Воронежская государственная технологическая академия




Скачать 138.71 Kb.
НазваниеВоронежская государственная технологическая академия
Дата25.11.2012
Размер138.71 Kb.
ТипПрограмма


ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ВОРОНЕЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ


УТВЕРЖДАЮ:

Декан факультета АТП

проф. ___________ И.А. Авцинов

“_____” ___________ 2004 г.


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

ДИСЦИПЛИНЫ


Моделирование систем”

(наименование дисциплины)


для специальности 210200 “Автоматизация технологических процессов

и производств”

(код и название специальности в соответствии с Классификатором направлений специальностей

высшего профессионального образования (приказ Госкомвуза №180 от 05.03.94))

направление 657900 “Автоматизированные технологии и производства”

(код и название направления)


Рабочая программа рассмотрена на заседании

кафедры информационных и управляющих систем

"___" _____________ 2004 г., протокол № ___

Зав. кафедрой ИУС,

проф. ________________________ В.К. Битюков


Программа рассмотрена на заседании

методической комиссии по управлению

и информатизации ВГТА

"___" _____________ 2004 г., протокол № ___

Председатель методической комиссии,

проф. ________________________ И.А. Авцинов


ВОРОНЕЖ

2004 г.

1. ЦЕЛИ ДИСЦИПЛИНЫ


Целью изучения дисциплины является приобретение студентами знаний о принципах и методах построения математических моделей объектов и систем управления, их исследовании на основе алгоритмизации решения моделей с применением современных ЭВМ.


2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ


В результате изучения дисциплины студент должен ЗНАТЬ:

- основные методы и этапы построения математических моделей;

- основные принципы математического описания типовых технологических процессов;

- методы определения параметров математических моделей;

- методы численного решения моделей;

- принципы алгоритмизации решения математических описаний;

- основные задачи и способы математического моделирования объектов и систем управления на ЭВМ.

УМЕТЬ:

- составлять модели статики и динамики типовых объектов и систем управления;

- осуществлять параметрическую идентификацию математических моделей;

- формулировать и решать с помощью ЭВМ задачи математического моделирования технологических процессов и систем управления.

Изучение дисциплины базируется на учебном материале дисциплин: «Высшая математика» и «Теория автоматического управления».

Знания и умения, приобретенные студентами при изучении данной дисциплины, используются в дисциплинах: «Основы цифрового управления», «Автоматизация технологических процессов» и при дипломном проектировании.


3.ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ


Виды работы

Общая

трудоемкость, ч

В том числе




145

7 сем.

8 сем.

Аудиторная работа

85

51

34

Лекции

34

34

-

Лабораторные занятия

17

17

-

Практические занятия

34

-

34

Внеаудиторная работа

60

28

32

Курсовая работа

22

-

22

Проработка конспекта лекций

10,2

340,3=10,2

-

Изучение дисциплины по учебникам

10,25

52/161=3,25

64/161=4

Проработка методических материалов

6,75

(26+27+23)/161=

=4,75

32/161=2

Подготовка к лабораторным занятиям

9

9

-

Изучение научной литературы

4,8

0,8

4

Итоговый контроль (форма)




Экзамен




Общая трудоемкость дисциплины, ч

145

79

66

Дисциплина входит в цикл СД




  1. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ


4.1. Разделы дисциплины и виды занятий








Количество часов



п/п

Раздел дисциплины


Всего

Аудиторная

работа










Лекц.

Лаб.

Прак.

1

Общие вопросы теории моделирования

6

6

-

-

2

Экспериментально-статистические методы построения математических моделей

16

8

8

-

3

Математическое моделирование и синтез цифровых систем управления

19

10

9

-

4

Построение математических моделей при детерминированном подходе

44

10

-

34




Итого

85

34

17

34


4.2. Содержание разделов дисциплины


4.2.1. Лекционные занятия (34 ч)


4.2.1.1. Общие вопросы теории моделирования - 6 часов


Основные понятия и этапы моделирования. Классификация методов построения математических моделей. Структура математического описания при детерминированном подходе. Структура эмпирических моделей. Типы уравнений математического описания. Алгоритмизация математического описания.


