4.2. Клиентское ПО

Клиентское программное обеспечение предназначено для работы в среде Windows 95 или Windows NT и может быть установлено на любой компьютер, использующий сетевой протокол TCP/IP. При установке ПО следует указать IP-адрес компьютера, на котором функционирует серверное ПО. Клиентское ПО начинает свою работу с регистрации пользователя на сервере. Поэтому при неработающем сервере или нарушении связи по протоколу IP клиентское ПО работать не будет. После установления связи с сервером клиентская программа получает от него список студенческих групп. Пользователь выбирает свою группу. Затем сервер передает список студентов выбранной группы. Выбрав свою фамилию из списка, пользователь завершает регистрацию и переходит к выполнению работы. После регистрации заголовок окна программы содержит фамилию студента и номер группы, что позволяет преподавателю контролировать правильность регистрации и предотвращать мошенничество при сдаче коллоквиума или зачета.

Основное окно программы содержит раскрывающийся список возможных работ для выбора конкретной работы и четыре управляющие кнопки.

Первая кнопка вызывает теоретическую справку по выбранной работе. Справка может быть реализована в виде стандартного файла помощи Windows (help-файла) или отдельной интерактивной программы.

Вторая кнопка вызывает программу проведения коллоквиума. Вопросы коллоквиума передаются с сервера. Сервер также определяет число вопросов и допустимое время ответа на все вопросы (по истечении отведенного времени работа этой программы прекращается, а студент получает те баллы, которые он успел "заработать" при ответах на вопросы). Выбрав очередной вопрос студент видит на экране текст вопроса и несколько вариантов ответа. Отметив правильный, на его взгляд, ответ, студент нажимает кнопку "Готово". Программа сообщает, правильно ли студент ответил на данный вопрос. Вторично ответить на тот же вопрос нельзя. Следует переходить к другим вопросам. После ответа на последний вопрос (или по истечении отведенного времени) программа сообщает итоговую оценку (с учетом общего числа вопросов и количества правильных ответов – оценка может быть дробной и лежать в пределах от 0 до 5 баллов). По окончании коллоквиума студент может перейти к выполнению эксперимента или моделированию (если он набрал не менее 3 баллов за коллоквиум) или вернуться к теоретической справке и пройти коллоквиум еще раз.

Третья кнопка основного окна программы активизирует процедуру выполнения эксперимента. Здесь вначале студент задает управляющие параметры, а затем передает управление серверу. До получения ответа от сервера клиентская программа находится в состоянии ожидания. Получив массив данных с результатами эксперимента, она вызывает программу обработки результатов.

Четвертая кнопка основного окна активизирует модуль математического моделирования. Модуль осуществляет моделирование переходных процессов в лабораторной установке при тех же параметрах, которые задавались для эксперимента (но можно ввести и другие). Модуль содержит собственно модель, то есть систему дифференциальных и алгебраических уравнений, описывающую состояние лабораторной установки в каждый момент времени, решатель и управляющую оболочку. Модель будет подробно описана ниже. Решатель предназначен для численного интегрирования дифференциальных уравнений модели на заданном интервале времени. Он использует комбинацию неявного метода Адамса-Маултона и явного метода Адамса-Башфорта четвертого порядка. Эти методы в паре позволяют организовать численное интегрирование методом прогноза-коррекции при высокой точности и хорошей устойчивости процесса интегрирования. Для начала интегрирования на первых трех шагах используется метод Рунге-Кутта четвертого порядка, которому для начала расчета достаточно нулевого приближения переменных (начальных условий), в то время как методы Адамса не являются самоначинающимися. Управляющая оболочка модуля обеспечивает работу решателя на заданном интервале интегрирования с требуемым шагом и сохранение промежуточных значений переменных на каждом шаге интегрирования. Эти значения переменных и образуют массив данных, аналогичный результатам эксперимента. Во время моделирования можно контролировать большее число переменных, чем при проведении эксперимента. В этом заключается основное отличие результатов эксперимента и моделирования. По окончании моделирования вызывается та же программа обработки результатов, что и после выполнения эксперимента.

Программа обработки результатов получает массив данных и вычленяет из него значения, относящиеся к разным переменным. Изначально программа строит в отдельном окне "осциллограммы", то есть кривые изменения всех полученных переменных во времени. Затем в интерактивном режиме пользователь может выбрать переменные, график изменения которых он хотел бы видеть на экране, изменить масштаб изображения, получить числовые значения выбранных точек и распечатать график. Выбрав одну из переменных и отметив период ее изменения можно провести гармонический анализ и получить постоянную составляющую, а также амплитуды и фазы нескольких первых гармоник. Программа обработки позволяет также сохранить выбранные кривые в файле в виде форматированного числового массива для последующей обработки другими программами.