Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1-21/01 утверждаю

Рабочая программа учебной дисциплины

Ф ТПУ 7.1-21/01

УТВЕРЖДАЮ

Декан ФТФ

_________________ В.И.Бойко

сентября 2008 г.

ДС.Р.1.4 – «Оптимизация в технике и управлении».

Рабочая программа для направления 140300 - Ядерная физика и технологии, специальности 140306 «Электроника и автоматика физических установок»

(номер и название направления, специальности, специализации)

Факультет____ физико-технический (ФТФ)____________________________

(полное название и сокращенное обозначение)

Обеспечивающая кафедра __Электроники и автоматики физических установок

Курс _____четвертый_____

Семестр __восьмой____

Учебный план набора _2005___ года с изменениями ________ года

Распределение учебного времени

Лекции

24

часов (ауд.)

Лабораторные занятия

24

часов (ауд.)

Практические (семинарские) занятия

часов (ауд.)

Курсовой проект в ____ семестре

часов (ауд.)

Курсовая работа в ____ семестре

часов (ауд.)

Всего аудиторных занятий

48

часов

Самостоятельная (внеаудиторная) работа

48

часов

Общая трудоемкость

96

часов

Экзамен в ____ семестре

Зачет в _8_ семестре

Дифзачет в ____ семестре

2008


Предисловие

1. Рабочая программа составлена на основе ГОС по направлению 140300 - Ядерная физика и технологии, специальности 140306 - Электроника и автоматика физических установок, утвержденного 17 марта 2000г., номер государственной регистрации 150 тех/дс.

РАССМОТРЕНА и ОДОБРЕНА на заседании обеспечивающей кафедры электроники и автоматики физических установок «__» ___________ 2008г. протокол № ____

2. Разработчик:

Доцент кафедрыЭАФУМ.Е.Тотьменинов

(должность) (кафедра) (И.О.Фамилия)

3. Зав. обеспечивающей кафедрой ЭАФУС.Н. Ливенцов

(И.О.Фамилия)

4. Рабочая программа СОГЛАСОВАНА с факультетом, выпускающими кафедрами специальности; СООТВЕТСТВУЕТ действующему плану.

Зав. выпускающей кафедрой ЭАФУС.Н. Ливенцов

(И.О.Фамилия)

Документ: Рабочая программа

Дата разработки: 17.06.2008г.


УДК 681.5.015

Ключевые слова: Рабочая программа. Основные положения и приложения «Общей теории систем» к задачам АСУ ТП. Модели и моделирование объектов и процессов. Математическое моделирование. Вариационное исчисление (ВИ) и схемная форма его представления. Основы оптимального управления (ОУ). Схемы решения задач ВИ и ОУ. Вариационные задачи АСУ ТП. Оптимизация. Субоптимизация.

__________________________________________________________________

СД-Ф.09.4 – «ОПТИМИЗАЦИЯ В ТЕХНИКЕ И УПРАВЛЕНИИ»

140300 – 140306 (и)

Кафедра ЭАФУ ФТФ

Разработчик - доцент, к.т.н. Тотьменинов Марк Евгеньевич

Тел (3822-42-70-96) E-mail: metotark@

Цель. Цель изучения дисциплины «ОТУ» - формирование у студентов знаний, умений и приобретение опыта применения Var методов (основ, принципов и методологии вариационного исчисления с использованием схемно-системного метода на базе причинно-следственных схем) для оптимизационных задач техники, при анализе и синтезе АСУТП и при оптимизации АСУТП.

Содержание:Согласно цели в курсе рассматриваются математические аспекты описания АСУ ТП, которые включают структурную организацию основных типов АСУ ТП, пространства их состояний и управления. А также – причинно-следственные схемы для решения оптимальных задач управлений.

Эта база определяет место оптимизации в задачах техники и автоматического управления ТП, а также определяет необходимые математические методы, методологию и схемную системность для решения задач оптимального управления (ОTУ).

Базовый уровень значимости и методологическая основа Var методов для ОУ определяют направление изучения основ вариационного исчисления и освоения практических навыков их применения. Навыки для решения вариационных и дальнейших задач ОУ формируются в процессе использования пакетов «Математика-3 - 5». Последующая методология курса включает обучение применения «принципа максимума» для символьного (аналитического) решения задач ОТУ.

