGP, logd і воднійрозчинності.
Acd/logp DB [4-09i]
Програма розраховує точні величини коефіцієнта розподілу вода/октанол іряду зв'язаних властивостей в стандартних умовах при 25°c. Надає доступ до внутрішньої базиекспериментальних даних по logp длябільш ніж 18,400 з'єднань. Дозволяє покращувати точність прогнозів для вашихнових унікальних класів з'єднань через навчання програми за допомогою вашихекспериментальних даних.
Acd/pka DB [4-12i]
Швидко і точно передбачає константи кислотно-основної дисоціації дляширокого ряду органічних сполук. Надає доступ до баз даних такою, що міститьбільш ніж 31,000 експериментальних величин pka для приблизно 16,000 з'єднань у воді і 2000 молекул в неводнихрозчинниках. Дозволяє покращувати точність прогнозів для ваших нових унікальнихкласів з'єднань через навчання програми за допомогою ваших експериментальнихданих.
Acd/solubility DB [4-15i]
Передбачає розчинність з'єднань у воді за різних умов. Дозволяєпроглядати профіль розчинності і розподіл іонних форм у всьому інтервалі ph (0-14) для того, щоб ви могли кращерозуміти поведінку ваших з'єднань в розчині і покращувати їх розчинність.
Acd/boiling Point Predictor [4-18i]
Дозволяє розраховувати температуру кипіння і тиск пари органічних сполукі переводить їх в різні одиниці вимірювання. Передбачає ентальпію паротворенняі температуру спалаху.
Acd/chemfolder Enterprise (Server) [5-01i]
Варіант Acd/chemfolder, що працює на платформі Oracle або POSTGRESQL, — хімічна база даних для використання усередині всієїорганізації і забезпечення доступу до інформації всім зацікавленимспівробітникам.
1.3 Співробітникиофісу
Функції біотехників полягають в розробці органічнихсполук для трубчастих реакторів (виробництва малеїнового ангідриду). Основніпроектні вирішення. Для розрахунку математичних моделей використовується методкінцевих|скінченних| різниць. Для задачіоптимізації метод Ньютона.
Функціїменеджераспрямовані на організацію роботи, рішення задач, пов’язаних з керуваннямробочим процесом, укладання договорів з замовниками. Відповідальність заприбутки, та заробітну платню найманим робітникам.
Функціїсекретаряполягають в призначенні ділових зустрічей, наборі та роздруківці різнихдокументів, відповіді на телефонні дзвінки, ведення архіву, приготування кави,чаю.
Час роботи офісу:з 9-00 до 18-00, перерва з 13-00 до 14-00 годин. Вихідний — субота, неділя.
1.4 Альтернативнекомп'ютерне устаткування. Критерії вибору
Так якособливістю проектування є здійснення оптимального вибору з декількохваріантів, відповідно до критеріїв оптимальності, то було зроблено два варіантикомп'ютерного встаткування. Складкомп'ютерного встаткування розроблявся, виходячи із заданого встаткування (2комп'ютери, 2 принтери, 2 сканери, 1 блок безперебійного живлення, телевізор,осцилограф, модем).
Перший варіант
Таблиця 1.1 –Устаткування (1 варіант)Комплектуючі Опис Ціна, грн Материнська плата Gigabyte GA-MA770-US3,AMD 770, ATX, 5200MT/s, 4xDDR2(1200), 8ch 617.87 Процесор Athlon II X2 240 2800 BOX Model Number 240, Frequency 2.9 536.69 Вентилятори Cooler GLACIALTECH IGLOO 7320 Light/EB AMD 77.85 Пам'ять DDR2 2048 Mb 800 PC6400 Kingston 374.33 Жорсткий диск 250 Gb Seagate ST3250310/18AS,7200 rpm,8Mb cache,S-ATA 374.33 Дисковод 3.5” FDD 3.5” 1.44Mb Samsung Black; (чорна панель) 52.54 Оптичний привід LG DVD-RW GH22NS40, S-ATA, white 189.42 Шлейф HDD Шлейф SATA (2шт) 23.78 Відеокарта 512Mb GeForce 9500GT Super, DDR2, 128bit.Retail, Palit 511.28 Корпус Link World 350W Titan bl-green 269.58 Клавіатура SVEN Standart 303; PS/2; 107 клавіш Win`98; Slim; Red Russian+Ukr 32.87 Комплектуючі Опис Ціна, грн Акустика Genius SP-S110 white 51.54 Мишка A4 Tech OP-50D PS/2 Optical, White 39.92 Коврик Mouse Pad з кори пробкового дубу; прямокутний 6.47 Монітор 19’’ ASUS AS VW 193D Wide MM TFT 994.17 Всього 3541.86
Вартість 2комп'ютерів – 7083.72 грн.
