Учебная программа Дисциплины р2 «Методы оптимизации и оптимального управления» по направлению 011800 «Радиофизика» магистерская программа «Информационные процессы и системы» icon

Учебная программа Дисциплины р2 «Методы оптимизации и оптимального управления» по направлению 011800 «Радиофизика» магистерская программа «Информационные процессы и системы»


Смотрите также:
Учебная программа Дисциплины р5 «Методы радиоприема слабых шумовых излучений» по направлению...
Учебная программа Дисциплины р4 «Квантовая радиотехника» по направлению 011800 «Радиофизика»...
Учебная программа Дисциплины р5 «Акустические методы исследований в биологии и медицине» по...
Учебная программа Дисциплины р3 «Физика фемтосекундных лазеров» по направлению 011800...
Учебная программа Дисциплины р5 «Лазерная спектроскопия» по направлению 011800 «Радиофизика»...
Учебная программа Дисциплины р6 «Основы теории антенн» по направлению 011800 «Радиофизика»...
Учебная программа Дисциплины р6 «Сканирующая зондовая микроскопия» по направлению 011800...
Учебная программа Дисциплины р1 «Геофизика» по направлению 011800 «Радиофизика» магистерская...
Учебная программа Дисциплины р2 «Основы дифракционного структурного анализа» по направлению...
Учебная программа Дисциплины 02 «Автоматизация измерений в квантовой электронике» по направлению...
Учебная программа Дисциплины р3 «Высокочастотная релятивистская электроника» по направлению...
Учебная программа Дисциплины р1 «Основы полупроводниковой технологии» по направлению 011800...



Загрузка...
скачать


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского»


Радиофизический факультет

Кафедра радиотехники


УТВЕРЖДАЮ

Декан радиофизического факультета


____________________Якимов А.В.

«18» мая 2011 г.


Учебная программа


Дисциплины М2.Р2 «Методы оптимизации и оптимального управления»


по направлению 011800 «Радиофизика»


магистерская программа «Информационные процессы и системы»


Нижний Новгород

2011 г.

1. ^ Цели и задачи дисциплины

Теоретические и прикладные аспекты функционирования информационных систем, вопросы их эксплуатации неразрывно связаны с использованием современных методов принятия решений. При наличии формализации задачу принятия решений наиболее целесообразно решать методами математического программирования и оптимизации. Возможности современных вычислительных средств позволяют делать это наиболее эффективно. В динамических задачах, с учетом фактора времени задача принятия решений трактуется как задача оптимального или эффективного управления функционированием информационной системы. Наряду с классическими подходами, весьма перспективно осуществлять решение оптимизационной задачи (как статической, так и динамической) на основе численных методов поисковой оптимизации. В отсутствии формализации задача анализа и принятия решений может быть решена с помощью субъективных подходов и экспертных систем.

Цель курса - сформировать у студентов представление о современных методах компьютерной оптимизации и принятия решений.


2. Место дисциплины в структуре магистерской программы

Дисциплина «Методы оптимизации и оптимального управления» относится к дисциплинам вариативной части профессионального цикла основной образовательной программы по направлению 011800 «Радиофизика».


3. ^ Требования к уровню освоения содержания дисциплины

В результате освоения дисциплины формируются следующие компетенции:

  • способностью использовать базовые знания и навыки управления информацией для решения исследовательских профессиональных задач, соблюдать основные требования информационной безопасности, защиты государственной тайны (ОК-l0);

  • способность к свободному владению знаниями фундаментальных разделов физики и радиофизики, необходимыми для решения научно-исследовательских задач (в соответствии со своим профилем подготовки) (ПК-1);

  • способность к свободному владению профессионально-профилированными знаниями в области информационных технологий, использованию современных компьютерных сетей, программных продуктов и ресурсов Интернет для решения задач профессиональной деятельности, в том числе находящихся за пределами профильной подготовки (ПК-2);

  • способность использовать в своей научно-исследовательской деятельности знание современных проблем и новейших достижений физики и радиофизики (ПК-3);

  • способность самостоятельно ставить научные задачи в области физики и радиофизики (в соответствии с профилем подготовки) и решать их с использованием современного оборудования и новейшего отечественного и зарубежного опыта (ПК-4).


