Методические указания
для выполнения курсовой работы по дисциплине
"Информатика"
Направление подготовки: 160100 «Авиа- и ракетостроение»
Специальности подготовки: 160302 «Ракетные двигатели»
160701 «Баллистика»
160801 «Ракетостроение»
Тула
Разработали: Дунаев В.А., д.т.н., профессор,
Конюхова Л.А., к.т.н., доцент.
Методические указания для курсового проектирования обсуждены на заседании кафедры «Ракетное вооружение»
" ____"______________2010 г.
Заведующий кафедрой ______________________ Н.А. Макаровец
Нормоконтролер, ответственный за стандартизацию на кафедре
___________________ С.И. Стреляев
ВВЕДЕНИЕ
Современный этап развития цивилизации характеризуется переходом к так называемому информационному обществу, в котором в результате процессов информатизации и компьютеризации новые информационные технологии глубоко проникают во все отрасли хозяйства, производства, науку, образование, во все направления интеллектуальной и созидательной деятельности человеческого общества. Информация становится важнейшим ресурсом развития общества наравне с сырьевыми и энергетическими ресурсами.
В настоящее время, когда ЭВМ стали необходимым оборудованием научно-исследовательских институтов, конструкторских бюро и заводов, любой выпускник высшего учебного заведения должен обладать знаниями и навыками, необходимыми для решения практических задач с использованием средств и возможностей современной вычислительной техники.
Создание новых сложнейших объектов и устройств, разработка новых технологических процессов производства возможны только на основе всего объема новейшей информации, наиболее современных средств и методов доступа и обработки информации, на основе мощных методов информационного и математического моделирования, методов проектирования и программирования, основанных на применении современных средств вычислительной техники и современных программных средств.
Специфика современной инженерной деятельности приводит к необходимости делать акценты на выработке у студентов основ алгоритмического мышления, умении четко формулировать задачу, выявлять исходную и результирующую («выходную») информацию, навыков постановки и решения инженерных задач, построения информационных и математических моделей, применении современных технических и программных средств для решения задач.
ЦЕЛЬ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
Целью данной курсовой работы является выработка у студентов практических навыков в применении новых информационных технологий при решении прикладных задач проектирования ЛА, построении и анализе программ, выборе способа и анализе представления данных.
Студент должен уметь правильно и рационально выбрать метод решения задачи, составить алгоритм ее решения с учетом особенностей конкретной задачи и возможностей ЭВМ, имеющихся в его распоряжении, составить алгоритм и программу на алгоритмическом языке программирования, отладить ее и правильно интерпретировать полученные результаты. Для этого необходимо знание основ устройства ЭВМ и вычислительных систем, технических и программных средств реализации информационных процессов, алгоритмических языков программирования, численных методов решения математических задач, баз данных, компьютерной графики.
Выполнение курсовой работы направлено на овладение практическими навыками использования ЭВМ для численного решения обыкновенных дифференциальных уравнений и их систем, дифференциальных уравнений в частных производных, проведение вычислительных экспериментов по решению практических задач.
Тематика курсовой работы
В рамках выполнения курсовой работы студентам предлагается разработать численную модель, алгоритм и программу расчета неуправляемого полета летательного аппарата (ЛА) на языке программирования С++ с заданными начальными условиями по известной математической модели, выполнить тестирование программы, провести вычислительные эксперименты и анализ полученных результатов, построить графики траектории полета ЛА, сделать практические выводы.
Конкретное задание определяется руководителем курсовой работы.
ОСНОВЫТЕОРИИ
Основные этапы решения задач на ЭВМ
Понятие “решение задачи” с помощью ЭВМ включает в себя гораздо больше, нежели просто вычисления на ЭВМ. Основой современного программированная является концепция структурного программирования, включающего в себя определенные принципы проектирования, кодирования, тестирования и документирования программ в соответствии с заранее определенной жесткой дисциплиной.
Полное решение задачи на ЭВМ предусматривает выполнение идущих последовательно друг за другом следующих этапов.
Постановка задачи. Прежде чем понять задачу, ее нужно точно сформулировать. Это условие само по себе не является достаточным для понимания задачи, но оно абсолютно необходимо.
Обычно процесс точной формулировки задачи сводится к постановке правильных вопросов:
- Понятна ли используемая терминология?
- Что дано? Что нужно найти?
- Как определить решение?
- Каких данных не хватает, или, наоборот, все ли перечисленные в формулировке задачи данные используются?
- Какие сделаны допущения?
Возможны и другие вопросы, возникающие в зависимости от конкретной задачи.
Построение модели. Приступая к разработке модели, необходимо ответить на два основных вопроса:
-Существуют ли решенные аналогичные задачи?
-Какие математические структуры больше всего подходят для задачи?
Как правило, существует несколько способов математического описания задачи; должен быть выбран один из них или разработан новый способ, если ни один из имеющихся не приложим.
В случае решения типовой задачи удобно и целесообразно воспользоваться ранее наработанными правилами и моделями. Для ответа на второй вопрос в первую очередь необходимо описать математически, что известно и что необходимо найти.
Сделав пробный выбор математической структуры, задачу следует переформулировать в соответствующих терминах математических объектов.
Численный анализ. Математическая формулировка задачи может оказаться непереводимой непосредственно на язык ЭВМ, так как ЭВМ выполняет только арифметические действия и принимает простейшие количественные решения. Кроме того, необходимо убедиться, что никакие погрешности, содержащиеся в исходных данных или внесенные в процессе вычислений, не влияют на точность результатов. Это целая область современной математики.
Разработка алгоритма. Выбор метода разработки алгоритма зачастую значительно зависит от выбора модели и может в большой степени повлиять на эффективность алгоритма решения. Два различных алгоритма могут быть правильными, но очень сильно различаться по эффективности. При построении алгоритма последовательность операций изображается, как правило, графически в виде блок-схемы.