Организация учебного процесса на инженерном

Организация
учебного процесса на
инженерном
факультете РУДН
с использованием
системы зачетных
единиц (кредитов)
Учебный план по направлению «Автоматизация и управление»
Содержание учебного плана по направлению 550200
«Автоматизация и управление» по циклам дисциплин
Содержание учебного плана по направлению 550200
«Автоматизация и управление»
Показатель
Единицы
измерения
% от общего
кол-ва часов
Кол-во
Продолжительность теоретического обучения
недель
136
Продолжительность сессий
недель
23
Продолжительность практик
недель
12
Продолжительность каникул
недель
31
Продолжительность подготовки выпускной работы
недель
4
Продолжительность итоговой государственной аттестации
недель
2
Общая учебная нагрузка
час/нед
57,64
Общая аудиторная нагрузка
час/нед
32,68
часов
4444
52,81
Лекции
часов
1826
21,70
Лабораторные работы
часов
759
9,02
Практические занятия
часов
1159
13,77
Самостоятельная работа
часов
3395
40,34
Всего за период теоретического обучения
часов
7839
93,16
Трудоемкость практик
часов
360
4,28
Итоговая государственная аттестация
часов
216
2,57
Итого
часов
8415
Общая трудоемкость
Аудиторная нагрузка
В том числе:
Индивидуальный учебный план студента по направлению
550200 «Автоматизация и управление»
РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ
БАКАЛАВАРСКАЯ ПРОГРАММА №
Кафедра: Технической кибернетики
Направление: Автоматизация и управление
Дисциплина: Моделирование систем
Кредит: 5
Статус дисциплины: ДН Ф.10
Семестр: 7
Лекций: 54 часов
Лабораторных работ: 36 часов
Самостоятельная работа: 77 часов
Преподаватель: д.т.н., профессор Царегородцев Анатолий Валерьевич
Часы консультаций (индивидуальной работы со студентами): по предварительной договоренности
Телефон: (095) 952-08-29
E-mail: tsaregorodtsev@adm.rudn.ru
СОДЕРЖАНИЕ
Описание курса
Цели и задачи дисциплины
Основная литература
Дополнительная литература
Условия и критерии выставления оценок
Балльная структура оценки:
Шкала оценок:
Лекции по курсу «Моделирование систем»
Общие вопросы моделирования
Предмет теории моделирования.
Роль и место моделирования в исследовании систем.
Классификация моделей.
МЕТОДОЛОГИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ
Основные понятия и определения
Этапы системного анализа
Сложные системы и декомпозиция
Классификация математических моделей систем
Статические и динамические модели
Дискретные и непрерывные модели
Модели состояния динамических систем
Модели общего вида
Линейные модели
ДЕТЕРМИНИРОВАННЫЕ МОДЕЛИ СИСТЕМ
Статические
Динамические
СТОХАСТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ СИСТЕМ
Статические
Динамические
Дискретизация и континуализация
Детерминированные и стохастические модели
Принципы выбора модели
ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
Предварительные преобразования
Линейно-параметризованные модели
Преобразование статических моделей
Описание курса
Цели и задачи дисциплины
Задачей дисциплины "Моделирование систем" является освоение методологии и технологии моделирования (в первую очередь компьютерного) при
исследовании, проектировании и эксплуатации систем обработки информации и управления (СОИУ).
После изучения курса МС студент должен:
- знать принципы моделирования, классификацию способов представления моделей систем;
- знать приемы, методы, способы формализации объектов, процессов, явлений и реализации их на компьютере;
- знать достоинства и недостатки различных способов представления моделей систем.
Требования:
- владеть технологией моделирования,
- уметь настроить модель,
- уметь представить модель в алгоритмическом и математическом виде (объекты и процессы),
- уметь оценить качество модели,
- уметь показать теоретические основания модели.
Примерные темы лабораторных работ (1 занятие – 2 часа)
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Выполнение вычислений в среде Matlab
Построение функций в среде Matlab
Интерполяция и аппроксимация функциональных зависимостей в среде Matlab
Реализация метода наименьших квадратов (МНК) в среде Matlab
Выбор параметров динамической модели в среде Matlab
Моделирование случайных величин в среде Matlab
Моделирование случайных процессов в среде Matlab
Определение параметров стохастических процессов в среде Matlab
Решение САУ методом Эйлера в среде Matlab
Решение САУ уточненным методом Эйлера в среде Matlab
Решение САУ методом Рунге-Кутта 4 порядка в среде Matlab
Решение САУ методом Рунге-Кутта-Фельберга в среде Matlab
Решение САУ методом Рунге-Кутта- Мерсона в среде Matlab
Решение САУ методом Рунге-Кутта- Розенброка в среде Matlab
Решение САУ методом Адамса в среде Matlab
Статистическое моделирование систем методом Монте-Карло в среде Matlab
Реализация метода Неймона в среде Matlab
Реализация метода функционального преобразования в среде Matlab
Реализация метода простых итераций в среде Matlab
Реализация метода Гаусса–Зейделя в среде Matlab
Реализация метода Гира для решения жестких систем в среде Matlab
Реализация метода Адамса-Башфорта в среде Matlab
Реализация метода Милна в среде Matlab
Реализация метода Хемминга в среде Matlab
Курсовая работа
Курсовая работа выполняется по темам, указанным ниже. Тема может быть выбрана студентом самостоятельно, если она
соответствует тематике курсовых работ дисциплины и согласована преподавателем курса и руководителем
индивидуального обучения.
Результатом работы и содержанием отчета является:
проект (след процесса проектирования), он же является документацией и частью отчета;
конструктор предметной области, позволяющий изменять систему;
собранная работоспособная демонстрационная схема;
наборы данных для демонстрации исследованных режимов работы схемы (задачи);
исследования и выводы.
Работа должна продемонстрировать умение: проектировать в современной среде, формализовать предметную область,
строить структурные модели, связывать их с графическими (двух или трехмерными) образами, реализовывать
эффективный интерфейс с моделью, планировать компьютерный эксперимент и исследовать систему.
•
•
•
•
•
•
Отчет и модель должны четко фиксировать:
перечень элементов системы и базовый состав системы, подробную схему системы;
структуру элемента (переменные - входные, выходные, внутренние, параметры, диапазон изменения, кодирование,
функция, графический образ, перечисление механизмов, ограничений, целей, законов);
описание связей (кто с кем по каким переменным; постоянные, виртуальные, структурные, полевые);
описание интерфейса, системы визуализации (связь элементов образов с переменными);
описание задач, решаемых на модели, критерии функционирования системы, метод исследования, фактографические
результаты исследования, выводы.
Предпочтителен отчет, подготовленный компьютерным способом. При подготовке отчета следует учитывать требования
ГОСТ на техническую документацию.
Примерные темы курсовых работ
По заданной структурной схеме системы автоматического регулирования промоделировать систему одним из указанных методов:
•
метод Гира
•
метод Адамса-Башфорта
•
метод Милна
•
метод Хемминга
•
метод Эйлера
•
уточненный метод Эйлера
•
метод Рунге-Кутта-Фельберга
•
метод Рунге-Кутта- Мерсона
•
метод Адамса
•
метод Монте-Карло
Общие требования к оформлению отчета о курсовой работе
1. Отчет оформляется на белой бумаге формата А4 (210х297 мм), текст печатается через 1,5 интервала на
одной стороне листа. Минимальная высота шрифта 2,5 мм.
2. Поля на странице: левое 30 мм; правое 10 мм; верхнее 15 мм; нижнее 20мм.
3. Страницы отчета нумеруются арабскими цифрами, проставленными в правом верхнем углу.
4. Основной текст делится на разделы (части), подразделы (главы), пункты (параграфы). Каждый раздел
(часть) начинается с новой страницы.
5. Заголовки разделов печатаются в центре строки прописными буквами. Расстояние между заголовком и
текстом 3-4 интервала. Заголовки подразделов и пунктов выделяются в тексте дополнительными
интервалами и пишутся строчными буквами.
6. Нумерация составных частей отчета: разделы нумеруются по порядку арабскими цифрами с точкой в
конце; введение и заключение не нумеруются; подразделы нумеруются арабскими цифрами в пределах
каждого раздела: № раздела. № подраздела (например, 1.1.<заголовок подраздела>, 1.2.<...>); в пределах
подраздела нумеруются пункты: № раздела. № подраздела. № пункта (например, 1.1.1. <заголовок
пункта>, 1.1.2. <...>).
7. Нумерация рисунков, таблиц и формул в пределах одного раздела сквозная (например, рис. 1.3 - третий
рисунок в первом разделе; формула (2.5) - пятая по порядку нумерации формула второго раздела и т.д.).
8. Рисунки располагаются после первой ссылки на них на следующей странице и имеют (сверху вниз):
заголовок, сам рисунок, номер рисунка, пояснения к рисунку. Иллюстрации должны быть расположены
так, чтобы их было удобно рассматривать без поворота отчета или с поворотом по часовой стрелке.
9. Формулы в тексте пишутся в отдельной строке и подчиняются правилам орфографии, то есть должны быть
связаны со смыслом предложения. Пояснения символов и численных коэффициентов приводятся
непосредственно под формулой, например,
F=m*a,
(2.5)
где m - масса тела, кг;а - ускорение тела, м /с2.
Значения физических величин даются в системе СИ.
Основная литература
1.1. Советов Б.Я., Яковлев С.А. "Моделирование систем" Учебник для ВУЗов -М.: Высшая школа, 1985 г.
1.2. Советов Б.Я., Яковлев С.А. "Моделирование систем" Лабораторный практикум -М.: Высшая школа,
1989 г.
1.3. Советов Б.Я., Яковлев С.А. "Моделирование систем" Курсовое проектирование -М.: Высшая школа,
1988 г.
1.4. Вавилов А.А. и др. "Имитационное моделирование производственных систем" - М.: Техника, 1983 г.
Дополнительная литература
2.1. А.Ю. Закгейм "Введение в моделирование химико-технологических процессов" -М.: Химия, 1982 г.
2.2. Н.Н. Моисеев "Математические задачи системного анализа" - М.: Наука, 1981 г.
2.3. Е.А. Волков "Численные методы" - М.: Наука, 1987.
2.4. И.И. Блехман, А.Д. Мышкис, Я.Г. Пановко "Механика и прикладная математика. Логика и
особенности приложения математики" - М.; Наука, 1983 г.
2.5. В.В. Амелькин "Дифференциальные уравнения в приложениях" - М.: Наука, 1987 г. Техника и
методы моделирования. Имитационное моделирование.
2.6. Дж. Форрестер "Основы кибернетики предприятия" - М.: Прогресс, 1971 г.
2.7. Ю. Нивергельт, Дж. Фаррар, Э.Рейнголд "Машинный подход к решению математических задач" -М.:
Мир, 1977 г.
2.8. О.И. Мухин "Компьютерная инструментальная среда" - Пермь: ПГТУ, 1991 г.
2.9. Т. Дж. Шрайбер "Моделирование на GPSS" -М.: Машиностроение, 1980 г.
2.10. А.Прицкер "Введение в имитационное моделирование и язык СЛАМ" - М.: Мир, 1987 г. Техника и
методы моделирования. Приемы моделирования.
Условия и критерии выставления оценок
От студентов требуется посещение лекций и семинарских занятий, обязательное участие
в аттестационно-тестовых испытаниях, выполнение заданий преподавателя. Особое
внимание уделяется своевременному выполнению лабораторных работ, курсовых работ, выполнение
контрольных работ (тестов) и итоговое испытание.
Балльная структура оценки:
Формы контроля
Посещение занятий -18 баллов
Выполнение лабораторных работ - 64 балла
Внутрисеместровые аттестации (2x13) - 26 баллов
(в форме тестов на основе пройденного материала и по дополнительной литературе)
Итоговое испытание - 10 баллов
Всего - 108 баллов
Шкала оценок:
On-line система аттестации студентов
Система оценки успеваемости студентов
Система оценки успеваемости студентов
A
"Отлично" - теоретическое содержание курса освоено полностью,
без пробелов, необходимые практические навыки работы с освоенным
материалом сформированы, все предусмотренные программой
обучения учебные задания выполнены, качество их выполнения
оценено числом баллов, близким к максимальному.
B
"Очень хорошо" - теоретическое содержание курса освоено
полностью, без пробелов, необходимые практические навыки работы
с освоенным материалом в основном сформированы, все
предусмотренные программой обучения учебные задания
выполнены, качество выполнения большинства из них оценено
числом баллов, близким к максимальному.
C
"Хорошо" - теоретическое содержание курса освоено полностью, без
пробелов, некоторые практические навыки работы с освоенным
материалом сформированы недостаточно, все предусмотренные
программой обучения учебные задания выполнены, качество
выполнения ни одного из них не оценено минимальным числом
баллов, некоторые виды заданий выполнены с ошибками.
D
"Удовлетворительно" - теоретическое содержание курса освоено
частично. но пробелы не носят существенного характера, необходимые
практические навыки работы с освоенным материалом в основном
сформированы, большинство предусмотренных программой обучения
учебных заданий выполнено, некоторые из выполненных заданий,
возможно, содержат ошибки.
E
"Посредственно" - теоретическое содержание курса освоено частично,
некоторые практические навыки работы не сформированы, многие предусмотренные программой обучения учебные задания не выполнены, либо качество выполнения некоторых из них оценено числом баллов, близким к
минимальному.
FX
"Условно неудовлетворительно" - теоретическое содержание курса освоено
частично, необходимые практические навыки работы не сформированы,
большинство предусмотренных программой обучения учебных заданий не
выполнено, либо качество их выполнения оценено числом баллов, близким к
минимальному; при дополнительной самостоятельной работе над
материалом курса возможно повышение качества выполнения учебных
заданий.
F
"Безусловно неудовлетворительно" - теоретическое содержание курса не
освоено, необходимые практические навыки работы не сформированы, все
выполненные учебные задания содержат грубые ошибки, дополнительная
самостоятельная работа над материалом курса не приведет к какому-либо
значимому повышению качества выполнения учебных заданий.