В результате изучения студенты должны:

  • владеть методологией формального описания задачи конкретной информационной системы;

  • иметь представление об эффективном решении как компромиссном решении в случае многокритериальности задачи;

  • знать классические и поисковые подходы к решению задачи математического программирования;

  • знать основные этапы постановки задачи оптимизации на ЭВМ;

  • иметь навыки практического решения современных задач оптимизации систем на ЭВМ.


4.Объем дисциплины и виды учебной работы

Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы, 108 часов.


Виды учебной работы

Всего часов

Семестры

^ Общая трудоемкость дисциплины

108

9

Аудиторные занятия

32

32

Лекции

32

32

Практические занятия (ПЗ)

0

0

Семинары (С)

0

0

Лабораторные работы (ЛР)

0

0

Другие виды аудиторных занятий

0

0

Самостоятельная работа

40

40

Курсовой проект (работа)

0

0

Расчетно-графическая работа

0

0

Реферат

0

0

Другие виды самостоятельной работы

0

0

Вид итогового контроля (зачет, экзамен)

экзамен (36)

экзамен (36)


5. Содержание дисциплины

5.1. Разделы дисциплины и виды занятий


№п/п

Раздел дисциплины

Лекции

ПЗ (или С)

ЛР

1.
^

Введение. Основные методологии принятия решений.


4







2.

Формальное описание системы. Прямая и обратная задача исследования

6







3.

Оптимизация как эффективная методика принятия решений.

8







4.
^

Численные методы поисковой оптимизации.


6







5.

Решение математических задач методами оптимизации.


4







6.

Задачи оптимального управления.

4








5.2. Содержание разделов дисциплины


Раздел 1. Введение. Основные методологии принятия решений.

Предмет и структура курса. Аналитическая задача и задача принятия решений. Основные подходы к ее решению. Связь с курсами математического анализа, системного анализа, теории информации. Примеры формализованных и неформализованных задач принятия решений. Классификация задач. Демонстрация работы экспертной системы.


Раздел 2. Формальное описание системы. Прямая и обратная задача исследования.

Формальное описание информационной системы. Показатели качества ее функционирования. Два уровня описания внутреннего состояния системы. Структура системы и параметры ее функциональных элементов. Определение структуры, определение функционального элемента. Единство структуры и функций. Математическая модель. Прямая и обратная задача исследования. Примеры формального описания систем и задач. Общая постановка обратной задачи (синтеза, принятия решений). Классификация обратных задач. Два основных метода их решения. Классические методы синтеза. Их основные недостатки. Примеры.


Раздел 3. Оптимизация как эффективная методика принятия решений.

Общая постановка задачи векторной оптимизации. Понятие эффективного (Парето-оптимального) ее решения. Отыскание эффективных решений методом скаляризации векторной задачи. Целевая функция. Экстремальные задачи математического программирования, их классификация. Относительные показатели качества функционирования системы (частные критерии). Методы их формирования. Основные методы отыскания эффективных решений оптимизационной задачи. Метод главного критерия, его достоинства и недостатки. Метод обобщённого критерия как основной метод формирования целевых функций в задачах математического программирования. Метод минимаксного критерия, его особенности. Метод последовательных уступок, рекомендации к использованию. Комбинированные методы отыскания эффективных решений. Примеры общей постановки задачи оптимизации систем.


Раздел 4. Численные методы поисковой оптимизации.

Решение экстремальных задач математического программирования численными поисковыми методами. Поисковые алгоритмы, их классификация. Основные требования к поисковому оптимизатору (глобальность, надежность, эффективность). Локальный симплексный алгоритм Нелдера–Мида. Глобальный симплексный алгоритм минимизации целевой функции. Дискретные (сеточные) алгоритмы минимизации. Демонстрация работы численных поисковых алгоритмов минимизации на различных классах целевых функций, оценка их характеристик.


Раздел 5. Решение математических задач методами оптимизации.

Общая задача линейного программирования (ЛП). Классические подходы к решению. Оптимизационное решение задачи непрерывного ЛП. Целочисленное и булево ЛП. Решение многомерной задачи о рюкзаке методом оптимизации. Нелинейное программирование. Решение уравнений, систем трансцендентных уравнений, дифференциальных уравнений, систем неравенств методами поисковой оптимизации. Решение нелинейных однородных задач математического программирования с заданной системой нелинейных ограничений (типа неравенств, типа равенств). Неоднородная поисковая оптимизация - оптимизация в неоднородном многомерном пространстве. Примеры решения задач смешанного (неоднородного) математического программирования.


