Alkalmazásorientált eszközök mérnököknek

Átírás

1 Villamos Energetika Tanszék webhelyen lett közzétéve ( Címlap > Alkalmazásorientált eszközök mérnököknek Alkalmazásorientált eszközök mérnököknek ALAP ADATOK Tárgykód: VIVEAV56 Oktató(k): Dr. Raisz Dávid TÁRGY ÖSSZEFOGLALÓ Tapasztalat szerint sok hallgatót elriasztanak az olyan szakmai feladatok, amelyek több-kevesebb számítógép programozást igényelnek legyen szó akár önálló laboratórium, akár TDK munka, akár szakdolgozat ill. diplomaterv készítés során felmerül? feladatokról mert ezek egy része az alapképzésben megismert programnyelvek segítségével csak nagy (és felesleges) id?- és munkaráfordítással oldható meg. Többnyire mindenkinek rendelkezésére állnak azonban olyan szoftverek (egyszer?bb feladatokra Excel / VBA, összetettebb vagy szakmaspecifikus feladatokra Matlab és környezete) amelyekkel ezek a feladatok egyszer?en és némi ismerkedés után gyorsan megoldhatók. A tárgy célja, hogy legy?zze a hallgatókban a programozzással járó feladatokkal szemben esetleg jelen lév? távolságtartást; olyan újrahasznosítható készségeket fejlesszen ki a hallgatókban, amelyek segítségével az Excel / VBA ill. a Matlab programcsomag adta lehet?ségeket képesek lesznek kihasználni akár kés?bbi szakmai életük során is; eközben néhány, a mérnöki gyakorlatban felmerül? komplex probléma konkrét megoldási lépéseit bemutassa (egészen a szoftver rutinok kódolásának szintjéig), ezzel segítse a hallgatót a mérnöki problémák megoldási technikáinak rutinszer? elsajátításában. VALAMENNYI KÉPZÉS (kivéve mérnök informatikus) HALLGATÓINAK AJÁNLOTT! A konkrét mérnöki feladatok (ld. alább) megoldása közben a hallgatók elsajátítják többek között az alábbi eszközök használatát: Excel: 1. Adatbevitel, küls? adatok importálása, és egyszer?, programozást nem igényl? munkalapm?veletek. Legfontosabb munkalapfüggvények. Példák. 2. Analysis Toolpak és Solver b?vítmények kínálta lehet?ségek. Példák. 3. Makró rögzítés, szerkesztés, Visual Basic for Applications (VBA) környezet meghívása, e környezet lehet?ségei: watch, debug. 4. Excel VBA adattípusok. Az Excel legfontosabb objektumai (Application, Workbook, Worksheet, Chart, Range, stb.), tulajdonságaik és metódusaik használata. Példák. 5. Vezérl?k használata, Form-ok. Interaktív Chart-ok, eseménykezelés. 7. Tippek, trükkök. Matlab: 1. Áttekintés: Matlab fejleszt?i környezet, toolbox-ok. Legalapvet?bb m?veletek, utasítások ismertetése. Adattípusok, programszervezés, ciklusok és vektorizált m?veletek. 2. Grafikus ábrázolás. Felhasználói felület fejlesztése. (GUIDE) Callback-ek használata. 3. Adatelemzési eljárások, interpoláció, statisztikai jellemz?k számítása, fft, paraméterillesztési módszerek. 4. Differenciálegyenletek megoldása. 5. Optimalizálási eljárások használata (fminsearch, fmincon, genetikus algoritmus). 7. Tippek, trükkök a hatékony és gyors fejlesztéshez: Debugger, Profiler, Compiler használata. Simulink:

