Реферат Использование современной компьютерной техники и программного обеспечения при исследовании химик
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего
от 25%

Подписываем
договор
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова
(технический университет)
КУРСОВАЯ РАБОТА
По дисциплине:______________________Информатика______________________________
(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Тема: Использование современной компьютерной техники и программного обеспечения при исследовании химико-технологического процесса
Автор: студент гр. АПМ-07-2 _______________ / Лебедик Н.В./
(подпись) (Ф.И.О.)
ОЦЕНКА: _____________
Дата: ___________________
ПРОВЕРИЛ:
Руководитель проекта: доцент ________________ / Головенчиц Н.Я. /
(должность) (подпись) (Ф.И.О.)
Санкт-Петербург
2008 год
Федеральное агентство по образованию | ||
Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный горный институт им Г.В. Плеханова (технический университет) | ||
| | УТВЕРЖДАЮ Заведующий кафедрой /_____/доц. Прудинский А. Г./ "___"__________2008г. |
Кафедра Информатики и компьютерных технологий.
КУРСОВАЯ РАБОТА
По дисциплине: Информатика____________________
(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)
ЗАДАНИЕ
студенту группы АПМ-07-2 Лебедик Н.В.
(шифр группы) (Ф.И.О.)
1. Тема работы: Использование современной компьютерной техники и программного обеспечения при исследовании химико-технологического процесса
2. Исходные данные к работе: Изложены в методических указаниях
3. Содержание пояснительной записки: Требования к содержанию пояснительной записки изложены в методических указаниях.
4. Срок сдачи законченной работы: ___ декабря
Руководитель проекта: доцент ________________ /Головенчиц Н.Я./
(должность) (подпись) (Ф.И.О.)
Дата выдачи задания: 24 сентября
Оглавление
Оглавление. - 3 -
Введение - 4 -
1. Первичная обработка наблюдений двух измеримых признаков исследуемого объекта. - 4 -
1.1 Содержательная формулировка задачи. - 4 -
1.2 Исходные данные (таблица 1) - 4 -
1.3 Расчетные формулы.. - 5 -
1.4 Разработка алгоритма решения задачи. - 9 -
2. Контрольный вариант. - 11 -
2.1 Нахождение уравнений регрессии. - 15 -
2.2 Нахождение уравнения регрессии с помощью метода наименьших квадратов. - 16 -
2.3 Нахождение коэффициентов детерминированности. - 17 -
2.4 Построение графиков зависимостей и линии тренда. - 18 -
3. Вычисление с помощью среды Turbo Pascal - 20 -
3.1. Анализ задачи. - 20 -
3.2. Контрольный вариант. - 22 -
3.3. Схема алгоритма. - 22 -
3.4. Программа. - 23 -
3.5. Исходные данные. - 24 -
3.6. Результаты выполнения программы и их анализ. - 24 -
Сравнительный анализ результатов, полученных в Excel, с результатами, полученных при выполнении программы - 25 -
Библиографический список. - 26 -
Введение
1. Первичная обработка наблюдений двух измеримых признаков исследуемого объекта.
1.1 Содержательная формулировка задачи.
При исследовании некоторого технологического процесса часто возникает задача оценки одновременного изменения содержания двух химических элементов или соединений, характеризующих этот процесс. В результате исследований получают ряд наблюдений, каждое из которых содержит значение двух изучаемых величин, обычно обозначаемых
При этом может иметь место один из трёх случаев:
1) С увеличением содержания одного химического элемента (соединения) содержание другого химического элемента (соединения) также возрастает;
2) С увеличением содержания одного химического элемента (соединения) содержание другого уменьшается;
3) С увеличением содержания одного химического элемента (соединения) содержание другого не изменяется.
