Модели управления, как формы эволюции управленческой мысли
Mathcad -
программное средство, среда для выполнения на компьютере разнообразных
математических и технических расчетов, снабженная простым в освоении и в работе
графическим интерфейсом, которая предоставляет пользователю инструменты для
работы с формулами, числами, графиками и текстами. В среде Mathcad доступны
более сотни операторов и логических функций, предназначенных для численного и
символьного решения математических задач различной сложности.
Для автоматизации математических,
инженерно-технических и научных расчётов используются разнообразные вычислительные
средства – от программируемых микрокалькуляторов до сверхмощных суперЭВМ. И,
тем не менее, такие расчёты для многих остаются сложным делом. Более того,
применение компьютеров для расчётов внесло новые трудности: прежде чем начать
расчёты, пользователь должен освоить азы алгоритмизации, изучить один или
несколько языков программирования, а также численные методы расчётов. Положение
cущественно изменилось после выпуска специализированных программных комплексов
для автоматизации математических и инженерно-технических расчётов.
К таким комплексам относятся пакеты программ
Mathcad, MatLab, Mathematica, Maple, MuPAD, Derive и др. Mathcad занимает в
этом ряду особое положение.
Mathcad является интегрированной системой решения
математических, инженерно-технических и научных задач. Он содержит текстовый и
формульный редактор, вычислитель, средства научной и деловой графики, а также
огромную базу справочной информации, как математической, так и инженерной,
оформленной в виде встроенного в Mathcad справочника, комплекта электронных книг и
обычных «бумажных» книг, в том числе и на русском языке
Текстовый редактор служит для ввода и редактирования
текстов. Тексты являются комментариями, и входящие в них математические
выражения не выполняются. Текст может состоять из слов, математических
символов, выражений и формул.
Формульный процессор обеспечивает естественный
«многоэтажный» набор формул в привычной математической нотации (деление,
умножение, квадратный корень, интеграл, сумма и т.д.). Последняя версия Mathcad
полностью поддерживает буквы кириллицы в комментариях, формулах и на графиках.
Вычислитель обеспечивает вычисление по сложным
математическим формулам, имеет большой набор встроенных математических функций,
позволяет вычислять ряды, суммы, произведения, интегралы, производные, работать
с комплексными числами, решать линейные и нелинейные уравнения, а также
дифференциальные уравнения и системы, проводить минимизацию и максимизацию
функций, выполнять векторные и матричные операции, статистический анализ и т.д.
Можно легко менять разрядность и базу чисел (двоичная, восьмеричная,
десятеричная и шестнадцатеричная), а также погрешность итерационных методов.
Автоматически ведётся контроль размерностей и пересчёт в разных системах
измерения (СИ, СГС, англо-американская, а также пользовательская).
В Mathcad встроены средства символьной математики,
позволяющие решать задачи через компьютерные аналитические преобразования.
Графический процессор служит для создания графиков и
диаграмм. Он сочетает простоту общения с пользователем с большими возможностями
средств деловой и научной графики. Графика ориентирована на решение типичных
математических задач. Возможно быстрое изменение вида и размера графиков, наложение
на них текстовых надписей и перемещение их в любое место документа.
Mathcad является универсальной системой, т.е. может
использоваться в любой области науки и техники – везде, где применяются
математические методы. Запись команд в системе Mathcad на языке, очень близком
к стандартному языку математических расчётов, упрощает постановку и решение
задач.
Mathcad интегрирован со всеми другими компьютерными
системами счёта.
Mathcad позволяет легко решать такие задачи как:
·
ввод
на компьютере разнообразных математических выражений (для дальнейших расчётов
или создания документов, презентаций, Web-страниц или электронных и обычных
«бумажных» книг);
·
проведение
математических расчётов (как аналитических, так и при помощи численных
методов);
·
подготовка
графиков (как двумерных, так и трёхмерных) с результатами расчётов;
·
ввод
исходных данных и вывод результатов в текстовые файлы или файлы с базами данных
в других форматах;
·
подготовка
отчетов работы в виде печатных документов;
·
подготовка
Web-страниц и публикация результатов в Интернете;
·
получение
различной справочной информации
и многие
другие задачи.