Таблиця 1.2 — Додаткове устаткування (1 варіант)Устаткування Опис Ціна, грн Модем D-Link DSL-2540U/RU ADSL2+ Ethernet 4 port switch (w/splitter) 336.6 Джерело безперебійного живлення Powercom BNT-600AP, Black Knight 600 AP (360W), USB 427.28 Принтер CANON PIXMA iP1900 466.13 Сканер Canon CanoScan LiDe25 538.67 Телевізор Samsung 1278 Осцилограф LG 1330 Разом 4402.18
Загальна вартість устаткування: 10765.9 грн.
Для проектування складних систем необхідно мати альтернативи,тобто варіанти вибору. Для здійснення оптимального вибору з декількохваріантів, за критеріями оптимальності, було спроектовано два варіантикомп'ютерного устаткування.
Другий варіант
Таблиця 1.3– Устаткування (2 варіант)Комплектуючі Опис Ціна, грн Материнська плата BIOSTAR NForse 520-A2 NF 520, AM2 FSB1000, ATX, 4*DDR2 1*PCI Expres 439.45 Процесор Athlon 64 x2 5200+ AM2 box, ADA5200CSBox 565.68 Пам'ять 2 Gb DDR2 SDRAM PC6400 Kingston 215.05 Жорсткий диск 320.0 Gb; SEAGATE Barracuda 7200; SATA2; 7200rpm; 16Mb cache 486.2 Відеокарта 512 Mb GeForce 9500GT; HDCP+DVI; Palit 525.05 Оптичний привід DVD+RW/-RW Super Multi CD/DVD Writer LG GH22-NS30-B, Black bulk SATA 215.56 Корпус HuntKey C602, Black/Black/Red; Midi Tower; 400W ATX 2.0 20+4pin; sata; 5.25’’x4, 3.5’’x2e+5i; 80 mm fa 450.67 Акустика EDIFIER R18 black/silver 2x2w RMS дерево 128.61 Клавіатура CHICONY KBP-2971, Black; PS/2; 61.2 Мишка A-4 Tech X6-55D2, PS/2+USB Laser black 90.36 Монітор 19’’ Samsung SM 943N Black TFT 5ms 1258.43 Коврик POD MISHKU 9.78 Шлейф Interface cabel S-ATA 8.5 Шлейф СС-S-ATA-PS 9.35 Всього 4463,89
Вартість 2 комп'ютерів – 8927,78 грн.
Таблиця 1.4 — Додаткове устаткування (2 варіант)Устаткування Опис Ціна, грн Модем D-Link DSL-2540U/RU ADSL2+ Ethernet 4 port switch (w/splitter) 336.6 Джерело безперебійного живлення Powercom BNT-600AP(USB); AVR, Black Knight PRO 600 VA (360W), 155-275V, USB 435.29 Принтер CANON iP1900 453.20 Сканер MUSTEC BearPow 2448TA+; 1200x2400dpi; 48/48bit; USB+Слайд-модуль 603,08 Телевізор Телевизор LG 1100 Осцилограф LG 960 Разом 3913,67
Загальна вартістьустаткування: 12841,45 грн.
Для проектуванняофісу ми приймаємо перший план, тому що в другомуплані вартість устаткування більше ніж у першому, а для нас необхіднозекономити на всьому, хоча по застосуванню встаткування із першої таблиці нічим не уступає другому й гарантія на експлуатацію дається однакова.
1.5 Опис проектування офісу та його інтер'єрів
План офісурозроблявся, виходячи з кількості співробітників, корисної площі офісу ізаданого встаткування (2 комп'ютери, 2 принтери, 2 сканери, 1 блокбезперебійного живлення, модем, телевізор, осцилограф). На плані показаннімеблі, комп'ютери, електротехнічні арматури (світильники, вимикачі, розетки),вікна й двері.