Приведены темы лекций, лабораторных занятий и самостоятельных работ, представлен рейтинг-лист, дается список основной и дополнительной учебной и методической литературы.

Курс 4; (8 семестр - зачет)

Всего 96 ч., в т.ч. Лк – 24ч., Лб. – 24ч.

Abstract

«Optimization in technique and for control»

Department of electronics and automation of nuclear plants.

Head of the Department-associate professor M.E. Tot’meninov.

Е-mail: metotark@

Goal. The goal of the hacking of the discipline “OTC” is training of the students by the specializing in application of the Var methods (accidences, tenets, and methodology of the Var calculus with using of the breakdown and system method on the base of the occasion-consequent breakdown) for optimization of the technical problem and task, and for analysis and synthesis of ACC TP, and for optimization of the ACC TP.

Content. According to goal - in this course are being considered the mathematical aspects of the description of a “Automatically Control Systems of the Technological Processes” (“ACSTP”), which include the structural organization of the ACSTP basic types, spaces of their conditions and control. And also – the occasion-consequent breakdown for the solution of optimum problems of control.

This base determines a place of optimization in the tasks of automatic control TP, and also defines necessary mathematical methods, methodology and the circuit systemization for solving of the optimum control tasks (OTC).

Base level of the value and the methodological bottom of Variation methods for OCT define a direction the studying of the variation calculus bases and application of these practical skills. The skills for a solution of variation and further OMT problems are formed by the using of the «Mathematician – 3 - 5» packages. The consequent methodology of the course includes tutoring to application of "maximum principle" for character (analytical) solving of the OTC(M) tasks.

The themes of the lectures and laboratory works are indicated, kinds of monitoring of knowledge and rating-sheet of the students are represented too, and the list of the main and additional educational and methodical literature is given.

Year 4; (8 semester - credit)

In all 96 hours: the lectures - 24 hours, laboratory works - 24 hours.

ВВЕДЕНИЕ

Общие аспекты курса – «Оптимизация в технике и управлении».

Курс «Оптимальное управление» (ОУ) и его математическая база «Вариационное исчисление» (ВИ), как и курсы «Теория вероятности», «Кибернетика», «Теория информации», являются знаковыми курсами в смене и в развитии парадигмы познания. В переходе от узко материального описания мира к более общему описанию – информо-материаль-ному. При этом ВИ явилось базой и причиной развития «абстрактных» математических курсов, таких как - «Функцииональный анализ» и «Тео-рия операторов». Как и для «Квантовой механики», «промежуточно-прикладного» курса, с её иными базами – «Теорией поля», производной от ВИ, и с «Теорией вероятности». Так же как и базой - для «Оптимального управления» с его понятиями «пространства и поля» и с его новой введенной базой при смене парадигмы – с информацией «U» и с «Теорией информации». Курсы же КМ и ОУ затем явились точками бифуркации и последующего развития различных курсов технолого-про-мышленного назначения. И с точки зрения стройности, последовательности и преемственности в развитии образования – от основ математики до частных «продвинутых» технологических курсов – требуется включение курса ВИ в состав базовых математических дисциплин кафедры.

Отсутствие курса ВИ - причина недопонимания студентами «промежуточного» курса «Квантовой механики» с его «расширенным» описанием вероятностно-полевых материальных процессов. Включение же понятия информации в систему базовых понятий, введение и использование её в форме «пространства, поля управления» в теорию «Оптимального управления» вызывает, помимо указанных сложностей КМ, усиление сложности при восприятии и осмыслении курса «Оптимальное управление». В том числе и такого понятия – как «информационное поле», что имеет смысл «камня преткновения» для многих. И поэтому, в плане обучения вопросам «Оптимального управления», знание основ «Вариационного исчисления» и необходимо, и обязательно. Как следствие эти аспекты требуют: - ввести изучение базового блока - основ «Вариационного исчисления» для изучения «Оптимального управления».

