Секция 7 - MATLAB в образовании и Интернете (1250002), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Наш продавец работаетв маленьком городке и торгует только одной газетой, выходящей толькоодин раз в день. Игра основывается на компьютерной имитационной модели предприятия.Целью деловых игр — устойчивое получения прибыли в наиболееранний срок.Заметим, что к этому времени у студентов сформсировалось устойчивая потребность к принятию оптимальных, наиболее эффективных решений.
Поэтому логично продолжить изучение оптимальных методов впланировании хозяйственной деятельности.Планирование (проектирование) — это рисунок (эскиз) желаемогобудущего и путей его достижения. Изучаются три подхода: традиционный;с использованием методов оптимизации; адаптивный.Первой задачей подобного типа выступает задача оптимальнойоценки стоимости строительства автомобильной дороги. Эта задача формализована в виде одной из моделей математического программирования — нелинейного программирования. Решение получают и исследуют спомощью компьютерной программы.Далее приступают к оптимизация годовой производственной программы предприятия. При разработке годовой производственной программы выбирают такое соотношение объемов номенклатурных позиций, чтобы на их выполнение хватило имеющихся ресурсов (фонд зарплаты, трудоемкость, сырье и материалы, фондоемкость и др.) и в то же время программа обеспечила максимальные показатели эффективности (прибыль,объем реализации, рентабельность и др.).
Задача реализована в терминахлинейного программирования и решение в среде MATLAB студенты получают аналитически и графически. И в заключении студенты решают с помощью MATLAB задачи планирования загрузки оборудования и грузоперевозок используя формализмы «Задачи о назначениях» и «Транспортнойзадачи».Пройдя испытания деловыми играми (имитационная модель банка,оценка вариантов строительства автомобильной дороги, имитационная модель промышленного предприятия и др.) студенты убеждаются в сложности управления экономическими системами, и возможности достиженияпоставленных целей. Понимают, что бизнес всегда был, и будет связан сриском, что моделирование систем позволяет заглянуть в будущее дешево,1847Труды II научной конференции «Проектирование инженерных и научных приложений в среде MATLAB»без каких-либо серьезных потерь, свести до минимума риск, связанный сих, еще не осуществленным, решением.
И во всем этом помогает разобраться постоянно растущая и хорошеющая система MATLAB.1848Секция 7. MATLAB в образовании и ИнтернетеУДК 004:53ПРИМЕНЕНИЕ СИСТЕМЫ MATLAB В ПОСТАНОВКЕКОМПЬЮТЕРНЫХ ЛАБОРАТОРНЫХ ПРАКТИКУМОВ ПОФИЗИКЕКозлов П. В., Кучеренко Н. Л.Кыргызско-Российский Славянский университет, Бишкек, Киргизия,Международный университет Кыргызстана, Бишкек, Киргизия,e-mail: nymak@mail.ruДля студентов, специализирующихся в направлении информатика ивычислительная техника, общий курс физики является важной, но вспомогательной дисциплиной. Овладение ими с первых курсов основами компьютерных технологий позволяет принципиально по-новому реализоватькурс физики.
Это, в первую очередь, относится к лабораторным работам.В системе MATLAB разработана эффективная среда, предлагающаястудентам выполнение компьютерных лабораторных работ по физике.Учащимся предоставляются ресурсы, в которых широко используютсямультимедийные средства предоставления информации, в том числе звук,изображения и текст.
Эти возможности позволяют создавать выразительный и запоминающийся материал, способствуют лучшему восприятию ипозволяют сократить время обучения, а также затраты на дорогостоящееоборудование.Лабораторные работы оформлены в виде пакета прикладных программ, выполненных на MATLAB и имеющих общий интерфейс. ВыборMATLAB как среды для выполнения лабораторных работ неслучаен. Студенты указанных специальностей работают в MATLAB с первого курса, азатем изучают на MATLAB численные методы и используют Simulink втеории управления. Лабораторные работы позволяют еще раз продемонстрировать MATLAB как мощный вычислительный инструмент с развитымграфическим интерфейсом (на основе GUI-интерфейса.)Каждая лабораторная работа представлена в виде шести основныхфайлов:1) главный файл (main.m), запускающий лабораторную работу, и всеостальные модули;2) файл (.html), содержащий теоретический материал,3) файл (demo.m), демонстрирующий данный теоретический материал;4) файл (.html), содержащий описание лабораторной работы и5) файл (.m), содержащий непосредственно лабораторную работу.6) файл (.html) — с вопросами и заданиями по лабораторной работе1849Труды II научной конференции «Проектирование инженерных и научных приложений в среде MATLAB»Главный файл знакомит с основными стадиями лабораторной работыи имеет дружественный интерфейс.
Теоретический часть лабораторной работы — это привычная форма представления материала — текст или гипертекст, содержащий основные знания, необходимые для выполненияданной работы.Демонстрация основных законов и изучаемых явлений осуществляется при помощи компьютерной модели, широко использующей графические возможности MATLAB.Сама лабораторная работа также представляет собой компьютернуюмодель, действующую адекватно соответствующей экспериментальной установке.Контроль знаний осуществляется с помощью специальных заданий иупражнений, а так же грамотного выполнения самой лабораторной работы.На рисунках 1 и 2 представлены окно демонстрационной части работы «Изучение поляризации света» и окно лабораторной работы «Изучение электростатического поля».Встроенные функции и калькулятор позволяют студентам проводитьнеобходимые вычисления, не выходя из среды.Рис.1.