1.5.1 План офісуз указівкою розмірів
Перший варіант
/>
Рисунок 1.1 — План офісу в 2D з розмірами
Для проектуванняскладних систем необхідно мати альтернативи, тобто варіанти вибору. Дляздійснення оптимального вибору з декількох варіантів, за критеріямиоптимальності, було спроектовано два варіанти офісу
Другий варіант
/>
Рисунок 1.2 — План офісу в 2D з розмірами
Скористуємосядругим варіантом.
/>
Рисунок 1.3 — План офісу в 2D з меблями
/>
Рисунок 1.4 — План офісу в 2D з доріжками, газонами,ємністю для поливу газону
1.5.2 Об'ємнепроектування будинку
/>
Рисунок 1.5 – 3D вид створеного офісу
1.5.3 Інтер'єрусіх кімнат
/>
Рисунок 1.6 –Приймальня в 3D виді
/>
Рисунок 1.7 — Кімната програмістів в 3D виді
/>
Рисунок 1.8 — Кімната менеджера в 3D виді
/>
Рисунок 1.9 — Кімната відпочинку в 3D виді
/>
Рисунок 1.10 — Туалет в 3D виді
1.5.4 Територіяпроектованого будинку
/>
Рисунок 1.11 — Планофісу в аксонометрії
/>
Рисунок 1.12 — План офісу в аксонометрії
1.6Електропостачання офісу/> 1.6.1 Місцерозміщення в офісі електротехнічних арматур
2
4
3 />/>/>/>
1 />
Рисунок 1.13 –Схема розміщення електротехнічних арматур
1 – щит
2 – коробка
3 – розетка
4 – вимикач
1.6.2 Схемаелектропостачання
Наступний етап,полягає в необхідності, показати на плані офісу електротехнічні арматури(світильники, вимикачі, розетки, електричні сполучні коробки) .
На (рис.1.14)показана схема підключення світильників і розеток моделі офісу.
/>
Рисунок 1.14 –Електропроводка
К1 — Коробка 1
К2 — Коробка 2
К3 — Коробка 3
К4 — Коробка 4
К5 — Коробка 5
К6 — Коробка 6
Л1 — Люстра 1 уприймальні, ставиться до коробки 1
Л2, Л3, Л4, Л5,Л6, Л7 — Люстра 2 у кімнаті відпочинку, ставиться в коробці 2
Л8 – Люстра 3 утуалеті, ставиться до коробки 3
Л9 — Люстра 4 укабінеті менеджера, ставиться до коробки 4
Л10 — Люстра 5 уробочому приміщенні, ставиться до коробки 5
Л11 — Люстра 6 уробочому приміщенні, ставиться до коробки 6
Л11 — Люстра 5 уробочому приміщенні, ставиться до коробки 6
Р1, Р2 — Розетка1, 2 у приймальні, до них підключаються настільна лампа (30 Вт), осцилограф (30Вт)
Р3, Р4, Р5 –Розетка 3, 4, 5 у кімнаті відпочинку, до них підключаються телевізор (150 Вт),малі електроприлади (100 Вт)
Р6, Р7, Р8 — Розетка 6, 7, 8 у кабінеті менеджера, до них підключаються настільна лампа (30Вт).
Р9, Р10, Р11,Р12, Р13 — Розетка 9, 10, 11, 12, 13 у робочому приміщенні, до нихпідключаються монітор (100 Вт), системний блок (230 Вт), блок безперебійногоживлення (12 Вт), ), принтер (100 вт), сканер (20 Вт).
Р14, Р15, Р16,Р17, Р18 — Розетка 14, 15, 16, 17, 18 у робочому приміщенні, до нихпідключаються монітор (100 Вт), системний блок (230 Вт), модем(5 Вт), принтер(100 вт), сканер (20 Вт).
1.6.3 Розрахуноккабельної продукції для електропостачання
Для обчислення кабельної продукціїнеобхідно скористатися наступними формулами:
1. Визначення струму в кабелі
I (A) = P (Вт) / U (B)
2. Перший законКірхгофа
I = I1 + I2 + I3…In
3. Площа поперечногопереріза кабелю
S = I / δ
Матеріал — алюміній.
