ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТЕ ПУТЕЙ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТЕ ПУТЕЙ
СООБЩЕНИЯ
ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНЫЙ ИНСТИТУТ
УТВЕРЖДАЮ:
Заведующий кафедрой
профессор Смагин С.И.
___________________
«______»_________ 2010 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
дисциплины Математическое моделирование систем и процессов
полное наименование дисциплины
для специальности / направления подготовки 220200 Автоматизация и
управление, квалификация: бакалавр техники и технологии
Составитель (и) доцент Мурая Елена Николаевна _______________________
должность, Ф.И.О.
Обсуждена на заседании кафедры
Прикладная математика______________
полное наименование кафедры-разработчика
«__» ____________ 20____ г., протокол № ___
Одобрена на заседании методической комиссии
институт
Естественно-научный
полное наименование института/факультета
«__» ____________ 20____ г., протокол № ___
Одобрена на заседании методической комиссии Электроэнергетического
института
_______________________
полное наименование института/факультета
«__» ____________ 20____ г., протокол № ___
2010 г.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………...
1. Цель преподавания дисциплины………………………………………….
2. Задачи дисциплины………………………………………………………..
3. Связь с другими дисциплинами…………………………………………..
4. Объем дисциплины и его распределение по видам работ.
5. Требования государственного образовательного стандарта к обязательному минимуму содержания основной образовательной программы…………………………………………………………………………...
6. Научная новизна дисциплины…………………………………………….
7. Содержание дисциплины………………………………………………….
7.1. Содержание лекционного курса……………………………………...
7.2. Содержание лабораторных работ…………………………………….
7.3. Самостоятельная работа студента……………………………………
7.4. Перечень и темы промежуточных форм контроля………………….
8 Вопросы к экзамену………………………………………………………..
9. Календарный план дисциплины…………………………………………..
10. Учебно-методические материалы дисциплины………………………….
10.1. Основная литература………………………………………………...
10.2. Дополнительная литература………………………………………...
11. Перечень наглядных и других пособий…………………………………..
12. Семестровая технологическая карта дисциплины………………………
3
3
3
3
4
4
5
6
6
8
9
9
9
11
15
15
16
16
17
ВВЕДЕНИЕ
Развитие научного знания и его приложений к практической деятельности привело к необходимости изучать математический аспект создания
моделей и методы принятия решений.
Дисциплина посвящена изучению теории и методов математического
моделирования, управления машинным экспериментом с моделью, обработки результатов исследований, приобретению опыта работы с инструментальными средствами имитационного моделирования.
Дисциплина стала для многих отраслей знаний методом исследования
и средством более точной формулировки понятий и проблем.
Математические модели является не только мощным средством решения прикладных задач и универсальным языком науки, но также и элементом инженерной культуры. Поэтому образное мышление следует рассматривать как важнейшую составляющую в системе фундаментальной подготовки
современного инженера.
Научная новизна дисциплины обусловлена авторским подходом к
чтению лекций и проведению лабораторных работ. Особенностью курса является то, что данная дисциплина учитывает специфику специальности и
рассматривает создание моделей применительно к задачам электротехники.
1. ЦЕЛЬ ПРЕПОДАВАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Целью дисциплины является формирование у студентов знаний по
основам составления моделей систем различных классов, исследование этих
систем и обработка результатов таких исследований, используя инструментальные средства имитационного моделирования.
2. ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ.
Задачами дисциплины являются освоения теории и методов математического моделирования с учетом требований системности, позволяющие
не только строить модели объектов, анализировать их динамики и возможность управления машинным экспериментом с моделью, но и судить об адекватности моделей исследуемым системам и правильно организовать моделирование систем на современных средствах вычислительной техники
3. СВЯЗЬ С ДРУГИМИ ДИСЦИПЛИНАМИ
При изучении данной дисциплины студент должен освоить такие
дисциплины как:
Математика: знания, приобретенные при изучении данной дисциплины, позволят студенту создавать модели систем, анализировать их динамику
и принимать верные решения.
Физика: знания, приобретенные при изучении этой дисциплины, помогут студенту создавать прикладные модели и оценивать их адекватность с
точки зрения физических процессов.
Информатика: навыки, приобретенные на занятиях по данной дисциплине, помогут студенту быстрее освоить прикладную сторону дисциплины.
4. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ЕГО РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПО ВИДАМ
РАБОТ.
