Рекомендуемая литература для изучения дисциплины. Термины

Лекция 1. Основные положения и
задачи дисциплины
«Основы оптимизации
транспортной техники»
Сведения о преподавателе и
контактная информация
Грузин Владимир Васильевич, профессор,
д.т.н., профессор кафедры СДМ.
Кафедра СДМ находится в 1-ом корпусе
КарГТУ (г. Караганда, Б.Мира, 56), аудитория
232, заведующий кафедрой - аудитория 227-а,
контактный телефон 56-59-32, доб. 2040
2
Трудоемкость дисциплины
Дисциплина «Основы оптимизации
транспортной техники» относится к циклу
дисциплин по выбору и включает в себя 3
кредита (135 часов):
• всего аудиторных – 90 часов, в том числе:
•
•
•
•
лекции -30 часов;
практические занятия – 15 часов;
СРМП – 45 часов;
самостоятельная работа студента – 45 часов.
3
Общая характеристика
дисциплины
Применение методологии проведения исследований,
численных
методов
и
алгоритмов
оптимального
проектирования
и
планирования
производственных
процессов позволяют принимать обоснованные решения
при
решении
инженерных
и
организационноуправленческих задач.
Учеными, исследователями и инженерно-техническими
работниками
был
разработан
целый
ряд
высокоэффективных алгоритмов, позволяющих найти
оптимальные варианты конструкций различных техникотехнологических
систем
с
помощью
программноаппаратных средств.
4
Успешное решение оптимизационных задач зависит от
квалификации и опыта лиц, принимающих те или иные
решения, их осведомленности о методах оптимизации и
умении выбирать наиболее эффективный метод поиска
оптимального решения конкретной задачи с учетом ее
особенностей.
Цель дисциплины состоит в том, чтобы дать студентам в
будущей их профессиональной деятельности необходимые
теоретические знания и практические навыки по основам
принятия оптимальных (рациональных) решений с помощью
компьютерных систем прикладных задач, связанных:
– с эффективным использованием транспортной техники
как инженера-механика;
– при проектировании и поиске технических параметров
различных технико-технологических систем.
5
Задачи дисциплины. В изучаемой дисциплине рассматриваются два
больших класса задач оптимального проектирования технических
решений:
– методы оптимизации, которые позволяют выбрать наилучший
вариант конструкции из всех возможных вариантов;
– задачи, связанные оптимизацией использования техники по
назначению.
Студенты должны:
- иметь представление о возможностях использования теории
оптимизации при решении практических задач связанных как с
проектированием технических объектов, так и с эффективным их
использованием;
- уметь формулировать задачи оптимизации;
- обосновывать выбор целевой функции и ограничений для
сформулированной задачи;
- уметь выбирать методы поиска экстремума целевых функций с
учетом их вида и на их основе разрабатывать алгоритмы решения
задач оптимизации.
6
Рекомендуемая литература для
изучения дисциплины
•
•
•
•
•
•
Моисеев Н.Н. Математические задачи системного анализа.
- М.: Наука, 1981, - 488 с.
Юдин Д.Б., Юдин А.Д. Число и мысль. Вып.8
(Математики измеряют сложность. - М.: Знание, 1985.192 с.
Реклейтис Г., Рейвиндран А., Рэгсдел К.. Оптимизация в
технике. - М.: "МИР", 1986, - 349 c., т. 1, 2.
Абраменков Д.Э., Абраменков Э.А., Грузин В.В.
Методология научного творчества. Учебник. – Караганда:
Болашак-Баспа, 2007. – 338с
Грузин В.В. Основы системного анализа. Учебное
пособие. - Караганда, Болашак-Баспа, 2007. – 160с.
Сухарев А.Г., Тимохов А.В., В.В. Курс методов
оптимизации М: Наука, 1986.-328 с.
7
Рекомендуемая литература для
изучения дисциплины
•
•
•
•
•
•
Абакаров А. Ш., Сушков Ю. А. Статистическое
исследование одного алгоритма глобальной
оптимизации. — Труды ФОРА, 2004.
Акулич И. Л. Математическое программирование в
примерах и задачах: Учеб. пособие для студентов эконом.
пец. вузов. — М.: Высшая школа, 1986.
Гилл Ф., Мюррей У., Райт М. Практическая оптимизация.
Пер. с англ. — М.: Мир, 1985.
Гирсанов И. В. Лекции по математической теории
экстремальных задач. — М.; Ижевск: НИЦ «Регулярная и
хаотическая динамика», 2003. — 118 с.
Жиглявский А. А., Жилинкас А. Г. Методы поиска
глобального экстремума. — М.: Наука, Физматлит, 1991.
Карманов В. Г. Математическое программирование. —
Изд-во физ.-мат. литературы, 2004.
8
Рекомендуемая литература для
изучения дисциплины
• Батищев Д.И. Методы оптимального проектирования М:
Радио и связь, 1984.-248 с.
• Э.Хог, Я.Арора. Прикладное оптимальное проектирование:
Механические системы и конструкции: Пер. с англ.- М.: Мир
1983.- 478 с.
• Применение
математических
методов
ЭВМ.
Вычислительные методы проектирования оптимальных
конструкций/ А.Н. Останин, В.А. Гугля, Н.Н. Гурский и др.;
Под. общей ред. А.Н. Останина.- Мн. Выш. шк., 1983.- 279 с.