Все отмеченное выше, страдает, как и большинство «физмат» кур-сов, одним недостатком – отсутствием наглядности. И это отсутствие визуальной формы является одним из базовых «камней преткновения» при изучении ряда иных «физмат» дисциплин. В частности – из-за отсутствия визуально проявленных причинно-следственных связей между блоками в словесных рассуждениях, заменяя их в тексте и при обучении, не учитывая уровень студента, термином - «ясно видно». Тогда как все, как и все обоснование для ВИ, можно показать в «сжатом» виде в виде причинно-следственной схемы. Так - в виде рис. 1 и рис. 2.

На схеме ниже: блок «Вариационного исчисления» присутствует не явно, входя, в частности, в базовое понятие - гамильтониан H(x, t, P, U).

Отметим на этой схеме 2-ое главное: наглядностьинформационной основы U в одной из «продвинутых» дисциплин, которая своим развитием (и с ее ролью при деятельности на практике) способствовала, как и иные процессы с U, - смене парадигмы познания и деятельности.

Второй аспект курса - «Оптимизация в технике и управлении» связан с освоением знаний и основ системности и в выработке умений и навыков практического применения методов системного подхода к предметам обучения, познания, изучения, исследования, практики или - к окружающим реалиям – Объектам, Системам, Процессам, Явлениям.. .

Значение системности следует из методов и способов познания окружающих реалий сознанием человека: из-за функциональных различий полушарий его мозга при восприятии ими окружающих реалий. А имен-но: левым – для словесно-логического восприятия и представления, а правым – для отражения образных форм. А поэтому - с разными доминирующими способами восприятия реалий сознаниями разных людей: - в образной или в словесно-логической форме. Эта особенность восприятия затем была усилена символьным описанием: - символами «языка» и физико-математическими символами. Что, как показано на рисунке 2 ниже, - приводит к разным формам представления и осмысления.

Рисунок представляет общую функцию мозга, как модельного преобразователя для осмысления объектов, систем, процессов – реалий, в матричной форме: - в виде столбцов для 2-х структур (полушарий) мозга с их базовыми функциями; и в виде строк – 2-х уровней основных способов представления и переработки информации. Эти уровни представляют: современный естественный технолого-гуманитарный уровень и современные формы физико-математического метода познания.


Рис. Основные системные положения для познания и деятельности.

Столбцы и уровни формируют функциональные блоки - 1.1, 1.2, 2,1 и 2,2. Из рисунка следуют, что блоки 1.1, 1.2, 2,1 и 2,2 проявляются при познании и при осмыслении реалий - как фрагменты общей, единой «картины реальности». При этом: - блоки 1.1, 1.2 и 2,1 – это обычные блоки познания и деятельности, которые, в различной степени, мы освоили и которые используются нами. Однако часто, особенно при обучении, при (и из-за) этой фрагментарности при представлении и изучении предмета, бывает трудно выявить причинно-следственные связи, которые объединяют части, проясняя предмет изучения, познания или деятельности. Следует также отметить, что именно связи, в силу своих основных информационных свойств, – наиболее не проявленные компоненты во всех процессах, как познания, так и деятельности. И вследствие этого, весьма часто, именно они - предмет исследований в научной и практической деятельности.

Методы «Кибернетики», а затем «Информатики» и «Общей теории систем», выработали принцип наглядного проявления причинно-следственных связей для любых объектов, процессов, явлений и систем в виде блока 2.2 – в виде системных причинно-следственных схем. Этот системно-схемный блок2.2 позволяет в наглядном видевыявить части проводимого изучения, исследования и/или деятельности, проанализировать их взаимовлияние и последствия: - как отдельных частей - на все целое, так же как и всего целого. Тем самым: связывая (увязывая) все блоки 1.1, 1.2, 2,1 и 2,2 - для любых реалий и формируя целостно-объединяющее понимание и осмысление предмета познания и деятельности. Вместо фрагментарного, слабо проявленного, а час-то - бессистемного, подхода к осмыслению темы. Что, в условиях исследований и практики работ сложных объектов, - мало приемлемо.

Аспект же метода анализа и проявления взаимных связей представлен в центральной части рисунка в виде графической схемы - схемы взаимных влияний и уточнений между блоками 1.1, 1.2, 2,1 и 2,2 - для прояснения предмета изучения.

В верхней части рисунка даны, как «концентрат», в словесной форме блока 1.1, основные системные положения - для усвоения и применения их студентами в процессе обучения и в будущей деятельности.