Вид занятий
Лекции
Практические занятия
Лабораторные занятия
Самостоятельная работа
Курсовой проект
РГР
Реферат
Итого часов
Зачет
Экзамен
Количество часов в 3 семестре
36
18
96
+++
+
150
+
5. ТРЕБОВАНИЯ ГОС К ОБЯЗАТЕЛЬНОМУ МИНИМУМУ СОДЕРЖАНИЯ ОСНОВНОЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ
ЕН.Ф.06 Математическое моделирование систем и процессов:
математические модели решения дифференциальных
уравнений, интегралов, специальных функций; интегрирование функций (квадратурные формулы, метод
Гаусса, трапеций и т.д.); решение систем линейных, нелинейных уравнений; моделирование статистического
анализа: факторный анализ, анализ временных рядов;
моделирование работы цифровых электронных схем,
процессов в аналоговых и дискретных схемах, синтеза
устройств и систем управления; имитационное моделирование систем, технологических процессов; источники
погрешностей моделирования.
6. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
6.1. Содержание лекционного курса
Таблица 1
Номер
Шифр
семестра
лекции
и недели
1
3
3.1
ЛК. 1
3.2
ЛК.2
3.3.
ЛК.3
3.4.
3.5
ЛК.4
ЛК.5
3.6
3.7
ЛК.6
ЛК.7
Тема лекции
4
Содержание лекции
5
Введение. Роль моделирования при
Введение. Совре- решении научных и производственменной состояние ных задач. Физическое и математипроблемы модели- ческое моделирование. Применение
рования.
вычислительной техники при математическом моделировании.
Классификация видов моделироваОсновные понятия ния систем. Обзор математических
моделирования
пакетов прикладных программ. Подсистем
ходы к моделированию систем. Типовые схемы моделирования.
Метод Гаусса. Нормы векторов и
матриц. Итерационные методы реМатематические шения систем линейных алгебраичемодели решения
ских уравнений. Метод простой ителинейных и нели- рации . Метод Ньютона. Метод
нейных уравнений Гаусса-Зейделя. Задача о регуляторе
состояния. Метод моментов в управлении линейными системами.
Формальная модель объекта. Типовые математические схемы. Непрерывно-детерминированные модели
(D-схемы).
Дискретнодетерминированные
модели
(FМатематические
схемы). Дискретно-стохастические
схемы моделиромодели (P-схемы). Непрерывнования систем. Бибстохастические модели (Q-схемы)..
лиотека СКМ MaКомбинированные
модели
(Аple
схемы). Обзор основных команд
(функций) Библиотечные функции.
Специализированные пакеты функций. Состав основных пакетов. Библиотека пользователей.
Математические модели решения
дифференциальных уравнений, интегралов, специальных функций, интегрирование функций Квадратурные
Методы математиформулы, метод Гаусса, трапеции.
ческого моделироГрафика в Клене. Примеры моделивания.
рования электрического четырехполюсника.
Программирование
в
Клене.
Кол-во
часов
6
2
2
2
4
4
3.8
ЛК.8
3.9
ЛК.9
3.10
3.11
ЛК.10
ЛК.11
3.12
ЛК.12
3.13
ЛК.13
3.14
3.15
ЛК.14
ЛК.15
Понятия линейной и нелинейной системы. Методы решения систем. Динамические системы. Саммоорганизация систем и обратная связь. Программная реализация методов решения систем.
Основные соотношения. Основные
понятия теории графов. Применение
Сетевые модели
графов для анализа линейных элек(N-схемы).
трических цепей. Сетевой пакет
Клена. Создание графов и анализ их
параметров.
Языки имитационного моделирования. Задание времени в машинной
модели. Классификация языков моделирования. Пакеты прикладных
Инструментальные программ моделирования систем
средства модели- (ППМ). Структура ППМ. Автоматирования систем.
зированные системы
моделирования (АСМ). Структура
банка данных АСМ. Аналогоориентированные,
цифроориентированные и универсальные
моделирующие комплексы.
Этапы моделирования систем. ПоФормализация и
строение концептуальных моделей
алгоритмизация
систем и их формализация. Алгопроцессов функ- ритмизация моделей систем и их
ционирования
машинная
систем.
реализация. Получение и интерпретация результатов моделирования
систем.
Преимущества и недостатки машинных экспериментов. Модели в виде
Планирование
алгебраических полиномов. Полный
машинных экспе- факторный эксперимент (ПФЭ).
риментов с моде- Стратегическое планирование малями систем.
шинных экспериментов с моделями
систем. Тактическое планирование
машинных экспериментов с моделями систем.
Основные предельные теоремы теории вероятности. Псевдослучайные
последовательности и процедуры их
Статистическое
машинной генерации. Проверка и
моделирование
улучшение качества последовательсистем на ЭВМ.
Обработка и ана- ностей псевдослучайных чисел. Моделирование случайных воздействий
лиз результатов
моделирования.
на системы и случайных процессов.
Факторный анализ, анализ временных рядов. Обработка экспериментальных данных. Чтение данных из
Математические
модели решения линейных и нелинейных систем уравнения.
