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 140400
зав. кафедрой ЭЭЭ
проф. А.Е. Козярук
|
_______________________
Зав. кафедрой ЭЭЭ
проф. А.Е. Козярук
|
ПРОГРАММА учебной дисциплинЫ
«математические модели и расчет систем управления технологических комплексов»
^ 140400 «Электроэнергетика и электротехника»
Профиль подготовки: Электропривод и автоматика
Квалификация (степень) выпускника: бакалавр
^ очная
Составитель: доцент каф. ЭЭЭ О.М. Большунова
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2012
1. Цели и задачи дисциплины: Целью дисциплины является изучение основ теории и практики создания математических моделей, овладение методами их апробации и практического применения. Математическое моделирование - универсальный метод изучения поведения технических объектов, поэтому данная дисциплина является необходимым элементом подготовки студентов бакалавриата.
Задачами дисциплины являются:
ознакомление с особенностями математического моделирования и основными этапами создания математических моделей, методами оценки адекватности и границ применимости;
ознакомление с современными технологиями математического моделирования и управления техническими объектами;
овладение методами математического описания режимов различных производственных объектов, а также применение полученных математических моделей для решения практических задач.
^
Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю "Электропривод и автоматика" направления 140400 «Электроэнергетика и электротехника».
Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Высшая математика», «Физика», «Теоретические основы электротехники», «Метрология», «Теория автоматического управления».
Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы и изучении дисциплин «Управление техническими системами», «Проектирование систем автоматики», «Эксплуатация систем автоматики» и «Энергосбережение и энергоэффективность средствами управления технических объектов», а также программы магистерской подготовки.
^
В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:
Знать:
виды моделей, которые применяются в исследованиях и разработках электротехнических объектов (ОК-1, ОК-3, ОК-6, ПК-3);
основы теории подобия для упрощения математического описания и анализа объекта (ПК-2);
основы теории вероятности и математической статистики для оценки параметров объекта, характеристик его надежности и построения регрессионных моделей объектов. (ПК-6).
Уметь:
применять методы анализа размерности для преобразования модели к безразмерному виду (ОК-6, ПК-3);
понимать существо задач анализа и синтеза объектов в технической среде (ПК-41);
применять статистические методы обработки результатов эксперимента для оценки параметров объектов (ПК-2, ПК-44);
обосновывать принятие конкретного технического решения при создании электроэнергетического и электротехнического оборудования (ОК-7, ПК-14);
Владеть:
навыками анализа своих возможностей, готовностью приобретать новые знания, использовать различные средства и технологии обучения (ОК-6);
навыками применения методов математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ПК-2);
навыками обработки результатов экспериментов (ПК-44);
^
Общая трудоемкость дисциплины составляет 6 зачетных единиц.
Вид учебной работы
|
Всего часов
|
Семестры
|
VII
|
VIII
|
|
|
^
|
|
|
|
|
|
В том числе:
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
Лекции
|
34
|
34
|
|
|
|
Практические занятия (ПЗ)
|
17
|
17
|
|
|
|
Семинары (С)
|
|
|
|
|
|
Лабораторные работы (ЛР)
|
17
|
17
|
|
|
|
^
|
148
|
76
|
72
|
|
|
В том числе:
|
-
|
-
|
-
|
|
|
Курсовой проект (работа)
|
|
|
72
|
|
|
Расчетно-графические работы
|
|
36
|
|
|
|
Реферат
|
|
|
|
|
|
^
|
|
40
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)
|
зачет
|
+
|
|
|
|
Общая трудоемкость 216 час: 6 зач. ед.
|
216
|
144
|
72
|
|
|
|
|
|
|
|
^
5.1. Содержание разделов дисциплины
№ п/п
|
Наименование раздела дисциплины
|
Содержание раздела
|
1.
|
^
|
Основные определения. Классификация методов моделирования. Классификация моделей. Этапы моделирования. Выбор класса модели. Выбор языка описания модели. Оценка адекватности модели.
|
2.
|
^
|
Основы теории инженерного эксперимента. Активный и пассивный эксперимент. Применение ступенчатых и импульсных передаточных функций для идентификации передаточных функций и оценок качества переходного процесса. Основы статистической динамики и спектрального анализа. Модели статических режимов. Статистическая обработка результатов экспериментов. Линейная и нелинейная регрессии. Метод наименьших квадратов.
|
3.
|
^
|
Определения. Описания графов с помощью матриц. Матрицы смежности и инцидентности. Потоковые графы. Определения и основные понятия теории конечных автоматов. Автоматы Мили и Мура. Способы задания автоматов.
|
4.
|
^
|
Случайные события. Типовые распределения. Критерии надежности. Расчет структурной надежности системы. Модели резервирования. Типовая методика расчета надежности устройств автоматики. Идентификация показателей надежности по данным, полученным в результате эксплуатации.
|
5.
|
^
|
Примеры математического моделирования и расчета систем управления технологических объектов предприятия нефтегазового комплекса.
|
6.
|
^
|
Системы искусственного интеллекта. Нейронные сети и их применение при моделировании и построении систем управления техническими объектами. Нечеткие системы управления. Генетические алгоритмы. Имитационное моделирование.
|
^
№ п/п
|
Наименование обеспе-чиваемых (последую-щих) дисциплин
|
№№ разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
1.
|
Проектирование систем автоматики
|
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
2.
|
Эксплуатация систем автоматики
|
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
3.
|
Энергосбережение и энергоэффективность средствами управления технических объектов
|
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
4.
|
Управление техническими системами
|
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
^
№ п/п
|
Наименование раздела дисциплины
|
Лекц.
|
Практ.
зан.
|
Лаб.
зан.
|
Семин
|
СРС
|
Все-го
час.
|
1.
|
Математическое моделирование. Основные понятия и определения
|
4
|
2
|
-
|
-
|
-
|
6
|
2.
|
Идентификация моделей
|
8
|
4
|
6
|
-
|
24
|
42
|
3.
|
Модели теории графов и конечные автоматы
|
6
|
5
|
2
|
-
|
14
|
27
|
4.
|
Модели теории надежности
|
6
|
2
|
3
|
-
|
15
|
26
|
5.
|
Математическое моделирование объектов нефтегазового производства
|
4
|
2
|
2
|
-
|
14
|
22
|
6.
|
Современные подходы к моделированию и управлению техническими объектами
|
6
|
2
|
2
|
-
|
7
|
17
|
^
№ п/п
|
№ раздела дисциплины
|
Наименование лабораторных работ
|
Трудо-емкость
(час.)
|
1.
|
Математическое моделирование. Основные понятия и определения
|
-
|
-
|
2.
|
Идентификация моделей
|
Идентификация статических характеристик объектов управления методом наименьших квадратов
Идентификация объекта управления частотным методом
Получение корреляционных функций при воздействии на объект случайных сигналов
|
6
|
3.
|
Модели теории графов и конечные автоматы
|
Построение модели конечного автомата с использованием среды Stateflow Simulink MatLab
|
2
|
4.
|
Модели теории надежности
|
Определение закона распределения отказов при полных выборках
Расчет вероятности безотказной работы управляющего устройства
|
3
|
5.
|
Математическое моделирование объектов нефтегазового производства
|
Имитационное моделирование управляющего автомата объекта нефтегазового производства в среде Stateflow Simulink MatLab
|
2
|
6.
|
Современные подходы к моделированию и управлению техническими объектами
|
Построение нейронной сети в среде Simulink MatLab
|
2
|
^
№ п/п
|
№ раздела дисциплины
|
Тематика практических занятий (семинаров)
|
Трудо-емкость
(час.)
|
1.
|
Математическое моделирование. Основные понятия и определения
|
Методы построения моделей
|
2
|
2.
|
Идентификация моделей
|
Использование интерполяции, метода средних и метода наименьших квадратов для идентификации статической характеристики объекта
|
4
|
3.
|
Модели теории графов и конечные автоматы
|
Построение ориентированного графа системы автоматического управления
Использование формулы Мэйсона для получения передаточной функции системы
|
5
|
4.
|
Модели теории надежности
|
Расчет вероятности безотказной работы по структурной схеме надежности
|
2
|
5.
|
Математическое моделирование объектов нефтегазового производства
|
Построение графа управляющего автомата объекта нефтегазового производства
|
2
|
6.
|
Современные подходы к моделированию и управлению техническими объектами
|
Построение генетического алгоритма решения уравнения
|
2
|
^
Математическое моделирование и расчет системы управления объектом нефтегазового производства (по вариантам)
^
а) основная литература
1. Карташов Б. А. Практикум по автоматике. Математическое моделирование систем автоматического регулирования. Издательство: Колос, 2006, 184 с.
2. Мышкис А.Д. Элементы теории математических моделей. Издательство: Либроком, 2011, 192 с.
3. Советов Б.Я. Моделирование систем. / Б.Я. Советов, С.А. Яковлев. Издательство: Высшая школа, 2009, 343 с.
4. Трусов П.В. Введение в математическое моделирование. Издательство: Логос, 2007, 440 с.
б) дополнительная литература
1. Лебедева Г.И. Прикладная математика. Математические модели в транспортных системах / Г. И. Лебедева, Н. А. Микулик. Издательство: Асар, 2009, 512 с.
2. Максимей И.В. Имитационное моделирование сложных систем. Часть 1. Математические основы. Учебное пособие. Издательство: БГУ Минск, 2009, 263 с.
в) программное обеспечение: специализированные пакеты прикладных программ: MatLab 7, Simulink 6
г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы
Библиотека стандартов ГОСТ Р [сайт] URL http://www.gost.ru
Библиотека изобретений, патентов, товарных знаков РФ[сайт] URL: http://www. fips.ru
Полнотекстовые базы данных, библиотека СПГГИ , URL:http://kodeks.spmi.edu.ru:3000
Информационно-справочный сайт http://www.exponenta.ru
^ компьютерный класс на 14 рабочих мест с выходом в интернет, библиотека ГОСТов и технической литературы.
^
Самостоятельные расчетно-графические работы по основным разделам курса, участие студентов в научных семинарах по тематике основных разделов курса, разработка трехмерных моделей проектируемых устройств с использованием современного программного обеспечения.
Разработчики:
^
|
|
Доц. каф. ЭиЭМ
|
|
Большунова О.М.
|
(место работы)
|
|
(занимаемая должность)
|
|
(инициалы, фамилия)
|
СПГГИ (ТУ)
|
|
Заведующий каф. ЭиЭМ
|
|
Козярук А.Е.
|
(место работы)
|
|
(занимаемая должность)
|
|
(инициалы, фамилия)
|
Добавить документ в свой блог или на сайт
|