• Щуп Т. Решение инженерных задач на ЭВМ -М.: Мир,
1982.-235 с.
• Юркевич Е.В. Введение в теорию информационных систем.
– М.: Издательский дом «Технологии», 2004. – 164с.
9
Рекомендуемая литература для
изучения дисциплины
• Норенков
И.П.
Введение
в
автоматизированное
проектирование технических устройств и систем: - М.:
Высш. школа, 1980. - 311 с.
• Кудрявцев Е.М. Исследование операций в задачах,
алгоритмах и программах.- М: Радио и связь, 1984.- 184 с.
• Акулич И.Л. Математическое программирование в примерах
и задачах.- М.: Высш. шк., 1986.- 319 с.
• Р.Беллман, С.Дрейфус. Прикладные задачи динамического
программирования: Пер. с англ.- М.: Наука, 1965.- 460 с.
• Банди Б. Методы оптимизации. Вводный курс. - М.: Радио
исвязь, 1988.- 128 с.
• Банди Б. Основы линейного программирования. - М.: Радио
и связь, 1989.-176 с.
10
Дайте понятиям
однозначное толкование,
и Вы облегчите взаимопонимание.
Р. Декарт
11
Термины и понятия
Аспект - угол зрения, под которым рассматривается объект (предмет)
исследования.
База данных - поименованная, целостная, единая система данных,
организованная по определенным правилам, которые предусматривают общие
принципы описания, хранения и обработки данных.
Гипотеза - научное предположение, выдвигаемое для объяснения какихлибо явлений.
Готовность информации - возможность доступа к информации с
использованием соответствующих информационных технологий всегда, когда в
ней возникает необходимость.
Задача технологии как науки – выявление физических, химических,
механических и других закономерностей с целью определения и использования
на практике наиболее эффективных и экономичных производственных
процессов.
Знания (о предметной области) - вся совокупность полезной информации и
процедур, которые можно к ней применить, чтобы произвести новую
информацию о предметной области.
Идея - определяющее положение в системе взглядов, теорий и т.п.
12
Информационная технология - система научных и инженерных знаний, а
также методов и средств, которая используется для создания, сбора, передачи,
хранения и обработки информации в предметной области.
Категория - форма логического мышления, в которой раскрываются
внутренние, существенные стороны и отношения исследуемых предметов.
Качественный анализ – совокупность методов идентификации элементов.
Важнейшие характеристики методов качества анализа:
– специфичность, т.е. возможность обнаружения искомого элемента в
присутствии примесей;
– чувствительность – минимально определяемой количество
идентифицируемого объекта.
Количественный анализ – совокупность методов количественного
определения содержания элементов и функциональных групп в анализируемом
объекте.
Количество
(философская
категория),
выражающая
внешнюю
определенность объекта: его величину, число, объем, степень развития свойств
и т.д.; изменение количественной определенности объекта, достигнув
определенной меры, ведет к изменению качества.
Концепция - система взглядов на что-либо, основная мысль, когда
определяются цели и задачи исследования и указываются пути его видения.
Метод: способ достижения какой-либо цели, решения конкретной задачи;
совокупность приемов или операций практического или теоретического
освоения (познания) действительности.
13
Метод исследования - способ применения старого знания для получения нового
значения. Является орудием получения научных фактов.
Методология - учение о структуре, логической организации, методах и средствах
деятельности.
Методология научного познания - учение о принципах, формах и способах
научно-исследовательской деятельности.
Научное исследование - целенаправленное познание, результаты которого
выступают в виде системы понятий, законов и теорий.
Объект исследования - процесс или явление, порождающее проблемную
ситуацию и избранное для изучения.
Оптимизация (математика) — нахождения экстремума (минимума или
максимума) целевой функции в некоторой области конечномерного векторного
пространства.
Предмет исследования - все то, что находится в границах объекта исследования в
определенном аспекте рассмотрения.
Признак (элемента системы) - необходимое, существенное, неотъемлемое
свойство элемента системы.
Принцип - основное, исходное положение какой-либо теории, учения, науки.
Проблема - крупное обобщенное множество сформулированных научных
вопросов, которые охватывают область будущих исследований.
14
Сведения – зарегистрированные сигналы.
Данные (в предметной области) -
представление сведений в
формализованном виде, удобном для пересылки, сбора, хранения и обработки.
Информация - любой вид конкретных сведений о предметах, фактах и
понятиях предметной области, готовых для принятия решения.
Информация:
• обзорная - вторичная информация, содержащаяся в обзорах научных
документов;
• релевантная - информация, заключенная в описании прототипа научной
задачи;
• реферативная - вторичная информация, содержащаяся в первичных научных
документах;
• сигнальная - вторичная информация различной степени свертывания,
выполняющая функцию предварительного оповещения;
• справочная
вторичная
информация,
представляющая
собой
систематизированные краткие сведения в какой-либо области знаний.
Система – целое, составленное из частей множество элементов,
находящихся в отношениях и связях друг с другом, образующих определенность,
целостность, единство.
Система - множество взаимосвязанных элементов, каждый из которых
связан прямо или косвенно с каждым другим элементом, а два любые
подмножества этого множества не могут быть независимыми не нарушая
целостность, единство системы.
15