Московский Авиационный Институт

(национальный исследовательский университет)

Кафедра 604 «Системный анализ и управление»

Бобронников В.Т., Волков Г.А., Иванов Д.С.

Методические указания

и варианты заданий к курсовой работе

по дисциплине

«Статическая динамика»

Утверждено на заседании кафедры

«___» __________ 2013 г.

Москва 2013 г.

Содержание

1. Цель работы 3

2. Порядок выполнения работы и содержание отчета 3

4. Некоторые практические рекомендации 8

5. Рекомендуемая литература 9

Задание 1 11

Задание 2 14

Задание 3 17

Задание 4 20

Задание 5 23

Задание 6 25

Задание 7 28

Задание 8 31

Исходные данные к заданиям 34

Таблица 1. Характеристики коррелированных случайных процессов 46

и формирующие фильтры для имитации этих процессов 46

Таблица 2. Уравнения формирующих фильтров 47

для случайных процессов с разными ковариационными функциями 47

1. Цель работы

Целью данной курсовой работы является практическое освоение методов статистического анализа (анализа точности) движения автоматически управляемых летательных аппаратов при действии случайных возмущений.

2. Порядок выполнения работы и содержание отчета

Курсовая работа выполняется каждым студентом индивидуально в соответствии с заданием, выданным преподавателем.

Задание содержит:

• Математическую модель анализируемой системы.

• Данные о параметрах системы, начальных условиях ее движения.

• Состав и характеристики возмущений, действующих на систему.

• Формулировку целей анализа.

• Предложения или рекомендации о методах анализа.

Возможны отклонения от типового задания, при которых студент сам должен сформулировать цель исследования, разработать математическую модель системы, определить состав и характеристики возмущений, действующих на систему, выбрать метод анализа и т. п. Приветствуется формулировка задания на курсовую работу, в котором в качестве объекта исследования рассматривается ЛА или СУ ЛА, которые являются объектами изучения в УИРС, выполняемой студентом.

По результатам выполненной работы должен быть оформлен отчет, отражающий основные этапы выполнения работы и результаты, полученные в работе.

Отчет о курсовой работе должен содержать следующие разделы, отражающие все основные этапы выполнения работы и ее результаты:

1. Название работы, кратко отражающие тип изучаемой системы и цель исследования. Например: «Анализ точности системы теленаведения частотным методом и методом Монте-Карло».

2. Содержание работы.

3. Реферат, содержащий 10 – 15 строк текста. В реферате должны быть указаны: 4 – 6 ключевых слов, объект исследования, методы исследования, основные методические и технические результаты работы (разработанные математические модели, алгоритмы расчетов, программы и результаты расчетов).

4. Введение. На 1 – 1,5 страницах должна быть сформулирована актуальность исследования, проводимого в работе, т.е. указано, зачем при проектировании системы управления автоматического ЛА рассматриваемого класса требуется проводить исследования (расчеты), выполняемые в работе, указана конкретная цель исследования, проводимого в работе, перечислены разделы основной части работы.

5. Основная часть работы. Название этой части может быть близким или повторять название курсовой работы в целом.

Эта часть работы содержит следующие подразделы:

1. Постановка задачи. Здесь на основе задания на работу дается формулировка цели исследования, общее описание математической модели системы (исходные уравнения движения, состав и характеристики возмущений, параметры системы и возмущений, начальные условия движения), указываются все имеющиеся числовые исходные данные, т.е. формулируется, что дано, и что требуется найти.

2. Анализ и выбор метода решения задачи. В этом разделе, учитывая цель исследования, свойства системы, состав возмущений, должны быть:

• проанализированы на предмет применимости методы, которые могут быть использованы для решения задачи, сформулированной в п. 5.1.;

• обсуждены преимущества и недостатки каждого из них;

• принято обоснованное решение методах которые будут применяться в работе, в том числе учитывая требования, сформулированные в задании на работу.