Таблиця 1.5 — Елементи електроустаткування
/>
1.6.4 Розрахунокструму в окремих частинах схеми електропостачання
Для обчислення струму в окремих частинах схемиелектропостачання,необхідно скористатися наступними формулами:
1. Визначення струму в кабелі
I (A) = P (Вт) / U (B)
2. Перший законКірхгофа
I = I1 + I2 + I3…In
Таблиця 1.6 — Розрахунокструму в окремих частинах схеми електропостачання
/>
1.6.5 Розрахунок споживаноїелектроенергії в середньому за день й за місяць. Оплата електроенергії/>Виходячи з перерахованих вище споживачів, розрахуємо добовеспоживання електроенергії в офісі. Добовий усереднений графік споживанняелектроенергії наведений у таблиці 7.
Таблиця 1.7 — Витрата електроенергії
/>
Споживанняелектроенергії за добу:
W = Pcp*t/1000 = 12,53 кВт*ч
Добові витрати= W*0,2436 = 3,05 Грн, де 0,2436 – плата за 1 кВт*ч
Витрати за місяць= добові витрати *22=67,15 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 встаткування й горить світло.
1.7 Висновки щодопроекту офісу
У графічномумоделюванні був змодельований офіс, діяльність якого направлена на САПР — хімія. Офіс займає одноповерхову будівлю:
В офісізнаходиться п’ять кімнат:
Перша — приймальня;
Друга – кімнатавідпочинку;
Третя – туалет;
Четверта –кімната менеджера;
П’ята – робочеприміщення;
Для офісу булопідібрано відповідне встаткування: два комп'ютери, два принтери, два сканери, блокбезперебійного живлення, модем, телевізор й осцилограф, на загальну суму 10765.9 грн..
Також булорозраховане енергоспоживання офісу й розроблена схема електропроводки. Зарезультатами розрахунків на електропроводку офісу буде потрібно 37 метрівкабелю, а сумарний максимальний розрахунковий струм (із запасом) буде становитиблизько 9 амперів. Добове споживання електроенергії — близько 12,53 квт*ч, щобуде коштувати = 3,05 грн на добу або 67,15 грн. на місяць.
У звіт до проектутакож включений:
1. План офісу;
2. Скріншоти3D-проекти офісу;
3. Звіт попідбору встаткування;
4. Схемаелектропроводки;
5.Розрахункиенергоспоживання й навантаження на силові елементи.
/>2. МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ/> 2.1 Завдання 1.1
Варіант 20/>Модель об'єкта представлена системою лінійних рівнянь:
Визначитиневідомі змінні(Xi)
1. використовуючифункцію Find;
2. матричнимспособом і використовуючи функцію lsolve. Зрівняти результати.
Система лінійнихрівнянь
/>
Рішення засобамиExcel
Щоб вирішитисистему рівнянь, використаємо команду Пошук рішення. Однак спочатку формуєтьсятаблиця початкових даних (рис.2.1):
/>/>Рисунок 2.1 — Таблиця початкових даних
Правильністьрішення системи рівняння можна простежити, якщо включити режим відображенняформул (рис. 2.2):
/>
Рисунок 2.2 — Дані в режимі відображення формул
Для рішеннярівняння, необхідно заповнити вікно «Пошук рішення» у такий спосіб(рис. 2.3)
/>
Рисунок 2.3 — Вікно пошуку рішень
При натисканніклавіші «Виконати» на екрані з'являється наступне вікно й таблиця зрішенням (рис 2.4)
/>
Рисунок 2.4 — Вікно з рішеннями
/>
Рисунок 2.5 — Результат рішення
Перевірка:
/> />
Рисунок 2.6 –Рисунок перевірки
Результат: x1=10.0; x2=1.0; x3=10.0; x4=1.0
Рішення засобамиMathCAD
Рішення даноїсистеми рівняння можна знайти за допомогою розв'язуваного блоку Given...Find.
/>
Функція Findшукає точне рішення системи рівнянь, записаної після слова Given.
/>
Результат: />
Перевірка:
Щоб перевіритиотримані значення підставляємо в дану систему рівнянь.
/>
/>
Дане рівняннявирішили різними методами й засобами в результаті одержали однакові відповіді,але методи рішення відрізняються. Тому що за допомогою програми Math CADнеможливо зрозуміти процес рішення задачі, що дозволяє зробити MS Excel.
/>2.2 Завдання 1.2
Варіант 11
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.