Окно демонстрационной части лабораторной работы«Изучение явления поляризации света».1850Секция 7. MATLAB в образовании и ИнтернетеРис. 2. Окно лабораторной работы «Изучение электростатического поля».Естественно, применение компьютерных лабораторных работ, требует определенной компьютерной грамотности от преподавателей физики,студентам же позволяет ближе ознакомится с системой MATLAB и ее возможностями.В настоящее время разработаны лабораторные по следующим темам:изучение свойств тонких линз, изучение явления дисперсии света, интерференция света, изучение поляризации света, изучение законов тепловогоизлучения, изучение электростатического поля, изучение проводимостиполупроводников и радиоактивность.Литература1.
Потемкин В. Г. Введение в MATLAB.— М.: Диалог-МИФИ, 2000.—247 с.2. Потемкин В. Г. MATLAB 6: среда проектирования инженерныхприложений.— М.:Диалог–МИФИ, 2003.— 448с.1851Труды II научной конференции «Проектирование инженерных и научных приложений в среде MATLAB»УДК 004MATLAB В КУРСЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГОМОДЕЛИРОВАНИЯ НА ЭВМКоломийцева С. В.Дальневосточный государственный университет путей сообщения, Хабаровск,e-mail:svk@festu.khv.ruМатематическое моделирование в последнее время приобретает всебольшую популярность среди специалистов технических специальностей.Возможно, это связано с тем, что в повседневной деятельности людямприходится принимать немало ответственных решений.
Эти решения основаны на анализе возможных ситуаций и стратегий поведения и выборесреди них оптимального направления с точки зрения довольно большогочисла внешних и внутренних параметров системы. Для того чтобы сравнить между собой различные стратегии проведения операции или принятия решения полезно иметь математическую модель исследуемой операции.В связи с этим в образовательных стандартах технических специальностей введена дисциплина «математическое моделирование». Одним изинструментов при ее преподавании является применение персональныхкомпьютеров, так как только они позволяют достичь формализации модели практически любого уровня сложности и при малых усилиях пользователя получить широкий круг ситуаций, возможных при данной модельнойконцепции. При этом возможна реализация обоих подходов к построениюмодели как аналитического, так и имитационного.Напомню, что аналитический подход предполагает использованиематематической модели реального объекта в форме алгебраических, дифференциальных, интегральных и других уравнений, связывающих выходные переменные с входными, дополненных системой ограничений.
Приэтом предполагается наличие однозначной вычислительной процедуры получения точного решения уравнений. При имитационном моделированиииспользуемая математическая модель воспроизводит алгоритм («логику»)функционирования исследуемой системы во времени при различных сочетаниях значений параметров системы и внешней среды [1].Средством математического моделирования являются математические пакеты, например Maple, MATLAB, Mathcad и другие. При этом ониобеспечивают проведение исследований практически во всех известныхобластях науки и техники.
По сравнению с другими пакетами в областиматематического моделирования MATLAB позволяет наиболее полно использовать все современные достижения компьютерных технологий, в томчисле средства визуализации и озвучивания данных, а также возможность1852Секция 7. MATLAB в образовании и Интернетеобмена данными через Internet. Кроме того, средствами MATLAB пользователь имеет возможность создавать собственный графический интерфейс,отвечающий как вкусам, так и требованиям решаемой задачи [2].В настоящее время в Дальневосточном государственном университете путей сообщения по дисциплине «Математическое моделирование» разработан курс лабораторных работ, который использует систему MATLAB.Курс рассчитан на два учебных семестра и включает изучение основныхвозможностей пакета MATLAB. На первом этапе идет изучение работы спакетом в двух основных режимах — режиме командной строки и создаваяm-файл (пользователь попадает в специфический редактор MATLAB —аналог редактора какой-либо системы программирования, — программы,создаваемые на языке MATLAB, могут быть сохранены, а результат ихвыполнения отобразится в окне режима командной строки).
На этом этапев основном используются функции, стандартные для большинства математических пакетов. Это делается для того, чтобы пользователи привыкли кинтерфейсу и стилю работы с пакетом, изучили варианты работы со справочной системой и психологически подготовились для изучения методовмоделирования более сложных систем с помощью пакета MATLAB.На втором этапе идет изучение надстроек пакета MATLAB, входящих в состав Toolboxes. Именно они являются отличительной чертой пакета. Это, например, PDETool — редактор численного решения дифференциальных уравнений 2-го порядка в частных производных.
Он позволяет моделировать различные химические и физические явления и процессы, проходящие в некоторой среде. В результате моделирования получается статическое или динамически изменяющееся изображение процесса или явления, готовое для интерпретации, при этом можно отобразить линии уровняизучаемого параметра модели, а также направление его изменения.В качестве примера, проиллюстрирую методику нахождения решения двумерной задачи магнитостатики.В воздушном пространстве ( µ r = 1 ) на расстоянии 10 см друг от друга расположены два металлических стержня (диаметр их сечений около10 см, µ r = 1 ).
Плотности тока в стержнях равны J = J 0 и J = − J 0 . Значение J 0 и тип сечения стержней задается в соответствии с вариантом. Показать на экране векторное поле B напряженности магнитного поля.Для решения поставленной задачи будем использовать редакторPDETool. Выберем тип уравнения Magnetostatics.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