4.2.1.2. Экспериментально-статистические методы построения математических моделей - 8 часов


Составление математических моделей экспериментально-статистическими методами. Получение уравнений множественной регрессии методом Брандона. Использование регрессионного анализа при статистическом моделировании. Линейная, параболическая и трансцендентная регрессии. Основы корреляционного анализа. Оптимальное двухуровневое планирование.


4.2.1.3. Математическое моделирование и синтез цифровых систем управления - 10 часов


Построение дискретных динамических моделей объектов и регуляторов на основе непрерывных моделей. Расчет переходных процессов замкнутой цифровой системы регулирования по задающему и возмущающему воздействиям. Алгоритм оптимизации настроек цифровых регуляторов. Адаптивная цифровая система управления. Использование оператора сдвига Z для описания дискретных систем управления. Синтез цифровых каскадных систем управления. Расчет и моделирование цифровых связанных и комбинированных систем управления.


4.2.1.4. Построение математических моделей при детерминированном подходе - 10 часов


Построение математической модели статики процесса ректификации. Алгоритмизация решения математического описания. Идентификация математической модели процесса ректификации и оптимизация режима процесса. Математическое описание процесса сушки.


4.2.2. Практические занятия (34 ч)


Построение математических моделей при детерминированном подходе - 34 часа


Построение математической модели статики процесса ректификации. Задача моделирования. Состав математического описания статики процесса и принимаемые допущения. Схема материальных потоков колонны ректификации. Уравнения материального баланса. Уравнения общего покомпонентного баланса. Уравнения баланса по каждому компоненту для каждой ступени разделения. Уравнения парожидкостного равновесия. Уравнения, учитывающие кинетику массообмена. Стехиометрические соотношения. Алгоритмизация решения математического описания. Расчет фазового равновесия в многокомпонентных смесях. Идентификация математической модели процесса ректификации и оптимизация режима процесса.


5. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ (17 ч)




п/п

Раздел дисциплины

Наименование лабораторных работ

1

2

3

1

2

Определение коэффициентов однопараметрических моделей технологических процессов статистическими методами

2

3

Идентификация дискретной динамической модели по имитационной модели объекта

3

3

Расчет и моделирование цифровой одноконтурной системы регулирования


6. формы текущего, промежуточного и итогового контроля


6.1. Текущий контроль осуществляется по итогам выполнения и защиты лабораторных и практических работ на основе рейтинговой оценки знаний студентов.


6.2. Промежуточный контроль включает выполнение и сдачу курсовой работы.


Курсовая работа «Разработка и исследование математических моделей процессов и систем» имеет целью закрепление студентами навыков по практическому использованию методов математического моделирования технологических процессов и систем управления, разработке алгоритмов, программ, проведению расчетов на ЭВМ и анализу результатов моделирования.

Результаты индивидуальной работы студентов оформляются пояснительной запиской объемом около 30 страниц, включающей математическую формулировку, алгоритмы решения, листинги программ, результаты и выводы, а также графическим материалом (1 лист формата А1).


Примерный перечень тем курсовой работы:


- моделирование на ЭВМ статических режимов процесса ректификации бинарной или многокомпонентной смеси;

- моделирование и синтез оптимальной цифровой системы управления многомерным динамическим объектом;

- моделирование на ЭВМ динамических режимов процесса сушки.


6.3. Итоговый контроль – экзамен (7 сем.).


7. ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ


  1. Основные понятия моделирования. Этапы математического моделирования

  1. Типы уравнений математического описания. Алгоритмизация математических моделей на примере

  2. Классификация методов построения математических моделей процессов

  3. Структура математического описания при детерминированном и статистическом подходах

  4. Эмпирические модели. Типы уравнений математического описания. Алгоритмизация на примере

  5. Составление математических моделей экспериментально-статистическими методами. МНК для одного переменного параметра

  6. Линейная и квадратичная регрессия. Определение параметров трансцендентных уравнений

  7. Получение уравнений множественной регрессии методом Брандона. Параболическая и трансцендентная регрессия

  8. Использование регрессионного анализа при статистическом моделировании. Критерии Кохрена, Стьюдента, Фишера

  9. Использование корреляционного анализа при статистическом моделировании

  10. Построение экспериментально-статистических моделей методами планирования эксперимента. Оптимальный двухуровневый план на примере

  11. Построение дискретных динамических моделей на основе непрерывных. Получение конечно-разностных уравнений типовых динамических звеньев, включая уравнение третьего порядка

  12. Идентификация параметров дискретных динамических моделей в разомкнутом контуре. Расчет переходных характеристик

  13. Получение конечно-разностных уравнений цифровых типовых регуляторов и области ограничений настроек. Расчет переходных процессов

  14. Расчет переходных процессов замкнутой цифровой АСР по задающему и возмущающему воздействиям. Синтез несвязанных и автономных цифровых систем регулирования

  15. Алгоритм расчета оптимальных настроек цифровых регуляторов численным методом. Блок-схема

  16. Алгоритм оптимизации настроек цифровых регуляторов на примере. Схема алгоритма

  17. Адаптивная цифровая система регулирования. РМНК для текущей идентификации модели объекта

  18. Использование РМНК в адаптивных цифровых АСР

  19. Использование оператора сдвига z для описания дискретных систем

  20. Расчет и моделирование цифровых каскадных систем регулирования (2 способа)

  21. Синтез несвязанных, автономных, комбинированных цифровых систем регулирования

  22. Синтез связанной цифровой системы управления

  23. Математические модели типовых процессов. Математическое описание процесса многокомпонентной ректификации

  24. Детерминированное моделирование на примере математического описания статики процесса ректификации многокомпонентных смесей. Схема материальных потоков. Группы уравнений и допущения

  25. Математическое описание условий фазового равновесия парожидкостных систем. Расчет количества пара, жидкости в питании колонны и их состав

  26. Алгоритмизация решения математического описания процесса многокомпонентной ректификации

  27. Алгоритмизация решения математического описания процесса многокомпонентной ректификации. Блок-схема

  28. Алгоритмизация математического описания процесса ректификации. Схема алгоритма

  29. Идентификация модели МКР и оптимизация режима колонны по модели


8. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ


    1. Кафаров В.В. Математическое моделирование основных процессов химических производств / В.В. Кафаров, М.Б. Глебов. -М.: Высш. шк., 1991. -400 с.

    2. Львовский Е.Н. Статистические методы построения эмпирических формул. -М.: Высш. шк., 1982. -224 с.

    3. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика -М.: Высш. шк., 1972. -368 с.

    4. Изерман Р. Цифровые системы управления / Пер. с англ.; Под ред. чл.-корр. АН СССР И.М. Макарова. -М.: Мир, 1984. -541 с.

    5. Куо Б. Теория и проектирование цифровых систем управления / Пер. с англ. -М.: Машиностроение, 1986. -448 с.

    6. Голант А.И. Системы цифрового правления в химической промышленности / А.И. Голант, Л.С. Альперович, В.М. Васин. -М.: Химия, 1985. -256 с.

    7. Битюков В.К. Моделирование и синтез систем цифрового управления многомерными технологическими объектами непрерывного действия / В.К. Битюков, В.С. Кудряшов, М.В. Алексеев. Воронеж. гос. технол. акад. Воронеж, 2002. -143 с.

    8. Бояринов А.И. Методы оптимизации в химической технологии / А.И. Бояринов, В.В. Кафаров. -М.: Химия, 1969. -564 с.