Начиная с 14-й версии,
Mathcad интегрирован с Pro/ENGINEER (а также и с SolidWorks). В основе
интеграции Mathcad и Pro/ENGINEER лежит двухсторонняя связь между этими
приложениями. Их пользователи могут легко связать любой файл Mathcad с деталью
и сборкой Pro/ENGINEER при помощи такой функции системы Pro/ENGINEER, как фичер
анализа
Mathcad
создает удобную вычислительную среду для самых разнообразных математических
расчётов и документирования результатов работы в рамках утверждённых
стандартов. Mathcad позволяет создавать корпоративные и отраслевые средства
сертифицированных расчётов в различных отраслях науки и техники, обеспечивающие
единую методологию для всех организаций, входящих в корпорацию или отрасль
Mathcad
14
Последняя версия Mathcad поддерживает 9 языков, позволяет вести
более мощные и ясные вычисления.
NEEDHAM (Массачусетс). 12 февраля 2007 г. PTC (на бирже Nasdaq:
PMTC), компания по разработке систем CAD/CAM/CAE/PLM, объявила о выпуске
Mathcad 14.0, самой последней версии популярной системы автоматизации
инженерно-технических расчётов. Начиная с момента приобретения фирмы Mathsoft в
апреле 2006 года, компания PTC сосредоточила свои усилия над тем, чтобы дальше
раздвинуть географические границы применения технологии Mathcad и значительно
увеличить армию её пользователей. Mathcad 14.0 значительно расширяет
возможности пользователей в решении постоянно растущих вычислительных задач,
улучшает связанность расчётных документов на протяжении всего процесса
разработки изделия.
В современных условиях глобального разделения процесса разработки
изделия научно-технические вычисления приобретают крайне важное значение.
Выпуская Mathcad 14.0, PTC обеспечивает полную поддержку кодировки Unicode и в
скором будущем предложит данный продукт на девяти языках. Новыми среди них
будут такие языки, как итальянский, испанский, корейский и оба китайских –
традиционный и упрощённый. Расширенная языковая поддержка в Mathcad 14.0
позволит географически разбросанным командам выполнять и документировать
расчёты на своём местном языке и в результате повысить производительность
труда, благодаря увеличению его скорости и точности, а также сокращению ошибок,
происходящих при переводе с одного языка на другой.
Mathcad 14.0 также позволяет выполнять более сложные расчёты,
сохраняя их ясность с помощью новых функций рабочего листа WorkSheet
(документа, открытого в среде Mathcad), дополнительных средств оперативной
числовой оценки и расширенного набора символов. Это поможет пользователям при
выводе формул, отображении вычислительного процесса и документального
обоснования расчётов. В конечном итоге, специальные дополнительные возможности
разрешат пользователям работать с более широким диапазоном
инженерно-технических задач.
В основе интеграции Mathcad и Pro/ENGINEER лежит двухсторонняя
связь между этими приложениями. Их пользователи могут легко связать любой файл
Mathcad с деталью и сборкой Pro/ENGINEER при помощи такой функции системы
Pro/ENGINEER, как фичер анализа. Базовые величины, расчитанные в системе
Mathcad, могут быть переведены в параметры и размеры CAD-модели для управления
геометрическим объектом. Параметры из модели Pro/ENGINEER также можно ввести в
Mathcad для последующих инженерно-конструкторских расчётов. При изменении
параметров взаимная интеграция двух систем позволяет динамически обновлять
вычисления и чертёж объекта. Более того, теперь корректность управляемых
системой Mathcad моделей Pro/ENGINEER может быть обоснована с помощью таких
расчётных модулей Pro/ENGINEER, как Pro/ENGINEER Mechanica®,
Structural And Thermal Simulation, Fatique Advisor Option и Mechanism Dynamics
Option.
Что
нового в Mathcad 14.0?
·
Новый
тандем операторов интерфейса («Два в одном»)
·
Формат
чисел на графиках
·
Изменения
в командах Find/Replace
·
Команда
Compare
·
Новое
в решении ОДУ
·
Новые
средства символьной математики
·
Поддержка
кодовой таблицы Unicode
Интерфейс пользователя
Под интерфейсом пользователя подразумевается совокупность средств
графической оболочки Math CAD, обеспечивающих лёгкое управление системой, как с
клавишного пульта, так и с помощью мыши. Под управлением понимается и просто
набор необходимых символов, формул, текстовых комментариев и т. д., и
возможность полной подготовки в среде MathCAD документов (Work Sheets) и
электронных книг с последующим их запуском в реальном времени. Пользовательский
интерфейс системы создан так, что пользователь, имеющий элементарные навыки
работы с Windows-приложениями, может сразу начать работу с MathCAD.
Окно редактирования.
Главное меню системы.
Вторая строка окна системы - главное меню. Назначение его команд
приведено ниже:
File (Файл) – работа с файлами, сетью
интернет и электронной почтой;
Ниспадающее
меню содержит команды, стандартные для Windows-приложений.
Edit (Правка) – редактирование
документов;
Ниспадающее
меню также содержит команды, стандартные для Windows-приложений.Большинство из
них доступны только в случае, если в документе выделены одна или несколько
областей (текст, формула, график и т.д.)
View (Обзор) – изменение средств обзора;
Toolbars
(Панели) -
позволяет отображать или скрывать панели инструментов Standart (Стандартная), Formatting
(Форматирования), Math(Математика).
Status bar(Строка состояния) -
включение или отключение отображения строки состояния системы.
Ruler(линейка) -
включение-отключение линейки.
Regions (Границы) - Делает
видимыми границы областей (текстовых, графических, формул).
Zoom (изменение масштаба).
Refresh (Обновить)[Ctrl+R] -
обновление содержимого экрана.
Animate (Анимация) - Команда
позволяет создать анимацию.
Playback (Проигрыватель) -
Bоспроизведение анимации, хранящейся в файле с расширением AVI.
Preferences (Настройки) - Одна из
вкладок всплывающего окна (General) позволяет задать некоторые параметры работы
впрграммы, не влияющие на вычисления, другая вкладка (Internet) служит для
ввода информации при совместной работе с MathCAD-документами через Internet.
Insert (Вставка) – Команды этого меню
позволяют помещать в MathCAD -документ графики, функции, гиперссылки,
компоненты и встраивать объекты.
Format (Формат) – изменение формата
объектов
Equation (Уравнение) -
Форматирование формул и создание собственных стилей для представления данных
Result (Результат) - Позволяет
задать формат представления результатов вычислений.(см. раздел 1.4 этой лекции)
Text(Текст) - Форматирование
текстового фрагмента (шрифт, размер, начертание)
Paragraf (Абзац) - Изменение
формата текущего абзаца (отступы, выравнивание).
Tabs(Табуляция) - Задание
позиций маркеров табуляции.
Style (Стиль) - Оформление
текстовых абзацев.
Properties (Свойства) - Вкладка Display
(Отображение) позволяет задать цвет фона для наиболее важных текстовых и
графических областей; вставленный в документ рисунок (Insert -> Picture)
позволяет заключить в рамку, вернуть ему первоначальный размер. Вквадка Calculation
(Вычисление) позволяет для выделенной формулы включить и отключить вычисление;
в последнем случае в правом верхнем углу области формулы появляется маленький
черный прямоугольник и формула превращается в комментарий.
Graf (График) - Позволяет
менять параметры отображения графиков
Separate
regions
(Разделить области) - Позволяет раздвигать перекрывающиеся области.
Align regions(Выровнять области) -
Выравнивает выделенные области по горизонтали или по вертикали.
Headers/Footers (Колонтитулы) - создание
и редактирование колонтитулов.
Repaganite
Now
(Перенумерация страниц) - Производит разбивку текущего документа на страницы.
Math (Математика) – управление процессом
вычислений; в MathCAD существует два режима вычислений: автоматический и
ручной. В автоматическом режиме результаты вычислений полностью обновляются при
каком-либо изменении в формуле.
