МиНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего образования

«тюменский ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ И НЕФТЕГАЗОДОБЫЧИ

П. И. Ковалёв

МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

ЛЕКЦИИ

Учебное пособие по дисциплине «Моделирование систем управления» для студентов направления 27.03.04 Управление в технических системах очной и заочной форм обучения

квалификация – академический бакалавр (бакалавр) / бакалавр, бакалавр

форма обучения:

очная (набор 2014 года);

заочная, срок обучения 5 лет, набор 2014 года;

заочная, срок обучения 3 года 2 месяца, набор 2014 года

курс 3 / 3 / 3

семестр 6 / 6 / 5

Код УЦ ООП Б.1.Б.18 / Б.1.Б.18 / Б.1.Б.18

Аудиторные занятия 90 / 16 / 16 часов, в т. ч.:

Лекции 18 / 4 / 6 часов

Практические занятия 36 / 6 / 4 часов

Лабораторные занятия 36 / 6 / 6 часов

Самостоятельная работа – 90 часов, в т. ч.:

без преподавателя 81,0

с преподавателем:

со студентом 3,6

с группой 5,4

Курсовая работа 6 / 6 / 6 семестр

Контрольная работа - отсутствует

Вид промежуточной аттестации:

Экзамен 6 / 6 / 6 семестр

Очная форма обучения, распределение нагрузки:

6-й семестр, в неделю 1час лекций, 2 часа практических занятий, 2 часа лабораторных работ

Общая трудоёмкость 180 часов, 5 зет

Тюмень

ТюмГНГУ

2017

Выписка из федерального государственного образовательного стандарта высшего образования, утверждённого приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от

«20» октября 2015 г.. № ___.

Уровень высшего образования: БАКАЛАВРИАТ.

Направление подготовки 27.03.04 Управление в технических системах

ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ВЫПУСКНИКОВ, ОСВОИВШИХ ПРОГРАММУ БАКАЛАВРИАТА

Область профессиональной деятельности выпускников, освоивших программу бакалавриата, включает:

проектирование, исследование, производство и эксплуатацию систем и средств управления в промышленной и оборонной отраслях, в экономике, на транспорте, в сельском хозяйстве, медицине;

создание современных программных и аппаратных средств исследования и проектирования, контроля, технического диагностирования и промышленных испытаний систем автоматического и автоматизированного управления.

Объектами профессиональной деятельности выпускников, освоивших программу бакалавриата, являются системы автоматизации, управления, контроля, технического диагностирования и информационного обеспечения, методы и средства их проектирования, моделирования, экспериментального исследования, ввод в эксплуатацию на действующих объектах и технического обслуживания.

Виды профессиональной деятельности, к которым готовятся выпускники, освоившие программу бакалавриата:

научно-исследовательская;

проектно-конструкторская;

При разработке и реализации программы бакалавриата организация ориентируется на конкретные виды профессиональной деятельности, к которым готовится бакалавр, исходя из потребностей рынка труда, научно-исследовательских и материально-технических ресурсов организации.

Программа бакалавриата формируется организацией в зависимости от видов учебной деятельности и требований к результатам освоения образовательной программы:

ориентированной на научно-исследовательский и педагогический вид профессиональной деятельности как основной (далее - программа академического бакалавриата).

Выпускник, освоивший программу бакалавриата, в соответствии с видами профессиональной деятельности, на которые ориентирована программа бакалавриата, должен быть готов решать следующие профессиональные задачи:

научно-исследовательская деятельность:

анализ научно-технической информации, отечественного и зарубежного опыта по тематике исследования;

участие в работах по организации и проведению экспериментов на действующих объектах по заданной методике;

обработка результатов экспериментальных исследований с применением современных информационных технологий и технических средств;

проведение вычислительных экспериментов с использованием стандартных программных средств с целью получения математических моделей процессов и объектов автоматизации и управления;

подготовка данных и составление обзоров, рефератов, отчетов, научных публикаций и докладов на научных конференциях и семинарах, участие во внедрении результатов исследований и разработок;

организация защиты объектов интеллектуальной собственности и результатов исследований и разработок как коммерческой тайны предприятия;

проектно-конструкторская деятельность:

участие в подготовке технико-экономического обоснования проектов создания систем и средств автоматизации и управления;

сбор и анализ исходных данных для расчёта и проектирования устройств и систем автоматизации и управления;

расчет и проектирование отдельных блоков и устройств систем автоматизации и управления в соответствии с техническим заданием;

разработка проектной и рабочей документации, оформление отчетов по законченным проектно-конструкторским работам;

контроль соответствия разрабатываемых проектов и технической документации стандартам, техническим условиям и другим нормативным документам;

ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ ОСВОЕНИЯ ПРОГРАММЫ

БАКАЛАВРИАТА

В результате освоения программы бакалавриата у выпускника должны быть сформированы общекультурные, общепрофессиональные и профессиональные компетенции.