/>
Рішення засобамиExcel
Знайдемо крапкуперетинання y й x. Тому що sin перебувають у проміжку від -1 до 1, то можнаскласти наступні нерівності:
cos(x+0,5)+y=1
cos(x+0,5)=1-y
-11-y1
-2-y0
0y2
Siny-2x=2
Siny=2+2x
-12+2x1
-32x-1
/>
Після побудови йнастроювання графіків був зроблений висновок, що доцільно задатися інтервалами,показаними на рис.2.6
/>
Рисунок 2.7-Інтервали пошуку рішення
Далі необхіднопобудувати таблицю й графік функцій використовуючи отримані обмеження.
При побудовіграфіка необхідно використати дані значення (рис. 2.7)
/>
/>
Рисунок 2.8-Вибір вихідних даних
Натискаємо«Далі», уводимо назву графіка, поміщаємо діаграму на наявному аркуші,натискаємо «Готово». Після виконання всіх операцій одержимо графікифункцій (рис.2.8).
/>
Рисунок 2.9 — Побудовані графіки функцій
Далі для знаходженняточного рішення необхідно заповнити таблицю з вихідними даними й розрахунковимиформулами.
Для цьогонеобхідно заповнити таблицю з вихідними даними й розрахунковими формулами.Задаємо початкові значення х и y рівні «0» (рис. 2.10)x= 1 y= 2 2
Рисунок 2.10 — Таблиця вихідних даних
Необхідновключити режим відображення формул, для перевірки правильності рішення (рис. 2.11)x= -0,950251400924437 =COS(B7+0,5)+B8 y= 0,0996621086530645 2 =SIN(B8)-2*B7
Рисунок 2.11 — Дані в режимі відображення формул
Для того щобвирішити рівняння, скористаємося вікном «Пошук рішення» (рис. 2.12)
/>
Рисунок 2.12 — Вікно пошуку рішень
При натисканніклавіші «Виконати» на екрані з'являється наступне вікно й таблиця зрішенням (рис. 2.13).
x= -0,95025 1 y= 0,099662 2 2
Рисунок 2.13 — Результат рішення
Результат: x=-0,95025, y=0,099662
Рішення засобамиMathCAD
Системунелінійних рівнянь можна знайти за допомогою блоку Given...Find[3].
/>Де- початкові значення. Функція Find шукає точне рішення системи рівнянь,записаної після слова Given.
/>
Результат: x=-0,95, y=0,1
Перевірка:
Отримані значенняпідставляємо в дану систему рівнянь
/>
Результатизбігаються значить отримані розрахунки різними методами й засобами булизроблені правильно. Але при порівнянні методу рішення в даних програмнихпродуктах, з'являються відмінності. MathCAD дає можливість швидко й простоодержати результат, а Excel у відмінності від MathCAD дає користувачевіможливість, зрозуміти процес рішення задачі, методом градієнтного,імовірнісного пошуку. Так само більш чітко видно значення початкових умов длярішення задачі.
2.3 Завдання 2.1
Задача А.
Вирішити задачупроектування конусоподібного фільтра.
Із круглоїзаготівлі (r = 2) фільтрованого паперу вирізують сектор з кутом />, потім з іншого роблять фільтр увигляді конуса. Необхідно розрахувати величину кута />, при якій забезпечуєтьсямаксимальний об'єм конуса.
R — радіус основиконуса; h — висота конуса; r — радіус заготівлі фільтрованого паперу.
Рішення засобамиExcel
Спочатку мизадаємо цільову функцію, потім визначаємо для неї обмеження, вибираємозмінювані змінні та, задавши перші наближення для змінних, виконуємо Пошукрішення.
Як цільовафункція виберемо рівняння об'єму конуса умови незаперечності змінних величин, ікут Q не повинен перевищувати 2 ПІ .
/>
Рисунок 2.14 — Дані в режимі відображення формул
ЗастосувавшиПошук рішення:
/>
Рисунок 2.15 — Вікнопошуку рішення
При натисканніклавіші «Виконати» на екрані з'являється наступне вікно й таблиця зрішенням (рис. 2.16):
/>
Рисунок 2.16 — Результат рішення
Рішення засобамиMathCAD.
Задача зведена домаксимізації функції однієї змінної.