2 1. Áttekintés: Simulink és moduljai. Simulink alapvet? blokkjainak ismertetése. Simulink modell felépítése parancssorból. Maszkolás. 2. Differenciálegyenletek megoldása Simulink segítségével. Algebrai hurkok elkerülése. 3. Saját, m-függvényként megírt rutinok beágyazása. S-function blokk. Accelerator. A gyakorlati feladatok, amelyek megoldási lépéseivel a hallgatók megismerkednek, például az alábbiak (ezek célja: illusztráció, nem villamoskari hallgatók se riadjanak el! + egyéb ötleteket, érdekes feladatokat szívesen fogadok!): 1. Villamos fogyasztók osztályozása (klaszterezése) mérési adatok alapján 2. Kisfeszültség? hálózati veszteség becslése mérések alapján (grafikus felület? villamos hálózatszámító program megvalósítása, fogyasztók sztochasztikus modellezése) 3. Rövidtávú terhelésbecslés megvalósítása neurális hálózatok segítségével 4. Villamos vontatás visszatápláló üzemi paramétereinek meghatározása mérések alapján 5. Villamos termikus modell (pl. ívkemence) paramétereinek illesztése mérések alapján 6. Villamos hálózatok rendelkezésreállási mutatóinak számítása Monte-Carlo szimulációk segítségével 7. Nagymennyiség? mérési adat feldolgozása, automatikus jelentéskészítés 8. Feszültségletörés forrásának meghatározása (interaktív grafikus tranziens regisztrátum elemz? szoftver készítése) 9. Vezérelt fogyasztók modellezése, több célfüggvényt kielégít? vezérlése. 10. Egyéb mérnöki területeken felmerül? feladatok, pl. kaszkádrendszer? elválasztó m?veletek (pl. desztilláció) modellezése, m?veleti paramétereinek becslése egyszer?sített számításokkal 11. Egyebek. A félév elején áttekintjük az Excel használatát, a munkalapfüggvényeket, majd rátérünk a VBA programozásra. A félév második felében a Matlab programcsomaggal ismerkedünk meg, és sok hasznos fogást, trükköt elsajátítunk a félév végére. A korábbi félévekhez hasonlóan az el?adások anyaga (a vetített képerny? tartalommal együtt) wmv video file-ok formájában letölthet?, és utólag is visszanézhet? lesz. Kérdések esetén állok rendelkezésre. Idézet volt hallgatók leveleib?l: El kell mondanom azt is, hogy a Matlab és Excel makrók, programok írása a jelenlegi munkám során is óriási haszon, s?t még a saját otthoni elképzeléseim is sokszor Excel-ben valósulnak meg. Vagyis igen mély benyomást tett rám az, hogy tanulhattam ezekr?l a dolgokról. A diplomatervezéskor az Excel-ben írandó szoftver szükségességét azzal magyaráztuk volt, hogy az Excel az a program, amely olyan elterjedt, hogy szinte minden gépen rajta van. Tehát célszer? erre írni alkalmazásokat, mert nem kell külön szoftvert vennie a megrendel?nek. Ez a gondolat, mármint az Excel népszer?sége és elterjedt alkalmazása olyan mérték? itt az ELM?-nél (legalábbis régiós szinten), hogy b?ven van eset, amikor a tanultakkal tudok orvosolni problémákat. "... A matlabos rész... kapcsán csak annyit, hogy jelent?s segítséget nyújtott egy tárgy házijának megoldásában.... A számonkérések könny?ek voltak, hiszen "csak" meg kellett tanulni az ellen?rz? sort.... Az excel makró világa új volt számomra, sokat tanultam bel?le, a matlabos rész is jelent?s dolgokat mutatott nekem, hasznomra vált az integrálásderiválás, lin.egyenletrendszer megoldásainak módszerei."további idézet egy hallgatóval való levelezésb?l: "Csak röviden szeretnék egy jó visszajelzést adni, hogy nagyon hasznos volt nekem az Excel/Matlab tárgy tavasszal, mert most, a szakdolgozatom kapcsán, és így egyre jobban látom, hogy majd a munkám során is meghatározó különbséget jelent az excel hatékony kezelése. Tehát köszönöm, hogy volt lehet?ség az egyetemen ezt elkezdeni!... Hát igen, amikor használni kell, akkor mindig felértékel?dik a tudás :) (Akkor fogalmazódott meg bennem, hogy írok Önnek, amikor az ipari konzulensem csodálkozva megkérdezte, hogy én meg hol tanultam VBA-t? Én meg mondhattam, hogy az egyetemen)" "... ez egy baromi hasznos tárgy..."