2
2
4
2
2
4
3.16
3.17
ЛК.16
ЛК.17
3.18
ЛК.18
внешних файлов. Интерполирование.
Подгонка кривых (аппроксимация).
Метод наименьших квадратов. Статистический пакет Matlab.
Иерархические модели процессов
функционирования систем. МоделиМоделирование
рование процессов функционировасистем с использония систем на базе Q-, N- и A-схем.
ванием математиМоделирование цифровых
элекческих схем.
тронных схем. Процессов в аналогоИспользование мевых и дискретных схемах, синтез
тода моделироваустройств и систем управления. Знания при разработкомство с пакетом Simulink. Модеке энергетических
лирование
электротехнических
систем.
устройств в Matlabe, SimPower
Systems и Simulink.
Источники поОпределение погрешности. Виды
грешностей моде- погрешностей. Основные задачи свялирования.
занные с источниками погрешностей
при моделировании систем.
2
2
2
6.2. Содержание лабораторных работ
Таблица 2
Номер
КолШифр
семестра
Тема ЛР
во
ЛР
и недели
часов
1
3
4
6
3.1
ЛР.1 Введение в пакет Клен. Освоение начальных навыков работы
1
с пакетом и знакомство с его основными возможностями.
Изучение способов символьного алгебраического преобразования.
3.2
ЛР.2 Алгебра. Изучение способов символьных алгебраических
1
преобразований.
3.3
ЛР.3 Матрицы. Изучение способов создания матриц и выполнения
1
основных матричных операций. Определение основных числовых характеристик матриц.
3.4
ЛР.4 Решения линейных нелинейных систем уравнений различ1
ными способами.
3.5
ЛР.5 Операции с комплексными числами. Построение комплекс1
ных чисел на комплексной плоскости
3.6
ЛР.6 Графика. Освоение основных способов графического отоб1
ражения данных и анимации
3.7
ЛР.7 Векторы. Изучение способов создания векторов и операций с
1
ними.
3.8
ЛР.8 Моделирование векторных полей и функций.
1
3.9
ЛР.9 Моделирование векторных полей и функций.
1
3.10
ЛР.10 Редактор M-файлов. Вычисление выражений с визуализаци1
ей результатов. Расчет сопротивления LCR цепи. Символьные преобразования.
3.11
ЛР.11 Фурье- анализ непрерывных и дискретных функций. Разло1
3.12
3.13
3.14
3.15
3.16
ЛР.12
ЛР.13
ЛР.14
ЛР.15
ЛР.16
3.17
ЛР.17
3.18
ЛР.18
жение периодического сигнала в ряды Фурье.
Создание файл функций и файл программ.
Моделирование магнитостатического поля.
Моделирование электростатического поля
Знакомство с Simulink. Моделирование колебания маятника.
Исследование резонанса в последовательной RLC - цепи (резонанс напряжения)
Исследование резонанса в последовательной RLC - цепи (резонанс токов)
Итоговое занятие
1
1
1
1
1
1
1
6.3. Самостоятельная работа студентов.
Самостоятельная работа студентов направлена на закрепления теоретических навыков, правильное оформления результатов, на работу с учебнометодической литературой.
Формы самостоятельной работы.
1. Проработка лекционного материала.
2. Выполнение лабораторных работ.
6.4. Перечень и темы промежуточных форм контроля.
Основные формы контроля
- проведение контрольных работ
- проведение самостоятельных работ
- сдача лабораторных работ
Темы промежуточного контроля
1. Основные понятия математического моделирования.
2. Классификация моделей.
Перечень тем РГР
1. Физические, математические, аналоговые модели.
2. Математическое, имитационное и статистическое моделирование систем.
Темы рефератов:
1. Распределенные системы (причинно-следственные связи)
2. Логика и действия персонала (развитие ситуаций)
3. Процессы: гальванизации, геологические, ядерные реакции
4. Конструктор теплопроводности
5. Конструктор прочности. Сборка сложных конструкций и расчет напряжений и деформаций в них. Цвет, цифра, полилинии-графики. Задание условий.
6. Конструктор Фурье (Уолш, Чебышев). Элементы – гармоники. Задание
функции полилинией и выражением. Разложение в ряд элементами и сборка
в функцию.
7. Алгоритмы (функция и демонстрация)
Поиск наилучшего пути в графе (ресурсы работ и событий)
Алгоритм «Тьюки 53Х». Выправление ряда. Оценки недостоверных точек.
8. Компьютерная графика
- Проецирование: стереографическая, проекция на сферу и цилиндр.
- Проект «Кактус». Изменение положения формы персонажа в зависимости
от настроения. Граф состояний.
9. СИ++
Исследование в области СИ++. Создание библиотеки функций (работа в
группе программистов ЛКМ РЦИ ПГТУ).