Выпускник, освоивший программу бакалавриата, должен обладать следующими общекультурными компетенциями:

способностью к самоорганизации и самообразованию (ОК-7);

Выпускник, освоивший программу бакалавриата, должен обладать следующими общепрофессиональными компетенциями:

способностью представлять адекватную современному уровню знаний научную картину мира на основе знания основных положений, законов и методов естественных наук и математики (ОПК-1);

способностью выявлять естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлекать для их решения соответствующий физико-математический аппарат (ОПК-2);

способностью решать задачи анализа и расчета характеристик электрических цепей (ОПК-3);

готовностью применять современные средства выполнения и редактирования изображений и чертежей и подготовки конструкторско-технологической документации (ОПК-4);

способностью использовать основные приемы обработки и представления экспериментальных данных (ОПК-5);

способностью осуществлять поиск, хранение, обработку и анализ информации из различных источников и баз данных, представлять ее в требуемом формате с использованием информационных, компьютерных и сетевых технологий (ОПК-6);

способностью учитывать современные тенденции развития электроники, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности (ОПК-7);

способностью использовать нормативные документы в своей деятельности (ОПК-8);

способностью использовать навыки работы с компьютером, владеть методами информационных технологий, соблюдать основные требования информационной безопасности (ОПК-9).

Выпускник, освоивший программу бакалавриата, должен обладать соответствующими видам профессиональной деятельности, на которые ориентирована программа бакалавриата:

научно-исследовательская деятельность:

способностью выполнять эксперименты на действующих объектах по заданным методикам и обрабатывать результаты с применением современных информационных технологий и технических средств (ПК-1);

способностью проводить вычислительные эксперименты с использованием стандартных программных средств с целью получения математических моделей процессов и объектов автоматизации и управления (ПК-2);

готовностью участвовать в составлении аналитических обзоров и научно-технических отчетов по результатам выполненной работы, в подготовке публикаций по результатам исследований и разработок (ПК-3);

проектно-конструкторская деятельность:

готовностью участвовать в подготовке технико-экономического обоснования проектов создания систем и средств автоматизации и управления (ПК-4);

способностью осуществлять сбор и анализ исходных данных для расчета и проектирования систем и средств автоматизации и управления (ПК-5);

способностью производить расчёты и проектирование отдельных блоков и устройств систем автоматизации и управления и выбирать стандартные средства автоматики, измерительной и вычислительной техники для проектирования систем автоматизации и управления в соответствии с техническим заданием (ПК-6);

способностью разрабатывать проектную документацию в соответствии с имеющимися стандартами и техническими условиями (ПК-7);

При разработке программы бакалавриата все общекультурные и общепрофессиональные компетенции, а также профессиональные компетенции, отнесенные к тем видам профессиональной деятельности, на которые ориентирована программа бакалавриата, включаются в набор требуемых результатов освоения программы бакалавриата.

При разработке программы бакалавриата требования к результатам обучения по отдельным дисциплинам организация устанавливает самостоятельно с учетом требований соответствующих примерных основных образовательных программ.

Выписка из Порядка организации и проведения текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации обучающихся с использованием балльно-рейтинговой системы оценки, утверждённого ректором Тюменского индустриального университета О. В. Новосёловым ___ 06.2016 г.

Текущий контроль успеваемости и промежуточная аттестация обучающихся осуществляется с использованием рейтинговой системы оценки.

Задачами текущего контроля успеваемости являются:

повышение мотивации обучающихся к учебной деятельности;

стимулирование систематической работы обучающихся.

Рейтинговая система оценки успеваемости обучающихся (далее рейтинговая система) базируется на следующих принципах:

открытости, регулярности, объективности оценки результатов учебной деятельности обучающихся путём накопления баллов;

наличия обратной связи, предполагающей своевременную корректировку содержания и методики преподавания дисциплины.

Текущий контроль включает:

тестирование, устные опросы, контрольные работы, домашние задания, защиту лабораторных работ, защиту курсовых работ, приём графических работ.

При проведении контрольных мероприятий преподаватель обязан ознакомить обучающихся с их результатами и по просьбе обучающихся объяснить объективность выставленной оценки.

При условии выполнения контрольных мероприятий, пропущенных по уважительной причине в течение учебного семестра, преподаватель добавляет набранные баллы к результатам следующей аттестации.

Преподаватель несёт ответственность за правильный подсчёт баллов.

Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

Основная литература

1. Антонов А.В. Системный анализ: учеб. для вузов.- М.: Высшая школа, 2004.- 454 с.

