ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ» (ОмГУПС (ОмИИТ)) СОГЛАСОВАНО Директор института (декан факультета) ___________________ УТВЕРЖДАЮ Проректор по научной работе и инновациям _______________ подпись (И.О.Ф.) «_____»______________ 2012 г. ____________ ______________________ ___________________ «_____»______________ 2012 г. ____________ ______________________ подпись _______________ подпись (И.О.Ф.) подпись подпись _______________ подпись «_____»______________ 2014 г. подпись (И.О.Ф.) «_____»______________ 2015 г. ___________________ (И.О.Ф.) «_____»______________ 2015 г. ____________ ______________________ _______________ подпись (И.О.Ф.) «_____»______________ 2014 г. ____________ ______________________ (И.О.Ф.) ___________________ (И.О.Ф.) «_____»______________ 2013 г. ____________ ______________________ «_____»______________ 2013 г. ___________________ (И.О.Ф.) подпись (И.О.Ф.) «_____»______________ 2016 г. _______________ подпись (И.О.Ф.) «_____»______________ 2016 г. Кафедра Радиотехнические и управляющие системы (РУС) (название кафедры) Автор Когут Алексей Тарасович, зав. кафедрой РУС, д.т.н., доцент (ф.и.о. - полностью, должность, ученая степень, ученое звание) РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ Современные адаптивные системы и методы идентификации в машиностроении (название дисциплины) Специальность научных работников: 05.13.01 – «Системный анализ, управление и обработка информации (в машиностроении)» (шифр, наименование специальности) Квалификация (степень): кандидат технических наук Форма обучения: очная Одобрена на заседании методической комиссии института (факультета) «___» _________ 2012 г. Протокол №__ «___» _________ 2013 г. Протокол №__ «___» _________ 2014 г. Протокол №__ «___» _________ 2015 г. Протокол №__ «___» _________ 2016 г. Протокол №__ Одобрена на заседании кафедры «___» _________ 2012 г. «___» _________ 2013 г. «___» _________ 2014 г. «___» _________ 2015 г. «___» _________ 2016 г. Протокол №__ Протокол №__ Протокол №__ Протокол №__ Протокол №__ Омск 2012 г. 1 1. ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ Целями освоения учебной дисциплины «Современные адаптивные системы и методы идентификации в машиностроении» являются углубленное изучение теоретических и методологических основ системного анализа, систем управления, методов оптимизации и подготовка к сдаче кандидатского экзамена. 2. МЕСТО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ОСНОВНОЙ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ ПОСЛЕВУЗОВСКОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ Учебная дисциплина «Современные адаптивные системы и методы идентификации в машиностроении» относится к циклу «Специальные дисциплины отрасли науки и научной специальности». 3. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ 3.1. Общая трудоемкость дисциплины составляет: 3.2. 4 зачетных единицы, 144 часа. Виды и объемы учебной работы по дисциплине, два семестра, продолжительность семестров – по 15 недель Количество часов Вид учебной работы 1 Аудиторные занятия (всего): Семестры Всего по учебному плану 1 2 3 2 4 22 В том числе: Лекции (лек) 10 Лабораторные работы (лаб) – Практические, семинарские занятия (прк) 12 Контроль самостоятельной работы по реферату (кср) – Самостоятельная работа (ср) (всего): 122 122 В том числе: Реферат 45 Проработка лекционного материала, подготовка к практическим занятиям 77 Промежуточная аттестация (зачет) – ОБЩАЯ трудоемкость дисциплины: Часов: 144 144 Зач. ед.: 4 4 2 Разделы учебной дисциплины 3.3.1. Алгоритмы систем адаптивного 1 управления 2 5 6 Основные определения и классификация адаптивных систем в машиностроении. Самооптимизация, самонастройка и самоорганизация. Поисковые и беспоисковые системы. Системы с явно- и неявновыраженными эталонными моделями. Самооптимизация в адаптивных системах. 2 2 Экстремальные регуляторы и системы. Управление по производной. Экстремальные системы с поисковыми сигналами. Синхронное детектирование в одномерных и многомерных системах. Применение численных методов оптимизации для поиска экстремума. 3.3.2. Самоорганизация в адаптивных систе3 мах. Методы структурной идентификации. Восстановление математических моделей динамических объектов машиностроения. Линейные одномерные системы. Применение уравнений Ви2 нера-Хопфа во временной и частотной областях. Нелинейные системы. Применение рядов Вольтерра и Гамерштейна. 3.3.3. Самонастройка в 4 адаптивных системах. Методы параметриче5 ской идентификации. Беспоисковые адаптивные системы явно-и неявновыраженными эталон2 ными моделями. Выбор эталонных моделей и обеспечение желаемых свойств системы. Методы организации поисковых сигналов. Обеспечение устойчивости в адаптивных системах с сигнальной и параметрической настройкой. 6 Методы параметрической идентификации в системах адаптивного управления объектов машиностроения. Применение математических моделей в пространстве состояний. Линейные модели. Идентифицируемость и наблюдаемость систем. 7 8 9 10 7 9 7 9 2 2 Всего 4 11 7 Содержание учебной дисциплины 9 входит в вопросы к кандидатскому экзамену по специальности 9 7 9 7 9 7 2 кср 3 ср 2 прк 1 Краткое содержание раздела лаб Номер недели Раздел учебной дисциплины Виды учебной деятельности, включая самостоятельную работу Форма аспирантов и трудоем- итоговой кость (в часах) аттестации лек Номер семестра 3.3. 3 1 2 3 4 5 7 Идентификация и восстановление координат ненаблюдаемых объектов. Наблюдатели в линейных динамических системах. 8 Задача совместного оценивания параметров и состояний ненаблюдаемой нелинейной динамической системы. Метод квазилинеаризации. Методы функций чувствительности и псевдочувствительности. Применение метода параметрической идентификации в адаптивных системах. 6 10 11 8 9 10 2 7 9 7 9 2 7 9 2 7 9 2 7 9 2 Применение методов численной оптимизации в параметрической идентификации и системах адаптивного управления в машиностроении. 9 7 12 Работа над рефератом 13 11 11 11 11 14 11 11 15 12 12 11 Практические занятия 3.4. Номер семестра Номер недели Раздел учебной дисциплины Наименование лабораторной работы / практического занятия Всего часов 1 2 3 4 5 2 Алгоритмы систем адаптивного управления 5 2 7 9 10 11 Самонастройка в адаптивных системах. Методы параметрической идентификации Моделирование экстремальной системы с синхронным детектированием 2 Исследование беспоисковых адаптивных систем с сигнальной и параметрической настройкой 2 Рекуррентные алгоритмы параметрической идентификации в адаптивных системах 2 Применение методов численной оптимизации в параметрической идентификации и системах адаптивного управления 2 2 2 4 3.5. Примерная тематика рефератов 3.5.1. Экстремальные системы с определением производной. 3.5.2. Экстремальные системы с моделирующим поисковым сигналом. 3.5.3. Синхронное детектирование в многомерных экстремальных системах машиностроения. 3.5.4. Применение численных методов при поиске экстремума в многомерных системах. 3.5.5. Методы структурной идентификации нелинейных динамических объектов. Ряды Вольтерра и Гаммерштейна. 3.5.6. Математические модели в пространстве состояний. 3.5.7. Совместное оценивание параметров и состояний динамических объектов. 3.5.8. Метод чувствительности. 3.5.9. Метод квазилинеаризации первого порядка. 3.5.10. Метод псевдочувствительности. 3.5.11. Наблюдатели в динамических системах объектов машиностроения. 3.5.12. Адаптивные системы с идентификацией параметров методом чувствительности. 3.5.13. Адаптивные системы с идентификацией параметров методом квазилинеаризации. 3.5.14. Адаптивные системы с наблюдателями переменных состояния. 3.5.15. Адаптивные системы с прямым оптимальным управлением на примере объектов машиностроения. 3.6. Список вопросов на кандидатский экзамен 3.6.1. Основные определения и классификация адаптивных систем в машиностроении. 3.6.2. Виды экстремальных регуляторов в системах управления. 3.6.3. Применение численных методов оптимизации с определением первой и второй производных в многомерных экстремальных системах 3.6.4. Применение численных методов оптимизации без вычисления производных в многомерных экстремальных системах. Методы случайного поиска. 3.6.5. Основные определения и классификация самоорганизующихся адаптивных систем в машиностроении. Структурная идентификация линейных динамических объектов во временной и частотной областях. 3.6.6. Восстановление моделей нелинейных динамических моделей на основе рядов Вольтерра и Гамерштейна. 3.6.7. Основные определения и классификация самонастраивающихся адаптивных систем в машиностроении. 3.6.8. Выбор эталонных моделей, обеспечение устойчивости и желаемых свойств замкнутых адаптивных систем. 3.6.9. Модели динамических систем в пространстве состояний. Линейные модели. Устойчивость, наблюдаемость. Идентифицируемость. 3.6.10. Применение наблюдателей в линейных динамических системах. 5 4. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ 4.1. Основная литература Используется при изучении разделов (из п. 3.3) Семестр № п/п Наименование, кол-во экземпляров в библиотеке 1 Теория систем автоматического управления. 