Реферат: Методические указания Форма ф со пгу 18. 2/05 Министерство образования и науки Республики Казахстан

Методические указания





Форма

Ф СО ПГУ 7.18.2/05


Министерство образования и науки Республики Казахстан


Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова


Кафедра Автоматизации и управления


Методические указания


по изучению дисциплины


по дисциплине Основы моделирования производственных процессов


для студентов специальности 050702 "Автоматизация и управление"


Павлодар

Лист утверждения к

методическим указаниям





Форма

Ф СО ПГУ 7.18.1/05
УТВЕРЖДАЮ
Декан энергетического факультета

____________ Кислов А.П.

« __ » ________ 20__ г.


Составитель: доцент _____________ Кибартене Ю.В.


Кафедра Автоматизации и управления


^ Методические указания


по изучению дисциплины


по дисциплине "Основы моделирования производственных процессов"


для студентов специальности 050702 "Автоматизация и управление"


Рекомендовано на заседании кафедры

« __ » ________ 20__ г., протокол № __.


Заведующий кафедрой _________ Хацевский В.Ф.


Одобрено МС Энергетического факультета

« __ » ________ 20__ г., протокол № __.


Председатель МС _________ Кабдуалиева М.М.


^ 1 Методические указания по чтению лекций

Содержание лекций должно соответствовать рабочей учебной программе курса. Сложные для понимания или запоминания вопросы равномерно распределяются по разделам. При наличии хорошего учебника целесообразно придерживаться предусмотренного в нем порядка изложения материала, что позволяет студентам регулярно дополнять полученные на лекциях знания чтением учебников.

На начальной лекции следует четко сформулировать требования к знаниям, умениям и навыкам, которые должны быть получены в процессе изучения
дисциплины, определить критерии оценки знаний, формы и сроки проведения текущего контроля знаний.

Материал, относящийся к одной теме, желательно излагать в рамках
одного занятия. Если тема лекции разбита на несколько занятий, то в начале
текущего занятия следует кратко напомнить основные положения изложенного на предыдущем занятии материала. Иностранные фамилии и термины, которые со слуха могут быть неверно записаны в конспект, необходимо писать на доске.

Рекомендуется по ходу объяснения материала отдельные простые понятия спрашивать у аудитории, что с одной стороны позволяет периодически привлекать внимание к доске, а с другой стороны проверять характер их усвоения. Желательно проверять владение и теми терминами, определениями, которые должны были быть освоены при изучении предшествующих дисциплин.

В процессе изложения отдельных понятий рекомендуется прослеживать их связь с понятиями, изучаемыми студентами в других курсах, с проблемами, встречающимися при выполнении лабораторных и расчетно-графических работ, при проведении практических занятий.


Содержание теоретического курса

Тема 1. Введение

Цель и задачи дисциплины, ее взаимосвязь с другими дисциплинами. Понятие модели и ее объекта. Моделирование как метод исследования. Роль моделирования в процессах познавательной и практической деятельности человека. Понятие математической модели. Значение математических моделей (ММ) при решении задач автоматизации. Рекомендуемая литература.

Тема 2. Общие вопросы теории моделирования

Основные принципы моделирования: необходимая степень детализации ММ; системный подход к построению модели. Виды моделей: статические, динамические, детерминированные, стохастические; одномерные, многомерные; линейные, нелинейные. Соответствие ММ изучаемому объекту, оценка качества модели.

Формы представления моделей. Структурные модели: особенности, возможности, достоинства, недостатки. Программное обеспечение.

Модели состояний. Понятие состояния динамической системы; формы моделей состояний. Модель состояния объекта управления. Модель состояния замкнутой многомерной системы. Программное обеспечение.

Идентификация объектов управления. Постановка задачи идентификации. Методы идентификации.

Тема 3. Построение математических моделей основных элементов систем автоматизации

Описание объектов моделирования. Упрощение (идеализация) объекта. Закономерности, действующие в области применения модели. Способы математической формулировки этих закономерностей.

Описание целей, ограничений, входных воздействий, задающих устройств. Описание датчиков, преобразователей, регуляторов.

Тема 4. Численные методы решения

Аппроксимация функций. Постановка задачи. Точечная аппроксимация. Равномерное приближение. Использование рядов. Интерполирование. Подбор эмпирических формул.

Численное дифференцирование. Аппроксимация производных. Использование интерполяционных формул. Метод неопределенных коэффициентов.

Численное интегрирование. Метод прямоугольников и трапеций. Метод Симпсона. Использование сплайнов.

Методы решения линейных систем: прямые и итерационные.

Задача Коши: одношаговые и многошаговые методы решения. Оценка точности результата и выбор шага интегрирования. Краевая задача: методы решения.

Тема 5. Применение математических моделей для решения оптимизационных задач

Общая постановка задачи оптимизации. Одна и многокритериальные задачи оптимизации, подходы к их решению. Одномерная и многомерная оптимизация; безусловная и условная оптимизация. Численные методы безусловной оптимизации: метод равномерного поиска; метод поразрядного приближения; метод дихотомии; метод золотого сечения.

Тема 6. Задачи линейного программирования

Многомерная оптимизация линейных целевых функций при линейных ограничениях вида равенств и неравенств. Алгебра симплекс-метода, получение опорного решения. Двойственная задача линейного программирования. Стандартные программы и примеры их использования для решения задач автоматизации.

Тема 7. Задачи нелинейного программирования

Многомерные задачи нелинейного программирования. Поисковые методы: метод Гаусса-Зейделя, метод с релаксациями; градиентный метод; беспоисковый метод Монте-Карло. Стандартные программы и их использование для инженерных расчетов.

Оптимизация многостадийных процессов. Методы решения задач динамического программирования.

Тема 8. Использование методов оптимизации для решения задач оптимального управления

Использование метода максимума или метода Понтрягина. Использование методов нелинейного программирования. Решение обратной задачи динамики.


2 Методические указания по проведению практических занятий


Каждое практическое занятие начинается с переклички, отмечаются отсутствующие и опоздавшие студенты. Затем преподаватель выясняет, имеются ли у присутствующих вопросы по теме практического занятия, напоминает, какие разделы теоретического курса используются на текущем занятии. Если задавалась работа на дом, производится проверка наличия и правильности решений у каждого исполнителя.

В пределах каждой темы задачи следует располагать в порядке возрастания сложности, в совокупности набор задач должен охватывать все аспекты рассматриваемой темы. Рекомендуется фронтальный метод проведения практических занятий. Решение первой, наиболее простой, задачи по некоторой теме выполняется преподавателем у доски. Остальные задачи решаются всеми студентами одновременно и самостоятельно, преподавателю рекомендуется непрерывно контролировать ход решения у каждого учащегося.

Неправильный ход решения, имеющий место лишь у отдельных студентов, исправляется индивидуально. Ошибки и промахи, характерные для значительного количества учащихся, следует разобрать у доски. Целесообразно каждому студенту во время решения задач иметь под рукой конспект лекций и калькулятор.

Учитывая различный уровень подготовки студентов, следует записывать одновременно на доске условия по крайней мере двух задач, чтобы более подготовленные студенты без паузы переходили к решению следующей задачи. Однако обязательно необходимо проверить, что предыдущие задачи решены всеми студентами верно - лучше, чтобы в тетради было записано меньше задач, но полностью и правильно.


3 Методические указания по проведению лабораторных занятий


Каждое лабораторное занятие начинается с переклички, отмечаются отсутствующие и опоздавшие студенты. Затем преподаватель выясняет, имеются ли у присутствующих вопросы по выполнению очередной лабораторной работы, обращает их внимание на конкретные особенности данной работы. Если данные к лабораторной работе студенты должны были подготовить дома, производится проверка наличия и правильности этих данных у каждого исполнителя (допуск к работе).

Подготовка к каждой лабораторной работе производится по методическим указаниям и рекомендуемой литературе. Следует проверить полноту и правильность результатов, полученных студентами в процессе выполнения работы, их достаточность для подготовки отчета. Отчет к лабораторной работе оформляется в соответствии с требованиями СТП и ГОСТ, содержание должно соответствовать перечню, приведенному в методических указаниях к лабораторной работе.

Защита лабораторных работ производится, как правило, в устной форме. Перечень наиболее типичных вопросов к каждой лабораторной работе приводится в методических указаниях, однако не следует ограничиваться только этим перечнем. Если студент не защитил лабораторную работу с первого раза, он должен разобраться в ней самостоятельно и повторить защиту. После защиты всех лабораторных работ студент получает допуск на сдачу зачета по курсу
лекций.

Рекомендуется проведение лабораторных работ фронтальным методом, при этом темы лабораторных занятий не должны опережать материал, излагаемый в лекционном курсе.


4 Методические указания по составлению заданий для контроля знаний


Перед составлением заданий к конкретному виду контроля знаний преподаватель должен определить основополагающие факторы:

- характер читаемой дисциплины (преимущественно теоретический,
преимущественно практический, с решением задач, без лабораторных занятий, с изучением схем и конструкций, с лабораторным практикумом);

- характер контроля знаний (текущий, заключительный, зачет, экзамен и т.д.).

Текущий контроль целесообразно проводить в сроки, назначенные деканатом для аттестации успеваемости студентов, в письменном виде. Как правило, подразумевается проведение контрольной работы с решением нескольких задач в рамках одной академической пары. По результатам контрольной работы выставляется оценка, используемая для аттестации. Периодичность такого контроля - один раз в месяц.

Зачет может проводиться в устной, письменной форме и в виде тестирования на компьютере. Последнее позволяет ускорить проверку, однако требует
наличия достаточного числа компьютеров и подразумевает свободный доступ к ним в любое время, назначенное для проведения зачета. Дифференцированный зачет предпочтительнее проводить в письменном виде.

Для экзамена по теоретической дисциплине, включающей изложение большого количества методов вычислений, рекомендуется включать в билет два теоретических вопроса и две практические задачи с письменным контролем знаний. Результаты целесообразно оценивать в баллах таким образом, чтобы два правильных ответа из четырех давали в сумме оценку “удовлетворительно”.


5 Литература


Основная литература


1. Дружинин Г.В. Надежность автоматизированных систем. – М.: Энергия, 2000.

2. Китушкин В.Г. Надежность энергетических систем. Учебное пособие. Ч.1. Из-во НГГУ, Новосибирск, 2002 г.


Дополнительная литература


3. Гук Ю.Б. Теория надежности в электроэнергетике. - Л. Энергоатомиздат, 1990 г.

4. Рябинин И.А. Расчёт надёжности систем со структурной избыточностью/Надёжность и эффективность в технике: Справочник. В 10 т. М.: Машиностроение, 1988. – т.5: Проектный анализ надёжности / Под ред. В.И. Патрушева и А.И. Рембезы.