2. Дорф Р. Современные системы управления /Р.Дорф, Р.Бишоп – М.:Лабораторная Базовых знаний, 2002-832с.

3. Ковалёв П. И. Введение в теорию моделирования систем управления: учебное пособие.- Тюмень: ТюмГНГУ, 2014.- 67 с.

4. Ковалёв П. И. Моделирование локальных систем автоматического управления: учебное пособие.- Тюмень: ТюмГНГУ, 2015.- 71 с.

5. Ковалёв П.И. Символьное моделирование детерминированных систем: учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки 220200 - Автоматизация и управление.- Тюмень: ТюмГНГУ, 2007.- 80 с.

6. Vedernicova J. A. System Modeling: курс лекций.- Тюмень: ТюмГНГУ, 2010.- 76 с.

Дополнительная литература

1. Ковалёв П. И. Численные методы: учебное пособие.- Тюмень: ТюмГНГУ, 2014.- 55 с.

2. Управление техническими системами: учебное пособие для студентов вузов, обучающихся по направлению подготовки «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» // Е. Б. Бунько и др.- М.: Форум, 2010.- 383 с.

3. Численные методы: методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Численные методы» для студентов направления 220400.62 Управление в технических системах очной и заочной форм обучения / сост. П. И. Ковалёв.- Тюмень: Издательский центр БИК, ТюмГНГУ, 2014.- 35 с.

Выписка из Примерной основной образовательной программы высшего профессионального образования направления подготовки 220400 Управление в технических системах, утверждённой приказом Минобрнауки России

от 17 сентября 2009 г. № 337

Аннотация дисциплины «Моделирование систем управления»

Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 5 ЗЕ (180 час).

Цели и задачи дисциплины:

обучение студентов основам математического моделирования, необходимых при проектировании, исследовании и эксплуатации объектов и систем автоматизации и управления.

освоение основных принципов и методов построения математических моделей объектов и систем управления, формирование навыков проведения вычислительных экспериментов.

Основные дидактические единицы (разделы):

модели и моделирование. Объект моделирования; модель, её назначение и функции; частные модели. Роль модели в процессе познания. Натурный (физический) и вычислительный эксперименты. Полунатурное моделирование. Классификация моделей и виды моделирования Общая схема разработки математических моделей объектов и систем управления. Этапы математического моделирования;

введение в теорию подобия и анализ размерностей. Изоморфные модели. Преобразование подобия. Константы и критерии подобия. Применение преобразования подобия при моделировании.

основные формы представления моделей систем управления;

методы построения моделей объектов и систем управления на основе формализма Ньютона, Лагранжа и Гамильтона. Принцип Гамильтона. Модели консервативных и диссипативных систем. Сжатие фазового «объёма» диссипативных систем;

методы построения моделей объектов и систем управления на основе законов сохранения. Принцип балансовых соотношений;

методы представления математических моделей систем управления с сосредоточенными и распределенными параметрами;

основные понятия и определения модели сложной системы. Хаотические модели;

методы численного моделирования равновесных и переходных режимов работы систем управления;

программные средства моделирования.

В результате изучения дисциплины «Моделирование систем управления» студенты должны:

знать: принципы и методы построения (формализации) и исследования математических моделей объектов и систем управления, их формы представления и преобразования;

уметь: использовать методы математического моделирования при разработке систем и средств автоматизации и управления;

владеть: принципами и методами математического моделирования, навыками проведения вычислительных (компьютерных) экспериментов при создании систем и средств автоматизации и управления.

Виды учебной работы: лекции, практические занятия.

Изучение дисциплины заканчивается зачётом.

Основные дидактические единицы дисциплины:

модели и моделирование. Объект моделирования; модель, её назначение и функции; частные модели. Роль модели в процессе познания. Натурный (физический) и вычислительный эксперименты. Полунатурное моделирование. Классификация моделей и виды моделирования Общая схема разработки математических моделей объектов и систем управления. Этапы математического моделирования;

введение в теорию подобия и анализ размерностей. Изоморфные модели. Преобразование подобия. Константы и критерии подобия. Применение преобразования подобия при моделировании.

основные формы представления моделей систем управления;

методы построения моделей объектов и систем управления на основе формализма Ньютона, Лагранжа и Гамильтона. Принцип Гамильтона. Модели консервативных и диссипативных систем. Сжатие фазового «объёма» диссипативных систем;

методы построения моделей объектов и систем управления на основе законов сохранения. Принцип балансовых соотношений;

методы представления математических моделей систем управления с сосредоточенными и распределенными параметрами;

основные понятия и определения модели сложной системы. Хаотические модели;

методы численного моделирования равновесных и переходных режимов работы систем управления;

программные средства моделирования.