    9. Магергут В.З. Инженерные методы выбора и расчета оптимальных настроек промышленных регуляторов / В.З. Магергут, Д.П. Вент, И.А. Кацер. -Новомосковск: НФ РХТУ им. Д.И. Менделеева, 1994. -158 с.

    10. Ракитин В.И. Практическое руководство по методам вычислений с приложением программ для персональных компьютеров / В.И. Ракитин, В.Е. Первушин. -М: Высш. шк., 1998. -383 с.

    11. Кафаров В.В. Программирование и вычислительные методы в химии и химической технологии / В.В. Кафаров, В.Н. Ветохин, А.И. Бояринов. -М. : Наука, 1972. -486 с.

    12. Кудряшов В.С. Определение коэффициентов однопараметрических моделей технологических процессов статистическими методами: Метод. указания к лабораторной работе по курсу «Моделирование объектов и систем управления» / В.С. Кудряшов, А.Н. Гаврилов, М.В. Алексеев. Воронеж. гос. технол. акад. Воронеж, 2001. -26 с.

    13. Кудряшов В.С. Идентификация дискретной динамической модели по имитационной модели объекта: Метод. указания к лабораторной работе по курсу «Моделирование объектов и систем управления» / В.С. Кудряшов, С.Г. Тихомиров, М.В. Алексеев. Воронеж. гос. технол. акад. Воронеж, 2000. -27 с.

    14. Кудряшов В.С. Расчет и моделирование цифровой одноконтурной системы регулирования: Метод. указания к лабораторной работе по курсу «Цифровые системы управления» / В.С. Кудряшов, С.Г. Тихомиров. Воронеж. гос. технол. акад. Воронеж, 1994. -23 с.

    15. Кудряшов В.С. Разработка и исследование математических моделей процессов и систем: Метод. указания к курсовой работе по курсу «Моделирование объектов и систем управления» / В.С. Кудряшов, А.Н. Гаврилов. Воронеж. гос. технол. акад. Воронеж, 1997. -32 с.



Программу составили:


доцент кафедры ИУС ____________________ В.С. Кудряшов


доцент кафедры ИУС ____________________ М.В. Алексеев


Похожие:

Воронежская государственная технологическая академия iconТеория и методология современной экономики
Воронежская государственная технологическая академия, Россия
Воронежская государственная технологическая академия iconВоронежская государственная технологическая академия
Председатель методической комиссии по образованию в области управления и информатизации
Воронежская государственная технологическая академия iconВоронежская государственная технологическая академия утверждаю
На заседании методической комиссии по общим, математическим и естественно-научным
Воронежская государственная технологическая академия iconВоронежская государственная технологическая академия утверждаю
На заседании методической комиссии по общим, математическим и естественно-научным
Воронежская государственная технологическая академия iconВоронежская государственная технологическая академия
«Стандартизация, серти- фикация и метрология» (специальность 072000) дневной и заочной форм обуче
Воронежская государственная технологическая академия iconВоронежская государственная технологическая академия утверждаю
На заседании методической комиссии по образованию в области экологии и химической технологии, протокол № от “ “ 2005 г
Воронежская государственная технологическая академия iconВоронежская государственная технологическая академия
Председатель методической комиссии по образованию в области технологии переработки сырья и продуктов растительного происхождения
Воронежская государственная технологическая академия iconВоронежская государственная технологическая академия факультет среднего профессионального образования
Для специальности 2202 «Автоматизированные системы обработки информации и управления»
Воронежская государственная технологическая академия iconСодержание 3 серия «инновационная экономика: человеческое измерение» раздел 1: теория и методология современной экономики
Воронежская государственная технологическая академия, Россия
Воронежская государственная технологическая академия icon«Воронежская государственная технологическая академия» утверждаю проректор по учебной работе
Общие сведения о специальности (кафедре). Организационно- правовое обеспечение образовательной деятельности
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница