3 Оценка устойчивости систем с помощью пакета Mathcad
3.1 Краткое описание системы Mathcad
Пакет программ Mathcad фирмы MathSoft относится к программным системам компьютерной математики. Он имеет простой и удобный интерфейс, сочетающийся с мощными средствами для выполнения сложных математических расчетов. Широко используются версии Mathcad 7, Mathcad 8 и Mathcad 2000. Несмотря на различные требования к аппаратным ресурсам, они имеют схожий интерфейс и обеспечивают одинаковый базисный набор математических вычислений. Запуск системы производится следующими способами:
выполнив клик мышью по ярлыку Mathcad на Рабочем столе Windows;
нажав кнопку “Пуск” и выбрав Стартового меню Windows раздел “Программы”/”MachSoft Apps/Mathcad 7 (8 или 2000).
Основное окно пакета, которое для версии 7.0 имеет вид:
Рисунок 3.1 – Основное окно пакета Mathcad
Вверху окна располагается заголовок с именем документа. Ниже располагается строка Главного меню. За ним расположена панель кнопок инструментов, которые дублируют наиболее важные команды Главного меню. Набор кнопок на экране определяется с помощью соответствующих опций раздела View меню. Обычно используются две панели кнопок: панель инструментов (дублирующая ряд наиболее распространенных команд и операций) и панель форматирования (четвертая строка) для выбора типа и размера шрифтов и способа выравнивания текстовых комментариев. Над рабочей областью документа может располагаться строка кнопок вызовов экранных панелей, которые ускоряют работу по вводу операторов, функций, греческих символов, а также вызывают встроенный калькулятор. Далее находится рабочая область документа, в которой вводят математические выражения на языке Mathcad и текстовые комментарии. В низу окна находится строка статуса системы.
Документы системы Mathcad являются файлами с расширением .mcd.
Состав Главного меню Mathcad включает разделы:
File (Файл) — работа с файлами, Internet и электронной почтой;
Edit (Правка) — редактирование документов;
View (Обзор) — настройка интерфейса и средств обзора;
Insert (Вставка) — установка вставок объектов, шаблонов, графиков;
Format (Формат) — изменение формата различных объектов;
Math (Математика) — управление процессом вычислений;
Graphics (Графика) — работа с графическим редактором;
Symbolic (Символика) — выбор операций символьного процессора;
Window (Окно) — управление окнами документов системы;
Books (Книги) — работа с электронными книгами;
Help (Помощь) — работа со справочной системой Mathcad.
3.2 Формирование документов Mathcad
Электронные документы Mathcad могут включать следующие элементы:
1) математические выражения (Math Region), которые формируются на входном языке и описывают расчетную часть с помощью редактора формул;
2) текстовую часть (Text Region) с пояснениями и комментариями, формируемую встроенным текстовым редактором;
3) визуальные графические зависимости между переменными редактируются встроенным графическим редактором;
4) прочие OLE объекты Windows (рисунки, электронные таблицы и др.).
При работе в документе Mathcad курсор принимает одну из трех форм:
1) красный крестообразный визир ( + ) служит для указания места для новых блоков на свободном месте документа;
2) красная вертикальная черта маркера ввода ( | ) служит для обозначения текущей позиции редактирования в текстовом блоке;
3) курсор в виде синих уголков разного размера ( или ) используется в математических блоках для указания места вставки или удаления отдельных символов, выделяющих части выражения или выражение целиком. Вид курсора зависит от направления ввода. Нажатие клавиши Ins (или клавиш и перемещения курсора) меняет направление ввода.
При начале ввода информации с клавиатуры система по умолчанию автоматически пытается интерпретировать как математическое выражение, создавая новое математическое выражение. Однако если синтаксис выражения не соответствует входному языку Mathcad, тогда оно преобразует введенные данные в текстовую область. Математические выражения должны располагаться сверху вниз или слева направо в соответствии с алгоритмом выполняемого расчета.
Для записи текстовой информации в определенном месте mcd-документа необходимо сначала создать Text Region, введя символ кавычек (“). При этом черным прямоугольником обозначатся границы текстовой области, внутри которой вводится текст, поясняющий используемые математические выражения.
Конструирование математических выражений упрощается выделением отдельных фрагментов формул. Выделенная уголком курсора ( или ) область является операндом для следующего вводимого оператора. Некоторые операторы (возведения в степень, извлечения корня и деления) являются "цепкими": после их ввода все, что набирается следом, считается их операндом (показателем степени, подкоренным выражением или знаменателем). Для отмены ввода операнда нужно нажать клавишу Space.
Ниже приводятся комбинации клавиш редактирования mcd-документов:
Shift + F5 – замена одной подстроки на другую;
Enter или Ctrl + F9 – вставка пустой строки;
Backspace или Ctrl + FlO – удаление пустой строки;
Alt + Bksp – отмена последней операции редактирования;
Ctrl + Ins – копирование (Copy) выделенного объекта в буфер обмена;
Shift + Del – перенос (Cut) выделенного объекта в буфер обмена;
Shift + Ins – копирование объекта из буфера обмена в окно;
Ins – включение режима вставки (Insert).
Клавиши управления документами и окнами:
Ctrl + F4 – закрытие документа;
Ctrl + F6 – активизация следующего окна;
Ctrl +P – печать активного документа;
Alt + F4 – завершение работы с системой (команда Quit);
F1 – открытие окна помощи (Help);
F3 – удаление отмеченного объекта с переносом в буфер обмена;
F4 – вывод объекта из буфера обмена в текущее окно;
F5 – вызов окна загрузки файлов документов;
F6 – запись файла текущего документа на диск;
F7 – подготовка к созданию нового документа;
F9 – запуск вычислений.
Клавиши (символы) для создания различных объектов документа:
@ – создание шаблона двумерной графики (2D-графики);
Ctrl + ® – создание шаблона трехмерной графики (ЗD- графики);
Ctrl + G – замена символа латинской буквы на греческую;
Ctrl + M – задание шаблона вектора или матрицы;
Ctrl + Shift + P – ввод греческой буквы ;
Ctrl + Z – ввод математического символа бесконечности.
Задание в формулах значений переменных выполняется с помощью оператора присваивания (:=), для ввода которого достаточно нажать клавишу “:”.
Отображение результатов расчета производится с помощью символа равенства (=), в левой части которого записывается имя переменной или выражение.