close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

...удельной теплоты сгорания топлива необходимо знать;pdf

код для вставкиСкачать
2
3
Минимум содержания освоения дисциплины по ГОС включает в себя:
Основные понятия теории моделирования; классификация видов моделирования;
имитационные модели информационных процессов; математические методы моделирования
информационных процессов и систем; планирование имитационных экспериментов с
моделями; формализация и алгоритмизация информационных процессов; концептуальные
модели информационных систем; логическая структура моделей; построение моделирующих
алгоритмов; статистическое моделирование на ЭВМ; оценка точности и достоверности
результатов моделирования; инструментальные средства; языки моделирования; анализ и
интерпретация результатов моделирования на ЭВМ; имитационное моделирование
информационных систем и сетей.
Дисциплина «Моделирование систем» входит в федеральный компонент цикла
общепрофессиональных дисциплин образовательной программы специалиста (ОПД.Ф.9) и
изучается для подготовки специалистов 230201 Информационные системы и технологии в 6
семестре. Формой контроля является зачет и экзамен.
Изучение данной дисциплины базируется на курсе «Математический анализ»,
«Алгебра и геометрия», «Теория вероятностей и математическая статистика».
4
1. Цели и задачи учебной дисциплины
Целью дисциплины является комплексное и систематическое изучение теоретических
основ, методов и средств (алгоритмических, программных, технических) моделирования
сложных систем, а также содействовать фундаментализации образования, формированию
научного мировоззрения и развитию системного мышления.
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
– основы методологии системного представления сложных систем как объектов
исследования и моделирования;
– содержание задач, решаемых методами моделирования систем и операций;
– теоретические основы моделирования систем и операций;
– общесистемные принципы построения моделей сложных систем;
– технологическую последовательность создания и отработки моделей и определение
их пригодности для применения по назначению;
– типовые алгоритмы моделирования внешних воздействующих факторов в виде
случайных событий, случайных величин и случайных процессов.
Уметь:
– разрабатывать алгоритмы типовых элементов сложных систем, реализовывать их в
виде программ с учетом языка программирования.
Владеть:
– методами планирования модельных экспериментов, проверки качества,
адекватности, чувствительности и устойчивости моделей.
Виды контроля:
1) текущий (контрольные опросы);
2) промежуточный по результатам выполнения модулей бально-рейтинговой
системы (контрольные работы);
3) итоговый по результатам летней зачетно-экзаменационной сессии (экзамен, зачѐт).
2. Структура изучения дисциплины
Всего часов (общая трудоемкость в часах)
Аудиторные занятия
130
68
Лекции
34
Лабораторные занятия
34
Самостоятельные занятия
62
Изучение основной и дополнительной литературы
12
Подготовка к выполнению лабораторных работ
22
Курсовая работа по дисциплине
5
Подготовка к контрольным работам
10
Подготовка к экзамену, экзамен
18
3. Тематический план изучения дисциплины
3.1. Содержание и формы занятий
№
п/п
1.
2.
3.
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Введение.
Регрессионные модели.
Динамические регрессионные модели 1 и 2 порядка.
Численные методы интегрирования систем
дифференциальных уравнений.
Система.
Модели систем с сосредоточенными параметрами.
Статистическое моделирование систем.
Моделирование случайных событий.
Потоки случайных событий.
Обработка статистических результатов.
Неформальный синтез.
Технологическая схема моделирования.
Моделирование и проектирование.
Морфологические модели.
Всего часов
Кол-во часов
Лаб.
Лекции
Занятия
2
2
4
4
4
4
2
2
4
2
2
2
2
2
2
2
2
2
34
4
2
2
2
2
2
2
2
2
2
34
3.2. Содержание разделов дисциплины
Тема 1. Введение. Предмет курса, его цели и задачи. Моделирование как метод научного познания.
Использование моделирования при исследовании, проектировании и эксплуатации систем обработки
информации и управления. Понятие о технологии. Возможности формализации больших систем.
Адекватность и эффективность модели.
