Рабочая программа дисциплины математические основы теории систем направление ооп: Автоматизация технологических процессов и производств (б) icon

Рабочая программа дисциплины математические основы теории систем направление ооп: Автоматизация технологических процессов и производств (б)


Смотрите также:
Рабочая программа дисциплины информационные технологии направление ооп 220700 «Автоматизация...
Рабочая программа модуля (дисциплины) математические основы теории управления...
Рабочая программа дисциплины «Математические модели технологических процессов» для специальности...
Рабочая программа дисциплины информатика направления ооп 220700 «Автоматизация технологических...
Рабочая программа дисциплины автоматизация технологических процессов и производств для...
Рабочая программа дисциплины «проектирование и производство инструментов» направление: ооп...
Задачи профессиональной деятельности выпускника Требования к результатам освоения основных...
Рабочая программа дисциплины автоматизация технологических процессов Направление подготовки...
Рабочая программа дисциплины материаловедение и технология конструкционных материалов...
Программа учебной дисциплины «автоматизация технологических процессов в металлургии» Направление...
Рабочая программа по дисциплине дс. 01...
Рабочая программа дисциплины математические основы общей теории систем направление ооп 010400...



Загрузка...
скачать
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский Томский политехнический университет»

УТВЕРЖДАЮ


Директор ИК

______М. А. Сонькин

“____”_______2011г.


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕОРИИ СИСТЕМ


НАПРАВЛЕНИЕ ООП: Автоматизация технологических процессов и производств (б).

ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ: Автоматизация технологических процессов и производств в нефтегазовой отрасли

КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ): бакалавр

БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ ПЛАН ПРИЕМА 2011 г.

^ КУРС 2; СЕМЕСТР 3,4;

КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ: 10

ПРЕРЕКВИЗИТЫ: «Математический анализ»; «Линейная алгебра и аналитическая геометрия»;

КОРЕКВИЗИТЫ: «Дискретная математика»

^ ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:

Лекции 72 часа

Лабораторные занятия 18 часов

Практические занятия 54 часа

Аудиторные занятия 144 часа

Самостоятельная (внеаудиторная) работа 144 часа

Итого 288 часов

Форма обучения очная

ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ: экзамен в 3-ом семестре.

диф.зачет, курсовая работа в 4-ом семестре
^

Обеспечивающая кафедра: «Интегрированные компьютерные системы управления»


ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ: д.т.н., профессор А.М. Малышенко

РУКОВОДИТЕЛЬ ООП: к.т.н., доцент Е.И. Громаков

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ: к.т.н., доцент В.А. Рудницкий

2011


^

1. Цели освоения дисциплины



В результате освоения данной дисциплины студент приобретает знания, умения и навыки, обеспечивающие достижение целей Ц1 – Ц5 основной образовательной программы «АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ».

Дисциплина нацелена на подготовку студентов к:

- разработке средств, способов и методов науки и техники, направленных на автоматизацию действующих и создание новых автоматизированных и автоматических технологий и производств (Ц1);

- разработке и исследованию средств и систем автоматизации и управления различного назначения, в том числе жизненным циклом продукции и ее качеством, применительно к конкретным условиям производства на основе отечественных и международных нормативных документов (Ц2);

- исследованию в области проектирования и совершенствования структур и процессов промышленных предприятий в рамках единого информационного пространства (Ц3);

- созданию и применению алгоритмического, аппаратного и программного обеспечения систем автоматизации, управления и контроля технологическими процессами и производствами, обеспечивающих выпуск высококачественной, безопасной, конкурентоспособной продукции освобождающих человека полностью или частично от непосредственного участия в процессах получения, трансформации, передачи, использования, защиты информации и управления производством (Ц4);

- исследованию с целью обеспечения высокоэффективного функционирования средств и систем автоматизации, управления, контроля и испытаний заданным требованиям при соблюдении правил эксплуатации и безопасности (Ц5).

^ 2. Место дисциплины в структуре ООП

Курс "Математические основы кибернетики" входит в цикл математических и естественнонаучных дисциплин подготовки указанных специалистов. Он включен в учебные планы с целью усвоения студентами современных разделов математики, используемых при анализе и синтезе систем автоматизации и управления. Дисциплина непосредственно связана с дисциплинами: «Теория автоматического управления», «Автоматизация технологических процессов и производств». Кореквизитом является курс «Дискретная математика».