20 экз. Бесекерский В.А., Попов Е. П. СПб, Профессия, 2003 3.3.1 2 2 Теория автоматического регулирования. 4 экз. Востриков А. С. М.: Высшая школа, 2004 3.3.1 2 3 Теория автоматического управления. 15 экз. Ротач В. Я. М.: Изд-во МЭИ, 2007 3.3.1 2 Алексеев А. А., Кораблев Ю. А., Шестопалов М.Ю. М.: Академия, 2009 3.3.2 2 М.: Изд-во МГТУ им. Баумана, 2004 3.3.2, 3.3.3 2 Используется при изучении разделов (из п. 3.3) Семестр 5 6 4 5 4.2. Идентификация и диагностика систем. 9 экз. Автор(ы) Методы классической и современной теории автоматического управления. Т. 2. Статистическая динамика и идентификация систем автоматического управления. 2 экз. Место издания, издательство, год Дополнительная литература № п/п Наименование, кол-во экземпляров в библиотеке Автор(ы) Место издания, издательство, год 1 2 3 4 1 Нестационарные системы автоматического управления. Анализ, синтез и оптимизация. 1 экз. М.: Изд-во МГТУ им. Баумана, 2007 3.3.2 2 2 Методы робастного, нейро-нечеткого и адаптивного управления. 1 экз. М.: Изд-во МГТУ им. Баумана, 2002 3.3.2 2 6 1 2 3 Матричные методы расчета и проектирования сложных систем автоматического управления для инженеров. 1 экз. 4 Нестационарные системы автоматического управления: анализ, синтез и оптимизация. 1 экз. 5 Численные методы. Решение задач и упражнения. 5 экз. 6 3 5 6 М.: Изд-во МГТУ им. Баумана, 2007 3.3.2 2 М.: Изд-во МГТУ им. Баумана, 2007 3.3.1 2 Бахвалов Н. С., Корнев А. А., Чижонков Е. В. М.: Дрофа, 2009 3.3.3 2 Методы оптимизации в теории управления. 1 экз. Черноруцкий И. Г. СПб, Питер, 2004 3.3.3 2 7 Теория автоматического управления. Линейные системы. 2 экз. Мирошник И. В. СПб, Питер, 2005 3.3.1 2 8 Методы оптимизации. Основы теории, задачи, обучающие компьютерные программы. 1 экз. Струченков В. И. М.: Экзамен, 2005 3.3.3 2 9 Математическая теория конструирования систем управления. 2 экз. Афанасьев В. Н., Колмановский В.Б., Носов В.Р. М.: Высшая школа, 2003 3.3.2 2 Пупков К. А. 4 4.3. Периодические издания 4.3.1. 4.3.2. 4.3.3. 4.3.4. 4.3.5. Автоматика и телемеханика. Приборы и системы: управление, контроль, диагностика. Теория и системы управления. Современные технологии в автоматизации. Мехатроника, автоматизация, управления. 4.4. Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы 4.4.1. «ProQuest Dissertations & Theses: The Sciences and engineering Collection» (в актуаль ном состоянии). 4.4.2. Журналы изд-ва Emerald Group Publishing Limited (2008-2009). 4.4.3. IEEE Journal on Selected Topics in Quantum Electronics Institute of Electrical and Electronics Engineers 1077-260X. 7 5. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ 5.1. Требования к аудиториям (лабораториям, помещениям, кабинетам) для проведения занятий с указанием соответствующего оснащения Аудитория должна быть оснащена достаточным количеством посадочных мест для аспирантов, столами, стульями, классной доской. Для проведения практических занятий необходимы рабочие места с персональными компьютерами для каждого аспиранта и АРМ преподавателя. Таким требованиям соответствует аудитория 467, оснащенная терминальным сервером, 20 терминальными клиентами и АРМом преподавателя. 5.2. Требования к программному обеспечению, используемому при изучении учебной дисциплины Программное обеспечение, используемое при изучении дисциплины: – базовое программное обеспечение (MS Windows XP; MS Office XP, 2007); – пакет математического моделирования MATLAB 7 Classroom Concurent All Platform Licenses (R2008b); – программа для математических расчетов MathCAD 14 University Classroom Perpetual. Автор рабочей программы: Зав. кафедрой «Радиотехнические и управляющие системы», научный руководитель аспирантуры, доктор техн. наук, доцент А. Т. Когут 8 6. ИЗМЕНЕНИЯ, ВНЕСЕННЫЕ В РАБОЧУЮ ПРОГРАММУ: В 2013 г. Содержание изменений Автор – ___________________________ _______________________________________ Должность, уч. степень, уч. звание Подпись, дата, И. О. Ф. В 2014 г. Содержание изменений Автор – ___________________________ _______________________________________ Должность, уч. степень, уч. звание Подпись, дата, И. О. Ф. В 2015 г. Содержание изменений Автор – ___________________________ _______________________________________ Должность, уч. степень, уч. звание Подпись, дата, И. О. Ф. В 2016 г. Содержание изменений Автор – ___________________________ _______________________________________ Должность, уч. степень, уч. звание Подпись, дата, И. О. Ф. 9