скачать
ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ  МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ» Согласовано | Утверждаю |
___________________ Руководитель ООП по направлению 240100 проф. Н.М. Теляков |
_______________________ Зав.кафедрой ПТПЭ проф. Теляков Н.М. |
^
«МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ»
Направление подготовки: 240100 Химическая технология
Квалификация (степень) выпускника: бакалавр, специальное звание «бакалавр техники и технологий» ^ очная
Составители: заведующий каф. ПТПЭ Н.М. Теляков доцент каф. ПТПЭ О.А.Дубовиков
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2012 1.Цели и задачи дисциплины: Учебная дисциплина "Математические методы обработки экспериментальных данных" — вариативная часть дисциплин математического и естественнонаучного цикла направления "Химическая технология" первого уровня высшего профессионального образования бакалавриата. ^ «Математические методы обработки экспериментальных данных» является формирование профессиональной технической культуры, под которой понимается готовность и способность личности использовать в профессиональной деятельности приобретённую совокупность знаний, умений и навыков для обеспечения выполнения расчётов основных процессов и объектов химической технологии и выполнение элементов проектных разработок, характера мышления и ценностных ориентаций, при которых вопросы энерго- и ресурсосбережения рассматриваются в качестве приоритета. ^ : приобретение понимания проблем осуществления энерго-и ресурсосберегающих технологических процессов переработки природных энергоносителей при защите окружающей среды от техногенных воздействий; овладение приёмами сбора научно-технической информации, отечественного и зарубежного опыта для разработки проектов и реконструкции промышленных агрегатов и оборудования; формирование:
— культуры мышления, обобщения и анализа информации, постановки цели и выбора путей её достижения; — готовности самостоятельно приобретать новые знания, используя современные образовательные и информационные технологии; — способностей использовать основные положения и методы социальных, гуманитарных и экономических наук при решении социальных и профессиональных задач; — готовности использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования; — способностей к оценке вклада своей предметной области в решение экологических проблем и проблем безопасности; — способностей понимать сущность и значение информации в развитии современного информационного общества, сознавать опасности и угрозы, возникающие в этом процессе, соблюдать основные требования информационной безопасности, в том числе защиты государственной тайны. ^ Дисциплина «Математические методы обработки экспериментальных данных» относится к вариативной части дисциплин математического и естественнонаучного цикла основной образовательной программы. Содержание дисциплины базируется на знаниях, полученных при изучении других дисциплин естественнонаучного и профессионального циклов, а знания, умения и навыки, полученные при её изучении, будут использованы в процессе освоения профессиональных дисциплин, при курсовом и дипломном проектировании, в практической профессиональной деятельности. Изучение и успешная аттестация по данной дисциплине, наряду с другими дисциплинами, являются необходимыми для освоения профессиональных дисциплин, прохождения учебной и производственной практик. ^ Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих общекультурных (ОК) и профессиональных компетенций (ПК) выпускника: производственно-технологическая деятельность: - способен находить организационно - управленческие решения в нестандартных ситуациях и готов нести за них ответственность (ОК-4); - понимает роль охраны окружающей среды и рационального природопользования и для развития и сохранения цивилизации (ОК-13); - способен осуществлять технологический процесс в соответствии с регламентом и использовать технические средства для измерения основных параметров технологического процесса, свойств сырья и продукции (ПК-7); - способен составлять математические модели типовых профессиональных задач, находить способы их решений и интерпретировать профессиональный (физический) смысл полученного математического результата (ПК-8); - способен планировать и проводить физические и химические эксперименты, проводить обработку их результатов и оценивать погрешности, математически моделировать физические и химические процессы и явления, выдвигать гипотезы и устанавливать границы их применения (ПК-21); - готов использовать информационные технологии при разработке проектов(ПК-27).
В результате изучения дисциплины студент должен: знать: — основные закономерности процессов переноса теплоты, движения жидкости и газов применительно к технологическим агрегатам; — основные закономерности химических и физико-химических процессов, процессов массопереноса применительно к технологическим процессам, агрегатам и оборудованию нефтегазопереработки; — основные группы и классы современных материалов, их свойства и области применения, принципы выбора. уметь: — выполнять чертежи деталей и элементов конструкций; — рассчитывать и анализировать процессы внешнего и внутреннего теплообмена в аппаратах различного технологического назначения, выбирать рациональные температурные и тепловые режимы работы оборудования; — применять типовые подходы по обеспечению безопасности жизнедеятельности и экологической чистоты; — применять методы анализа и обработки экспериментальных данных, систематизации научно-технической информации; — принимать технологические решения, позволяющие использовать безотходные и ресурсосберегающие технологии. владеть: — методами компьютерной графики; — навыками расчёта и проектирования оборудования различного технологического назначения; — навыками работы с современными программными средствами подготовки конструкторско-технологической документации; — методами анализа технологических процессов и их влияния на качество получаемых продуктов.