10. Теория автоматического управления
Конструктор передаточных звеньев. Визуализация АЧХ, ФЧХ. Временная и
частотная область. Консультант: Коломыцев.
11. Интеллектуальные модели
Построение дерева игры. Оценка ходов. Выбор лучшего пути в дереве игры.
Рисование дерева.
Определение кластеров. Алгоритм классификации.
Алгоритм ID3. Расчет информации в дереве решений. Построение правила по
таблице (Люгер).
Конструктор нейронных сетей из нейронов.
Машинки Брайтенберга. Конструктор.
Конструирование автоматов. Игра автоматов. Расчет статистики поведения
коллектива.
Обучение автоматов. Автомат с переменной структурой.
Алгоритм сочинения стихов 3 уровня (с грамматическим отбором). Расширение словаря. (продолжение работ)
Экспертиза по Варшавскому (метод общественного договора). Поведение автоматов, расчет показателя и решения.
Конструктор для морфологического синтеза. Создание элементов по словарю
(Половинкин). Удобный плоский интерфейс.
12. Генетические алгоритмы
Эволюция формы рыбы. Визуализация результатов и дерева.
Эволюция формы растения. Визуализация результатов и дерева.
Синтез формул по таблице. Визуализация результатов и дерева.
Поиск решения задачи коммивояжера методом муравьев. Визуализация результатов и дерева.
13. Трехмерные действующие модели устройств
Визуализация и система управления. Объекты динамические, реагируют на
действия пользователя, их элементы взаимодействуют между собой. Корпуса
съемные, позволяющие увидеть принцип работы системы. Описание в виде
help.
Холодильный агрегат, микроволновая печь, пароход, ветряная мельница, паровая
14.
Управление
натурными
стендами
управление
исследовательской
подвижной
системой
исследование
мира
и
самообучение
- распознавание образов на сцене
7. ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ.
1. Роль моделирования при решении научных и производственных задач.
2. Физическое и математическое моделирование.
3. Применение вычислительной техники при математическом моделировании.
4. Классификация видов моделирования систем.
5. Подходы к моделированию систем.
6. Типовые схемы моделирования.
7. Этапы моделирования систем. Построение концептуальных моделей
систем и их формализация.
8. Алгоритмизация моделей систем и их машинная реализация. Получение
и интерпретация результатов моделирования систем.
9. Формальная модель объекта.
10. Непрерывно-детерминированные модели (D-схемы).
11. Дискретно-детерминированные модели (F-схемы).
12. Дискретно-стохастические модели (P-схемы).
13. Непрерывно-стохастические модели (Q-схемы)..
14. Комбинированные модели (А-схемы).
15. Математические модели решения дифференциальных уравнении, интегралов, специальных функций, интегрирование функций квадратурные
формулы, метод Гаусса, трапеции.
16. Понятия линейной и нелинейной системы уравнений.
17. Методы решения систем уравнений. Программная реализация методов
решения систем уравнений.
18. Динамические системы.
19. Саммоорганизация систем и обратная связь.
20. Основные понятия и соотношениф теории графов. Создание графов и
анализ их параметров.
21. Применение графов для анализа линейных электрических цепей.
22. Языки имитационного моделирования. Задание времени в машинной
модели.
23. Классификация языков моделирования.
24. Пакеты прикладных программ моделирования систем (ППМ). Структура ППМ.
25. Автоматизированные системы моделирования (АСМ). Структура банка
данных АСМ.
26. Аналого-ориентированные, цифро-ориентированные и универсальные
моделирующие комплексы.
27. Источники погрешностей моделирования.
28. Преимущества и недостатки машинных экспериментов.
29. Модели в виде алгебраических полиномов. Полный факторный эксперимент (ПФЭ).
30. Стратегическое планирование машинных экспериментов с моделями
систем. Тактическое планирование машинных экспериментов с моделями
систем.
31. Основные предельные теоремы теории вероятности. Псевдослучайные
последовательности и процедуры их машинной генерации.
32. Моделирование случайных воздействий на системы и случайных процессов.
33. Факторный анализ, анализ временных рядов.
34. Обработка экспериментальных данных.
35. Интерполирование. Подгонка кривых (аппроксимация).
36. Метод наименьших квадратов.
37. Иерархические модели процессов функционирования систем.
38. Моделирование процессов функционирования систем на базе Q-, N- и
A-схем.
39. Гносеологические и информационные модели при управлении.
40. Модели в адаптивных системах управления.
41. Моделирование цифровых электронных схем.
42. Процессы в аналоговых и дискретных схемах, синтез устройств и систем управления. .
43. Справочная система Maple. Maple как научный калькулятор.