^ 3. Результаты освоения дисциплины

При изучении дисциплины студенты должны:

Р1. Демонстрировать глубокие знания в области анализа и проектирования, достаточные для решения научных и инженерных задач автоматизации объектов нефтегазовой отрасли

Р2. Воспринимать, обрабатывать, анализировать и обобщать научно-техническую информацию, передовой отечественный опыт в области теории и проектирования систем автоматического и автоматизированного управления технологическими процессами нефтегазовой отрасли .

Р3. Применять полученные знания для решения инновационных инженерных задач при разработке, производстве и эксплуатации современных систем автоматизации технологических процессов и производств (в том числе интеллектуальных) с использованием передовых научно-технических знаний и достижений мирового уровня, современных инструментальных и программных средств, обеспечивающих конкурентные преимущества этих систем в условиях жестких экономических, социальных и других ограничений.

Соответствие результатов освоения дисциплины формируемым компетенциям ООП представлено в таблице

Формируемые компетенции в соответствии с ООП

Результаты освоения дисциплины

ОК-10

ОК-17

ПК-1

ПК-3

ПК-7

ПК-39

ПК-40

ПК-41



В результате изучения дисциплины студент должен:

иметь представление:

- о кибернетике, понятии «система» (Р1);

- об основных принципах и методах системного анализа (Р1);

- о математическом моделировании (Р1);

- об основных типах математических моделей, описывающих структуры, свойства, состояния и процессы в системах автоматизации и управления (Р1);

- о типовых временных, операторных и частотных характеристиках линейных стационарных динамических систем (Р1);

знать и уметь использовать:

  • методы линеаризации, записи в отклонениях и в относительных переменных математических моделей систем; их типизации и канонических преобразований (Р2);

- методы определения передаточных функций и передаточных матриц, частотных и типовых временных характеристик линейных динамических систем (Р2);

иметь опыт:

- употребления математической символики для выражения количественных и качественных отношений объектов (Р3);

- классификации систем по особенностям их математических моделей (Р3);

- математического описания процессов в технических системах (Р3);

  • составление структурных схем динамических систем и их математического анализа (Р3).





Расшифровка кодов формируемых компетенций представлена в Основной образовательной программе подготовки бакалавров по направлению 220700 «АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ» (б).



  1. ^ Структура и содержание дисциплины

    1. Структура дисциплины по разделам, формам организации и контроля обучения



Название раздела/темы

Аудиторная работа (час)

СРС


Итого

Формы текущего контроля и аттестации


Лек-и

Практ./ сем-р

Лаб. зан.












Кибернетика, системы и системный анализ

4

4

2

14

24

Реферат

Семинар



Детерминированные переменные систем

8

4

2

14

28

Контрольная работа



Случайные величины и случайные функции

8

4

2

14

28

Отчет по лабораторным работам



Математическое моделирование систем

8

6

2

14

30

Презентация

Семинар



Преобразование математических моделей систем

8


6

2

14

30




6

Типизация математических моделей систем

8

4

2

14

28




7

Типовые характеристики линейных стационарных обыкновенных непрерывных систем

8

6



14

28




8

Операторно-структурные схемы и графы

8

6

2

16

32




9

Типовые элементы математических моделей систем

8

8

2

16

34




10

Установившиеся и переходные процессы в системах

4

6

2

14

26







Промежуточная аттестация
















экзамен , диф.зач., кр




Итого

72

54

18

144

288





При сдаче отчетов и письменных работ проводится устное собеседование.

    1. ^ Содержание разделов дисциплины

Кибернетика, системы и системный анализ

Определение понятий кибернетика, управление, автоматизация, система. Классификация систем. Основные принципы системного анализа и синтеза. Типовые задачи и методы системного анализа.


^ Детерминированные переменные систем

Сигналы непрерывного типа. Сигналы, квантованные по уровню. Сигналы, квантованные по времени. Сигналы, квантованные по времени и уровню. Спектральные характеристики непрерывных и дискретных сигналов. Операторное представление непрерывных и дискретных сигналов.


^ Случайные величины и случайные функции

Дискретные случайные величины и их статистические характеристики. Непрерывные случайные величины и их статистические характеристики. Случайные процессы и их статистические характеристики. Интервально - определенные переменные.


^ Математическое моделирование систем

Цели формирования математических моделей систем. Особенности математического описания систем. Основные типы математических моделей систем. Математическое описание структурных схем. Математическое описание состояний и процессов в системах. Математическое описание свойств и характеристик систем.


^ Преобразования математических моделей систем

Линеаризация математических моделей. Запись уравнений в отклонениях от опорных состояний и процессов. Запись уравнений в относительных величинах. Дискретизация математических моделей. Запись уравнений линейных систем в операторной форме. Редуцирование математических моделей.