Максимум цільовоїфункції можна знайти, використовуючи:
Потужним способомMathCAD для рішення оптимізаційних задач є використання вбудованих функційMinimize та Maximize. Функція Maximize використовується у вигляді:
Maximize (цільовафункція, параметр1, параметр2, ..., параметрN )
Вирішимо нашузадачу використовуючи функцію Maximize
/>
/>
Висновок:Отримані в результаті обчислень різними програмними продуктами (MathCAD ,Excel)значення повністю ідентичні, що говорить про вірогідність рішення. Так самонаочно видно, що обчислення в MathCAD більше громіздкі, але з математичноїточки зору більше правильні.
Задача Б.
Проектування 2 -хконусоподібних (пожежних) цебер.
Із круглоїзаготівлі жерсті (r = 3) вирізують сектор з кутом, потім з іншого роблятьцебро у вигляді конуса й з вирізаного сектора теж (тобто 2-а цебра). Необхіднорозрахувати величину кута θ,тобто Як необхідно розкроїти заготівлю, щоб об'єм 2-х цебер був максимальним.
R -радіус основиконуса; h — висота конуса; r — радіус заготівлі
Рішення засобамиExcel.
Для рішення даноїзадачі необхідно заповнити таблицю з вихідними даними й розрахунковимиформулами (рис. 2.17).
/>
Рисунок 2.17 — Данів режимі відображення формул
Об'єм першогосектора розраховується по формулі:
/>
Об'єм другогосектора розраховується по формулі:
/>
Далі задаєтьсяпочаткове значення кута />=0, установлюється цільовийосередок (загальний об'єм). Викликається «Пошук рішень» (рис. 2.17).Тому що це коло, то обмеження для кута /> наступні: />.Нижче наведені відповідні таблиці .
/>
Рисунок 2.18-Вікно пошуку рішень
Виконавши даноїоперації, було отримано наступне рішення (рис. 2.19, 2.20).
/>
Рисунок 2.19 –Вікно результату пошуку рішень
/>
Рисунок 2.20 — Результатрішення
Рішення засобамиMathCAD
Для рішення даноїзадачі необхідно заповнити таблицю з вихідними даними й розрахунковимиформулами, представленими вище.
А даліскористаємося вже відомою структурою Given.
/>
Висновок:Отримані в результаті обчислень різними програмними продуктами (Excel, MathCAD)значення повністю ідентичні, що говорить про вірогідність правильного рішення.
Задача 4
Для зберігання пального потрібно спроектувати бак (див. Рис). Готовий бакмає вигляд циліндра з конічними переднім і заднім днищами. Обсяг бака 1 м2. Потрібно виготовити бак з мінімальної кількості матеріалу. Які повинні бути значенняL1, L2, B, щоб виконувалася ця вимога.
/>
Рисунок 2.21
Рішення засобамиExcel
/>
Рисунок 2.22 — Таблиця початкових даних
/>
Рисунок 2.23 — Дані в режимі відображення формул
Далі необхідноскористатися вікном «Пошук рішення».
/>
Рисунок 2.24 — Вікно пошуку рішень
/>
Рисунок 2.25 — Результати рішення
Результат: R=0.28 h=0.28 l=0.28
2.4 Завдання 2.2
Функція об'єкта /> задана неявно рівнянням />, />, />. Побудувати графіка залежностіфункції /> на заданому відрізку/>й знайти ee мінімум і максимум зточністю />
F(x,t)=/>
-0,2 t 1,4
-1,331 x -1,159
Рішення засобамиExcel
Щоб вирішитизадачу необхідно заповнити таблицю. Задаємо значення t=[-0,2;1,4]. Задаємо функцію f(x), у якійпочаткове значення х буде дорівнює «0».
Даліскористаємося вікном «підбор параметра»:
/>
/>
Рисунок 2.26-Вікно підбора параметра
/>
Рисунок 2.27 — Вікно результату підбора параметра з результатом
/>
Рисунок 2.28 — Результат рішення
Отримане значеннях необхідно перенести в наступний осередок і на це значення х зробити підборпараметра.
/>
/>
Рисунок 2.29 — Вікно підбора параметра
Така діянеобхідно виконувати доти, поки t не буде дорівнювати «1,4». Далінеобхідно побудувати графік за значеннями x й t (рис. 2.30 ):
/>
Рисунок 2.30 — Побудова графіка
Для визначеннямаксимуму й мінімуму функції необхідно заповнити таблицю з вихідними даними йрозрахунковими формулами. Задаємо початкові значення x й y рівні «1»max min t1 -0,2 t1 -0,2 t2 1,4 t2 1,4 x1 -1,33 x1 -1,33 x2 -1,159 x2 -1,159 результат zf результат zf x 1 1 x 1 1 t 1 t 1
Рисунок 2.31 — Таблиця початкових даних
Максимальні ймінімальні значення необхідно знайти за допомогою вікно Пошук рішень.