3 "Különösen hasznos tárgy, kötelez? is lehetne. A képerny?felvétel pedig sokat segít visszakeresni és megérteni a kicsit homályosabb dolgokat is." "Nagyon megszerettem a Visual Basic-et, és?szintén mondom Ön sokkal érthet?bben elmondta a programozás lényegét, gondolkodásmódját, mint annak idején a C/C++ -t tanító tanáraim." Nyelv magyar RÉSZLETEK HÍREK Tantárgy A számonkérések id?pontjai:?március 22.: 1. zárthelyi dolgozat - EXCEL témakörb?l május 3.: 2. zárthelyi dolgozat - MATLAB témakörb?l május 10.: pót ZH Mir?l és kinek szól a tárgy Tapasztalat szerint sok hallgatót elriasztanak az olyan szakmai feladatok, amelyek több-kevesebb számítógép programozást igényelnek legyen szó akár önálló laboratórium, akár TDK munka, akár szakdolgozat ill. diplomaterv készítés során felmerül? feladatokról mert ezek egy része az alapképzésben megismert programnyelvek segítségével csak nagy (és felesleges) id?- és munkaráfordítással oldható meg. Többnyire mindenkinek rendelkezésére állnak azonban olyan szoftverek (egyszer?bb feladatokra Excel / VBA, összetettebb vagy szakmaspecifikus feladatokra Matlab és környezete) amelyekkel ezek a feladatok egyszer?en és némi ismerkedés után gyorsan megoldhatók. A tárgy célja, hogy legy?zze a hallgatókban a programozzással járó feladatokkal szemben esetleg jelen lév? távolságtartást; olyan újrahasznosítható készségeket fejlesszen ki a hallgatókban, amelyek segítségével az Excel / VBA ill. a Matlab programcsomag adta lehet?ségeket képesek lesznek kihasználni akár kés?bbi szakmai életük során is; eközben néhány, a mérnöki gyakorlatban felmerül? komplex probléma konkrét megoldási lépéseit bemutassa (egészen a szoftver rutinok kódolásának szintjéig), ezzel segítse a hallgatót a mérnöki problémák megoldási technikáinak rutinszer? elsajátításában. VALAMENNYI KÉPZÉS (kivéve mérnök informatikus) HALLGATÓINAK AJÁNLOTT! A konkrét mérnöki feladatok (ld. alább) megoldása közben a hallgatók elsajátítják többek között az alábbi eszközök használatát: Excel: 1. Adatbevitel, küls? adatok importálása, és egyszer?, programozást nem igényl? munkalapm?veletek. Legfontosabb munkalapfüggvények. Példák. 2. Analysis Toolpak és Solver b?vítmények kínálta lehet?ségek. Példák. 3. Makró rögzítés, szerkesztés, Visual Basic for Applications (VBA) környezet meghívása, e környezet lehet?ségei: watch, debug. 4. Excel VBA adattípusok. Az Excel legfontosabb objektumai (Application, Workbook, Worksheet, Chart, Range, stb.), tulajdonságaik és metódusaik használata. Példák. 5. Vezérl?k használata, Form-ok. Interaktív Chart-ok, eseménykezelés. 7. Tippek, trükkök. Matlab: 1. Áttekintés: Matlab fejleszt?i környezet, toolbox-ok. Legalapvet?bb m?veletek, utasítások ismertetése. Adattípusok, programszervezés, ciklusok és vektorizált m?veletek. 2. Grafikus ábrázolás. Felhasználói felület fejlesztése. (GUIDE) Callback-ek használata. 3. Adatelemzési eljárások, interpoláció, statisztikai jellemz?k számítása, fft, paraméterillesztési módszerek. 4. Differenciálegyenletek megoldása. 5. Optimalizálási eljárások használata (fminsearch, fmincon, genetikus algoritmus).

4 7. Tippek, trükkök a hatékony és gyors fejlesztéshez: Debugger, Profiler, Compiler használata. 8. Differenciálegyenletek megoldása Simulink segítségével. A gyakorlati feladatok, amelyek megoldási lépéseivel a hallgatók megismerkednek, például az alábbiak (ezek célja: illusztráció, nem villamoskari hallgatók se riadjanak el! + egyéb ötleteket, érdekes feladatokat szívesen fogadok!): 1. Villamos fogyasztók osztályozása (klaszterezése) mérési adatok alapján 2. Kisfeszültség? hálózati veszteség becslése mérések alapján (grafikus felület? villamos hálózatszámító program megvalósítása, fogyasztók sztochasztikus modellezése) 3. Rövidtávú terhelésbecslés megvalósítása neurális hálózatok segítségével 4. Villamos vontatás visszatápláló üzemi paramétereinek meghatározása mérések alapján 5. Villamos termikus modell (pl. ívkemence) paramétereinek illesztése mérések alapján 6. Villamos hálózatok rendelkezésreállási mutatóinak számítása Monte-Carlo szimulációk segítségével 7. Nagymennyiség? mérési adat feldolgozása, automatikus jelentéskészítés 8. Feszültségletörés forrásának meghatározása (interaktív grafikus tranziens regisztrátum elemz? szoftver készítése) 9. Vezérelt fogyasztók modellezése, több célfüggvényt kielégít? vezérlése. 10. Egyéb mérnöki területeken felmerül? feladatok, pl. kaszkádrendszer? elválasztó m?veletek (pl. desztilláció) modellezése, m?veleti paramétereinek becslése egyszer?sített számításokkal 11. Egyebek. A félév elején áttekintjük az Excel használatát, a munkalapfüggvényeket, majd rátérünk a VBA programozásra. A félév második felében a Matlab programcsomaggal ismerkedünk meg, és sok hasznos fogást, trükköt elsajátítunk a félév végére. A korábbi félévekhez hasonlóan az el?adások anyaga (a vetített képerny? tartalommal együtt) wmv video file-ok formájában letölthet?, és utólag is visszanézhet? lesz. Kérdések esetén állok rendelkezésre. Idézet volt hallgatók leveleib?l: El kell mondanom azt is, hogy a Matlab és Excel makrók, programok írása a jelenlegi munkám során is óriási haszon, s?t még a saját otthoni elképzeléseim is sokszor Excel-ben valósulnak meg. Vagyis igen mély benyomást tett rám az, hogy tanulhattam ezekr?l a dolgokról. A diplomatervezéskor az Excel-ben írandó szoftver szükségességét azzal magyaráztuk volt, hogy az Excel az a program, amely olyan elterjedt, hogy szinte minden gépen rajta van. Tehát célszer? erre írni alkalmazásokat, mert nem kell külön szoftvert vennie a megrendel?nek. Ez a gondolat, mármint az Excel népszer?sége és elterjedt alkalmazása olyan mérték? itt az ELM?-nél (legalábbis régiós szinten), hogy b?ven van eset, amikor a tanultakkal tudok orvosolni problémákat. "... A matlabos rész... kapcsán csak annyit, hogy jelent?s segítséget nyújtott egy tárgy házijának megoldásában.... A számonkérések könny?ek voltak, hiszen "csak" meg kellett tanulni az ellen?rz? sort.... Az excel makró világa új volt számomra, sokat tanultam bel?le, a matlabos rész is jelent?s dolgokat mutatott nekem, hasznomra vált az integrálásderiválás, lin.egyenletrendszer megoldásainak módszerei."további idézet egy hallgatóval való levelezésb?l: "Csak röviden szeretnék egy jó visszajelzést adni, hogy nagyon hasznos volt nekem az Excel/Matlab tárgy tavasszal, mert most, a szakdolgozatom kapcsán, és így egyre jobban látom, hogy majd a munkám során is meghatározó különbséget jelent az excel hatékony kezelése. Tehát köszönöm, hogy volt lehet?ség az egyetemen ezt elkezdeni!... Hát igen, amikor használni kell, akkor mindig felértékel?dik a tudás :) (Akkor fogalmazódott meg bennem, hogy írok Önnek, amikor az ipari konzulensem csodálkozva megkérdezte, hogy én meg hol tanultam VBA-t? Én meg mondhattam, hogy az egyetemen)" "... ez egy baromi hasznos tárgy..." "Különösen hasznos tárgy, kötelez? is lehetne. A képerny?felvétel pedig sokat segít visszakeresni és megérteni a kicsit homályosabb dolgokat is." "Nagyon megszerettem a Visual Basic-et, és?szintén mondom Ön sokkal érthet?bben elmondta a programozás lényegét, gondolkodásmódját, mint