^ Типизация математических моделей состояний и процессов

в линейных обыкновенных системах

Типовые формы математических моделей систем. Приведение математических моделей к форме "вход-выход". Приведение математических моделей к форме "вход - состояние - выход". Векторно-матричное отображение моделей систем. Приведение матрично-отображенных математических моделей сложных систем к форме «вход - состояние – выход». Канонические преобразования математических моделей линейных обыкновенных систем. Построение и преобразование операторно-структурных схем линейных систем.


^ Типовые характеристики линейных обыкновенных

непрерывных систем

Типовые временные характеристики. Передаточные функции, передаточные матрицы. Частотные характеристики: амплитудно-фазовая, амплитудная, фазовая, вещественная и мнимая частотные характеристики. Их аналитическое и экспериментальное определение. Логарифмические частотные характеристики.


^ Опрераторно-структурные схемы и графы систем

Операторно-структурные схемы линейных стационарных непрерывных систем. Правила преобразования схем. Графы линейных стационарных обыкновенных систем. Операторно-структурные схемы линейных обыкновенных нестационарных непрерывных систем, нелинейных систем, дискретных и дискретно-непрерывных систем.


^ Типовые элементы математических моделей систем

Типовые безынерционные звенья. Линейные инерционные звенья первого и второго порядка. Звенья с передаточными функциями иррационального и трансцендентного типа.


^ Установившиеся и переходные процессы в системах

Статические режимы в непрерывных системах. Анализ статических режимов в линейных непрерывных системах. Динамические режимы в системах.


Тематика практических занятий

  1. Операции над векторами и матрицами .

  2. Векторно-матричное описание кинематических схем манипуляторов

  3. Спектральный анализ детерминированных сигналов .

  4. Вычисление статистических характеристик дискретных случайных величин

  5. Математическое описание процессов в двигателе постоянного тока .

  6. Преобразования математических моделей обыкновенных динамических систем .

  7. Типизация математических моделей систем

  8. Структурные схемы и их преобразование




    1. Распределение компетенций по разделам дисциплины

Распределение по модулям дисциплины планируемых результатов обучения по основной образовательной программе, формируемых в рамках данной дисциплины и указанных в пункте 3.




Формируемые

компетенции

^ Разделы дисциплины (модули)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10



ОК-10







х



















х



ОК-17







х













х









ПК-1

х







х

х

х















ПК -3

х
















х







х



ПК -7

х













х




х

х






ПК-39







х




х


















ПК-40




х










х

х

х

х

х



ПК-41







х

х
















х

























  1. ^ Образовательные технологии

При освоении дисциплины используются следующие сочетания видов учебной работы с методами и формами активизации познавательной деятельности студентов для достижения запланированных результатов обучения и формирования компетенций.


^ Методы и формы активизации деятельности

Виды учебной деятельности

ЛК

Семинар

ЛБ

КС

СРС

IT-методы

х

х

х

х

х

Командная работа




х

х

х

х

Контрольные работы




х










Защита рефератов




х




х

х

Опережающая СРС

х

х

х




х

Подготовка докладов на конференции




х




х

х


Для достижения поставленных целей преподавания дисциплины реализуются следующие средства, способы и организационные мероприятия:

  • изучение теоретического материала дисциплины на лекциях с использованием компьютерных технологий;

  • самостоятельное изучение теоретического материала дисциплины с использованием Internet-ресурсов, методических разработок, специальной учебной и научной литературы;

  • закрепление теоретического материала при проведении лабораторных работ , выполнения проблемно-ориентированных, поисковых, творческих заданий.


^ 6. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов (CРC)


6.1 Текущая и опережающая СРС, направленная на углубление и закрепление знаний, а также развитие практических умений заключается в:

  • работе студентов с лекционным материалом, поиске и анализе литературы и электронных источников информации,

  • выполнении индивидуальных заданий,

  • изучении теоретического материала к лабораторным занятиям и подготовке ответов на контрольные вопросы по лабораторным работам,

  • изучении тем, вынесенных на самостоятельную проработку,

  • подготовке к выполнению курсовой работы,

  • подготовке к экзамену.