Для наглядного представления полученных экспериментальных данных строят точечную диаграмму, где положение каждой точки определяется двумя координатами – соответствующими значениями
Часто взаимное изменение значений
Для нахождения уравнения линии регрессии при достаточно большом числе наблюдений строят вспомогательную (корреляционную) таблицу и находят ряд математических характеристик признаков
1.2 Исходные данные (таблица 1)
При определении оптимальных условий технологического процесса получения волокна из пропилена изучалось влияние температуры расплава
Результаты испытаний представлены в таблице 1
Таблица 1
Температура расплава и прочность волокна
| 145 | 146 | 146 | 153 | 149 | 150 | 151 | 147 | 154 | 150 |
| 52,2 | 52,3 | 56,4 | 62,1 | 59,1 | 58,5 | 61,1 | 52,3 | 64,1 | 57,9 |
| 151 | 148 | 148 | 147 | 150 | 148 | 154 | 155 | 153 | 151 |
| 59,1 | 59,4 | 53,8 | 54,1 | 55,5 | 56,8 | 63,1 | 64,3 | 65,3 | 59,3 |
| 148 | 149 | 148 | 150 | 150 | 151 | 153 | 152 | 154 | 152 |
| 56,2 | 55,2 | 54,7 | 58,5 | 58,1 | 61,8 | 60,9 | 60,3 | 63,1 | 62,0 |
Найти корреляционную зависимость прочности волокна от температуры расплава.
1.3 Расчетные формулы
1) Построение корреляционной таблицы.
Для построения корреляционной таблицы результаты наблюдений по каждому признаку
где
Число интервалов по признакам
Общий вид корреляционной таблицы представлен в таблице 2.а). В этой таблице указывают длины отдельных интервалов по признакам
В таблице 2.а) введены следующие обозначения:
Таблица
2.а)
Корреляционная таблица
| | | | | | | | | |
| | | | … | | … | | | |
| | | | … | | … | | | |
| | | | … | | … | | | |
….. | | ….. | ….. | … | ….. | … | ….. | … | ….. |
| | | | … | | … | | | |
….. | … | ….. | ….. | … | ….. | … | ….. | … | ….. |
| | | | … | | … | | | |
| | | | … | | … | | | |
| | | | … | | … | | | |
Отметим, что при вычислениях условных средних значений, а также других математических характеристик признаков
Значения
где
В нижней строке и в последнем столбце таблицы представлены условные средние значения, вычисленные по формулам:
Рассмотрим линейную связь
2) Вычисление коэффициента корреляции, нахождение уравнения регрессии.
Коэффициент корреляции является мерой линейной связи между зависимыми случайными величинами: он показывает, насколько хорошо, в среднем, может быть представлена одна из величин в виде линейной функции от другой.
Коэффициент корреляции по абсолютной величине не превосходит 1. Чем ближе
Так, расчёт коэффициента корреляции по группированным данным, выполняется по формуле
где
Все величины в этих формулах должны быть взяты из корреляционной таблицы.
Уравнение прямой линии, относительно которой наилучшим образом расположены условные средние значения
Величины, входящие в уравнение (4), могут быть найдены по данным, объединённым в группы.
При вычислениях по группированным данным величины
Уравнение линейной регрессии может быть найдено методом наименьших квадратов. В случае двух переменных
Неизвестные параметры
Найдя частные производные данного выражения по
Данная система линейных алгебраических уравнений может быть решена матричным методом или методом Крамера.
3) Вычисление коэффициента детерминированности
Для количественной оценки соответствия теоретической линии регрессии эмпирическим данным используется коэффициент детерминированности
где
где
Обычно коэффициент детерминированности лежит между 0 и 1. Чем ближе этот коэффициент к 1, тем лучше найденная линия регрессии представляет экспериментальные данные, положенные в основу расчётов.
1.4 Разработка алгоритма решения задачи
Чтобы решить поставленную задачу, необходимо воспользоваться следующим алгоритмом:
1) По результатам наблюдений двух измеримых признаков (X,Y) построить вспомогательную ( корреляционную ) таблицу, распределив значения X,Y на 5-6 интервалов. Найти условные средние значения
2) Вычислить значение коэффициента корреляции по группированным данным, используя формулы.
3) Найти уравнение регрессии, используя формулы.
4) Найти уравнение регрессии методом наименьших квадратов.
5) По данным значениям переменных построить точечную диаграмму, указать на ней линию тренда. При построении линии тренда с помощью вкладки «Параметры» показать на диаграмме уравнение линии тренда и величину R2.
6) Найти теоретические значения Y, подставив данные значения xi в уравнение регрессии, найденное в пункте 3.
7) Построить графики условных средних значений
8) Найти коэффициент детерминированности для уравнения регрессии, найденного в пункте 3.
9) Найти коэффициент детерминированности для уравнения регрессии, найденного в пункте 3.