^ Вид учебной работы | Всего часов | Семестры |
|
|
|
| ^ | 34 | III |
|
|
| В том числе: |
|
|
|
|
| Лекции | 17 | 17 |
|
|
| Практические занятия (ПЗ) | 17 | 17 |
|
|
| Семинары (С) | - | - |
|
|
| Лабораторные работы (ЛР) | - | - |
|
|
| ^ | 34 | 34 |
|
|
| В том числе: |
|
|
|
|
| Курсовой проект (работа) | - | - |
|
|
| Расчетно-графические работы | 24 | 24 |
|
|
| Реферат | - | - |
|
|
| ^ | 10 | 10 |
|
|
| ^ | - | - |
|
|
| Вид промежуточной аттестации: экзамен | зач. | зач. |
|
|
| Общая трудоемкость час зач. ед. | 68 | 68 |
|
|
| 2 | 2 |
|
|
|
^ 5.1. Содержание разделов дисциплины № п/п | Наименование раздела дисциплины | Содержание раздела | 1. | Введение | Предмет дисциплины. Значение эксперимента в научных исследованиях и промышленной практике. Содержание дисциплины | 2. | Классификация методов исследований | Фундаментальные и прикладные исследования. Теоретические и экспериментальные исследования. Натурный и модельные исследования. Стадии натурных исследований. Пассивный и активный эксперимент. Физическое и математическое моделирование. Поисковые исследования. Системный анализ процессов металлургической технологии. Общие принципы анализа типовых технологических процессов. Исследования на физических объектах в металлургии. Лабораторные эксперименты. Сущность масштабного перехода к полупромышленным и промышленным исследованиям | 3. | Моделирование. | Основные его виды. Математическое моделирование. Классификация математических моделей. Структурные и эмпирические модели. статические и динамические модели. Физические, аналоговые и имитационные модели | 4. | Математическая обработка результатов эксперимента | Представление результатов измерений. Погрешности измерений. Дискретные и непрерывные данные. Гистограммы и полигоны распределения. Предельные распределения. Нормальное распределение. Вероятность получения данного результата измерений. Генеральная совокупность измерений и выборка. Средние выборки к генеральной совокупности. Стандартное отклонение и другие показатели меры точности измерений | 5. | Дисперсионный анализ | Уравнения дисперсионного анализа. Квадраты отклонений и число степеней свободы в дисперсионном уравнении. Дисперсионный анализ качественных факторов. Дисперсионный анализ количественных факторов | 6. | Корреляционный анализ | Стохастическая связь. Степень тесноты связи. Коэффициент корреляции. Ковариация. Коэффициент множественной корреляции. Корреляционное отношение | 7. | Регрессионный анализ | Метод наименьших квадратов. Применение метода наименьших квадратов. На примере нахождения коэффициентов уравнения линейной регрессии. Анализ полученного регрессионного уравнения. Оценки равноточности, значимости коэффициентов уравнения регрессии и адекватности уравнения. Нахождение параметров линейной регрессии методом множественной корреляции. Регрессионный анализ в матричной форме | 8. | Подбор эмпирических формул | Подход к подбору эмпирических формул Метод выравнивания функции. Способ средних. Степенные и показательные функции как эмпирические формулы. Методы нахождения формулы для трех переменных | 9. | Планирование эксперимента | Порядок решения задач. Составление планов первого порядка. Дробный факторный эксперимент. Составление планов второго порядка | 10. | Методы оптимизации | Решение задач оптимизации. Метод сканирования. Оптимизация эксперимента методом Гаусса Зайделя. Метод градиента. Решение задач оптимизации методом крутого восхождения. Симплексный метод оптимизации. Применение методов случайного поиска при решении задач оптимизации | 11. | Методы определения динамических характеристик объекта | Методы изучения динамики процесса. Экспериментальные исследования с применением трассеров или индикаторов. Исследования по внедрению и освоению средств автоматического контроля и управления |
^ Шифр | Наименование обеспе-чиваемых (последую-щих) дисциплин | № № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 9 | 9 | 10 | 11 | ОПД.09 | Системы управления химико-технологическими процессами | + | + | + | + | + | + | + | + | + | ОПД.Р.05 | Химическая технология ПЭ и УМ | + | + | + | + | + | + | + | + | + | ОПД.Р.02 | Высокотемпературные процессы химической технологии | + | + | + | + | + | + | + | + | + | ОПД.Р.05 | Организация научных исследований | + | + | + | + | + | + | + | + | + | ^ № п/п | Наименование раздела дисциплины | Лек- ций | Практ. зан. | Лаб. зан. | Семи-наров | СРС | Всего часов | 1. | Введение | 1 |
|
|
| 2 | 3 | 2. | Классификация методов исследований | 1 |
|
|
| 2 | 3 | 3. | Моделирование. | 1 |
|
|
| 2 | 3 | 4. | Математическая обработка результатов эксперимента | 1 | 2 |
|
| 2 | 5 | 5. | Дисперсионный анализ | 2 | 2 |
|
| 4 | 8 | 6. | Корреляционный анализ | 2 | 2 |
|
| 4 | 8 | 7. | Регрессионный анализ | 2 | 4 |
|
| 4 | 10 | 8. | Подбор эмпирических формул | 2 | 2 |
|
| 4 | 8 | 9. | Планирование эксперимента | 2 | 3 |
|
| 4 | 9 | 10. | Методы оптимизации | 2 | 2 |
|
| 4 | 8 | 11. | Методы определения динамических характеристик объекта | 1 |
|
|
| 2 | 3 | ^ Лабораторные занятия не предусмотрены.
7. Практические занятия № п/п | № раздела дисциплины | Наименование практических занятий | Трудо-емкость (час.) | 1 | Математическая обработка результатов эксперимента. Дисперсионный анализ | Выборки (математическое ожидание, дисперсии, и др. оценки). Проверка нормальности закона распределения | 4 | 2 | Корреляционный анализ Регрессионный анализ. Подбор эмпирических формул | Метод наименьших квадратов. Парная корреляция. Уравнение регрессии. Проверка регрессионного уравнения на значимость и адекватность | 8 | 3 | Планирование эксперимента | Построение планов полного и дробного факторного экспериментов | 3 | 4 | Методы оптимизации | Нахождение экстремума при планировании эксперимента | 2 |
^ Курсовые проекты (работы) не предусмотрены.
8 Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины: а) основная литература 1. Власов К.П., Власов П.К., Киселева А.А. Методы исследований и организация экспериментов. Харьков: Гуманитарный центр, 2002.- 256с. 2. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. 5-е изд., стер. М.: Высшая школа. 1998. 576 с. 3. Гмурман В.С. Теория вероятностей и математическая статистика. 6-е изд., стер. М.: Высшая школа. 1998. 479 с. 4. Кафаров В.В. Математическое моделирование основных процессов химических производств./ Глебов М.В., М.: Высшая школа, 1991. 400 с. 5. Цымбал В.П. Математическое моделирование металлургических процессов. М.: Металлургия, 1986ю 236 с. б) дополнительная литература 1. Адлер Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий./ Маркова Е.В., Грановский Ю.В. М.: Наука. 1976. 279 с. 2. Налимов В.В. Статистические методы описания химических и металлургических прочессов. М.: Металлургия, 1963. 342 с. 3. Закгейм А.Ю. Введение в моделирование химико-технологических процессов. М.: Химия, 1982. 287 с. 4. Хартман К. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов./ Лецкий Э., Шефер В., М.: Мир, 1977. 292 с. в) программное обеспечение Электронные версии учебников, пособий, методических разработок, указаний и рекомендаций по всем видам учебной работы, предусмотренных вузовской рабочей программой, находящиеся в свободном доступе для студентов, обучающихся в вузе. г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы Операционные системы Windows, стандартные офисные программы. ^ Использование материалов и приборов лаборатории кафедры печных технологий и природных энергоносителей, показ видеоматериалов. Использование студентами для самостоятельной работы разработанных на кафедре учебников и учебных пособий. Для реализации практических занятий по дисциплине кафедра располагает компьютерным классом. ^ Примерная программа предусматривает возможность обучения в рамках традиционной поточно-групповой системы обучения. При этом обучение рекомендуется в течение семестра: для бакалавров — в III Разработчики: Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»
| Заведующий кафедрой печных технологий и переработки энергоносителей, профессор | Н.М.Теляков | Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»
| Доцент кафедры печных технологий и переработки энергоносителей, | О.А.Дубовиков |
Добавить документ в свой блог или на сайт
|