Следствия из рис.1 – 2, в том числе и для биолого-социальных ОСПЯ - в неявной форме, по умолчанию.
РП дисциплины «Оптимизация в технике и управлении» нацелена на усвоение и на овладение студентами (для деятельности на практике на базе развивающих знаний – на Вариационном исчислении) одного из предметов «продвинутых» знаний - «Оптимизации в технике и уп-равлении». Вместе с принципом схемно-системного (СС) объединения, предполагающим связное использование блоков 1.1 - 2.2. А поэтому, особо, – при проведении лабораторных работ курса. Добавим, что сейчас - принцип СС уже неявно проник во все сферы практики. Так, например, весь комплект УМК материалов и форма их представления выполнены на базе рис.2 и положений ОТС: - в обычной форме блока 1.1. и в форме блока 2.2. – как таблицы, в т.ч. - для рейтинг-плана РП.
Отметим, что при постановке курса на кафедре его объем был ~ до 114ч. лекций, отвечая федеральным и региональным задачам. Однако ~ с 94г., из-за ориентации РФ на западно-европейские ценности и сознание, его объем к 2004г. был срезан до недопустимого min - 24ч. лекций.

Что и определяет объемы блоков ОТУ: - 2ч. для - ОТС, 14ч. - для ВИ и 8ч. – для основ ОУ. И это, по факту, для курса «продвинутых знаний».

Этот же блок УМКД ОТУ представляет: - содержание, объем, формы, порядок преподавания и изучения блоков ОТУ, усиленных для лабораторных работ схемно-системной методикой, включающей причинно-следственные схемы теории. А также - способы контроля результатов по усвоению методологических и теоретико-инженерных знаний по использованию методов ВИ,ОТУ и по приложению системных методов.

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КУРСА

  1. Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1-21/01 «Утверждаю» (1)

    Рабочая программа
    Рабочая программа составлена на основании ГОС по направлению 140500 (специальности) 140502 утвержденного 27.03.2 г и рег.№ 208 тех/бак и ОП ТПУ по направлению –«Котло-и реакторостроение».
  2. Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1-21/01 «утверждаю» (2)

    Рабочая программа
    Целью выпускной квалификационной работы бакалавра геологии является закрепление, углубление, обобщение знаний студента, полученных за весь период его обучения; развитие навыков самостоятельной работы на основе закрепления профессиональных
  3. Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 -21/01 «утверждаю» (2)

    Рабочая программа
    1. Рабочая программа составлена на основе ГОС по направлению 15 Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств, утвержденного 02.
  4. Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1-21/01 утверждаю (2)

    Рабочая программа
    Ключевые слова: Ионизация, камера, счетчик, разряд, сцинтиллятор, спектрометр, полупроводник, детектор, трек, Черенков, Вильсон, искра, стример, магнит, спектрометрия, кристалл, дифракция, спектроскопия, излучение, расшифровка, аппаратурный, спектр.
  5. Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1-21/01 утверждаю (5)

    Рабочая программа
    Рабочая программа для направления 240100 «Химическая технология и биотехнология» специальности 240304 «Химическая технология тугоплавких неметаллических и силикатных материалов»
  6. Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1-21/01 утверждаю (8)

    Рабочая программа
    1. Рабочая программа составлена на основе Образовательного стандарта высшего профессионального образования Томского политехнического университета по направлению 240100 «Химическая технология и биотехнология», магистерской программе
  7. Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1-21/01 утверждаю (9)

    Рабочая программа
    1. Рабочая программа составлена на основе Государственного стандарта дипломированного специалиста по направлению 654900 «Химическая технология неорганических веществ и материалов» и специальности 240304 (250800) «Химическая технология
  8. Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1-21/01 утверждаю (27)

    Рабочая программа
    Ключевые слова: «Общая теория систем», основные положения и направления «Общей теории систем», системный анализ, модели и моделирование объектов и процессов, математическое моделирование, прикладные аспекты ОТС.
  9. Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1-21/01 утверждаю (39)

    Рабочая программа
    1. Рабочая программа составлена на основе Государственного стандарта дипломированного специалиста по специальности 240304 (250800) «Химическая технология тугоплавких неметаллических и силикатных материалов» и ОС ТПУ по данной специальности.

Другие похожие документы..