^ 6.2 Темы, выносимые на самостоятельную проработку:

- типовые задачи на математическое описание состояний и процессов в устройствах автоматики,

- моделирование в математическом пакете MathCad,

- преобразования и типизацию математических моделей,

- определение типовых статических и динамических характеристик,


^ 6.3 Творческая проблемно-ориентированная

самостоятельная работа

ТСР направлена на развитие интеллектуальных умений, комплекса универсальных (общекультурных) и профессиональных компетенций, повышение творческого потенциала бакалавров и заключается в:

  • поиске, анализе, структурировании и презентации информации, анализе научных публикаций по определенной теме исследований,

  • анализе теоретических и фактических материалов по заданной теме, проведении расчетов, составлении схем и моделей на основе сценариев работы технологического оборудования и производства,

  • исследовательской работе и участии в научных студенческих конференциях, семинарах и олимпиадах.


^ 6.4 Примерный перечень научных проблем и направлений научных исследований:

  1. Широтно-импульсные преобразователи.

  2. Математическое описание состояний и процессов в системах.

  3. Математическое описание характеристик систем.

  4. Редуцирование математических моделей систем.

  5. Типизация математических моделей в логических системах.

  6. Представление моделей систем с помощью операторно-структурных графов.

  7. Исследование статических режимов непрерывных систем.

  8. Анализ динамических режимов в системах.


^ 6.5 Лабораторные занятия:

  1. Изучение распределений непрерывной случайной величины в среде MathCad.

  2. Изучение распределений дискретной случайной величины в среде MathCad.

  3. Изучение числовых характеристик случайной величины в среде MathCad.

  4. Разложение нелинейных функций с помощью формулы Тейлора

^ 7. Средства текущей и ит оговой оценки качества освоения дисциплины (фонд оценочных средств)

Оценка успеваемости бакалавров осуществляется по результатам:

- самостоятельного (под контролем преподавателя) выполнения лабораторной работы,

- оценки выполнения индивидуального задания работ,

- оценки подготовленных студентами рефератов и презентаций,

- устного опроса при сдаче выполненных индивидуальных заданий, защите отчетов по лабораторным работам и во время экзамена (для выявления знания и понимания теоретического материала дисциплины),

- экзаменационной оценки по дисциплине.


^ 7.1. Требования к содержанию экзаменационных вопросов

Экзаменационные билеты включают два типа заданий:

  1. Теоретический вопрос.

  2. Проблемный вопрос или расчетная задача.


^ 7.2. Примеры экзаменационных вопросов

  1. Какие системы относят к классу линейных непрерывных?

  2. Основные типы математических моделей непрерывных систем.

  3. Какие системы называют автономными, а какие – развивающимися?

  4. Как экспериментально следует определять математическое ожидание непрерывной случайной функции , если известно, что она обладает свойством эргодичности?

  5. Дайте определение кибернетики. Перечислите основные части кибернетики.

  6. Основные типы математических моделей систем.

  7. Корреляционные функции и спектральные плотности стационарных случайных процессов.


^ 8. Учебно-методическое и информационное обеспечение модуля (дисциплины)

Основная литература

  1. Малышенко А. М. Математические основы теории систем. – Томск: Изд-во ТПУ, 2003.

  2. Малышенко А. М. Математические основы теории систем. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008.


Дополнительная

1. Коршунов Ю.М. Математические основы кибернетики. – Энергоатомиздат, 1987.

2. Математические основы теории автоматического управления. / Под ред. Б. К.Чемоданова. - М.: Высшая школа, 1971.

3. Основы кибернетики. Математические основы кибернетики. / Под ред. К.А. Пупкова. - М.: Высшая школа, 1974.

4. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. - М.: Наука, 1973.

5. Системы автоматизированного проектирования: в 9-ти кн. Кн. 4. Математические модели технических объектов: Учебн. пособие для втузов / В. А. Трудоношин, Н. В. Пивоварова; под ред. И. П. Норенкова. - М.: Высшая школа, 1986.


^ 9. Материально-техническое обеспечение модуля (дисциплины)

Компьютерная техника используется в ходе практических занятий для моделирования технических систем с помощью пакета математических программ MATHCAD


* приложение – Рейтинг-план освоения модуля (дисциплины) в течение семестра.


Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ 220700 (б) в соответствии с требованиями ФГОС-2010 по направлению и профилю подготовки «Автоматизация технологических процессов и производств (в нефтегазовой отрасли)».

Автор : Рудницкий В.А.


Программа одобрена на заседании кафедры ИКСУ ИК

(протокол № ____ от «___» _______ 2011 г.).





Скачать 225,93 Kb.
оставить комментарий
Дата25.09.2012
Размер225,93 Kb.
ТипРабочая программа, 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

наверх