Automatic
Calculation
(Автоматическое вычисление) - позволяет переключать режимы вычислений.
Calculate
Worksheet
(Просчитать документ) - Пересчет всего документа целиком.
Optimization (Оптимизация) - При
помощи этой команды можно заставит MathCAD перед численной оценкой выражения
произвести символьные вычисления и при нахождении более компактной формы
выражения использовать именно ее. Если выражение удалось оптимизировать, то
справа от него появляется маленькая красная звездочка. Двойной щелчок на ней
открывает окно, в котором находится оптимизированный результат.
Options (Параметры) - позволяет
задавать параметры вычислений
Symbolik (Символика) – выбор
операций символьного процессора;
Позиции этого
меню подробно рассматриваются в Лекции 6 , посвященной символьным вычислениям в
системе MathCAD.
Window (Окно) – управление окнами
системы;
Help (?) – работа со справочной
базой данных о системе;
Mathcad Help (Справка по MathCAD) -
содержит три вкладки: Содержание - справка упорядочена по темам; Указатель -
предметный указатель; Поиск - находит нужное понятие при вводе его в форму.
Resource Center (Центр ресурсов) -
Информационный центр, содержащий обзор вычислительных способностей MathCAD (Overview and Tutorials), быструю справку в виде
примеров из различных областей математики (Quicksheets and Reference tables).
Tip of the
Day -
Всплывающие окна-подсказки с полезными советами (возникают при загрузке
системы).
Open Book (Открыть книгу) - позволяет
открыть справочник системы MathCAD.
About Mathcad (О программе Mathcad) -
информация о версии программы, авторских правах и пользователе.
Каждая позиция главного меню может быть сделана активной. Для
этого достаточно указать на нее курсором – стрелкой мыши и нажать ее левую
клавишу. Можно также нажать клавишу F10 и использовать клавиши перемещения
вправо и влево. Затем выбор фиксируется нажатием клавиши ввода Enter. Если
какая-либо позиция главного меню делается активной, она выводит ниспадающее подменю
со списком доступных и недоступных (но возможных в дальнейшем) операций.
Перемещение по списку подменю и выбор нужной операции производится аналогично
тому, как это описано для главного меню.
Стандартная панель инструментов.
Третью строку окна системы занимает панель инструментов (Toolbox).
Она содержит несколько групп кнопок управления с пиктограммами, каждая из
которых дублирует одну из важнейших операций главного меню. Стоит только
остановить курсор мыши на любой из этих пиктограмм, как в желтом окошечке
появится текст, объясняющий функции пиктограмм. Рассмотрим действие кнопок
быстрого управления системой.
Кнопки операций с файлами.
Документы системы MathCAD являются файлами, т.е. имеющими имена
блоками хранения информации на магнитных дисках. Файлы можно создавать,
загружать (открывать), записывать и распечатывать на принтере. Возможные операции
с файлами представлены в панели инструментов первой группой из трех кнопок:
New Worksheet (Создавать) – создание
нового документа с очисткой окна редактирования;
Open Worksheet (Открыть) – загрузка
раннее созданного документа из диалогового окна;
Save Worksheet (Cохранить) – запись
текущего документа с его именем.
Печать и контроль документов.
Print Worksheet (Печать) – распечатка
документа на принтере;
Print Preview (Просмотр) –
предварительный просмотр документа;
Check Speling (Проверка) – проверка орфографии
документа.
Кнопки операций редактирования.
Во время подготовки документов их приходится редактировать, т.е.
видоизменять и дополнять.
Cut (Вырезать) – перенос
выделенной части документа в буфер обмена с очисткой этой части документа;
Copy (Копировать) – копирование
выделенной части документа в буфер обмена с сохранением выделенной части
документа;
Paste (Вставить) – перенос
содержимого буфера обмена в окно редактирования на место, указанное курсором
мыши;
Undo (Отменить) – отмена
предшествующей операции редактирования;
Три последние операции связаны с применением буфера обмена. Он
предназначен для временного хранения данных и их переноса из одной части
документа в другую, либо для организации обмена данными между различными
приложениями.