Раздел 6. Задачи оптимального управления.

Общее определение задачи оптимального управления. Критерий полезности управления. Дискретизация управления во времени. Задачи эффективного управления. Управление реального времени и задача опосредованного управления. Общий алгоритм задачи оптимального управления. Примеры.


6. ^ Лабораторный практикум.


№п/п

№ раздела дисциплины

Наименование лабораторных работ

1.

4

Поисковые методы решения задач нелинейного программирования.

2.

4

Параметрический синтез радиоэлектронных систем.

Предусмотрены в Спецлабораториях.


7. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

7.1. Рекомендуемая литература.

а) основная литература:

1. Воинов Б.С., Бугров В.Н., Воинов Б.Б. Информационные технологии и системы: поиск оптимальных, оригинальных и рациональных решений. М., Наука, 2007.

2. М.Мину. Математическое программирование. Теория и алгоритмы. М.: Статистика,1990 .

3. Моисеев Н.Н., Иванилов Ю.П., Столяров Е.М. Методы оптимизации.- М.: Наука, 1978, 352 с.

4. Батищев Д.И., Львович Я.Е, Фролов В.Н. Оптимизация в САПР. - Воронеж, Изд. ВГУ, 1997, 416 с.

5. Болтянский В.Г. Математические методы оптимального управления. - М.: Наука, 1984, 227 с.

6. Одрин В.М. Морфологические методы поиска. Киев: Наукова думка, 1986.

7. Богатырев Ю.К., Бугров В.Н., Воронков Ю.В. Компьютерный анализ и синтез радиотехнических устройств. Учебное пособие. НГТУ, 1996 г.


б) дополнительная литература:

  1. И. Влах, К. Сингхал. “Машинные методы анализа и проектирования электронных схем”, М.: Связь , 1988.

  2. К.Гупта, Р.Гардж, Р.Чадха. “Машинное проектирование СВЧ устройств”. М.: Радио и связь, 1987.

  3. Бугров В.Н., Воинов Б.С., Савин В.А. Синтез устройств новой техники СВЧ. Учебное пособие. ННГУ, 1990 г.

  4. Корячко В.П., Курейчик В.М. Теоретические основы САПР - М.:Связь,1987 г.


8. Вопросы для контроля

1. Методы принятия решений в формализованных и неформализованных задачах.

2. Стуктурно-функциональное описание информационной системы.

3. Прямая и обратная задачи исследования системы.

4. Какие методологии принятия решений существуют?

5. Формализованные и неформализованные задачи принятия решений (синтеза).

6. Математическая формулировка экстремальной задачи математического программирования в общем аспекте.

7. Что характеризует целевая функция в решении прикладных задач?

8. Какие методы решения задачи математического программирования существуют?

9. Основные характеристики численных итерационных алгоритмов.

10. В чём состоит необходимость введения относительных показателей функционирования системы? Как они формируются?

11. Скаляризация векторной задачи оптимизации. В чём она заключается?

12. Морфологические методы синтеза технических решений.

13. Динамическая задача оптимального управления.

14. Задача эффективного управления.


9. Критерии оценок


Превосходно

Превосходная подготовка с очень незначительными погрешностями

Отлично

Подготовка, уровень которой существенно выше среднего с некоторыми ошибками

Очень хорошо

В целом хорошая подготовка с рядом заметных ошибок

Хорошо

Хорошая подготовка, но со значительными ошибками

Удовлетворительно

Подготовка, удовлетворяющая минимальным требованиям

Неудовлетворительно

Необходима дополнительная подготовка для успешного прохождения испытания

Плохо

Подготовка совершенно недостаточная


10. ^ Примерная тематика курсовых работ и критерии их оценки

Не предусмотрена.


Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом по направлению 011800 «Радиофизика».


Автор программы _________________ Бугров В.Н.


Программа рассмотрена на заседании кафедры 4 марта 2011 года протокол № 10


Заведующий кафедрой ___________________ Орлов И.Я.


Программа одобрена методической комиссией факультета 11 апреля 2011 года

протокол № 05/10


Председатель методической комиссии_________________ Мануилов В.Н.






Скачать 115,03 Kb.
оставить комментарий
Дата25.09.2012
Размер115,03 Kb.
ТипПрограмма дисциплины, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх