Автоматизация определения объёма вещества в резервуаре

V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Автоматизация определения объёма вещества в резервуаре

Манков А.Ю. 1Черепанов А.М. 1
1МАОУ Лицей№4
Ошева В.И. 1 Александрова А.С. 2
1МАОУ Лицей№4
2ПНИПУ
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

1. Цели и задачи

Цель:

Разработка приложения для автоматизации вычисления объёма вещества по известной градуировочной таблице резервуара.

Задачи:

Реализовать алгоритмы аппроксимации градуировочной таблицы.

Разработать интерфейс пользователя приложения.

Провести натурный эксперимент

§ 2. Описание программы

Программа написана НА VISUAL BASIC FOR APPLICATIONS В EXCEL. Мы выбрали именно VBA, по трём основным причинам:

Доступность. VBA встроен в excel, который сейчас есть почти на каждом компьютере.

Удобство работы с таблицами. VBA встроен в excel, который является одной из основных программ для работы с таблицами. Мы предположили, что, по этой причине именно VBA лучше всего подойдёт для работы с таблицами.

Удобство создания визуального интерфейса программы. В VBA имеется панель инструментов, с помощью которой можно выставить любые элементы интерфейса на исходную форму, а не прописывать их расположение и размеры через код, что значително упрощает разработку приложения.

Наша программа предназначена для определения объёма вещества в резервуаре произвольной формы, на любой высоте, по известной градуировочной таблице этого резервуара. Это её основная функция. Также её можно использовать на школьных уроках, в качестве примера аналогичных программ, применяемых на крупных производствах («Сибур-Химпром», «ЛУКОЙЛ» и т.д.).

Программа состоит из двух основных вкладок: «Загрузка данных» и «Вычисления» Для начала работы с программой необходимо загрузить в неё градуировочную таблицу. Во вкладке «Загрузка данных» распложены окна для ввода диапазона ячеек и номера листа, на котором расположены данные градуировочной таблицы. После ввода данных по нажатию кнопки «загрузить данные», будет вызвано окно, в котором нужно выбрать нужный файл .xls. Загруженные данные будут отображены в окне вывода данных, которое имеется в обоих вкладках. Во вкладке вычисления расположены кнопки, отвечающие за расчёты и окно для ввода уровня, на котором необходимо вычислить объём. По нажатию кнопки программа выполнит расчёт, при помощи выбранного метода расчётов (Они будут подробнее описаны ниже) и автоматически выведет результат. После расчёта объёма, программа может рассчитать массу жидкости. Для этого пользователю необходимо нажать соответствующую кнопку, и ввести плотность жидкости в открывшееся окно. Программа автоматически произведёт расчёт и выведет результат.

§3. Алгоритмы вычисления

Линейная интерполяция:

Программы выбирает две соседние точки, между которыми находится введённое значение уровня.

Составляется система уравнений вида: , где y1 x1 и y2 x2 - координаты соседних точек (y – объём; x – уровень),а k и b – переменные.

Эта система решается с помощью метода Крамера.

Вычисляется главный и два вспомогательных определителя.

Корни вычисляются по формуле k= Δk/Δ; b=Δb/Δ

Полученные значения k и b подставляются в уравнение линейной функции ( ) в качестве углового и свободного коэффициентов соответственно.

Вычисляется значение полученной функции от значения введённого уровня.

Квадратичная интерполяция

Программы выбирает две соседние точки, между которыми находится введённое значение уровня.

Составляется система: , где y1 x1 , y2 x2 и y3 x3 - координаты выбранных программой точек, а a, b и с – переменные.

Эта система решается с помощью метода Крамера.

Вычисляется главный и два вспомогательных определителя.

Корни вычисляются по формуле a= Δa/Δ; b=Δb/Δ; c=Δc

Соответствующие значения переменных, подставляются в уравнение квадратичной функции () в качестве главного, второго и свободного коэффициентов.

Вычисляется значение функции от введённого значения уровня.

§ 4. Натурный эксперимент

Для проверки программы на реальных условиях, мы провели натурный эксперимент. В качестве резервуара была использована 2-х литровая пластиковая бутылка. При помощи мерной посуды мы составили градуировочную таблицу и перенесли её в excel.

H

V

3,7

244

7,9

562

18,7

1293

24

1669

32,5

2073

Тем же способом мы определили несколько промежуточных точек и объём на их уровне, после чего произвели расчёт. Погрешность составила 0.35%, что, по моему мнению, совсем не много.

§ 5. Заключение

В итоге мы получили приложение, удовлетворяющее поставленной цели и выполняющее все необходимые функции по вычислению объема вещества.

В дальнейшем мы планируем совершенствовать приложение и провести ряд дополнительных экспериментов для более точного вычисления погрешностей.

§ 6. Список источников литературы и ссылки

Методическое пособие Казанского федерального университета «Программирование на VBA excel»

Приложение 1 Инструкция по работе с программой

Для начала работы с программой необходимо загрузить в неё данные. Для этого нужно указать диапазон ячеек и номер листа, где расположены данные градуировочной таблицы. После этого по нажатию кнопки «загрузить данные», будет вызвано окно, в котором вы сможете выбрать нужный файл .xls, из которого будет загружена градуировочная таблица. Значение (0;0) включать в неё не следует (это приводит к ошибке в расчётах). Загруженные данные отобразятся в программе.

Для проведения вычислений, нужно ввести уровень, на котором требуется найти объём, после чего необходимо выбрать метод вычисления: Линейная Интерполяция (следует использовать для участков, с линейной зависимостью) и Квадратичная Интерполяция (следует использовать для участков с квадратичной, либо иной зависимостью). Программа произведёт необходимые вычисления, и выведет результат. В случае, если известна плотность вещества, можно так же вычислить её массу. Для этого нужно нажать соответствующую кнопку и ввести плотность вещества в открывшемся окне. белым по белому???

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Просмотров работы: 66