44. Символьные операции. Аналитические преобразования в среде Maple
45. Решение задач линейной алгебры с использованием СКМ Maple
46. Вычисление производных и интегралов с использованием СКМ Maple
47. Функции создания матриц и векторов в СКМ Maple
48. Функции построения графиков в СКМ Maple
49. Решение дифференциальных уравнений с использованием СКМ Maple
50. Специальные вычисления в СКМ Maple (вычисления производных,
пределов, разложение функций в ряд, вычисления произведений элементов
чисел и массивов)
51. Решение уравнений и систем уравнений в символьном виде в СКМ
Maple и Matlab
52. Сравнительная характеристика систем Maple и Matlab
53. Пакет with(student) в СКМ Maple
54. Графические средства системы Maple (двухмерная и трехмерная графика)
55. Пользовательский интерфейс Maple.
56. Пользовательский интерфейс Matlab. Matlab как научный калькулятор.
Справочная система Matlab
57. Создание М-файлов в среде Matlab
58. Структура и свойства М-файлов.
59. Основы работы с векторами и матрицами в СКМ Matlab
60. Основные команды построение графиков функций с использованием
СКМ Matlab
61. M- файлы. Работа с m-файлами
62. Графические средства системы Matlab
63. Операторы и специальные символы используемые в Matlabe
64. Среда MatLab, режимы работы. Командное окно. Основные настройки
(формат отображения чисел, путь сохранения файлов).
65. Simulink как устройство моделирования.
66. Sinpowersystem
8. КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН ДИСЦИПЛИНЫ.
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Дальневосточный государственный университет путей сообщения»
Институт/факультет
Электроэнергетический институт
направление подготовки/ специальность
Курс 2
Группа (ы)
КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН
Математическое моделирование систем
и процессов
занятий по дисциплине
полное наименование дисциплины
в 3 семестре 20__/20__учебного года
Число часов лекций
Число часов практических занятий
Число часов лабораторных занятий
Всего часов аудиторных занятий
Число часов индивидуальных занятий
36
0
18
54
Число часов самостоятельной работы
Форма отчетности
Лектор
Руководитель групповых занятий
96
экзамен
доцент Мурая Е.Н.
ст. преподаватель Волков
А.С., доцент Мурая Е.Н.
1
2
2
2
3
2
4
4
5
3
Введение. Роль моделирования при решении
научных и производственных задач. Физическое и математическое
моделирование. Применение вычислительной
техники при математическом моделировании.
Классификация видов
моделирования систем.
Обзор математических
пакетов прикладных программ. Подходы к моделированию систем. Типовые схемы.
Математические модели
решения линейных и нелинейных систем уравнения.
Математические модели
решения
дифференциальных уравнений, интегралов,
специальных
функций, интегрирование
функций (квадратурные
формулы, метод Гаусса,
трапеции) Непрерывнодетерминированные
и
непрерывно стохастические модели. Графика в
Клене.
4
5
1
1
1
1
Тема и содержание практических и
лабораторных занятий
6
Формы проведения.
Использование ТСО,
ЭВМ
2
Количество часов
Количество часов
1
Тема и структура
лекций
Формы проведения.
Использование ТСО,
ЭВМ
Недели
1. План лекций, практических, лабораторных и индивидуальных занятий
Контроль
качества
усвоения
материала
7
8
ПК
Защита л.р.
ПК
Защита л.р.
ПК
Защита л.р.
Л.р.4. Решения линейных нелинейных
систем уравнений
различными способами.
ПК
Защита л.р.
Л.р.5. Операции с
комплексными числами. Построение комплексных чисел на
комплексной плоскости
ПК
Защита л.р.
Л.р.1. Введение в пакет Клен. Освоение
начальных навыков
работы с пакетом и
знакомство с его основными возможностями. Изучение способов символьного
алгебраического преобразования.
Л.р.2. Алгебра. Изучение способов символьных алгебраических преобразований.
Л.р.3. Матрицы. Изучение способов создания матриц и выполнения основных матричных операций.
Определение основных числовых характеристик матриц.
6
4
7
8
2
9
2
10
4
11
Дискретнодетерминированные модели и дискретно стохастические модели. Обзор
основных команд (функций) Клена Библиотечные функции. Специализированные
пакеты
функций. Состав основных пакетов. Библиотека
пользователей.
Основные этапы создания и анализа математических
моделей. Примеры моделирования
электрического
четырехполюсника. Программирование в Клене.
Сетевые модели. Основные понятия теории графов. Применение графов
для анализа линейных
электрических цепей. Сетевой пакет Клена. Создание графов и анализ
их параметров.
Имитационное моделирование систем, технологических процессов. Знакомство с пакетом
Matlab. Основные функциональные возможности. Основные команды.
Создание файл функций
и файл программ. Основы программирования в
среде Matlab.
13
Формализация и алгоритмизация
процессов.
Построение
концептуальных моделей. Системы и их Формализация.
Знакомство с пакетом
PDE.
14
Моделирование статистического анализа, факторный анализ, анализ
временных рядов. Обра-
12
4
4
Л.р.6. Графика. Освоение основных способов графического
отображения данных и
анимации
ПК
Защита л.р.
ПК
Защита л.р.
ПК
Защита л.р.
ПК
Защита л.р.
ПК
Защита л.р.
ПК
Защита л.р.
ПК
Защита л.р.
1
Л.р. 13. Моделирование магнитостатического поля.
ПК
Защита л.р.
1
Л.р. 14. Моделирование электростатического поля
ПК
Защита л.р.
1
Л.р.7. Векторы. Изучение способов создания векторов и
операций с ними.
Л.р.8. Моделирование
векторных полей и
функций.
1
1
1
1
Л.р.9. Построение математических моделей
дифференциальных
уравнений.
Л.р. 10 Редактор Mфайлов. Вычисление
выражений с визуализацией результатов.
Расчет сопротивления
LCR цепи. Символьные преобразования.
Л.р. 11.Фурье- анализ
непрерывных и дискретных функций.
Разложение периодического сигнала в ряды
Фурье.
Л.р. 12. Создание файл
функций и файл программ.
15
16
17
4
18
2
ботка экспериментальных данных. Чтение данных из внешних файлов.
Интерполирование. Подгонка кривых (аппроксимация). Метод наименьших квадратов. Статистический пакет Matlab.
Моделирование цифровых электронных схем.
Процессов в аналоговых
и дискретных схемах,
синтез устройств и систем управления. Знакомство с пакетом
Simulink. Моделирование
электротехнических
устройств в Matlabe,
SimPower Systems и
Simulink.
Источники погрешностей
моделирования.
36
1
Л.р. 15. Знакомство с
Simulink. Моделирование колебания маятника.
ПК
Защита л.р.
1
Л.р. 16. Исследование
резонанса в последовательной RLC - цепи
(резонанс напряжения)
ПК
Защита л.р.
1
Л.р. 17. Исследование
резонанса в последовательной RLC - цепи
(резонанс токов)
ПК
Защита л.р.
1
Итоговое занятие
ПК
18
Защита лабораторных работ и проработка лекционнаго материала.
Подготовка к
экзамену.
60
16
Рейтинговые баллы по неделям и видам работ
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
11
12
13
14
15
16
17
18
2 3 2 3 2 3 2 3 2 3
2
3
2
3
2
3
2
3
45
8
7
15
10
60
60
60
Рейтинг за
2 3 2 3 2 3 2 3 2 3
2
3
2
3
2
3 10
неделю
Рейтинг с
1 1 1 1 2 2
2 5 7
25 27 30 32 35 37 40 50
нарастанием
0 2 5 7 0 2
* Заполнение граф плана обязательно, кроме граф "Срок выдачи" и "Срок сдачи"
Рейтинговый балл устанавливается преподавателем суммарно по всем видам занятий
Согласовано:
Директор
института/
декан факультета
Рейтинг по виду
работ
Срок сдачи
Срок выдачи
Наименование вида работы (подготовка к аудиторным занятиям, РГР,
КП, КР и т.д.)
Часы самост.
работы
2. Выполнение плана самостоятельной работы*
«___» ________ 200_ г.
Зав. кафед
рой
Составил(и):
Лектор (доцен
т)
С.И. Смагин
«___» ________ 200_ г.
Е.Н. Мурая
«___» ________ 200_ г.
9. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ДИСЦИПЛИНЫ.
9.1. ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Абрамов, А. А. Математическое моделирование транспортных процессов [Текст]: Учеб. пособие / А.А.Абрамов. - М.: РГОТУПС, 2002. - 128 с.
[ДВГУПС].
2. Васильков, Ю. В. Компьютерные технологии вычислений в математическом моделировании [Текст]: Учеб.пособие / Ю. В. Васильков, Н. Н. Василькова. - М. : Финансы и статистика, 2002. - 256 с. [ДВГУПС].
3. Введение в математическое моделирование [Текст]: Учеб. пособие для
вузов / ред. П. В. Трусов. – М.: Логос, 2004. - 440 с. [ДВГУПС].
4. Гультяев, А. Визуальное моделирование в среде MATLAB [Текст] :
учеб.курс / Гультяев А. - СПб. : Питер, 2001. - 432 с. [ДВГУПС].
5. Дробот, Ю. Б. Анализ сетевых моделей в системе Maple [Текст]: моногр.
/ Ю. Б. Дробот, М. С. Жукова; ДВГУПС. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2009.
- 83 с. [ДВГУПС].
6. Дробот, Ю. Б. Введение в систему Maple 10 [Текст]: Монография / Ю. Б.
Дробот, ДВГУПС. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2006. - 78 с. [ДВГУПС].
7. Дробот,Ю.Б. Вычислительная математика. Использование Maple
[Текст]: Учеб. пособие / Ю. Б. Дробот, А. И. Кондратьев ; ДВГУПС. Каф.
"Прикладная математика". - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2005. [ДВГУПС].
8. Дробот, Ю. Б. Моделирование динамических систем в пакете Simulink
Matlab [Текст]: учеб.пособие / Ю. Б. Дробот; Ю.Б. Дробот. - Хабаровск: Издво ДВГУПС, 2001 - 92 с. [ДВГУПС].
9. Дьяконов, В. П. Maple 9.5/10 в математике, физике и образовании
[Текст] / В. Дьяконов. - М.: СОЛОН-Пресс, 2006. - 720 с. + 1 эл. опт. диск
(CD-ROM). [ДВГУПС].
10. Казиев, В. М. Введение в анализ, синтез и моделирование систем
[Текст]: Учеб. пособие / В. М. Казиев. - М.: Интуит : Бином, 2006. - 244 с.
[ДВГУПС].
11. Компьютер для студентов, аспирантов и преподавателей [Текст]: Самоучитель: Учеб.пособие. - М. : ТРИУМФ, 2001. - 656 с. [ДВГУПС].
12. Копылов, И. П. Математическое моделирование электрических машин
[Текст]: Учеб.для вузов / Копылов И.П. - 3-е изд.,перераб.и доп. - М.: Высш.
шк., 2001. - 327 с. [ДВГУПС].
13. Кривилев, А. В. Основы компьютерной математики с использованием
системы MATLAB [Текст]: учебник / А. В. Кривилев. - М.: Лекс-Книга, 2005.
- 496 с. CD-ROM. [ДВГУПС].
15. Мурая, Е. Н. Матрицы и системы линейных уравнений в системе компьютерной математики MAPLE 10 [Текст]: Метод. пособие / Е. Н. Мурая ;
ДВГУПС. Каф. "Прикладная математика". - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС,
2007. - 34 с. [ДВГУПС].
16. Мурая, Е. Н. Дифференцирование функций в системе компьютерной
математики Maple [Текст]: метод. указания / Е. Н. Мурая; ДВГУПС. Каф.
"Прикладная математика". - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2008. - 32 с.
[ДВГУПС].
17. Основы цифровой обработки сигналов. Курс лекций [Текст]: Учеб. пособие. - СПб.: БХВ-Петербург, 2003. - 608 с. [ДВГУПС].
18. Пащенко, Ф. Ф.Введение в состоятельные методы моделирования систем [Текст]: учеб. пособие в 2 ч. / Ф. Ф. Пащенко. - М.: Финансы и статистика - 2006. - 328 с. [ДВГУПС].
19. Попов, М. А. Математические модели [Текст]: Сб. лекций: Учеб. пособие / М. А. Попов ; ДВГУПС. Каф. "Электроподвижной состав". - Хабаровск:
Изд-во ДВГУПС, 2006. - 122 с. [ДВГУПС].
20. Потемкин, В. Г. Система инженерных и научных расчетов MATLAB
5.x [Текст]: в 2 т. / В. Г. Потемкин. - М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2001 [ДВГУПС].
21. Самарский, А. А. Математическое моделирование. Идеи. Методы.
Примеры [Текст]: моногр. / А. А. Самарский, А. П. Михайлов. - 2-е изд.,
испр. - М.: Физматлит, 2005. - 320 с. [ДВГУПС].
22. Сергиенко, А. Б. Цифровая обработка сигналов [Текст]: учеб. для вузов
/ А.Сергиенко. - СПб.: Питер, 2003. - 608 с. [ДВГУПС].
23. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем: Учеб. для вузов. 3е изд. перераб. и доп. М.: Высшая школа, 2001. 343 с.
24. Чен, К. MATLAB в математических исследованиях [Текст]: Пер. с англ
/ К. Чен, П. Джиблин ,А. Ирвинг. - М.: 2001. - 346 с. [ДВГУПС].
9.2. ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА
25. Алексеев, Е. Р. Решение задач вычислительной математики в пакетах
Mathcad 12, MATLAB 7, Maple 9 [Текст] / Е. Р Алексеева, О. В. Чеснокова. –
М: НТ Пресс, 2006. – 496 с.
26. Дробот, Ю. Б. Решение дифференциальных уравнений в системе
MAPLE [Текст]: учеб. пособие: В 2 т. / Ю. Б. Дробот, В. Н. Мазалов;
ДВГУПС. Каф. "Прикладная математика". - Хабаровск: - 2002. - 126 с.
[ДВГУПС].
27. Кельтон В. Имитационной моделирование / В. Кельтон, А. Лоу, –
СПб.: Издательская группа BHV, 2004. – 640 с.
28. Коломийцева, С. В. Решение физических задач в среде MATLAB
[Текст]: Сб. лаб. работ с заданиями / С.В.Коломийцева; ДВГУПС. Каф. "Прикладная математика". - Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2002. - 39 с.
[ДВГУПС].
29. Основы цифровой обработки сигналов. Курс лекций [Текст]: Учеб. пособие. - СПб.: БХВ-Петербург, 2003. - 608 с. [ДВГУПС].
30. Применение искусственного интеллекта в информационных технологиях: учеб. пособие для студентов экон. специальностей / Н. М. Светлов, Г.
Н. Светлова. М.: Изд-во МСХА, 2004.
31. Ращиков, В. И. Численные методы решения физических задач [Текст]:
Учеб. пособие / В. И. Ращиков, А. С. Рошаль. – СПб.: Лань, 2005. - 208 с.
[ДВГУПС].
32. Хохлов, А. А. Динамика сложных механических систем [Текст]: науч.
изд. / А.А.Хохлов. - М. : МИИТ, 2002. - 172 с. [ДВГУПС].
33. Якушев, А. Я.Исследование САР ЭПС на математической модели
[Текст]: учеб.пособие / А.Я. Якушев, В.О. Иващенко. - СПб : ПГУПС, 2001 44 с. [ДВГУПС].
10. ПЕРЕЧЕНЬ НАГЛЯДНЫХ И ДРУГИХ ПОСОБИЙ
При чтении лекций по данной дисциплине используется интерактивная доска, проектор и персональный компьютер.
Материально-техническое обеспечение дисциплины
Программное обеспечение:
1. объектно-ориентированные инструментальные средства автоматизации
математических вычислений (Maple, Matlab);
2. табличный процессор (Microsoft Excel).
Класс персональных ЭВМ достаточной мощности для эксплуатации вышеназванного программного обеспечения с установленной на них соответствующей операционной системой. Помимо лабораторно-практических занятий, указанное программное обеспечение, а также текстовый процессор (Microsoft Word) должно предоставляться студентам (согласно заявкам) на время
самостоятельной работы в соответствии с режимом работы соответствующих
подразделений и служб вуза.
11. СЕМЕСТРОВАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА ДИСЦИПЛИНЫ.
Направление
Трудоемкость дисциплины _3__ зач. ед
Число часов в семестре __148_
Специальность
Число часов в неделе _4__
220200 – Автоматизация и управление,
лекций _2___
.
семестр 6
лабораторных работ __1__
самостоятельной работы __4,2__
9
10
11
Сл
1,3,11,1
5,18-20
1-7
14
ПК
1[1],2[3],1,2[11]
, 1,[15],11-5
3[19],1-5[20]
10
Мм
Рейтинговый
балл
8
Неделя рубежного контроля
7
Учебнометодическая
литература
6
Рубежный
контроль
Затраты времени
в часах
Учебнометодическая
литература
1
ТСО
Основы математического моделирования
4
5
Номер
лабораторной
работы
Затраты времени
в часах
3
Лабораторные работы
Учебнометодическая
литература
2
Лекции
ТСО
Номера разделов
основных учебников
1
Самостоятельная
работа
Аудиторная работа
Номер лекции
Затраты времени
в часах
Наименование
элемента модуля
Неделя начала изучения
элемента модуля
Форма отчетности _экзамен___
12
13
14
15
30,32,33
7
17
2,4-9,16-17 25
Методы и модели
применяемые при
моделировании систем
8
Учебнометодическая
литература
Номер
лабораторной
работы
Затраты времени
в часах
ТСО
Учебнометодическая литература
Затраты времени
в часах
Учебнометодическая
литература
Неделя рубежного
контроля
Рейтинговый балл
3
Лабораторные работы
ТСО
Номера разделов
основных учебников
2
Лекции
Рубежный
контроль
Затраты времени
в часах
Неделя начала изучения
элемента модуля
1
Аудиторная работа
Номер лекции
Наименование
элемента модуля
Самостоятельная
работа
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
2[2],3-4[9],[106-12
12],[15],[18]
Математические
2[4,10],[13],[14,
моделирование
12 15],2[20,21],[22 9-18
электрических схем
-29]
12
[2-4],[910],[15Мм
18]
8-12
10
ПК
[2],[4,5],[8,
10,11],[18- 25
21]
14
[4,10],[1
315],[20Мм
29]
13-18
12
ПК
[4,10],[1326
15],[20-29]
Сл
Сл
[31,32,33]
10
25
22,25,29-33
18
60
Условные обозначения: номер раздела основного учебника – число перед скобками номер раздела, в скобках номер используемого учебника;
ТСО -– Сл (слайды), Мм (мультимедийные средства), ПК- персональный компьютер.