2. Контрольный вариант
Для того чтобы найти уравнение регрессии средствами MS Excel создадим сначала необходимые таблицы. В первую очередь необходимо рассчитать необходимые параметры для составления корреляционной таблицы.
Рис.1 Фрагмент окна Excel c табличными данными х и у.
Рис.2 Фрагмент окна Excel, отображающий максимальное и минимальное значения х и у.
Пояснения:
1) В ячейки A22:A51 в ячейки B22:B51 вводим значения X и Y.
2) Для расчёта средних значений первоначальных данных X и Y в ячейку A52 вводим формулу =СУММ(A22:A51)/30, а в ячейку B52 вводим формулу =СУММ(B22:B51)/30.
3) Чтобы рассчитать максимальное и минимальное значение X, в ячейки B54 и B55 вводим формулы =МАКС(A22:A51) и =МИН(A22:A51) соответственно.
4) Аналогично, чтобы рассчитать максимальное и минимальное значение Y, в ячейки B57 и B58 вводим формулы =МАКС(B22:B51) и =МИН(B22:B51) соответственно.
Рис.3 Фрагмент окна Excel, отображающий исходные данные и корреляционную таблицу.
Пояснения:
Используя начальные данные можно составить корреляционную таблицу.
1) В ячейки C1:G1 и в ячейки A3:A7 вводим интервалы изменения исходных значений X и Y.
2) В ячейки C2:G2 вводим середины интервалов по признаку X
3 В ячейки B3:B7 вводим середины интервалов по признаку Y.
4) В ячейку H3 вводим формулу =СУММ(C3:G3) и копируем её в ячейки H4:H7.
5) В ячейку C8 вводим формулу =СУММ(C3:C7) и копируем её в ячейки D8:H8.
6) В ячейку C9 вводим формулу =(B3*C3+B4*C4+B5*C5+B6*C6+B7*C7)/C8.
7) В ячейку D9 вводим формулу =(B3*D3+B4*D4+B5*D5+B6*D6+B7*D7)/D8.
8) В ячейку E9 вводим формулу =(B3*E3+B4*E4+B5*E5+B6*E6+B7*E7)/E8.
9) В ячейку F9 вводим формулу =(B3*F3+B4*F4+B5*F5+B6*F6+B7*F7)/F8.
10) В ячейку I3 вводим формулу =(C2*C3+D2*D3+E2*E3+F2*F3+G2*G3)/H3.
11) В ячейку I4 вводим формулу =(C2*C4+D2*D4+E2*E4+F2*F4+G2*G4)/H4.
12) В ячейку I5 вводим формулу =(C2*C5+D2*D5+E2*E5+F2*F5+G2*G5)/H5.
13) В ячейку I6 вводим формулу =(C2*C6+D2*D6+E2*E6+F2*F6+G2*G6)/H6.
14) В ячейку I7 вводим формулу =(C2*C7+D2*D7+E2*E7+F2*F7+G2*G7)/H7.
Рис.4 Фрагмент окна Excel, отображающий вычисление среднего значения х и у и коэффициента групповой корреляции.
Рис.5 Фрагмент окна Excel, отображающий вспомогательную таблицу для вычисления коэффициента корреляции.
Пояснения:
1) В ячейку L2 вводим формулу
=(C2*C8+D2*D8+E2*E8+F2*F8+G2*G8+H2*H8)/30.
2) В ячейку M2 вводим формулу
=(B3*H3+B4*H4+B5*H5+B6*H6+B7*H7+B8*H8)/30.
3) В ячейки N2:N6 и в ячейки O2:O6 вводим соответствующие средние интервальные значения X и Y.
4) В ячейку P2 вводим формулу =N2-$L$2 и копируем её в ячейки P3:P6.
5) В ячейку Q2 вводим формулу =O2-$M$2 и копируем её в ячейки Q3:Q6.
6) В ячейку R2 вводим формулу =P2*Q2, затем в ячейку R3 вводим формулу =P3*Q3 и т.д. до ячейки R6.
7) В ячейку R8 вводим формулу =СУММ(R2:R6).
8) В ячейку S2 вводим формулу =P2^2 и копируем её в ячейки S3:S6.
9) В ячейку T2 вводим формулу =Q2^2 и копируем её в ячейки T3:T6.
10) В ячейку W3 вводим формулу =(W2-$L$2)*($V$3-$M$2)*C3 и копируем её до ячейки АА3.