5 annak idején a C/C++ -t tanító tanáraim." ADATLAP Kód: VIVEAV56 TAD-lap Tanszék: Villamos Energetika Tanszék Szemeszter: 6,7, Követelmények: 2/0/0/v Kredit: 2 Oktató neve: Dr. Raisz Dávid Márk Szervezet név: Villamos Energetika Tanszék Oktató raisz.david@vet.bme.hu English name: Power Tools for Engineers Nyelv: hu Tárgy weboldala: TANANYAG El?adások anyaga video formában a tárgy hallgatói számára elérhet?. TMW FileExchange: HÁZI FELADAT Házi feladatok: Javaslom, hogy találjanak ki olyan feladatot, amely megfelel az egyéni érdekl?désüknek, és amelynek az önlab/szakdolgozat/tdk munkájuk során is hasznát vehetik. Nem jó, ha a feladat olyan, amit más tárgy kapcsán amúgy is megcsinálnának, de ha azt kiegészíti, továbbfejleszti, akkor már tökéletes. Az elvárások: egy m?köd? programocska (excel vagy matlab vagy mindkett?). Excel esetén makrót szoktam kérni, de pusztán munkalapfüggvények segítségével megvalósított számolótábla is elfogadható, ha az nagyon ötletes és egyedi. A terjedelemre vonatkozóan iránymutatásként szoktam említeni sor programkódot. A programhoz egy rövid leírást (2-3 oldal) is kérek, amely a program célját, használatának módját, és - bonyolult struktúra vagy nagyméret? kód esetén - az egyes eljárások, függvények rövid leírását tartalmazza. Házi feladat ötleteket kérem -en elküldeni (kb. fél oldalban leírva, hogy mit akar megvalósítani, és hogy az kapcsolódik-e egy másik tárgyban teljesítend? feladathoz, és mennyiben egészíti ki azt). Rövid iterációval a feladatot megbeszéljük, majd azt beadni a szorgalmi hét péntekjének délig kell, -en. A házi feladattal kapcsolatos egyéb tudnivalókat ld. alább. EREDMÉNYEK Eredmények:

6 KÉPZÉS BESOROLÁS Választható tárgyak Vil Házi feladat beküldése: Feladat hivatkozása / Link of task: Alkalmazásorientált eszközök mérnököknek, Raisz Dávid [1] Határid? / Deadline: péntek, 2016, május 20-12:00 Nyomtatva a BME VET honlapról. BME Forrás webcím: Hivatkozások: [1]