/>
Рисунок 2.32 — Вікно пошуку рішень на мінімум
При натисканніклавіші «Виконати» на екрані з'являється наступне вікно й таблиця зрішенням.min t1 -0,2 t2 1,4 x1 -1,33 x2 -1,159 результат zf x -1,33 -0,6534 t 0,5225
Рисунок 2.33 – Результатмінімуму функції
/>
Рисунок 2.34 — Вікно пошуку рішень на максімум
При натисканніклавіші «Виконати» на екрані з'являється наступне вікно й таблиця зрішенням.max t1 -0,2 t2 1,4 x1 -1,33 x2 -1,159 результат zf x -1,159 0,000393 t 1,4
Рисунок 2.35 — Результат максімум функції
Результат: max x = -1,159 t = 1,4
min x = -1,33 t = 0,5225
Розрахункові даніодержали тільки за допомогою програми MS Excel. Тому що функція є складної, знайтиїї максимум і мінімум можна тільки через підбор параметрів з попередньогозначення х, що не вийде зробити в Math CAD.
ВИСНОВКИ
Мета й завданнякурсової роботи з теми «Проектування офісу програмування» досягнуті вповному обсязі: систематизація й закріплення теоретичних знань, отриманих прививченні навчальної дисципліни «Основи автоматизованого проектуванняскладних систем» і придбання навичок у використанні сучасних інформаційнихтехнологій, а також придбання й закріплення навичок самостійної роботи.
У математичномумоделюванні були вирішені всі задані завдання за допомогою Excel, MathCAD. Всіотримані результати вирішені двома програмами сходяться значить отриманірозрахунки були зроблені правильно. Порівнюючи методи рішення можна сказати, щопрограма MathCAD зручна своєю простотою й швидкістю у відмінності від Excel, щоу свою чергу дозволяє зрозуміти процес рішення задачі.
У графічномумоделюванні був змодельований офіс, сфера діяльності якого — САПР — хімія. Планофісу розроблявся, виходячи з кількості співробітників, заданої корисної площіта встаткування (2 комп'ютери, 2 принтери, 2 сканери, 1 блок безперебійногоживлення, телевізор, осцилограф). На плані показані меблі, комп'ютери,електротехнічні арматури (світильники, вимикачі, розетки), вікна й двері.Розроблений дизайн офісу (килимове покриття, кольори стін, форми вікон і т.д.).На території крім офісу, розміщені газони, доріжки, під'їзд для автомобіля.Розташовано ємність для поливу газону на плані території офісу. Деякі 3D моделібуло закачано з Інтернету. Було зроблено альтернативний вибір комп'ютерногозабезпечення. Корисна площа офісу займає 34,5 м², вся площа під ділянку – 66,2 м². У даній курсовій роботі єнедоліки, які можна в подальшому модернізувати, наприклад, електропроводка в офісі.
СПИСОКВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Конспект лекцій по дисципліні«Основи автоматизованого проектування складних систем». ЛекторКарчевскій В.П.
2. Інформатика: Базовий курс/С.В.Симонович ізд. — Спб.: Пітер, 2001.-640з
3. Леонтьев В.П. Новітняенциклопедія персонального комп'ютера. — М.: Олма-пресс Утворення, 2004. — 734с.: іл.
4. Комп'ютер з нуля. Книга + Відеокурс:учеб. пособ/ під ред. Ф.Н. Рєзникова. — М.: Кращі книги, [2005]. — 384 с.: іл. +[1] CD. іл.
5. www.spez.com.ua
6. Методичні вказівки до виконаннякурсової роботи з дисципліни «Основи автоматизованого проектуванняскладних систем» для студентів спеціальності 6.01010036 «Комп'ютернітехнології в управлінні та навчанні»/ В.П. Карчевский, І.В. Ушакова, О.С.Чорна — Стаханов: УІПА,
ДОДАТОК
Створенняпрезентації курсового проекту за допомогою Power Point
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/>