11) В ячейку W4 вводим формулу =(W2-$L$2)*($V$4-$M$2)*C4 и копируем её до ячейки АА4.
12) В ячейку W5 вводим формулу =(W2-$L$2)*($V$5-$M$2)*C5 и копируем её до ячейки АА5.
13) В ячейку W6 вводим формулу = (W2-$L$2)*($V$6-$M$2)*C6 и копируем её до ячейки АА6.
14) В ячейку W7 вводим формулу = (W2-$L$3)*($V$7-$M$2)*C7 и копируем её до ячейки АА7.
15) В ячейку X11 вводим формулу = S2*$W$8, копируем её до ячейки X15.
16) В ячейку Z11 вводим формулу = T2*$AB$3, копируем её до ячейки Z15
17) В ячейку V16 вводим формулу = СУММ(V11:V15).
18) В ячейку X16 вводим формулу =СУММ(X11:X15).
19) В ячейку Z16 вводим формулу = СУММ(Z11:Z15).
20) В ячейку X17 вводим формулу =X16/30.
21) В ячейку Z17 вводим формулу =Z16/30.
22) В ячейку X18 вводим формулу =КОРЕНЬ(X17).
23) В ячейку Z18 вводим формулу =КОРЕНЬ(Z17)
24) В ячейку L9 введём формулу =AB8/(X18*Z18). В этой ячейке будет находиться значение коэффициента корреляции для группированных данных.
2.1 Нахождение уравнений регрессии.
1) Найдём уравнение регрессии по группированным данным.
Для того чтобы вычислить коэффициенты уравнения регрессии по группированным данным необходимо вычислить значение параметров по формулам, приведенным в теории.
|
Пояснения:
1) В ячейку L32 вводим формулу =Х18.
2) В ячейку L33 вводим формулу =Z18.
3) В ячейку L34 вводим формулу =L33/L32.
В итоге получили уравнение регрессии по групповым данным:
У=1,2777Х-132,250
2.2 Нахождение уравнения регрессии с помощью метода наименьших квадратов.
Аппроксимируем функцию
1) В ячейку P24 вводим формулу =A22^2 и копируем её в ячейки P25:P53.
2) В ячейку Q24 вводим формулу =A22*B22 и копируем её в ячейки Q25:Q53.
3) В ячейку R24 вводим формулу =A22 и копируем её в ячейки R25:R53
В ячейку T24 вводим формулу =$L$9*$L$34*(R24-$L$2)+$M$2 и копируем её в ячейки T25:T53.
В ячейку W24 вводим формулу =(B22-V24)^2 и копируем её в ячейки W25:W53.
В ячейку Z24 вводим формулу =(B22-T24)^2 и копируем её в ячейки Z25:Z53.
4) В ячейку P54 вводим формулу =СУММ(P24:P53)
5) В ячейку Q54 вводим формулу =СУММ(Q24:Q53).
|
Рис.7Фрагмент окна Excel, отображающий полученное уравнение линейной регрессии.
В итоге получили уравнение регрессии по групповым данным: y=1,2777X-133,195.
2.3 Нахождение коэффициентов детерминированности.
Рис.8 Фрагмент окна Excel, отображающий вычисление коэффициента детерминированности для линейного и группового уравнений.
Пояснения:
Для линейного уравнения
1) В ячейку W24 вводим формулу =(B22-V24)^2 и копируем её в ячейки W25:W53.
Для группового уравнения
2) В ячейку Z24вводим формулу =(B22-T24)^2 и копируем её в ячейки Z25:Z53.
3) В ячейку Х24 вводим формулу =(B22-$B$52)^2 и копируем её в ячейки Х25:Х53.
4) В ячейку АА24 вводим формулу =(B22-$M$2)^2 и копируем её в ячейки АА25:АА53.
5) В ячейку W54 вводим формулу =СУММ(W24:W53).
6) В ячейку X54 вводим формулу =СУММ(X24:X53).
7) В ячейку Z54 вводим формулу =СУММ(Z24:Z53).
8) В ячейку AA54 вводим формулу =СУММ(AA24:AA53).
9) В ячейку W56 вводим формулу =1-W54/X54 .
10) В ячейку Z56 вводим формулу =1-Z54/AA54.
2.4 Построение графиков зависимостей и линии тренда
|
Рис.10: График зависимостей