Кнопки размещения блоков.
Документы состоят из различных блоков: текстовых, формальных,
графических и т.д. Блоки просматриваются системой, интерпретируются и
исполняются. Просмотр идет справа налево и снизу вверх.
- Align
Across (Выровнять по горизонтали) – блоки выравниваются по горизонтали.
- Align
Down (Выровнять вниз) – блоки выравниваются по вертикали, располагаясь сверху
вниз.
Пиктограммы этих кнопок изображают блоки и указанные варианты их
размещения.
Кнопки операций с выражениями
Формульные блоки часто являются вычисляемыми выражениями или
выражениями, входящими в состав заданных пользователем новых функций. Для
работы с выражениями служат пиктограммы
Следующие группы кнопок являются специфичными именно для системы
MathCAD.
Insert
Function (Вставить функции) – вставка функции из списка, появляющегося в
диаологовом окне;
Insert
Unit (Вставить единицы) – вставка единиц измерения;
Calculate
(Пересчитать) – вычисление выделенного выражения;
Доступ к новым возможностям MathCAD.
Начиная с версии MathCAD 7.0 появились новые кнопки, дающие доступ
к новым возможностям системы:
Insert
Giperlink (Включение гиперссылки) – обеспечивает создание гиперссылки;
Component
Wizard (Мастер компонентов) – открывает окно Мастера, дающего удобный доступ ко
всем компонентам системы;
Ran
Math Connex (Запуск системы Math Connex) – запуск системы для стимулирования
блочно-заданных устройств.
Кнопки управления ресурсами.
Resource
Center (Центр ресурсов) – дает доступ к центру ресурсов;
Help
(Справка) – дает доступ к ресурсам справочной базы данных системы.
Панель форматирования.
Четвертая строка верхней части экрана содержит типовые средства
управления шрифтами:
Style – Переключатель выбора
стилей;
Font – Переключатель выбора
набора символов;
Point Size – Переключатель выбора
размеров символов;
Bold – Установка жирных
символов;
Italik – Установка наклонных
символов;
Underline – Установка подчёркнутых
символов;
Left Align – Установка левостороннего
выравнивания;
Center Align – Установка выравнивания по
центру;
Right Align – Установка правостороннего
выравнивания.
До тех пор, пока не начат набор элементов документа, часть
описанных кнопок и иных объектов пользовательского интерфейса находится в
пассивном состоянии. В частности, в окнах переключателей панели форматирования
нет надписей. Пиктограммы и переключатели становятся активными, как только
появляется необходимость в их использовании.
Внизу экрана кроме полосы горизонтальной прокрутки расположена ещё
одна строка – строка состояния. В ней выводится служебная информация, краткие
комментарии, номер страницы и др. Эта информация полезна для оперативной оценки
состояния системы в ходе работы с нею.
Наборные математические панели инструментов.
Для ввода математических знаков в MathCAD используются удобные
перемещаемые наборные панели со знаками. Они служат для вывода заготовок –
шаблонов математических знаков (цифр, знаков арифметических операций, матриц,
знаков интегралов, производных и т. д.). Для вывода панели Math необходимо
выполнить команду View -> Toolbar -> Math. Наборные панели появляются в
окне редактирования документов при активизации соответствующих пиктограмм –
первая линия пиктограмм управления системой. Используя общую наборную панель,
можно вывести или все панели сразу или только те, что нужны для работы. Для
установки с их помощью необходимого шаблона достаточно поместить курсор в
желаемое место окна редактирования (красный крестик на цветном дисплее) и затем
активизировать пиктограмму нужного шаблона, установив на него курсор мыши и
нажав ее левую клавишу.
Многие функции и операции, которые вставляются в документ с
помощью наборных математических панелей, могут быть помещены в документ с
помощью "быстрых клавиш". При этом работа в системе MathCAD
становится более продуктивной. Рекомендуем запомнить сочетания клавишь хотя бы
для некоторых наиболее часто употребляемых команд.
Более подробно работа с дополнительными панелями, включаемыми
кнопками панели Math, будет описана в соответствующих разделах.