Как правило, задача статистического анализа должна решаться в курсовой работе двумя методами: методом Монте-Карло и одним из аналитических методов априорного статистического анализа. Приветствуется решение задачи двумя аналитическими методами - частотным и методом уравнений моментов.

3. Краткое описание применяемых методов. Здесь на основе конспекта лекций и учебников должно быть дано общее описание (порядок) решения задач с помощью выбранных методов.

4. Вывод расчетных соотношений для исследуемой системы. Этот подраздел – один из наиболее важных в работе. В нем выводятся все соотношения, необходимые для реализации используемых методов расчета применительно к изучаемой системе.

5. Алгоритм решения задачи. Задачи статистического анализа систем решаются с использованием компьютеров. Поэтому в данном подразделе формируется укрупненный алгоритм решения задачи в соответствии с общей схемой и расчетными соотношениями, полученными в предыдущем подразделе. Особое внимание здесь должно быть уделено:

• общей архитектуре программы;

• выделению в ней логически завершенных частей (блоков);

• созданию исчерпывающего списка задаваемых и варьируемых исходных данных, списка вычисляемых и документируемых результатов решения в удобных для дальнейшего использования форматах (таблиц, графиков и т.п.).

6. Описание программы решения задачи. Здесь приводится информация о разработанных программах (язык программирования, имена программ, имена блоков, структура окон или меню и т.п.). Распечатки текстов программ должны быть приведены в приложении к работе.

Рекомендуется использовать систему программирования Matlab, в том числе готовые программные средства этой среды, включая систему визуального программирования Simulink.

7. Результаты численных исследований и их анализ. В этом подразделе должны быть представлены результаты численных расчетов, выполненных с помощью разработанной программы в соответствии с целью исследования. Особое внимание здесь должно быть уделено физической интерпретации полученных результатов. Для этого результаты расчетов должны быть представлены в виде таблиц, или графиков с заголовками, обозначениями переменных, размерностями и т.п.

Таблицы и графики, формируемые в программах, должны быть включены в отчет. Следует обратить внимание на сохранение в таблицах необходимого (не чрезмерного) числа значащих цифр после запятой, т.е. не засорять таблицы излишней информацией.

6. Выводы по работе. В данном разделе подводится краткий итог выполненной работы, который формулируется в виде перечисления основных результатов, полученных в работе.

Эти результаты могут быть в общем случае отнесены к следующим трем группам:

• Методические результаты работы – типа: «разработана математическая модель системы (какой) с учетом особенностей (каких) для решения задачи (какой)», т.е. отражено все то, что получено автором выполненной работы в подразделе 5.4;

• Алгоритмические и программные результаты – типа: «разработаны алгоритм и программа решения задачи (какой) методом (каким), при ограничениях (каких) с возможностями ввода и вывода данных (какими), которые могут быть также использованы, помимо данной задачи (в каких ситуациях)», т.е. охарактеризовано значение результатов, представленных в подразделах 5.5. и 5.6.;

• Технические результаты. Здесь должны быть отражены результаты технических исследований, представленные в подразделе 5.7, типа: «исследовано влияние (чего) на (что), найдены оптимальные значения (чего), равные (чему) при каком значении критерия оптимальности и т.п.».

Следует иметь в виду, что возможны некоторые повторы текстов реферата (см. п. 3) и выводов (п. 6). Это не должно смущать автора работы, поскольку как реферат, так и выводы пишутся для первоначального беглого ознакомления читателя с работой без детального изучения основной части работы, т.е. с целью получения ответов на вопросы типа:

• Мне интересна работа с таким названием, или нет?

• Имеет ли смысл дальнейшее более детальное изучение работы?

• Могу ли я позаимствовать что-либо из работы для себя (модель, программу, численные результаты)?

7. Литература. Здесь должны быть приведены книги и другие материалы, которыми пользовался автор, выполняя работу. Ссылки на эти источники в соответствующих местах записки позволяют избежать или сократить объяснения и доказательства по соответствующему вопросу (формуле, данным, алгоритму и т.п.).