Тема 2. Регрессионные модели. Гипотезы о функционировании черного ящика. Статические
регрессионные модели. Линейная модель. Множественная модель. Полиномиальная и
мультипликативная модели. Обратная и экспоненциальная модели.
Тема 3. Динамические регрессионные модели 1 и 2 порядка. Общий случай динамической
регрессионной модели в виде дифференциального уравнения. Динамическая регрессионная
модель в виде фильтра Калмана. Модель сигнала и устройства в представлении Фурье.
Компьютерная реализация регрессионных моделей.
Тема 4. Численные методы интегрирования систем дифференциальных уравнений. Метод Эйлера.
Уточненный метод Эйлера. Метод Рунге-Кутта 4 порядка. Метод Адамса. Итерационные методы.
Синтаксический метод с разложением в ряды. Точность и затраты. Компьютерные схемы реализации
в технических приложениях.
6
Тема 5. Проект. Система. Элемент. Объект - свойства и процесс. Связи. Структура. Переменные.
Параметры. Состояние. Память и поведение. Показатели. Цель. Ограничения и ресурсы. Возмущения.
Системные характеристики. Зависимость. Случайность. Детерминированность и стохастичность.
Типы объектов и возможности формализации. Иерархия. Число. Мера. Шкала. Размерность. Законы
баланса и движения. Система законов. Нелинейность. Гипотезы и допущения. Подобие.
Адекватность. Точность. Отражение. Информация. Исчисление информации. Понятие и измерение
сложности системы. Искусственная среда. Формализм. Задача. Обратная задача. Разрешимость и
сложность. Алгоритм.
Тема 6. Модели систем с сосредоточенными параметрами. Модели структурно перестраиваемых
систем. Моделирование систем с распределенными параметрами при перемещающихся массах.
Моделирование систем в частных производных.
Тема 6. Модели систем с сосредоточенными параметрами. Модели структурно перестраиваемых
систем. Моделирование систем с распределенными параметрами при перемещающихся массах.
Моделирование систем в частных производных.
Тема 7. Статистическое моделирование систем. Метод Монте-Карло. Датчики и генераторы
случайных чисел. Равномерный закон распределения случайных чисел. Оценка качества датчика
случайных чисел. Возможности метода статистического моделирования и его точность.
Тема 8. Моделирование случайных событий. Моделирование случайных величин с заданным законом
распределения. Моделирование нормально распределенных случайных чисел. Моделирование
системы случайных величин.
Тема 9. Потоки случайных событий. Распределение Пуассона. Пуассоновский поток случайных
событий. Потоки случайных событий с последействием. Моделирование систем массового
обслуживания. Моделирование марковских случайных процессов с дискретным временем.
Моделирование марковских случайных процессов с непрерывным временем.
Тема 10. Принципы построения моделирующих алгоритмов. Принцип "Дельта t". Принцип "Особых
состояний". Принцип "Последовательной проводки заявок". Объектный принцип. Инструментальные
средства моделирования. Вычислительная среда модели. Аналоговые, натурные, гибридные среды.
Тема 11. Обработка статистических результатов. Оценка связности параметров модели.
Планирование эксперимента.
Тема 12. Неформальный синтез. Интервью. Методы генерации идей. Методы экспертизы.
Тема 13. Технологическая схема моделирования. Информационное, функциональное,
формализованное моделирование. Этапы моделирования. Типы моделей.
Тема 14. Моделирование и проектирование. Операции процесса проектирования. Виды и типы
проектов. Системы проектирования. Критерии при проектировании систем. Моделирование на
основе операций Коллера.
Тема 15. Морфологические модели (таблица, дерево, требования, алгоритм). Эволюционное
моделирование. Генетические алгоритмы. Геометрическое моделирование.
3.3. Лабораторный практикум
№
1.
Наименование лабораторных работ
Решение задач линейного программирования с использованием Microsoft Excel.
7
Одноиндексные задачи линейного программирования.
Анализ чувствительности одноиндексных задач линейного программирования.
Двухиндексные задачи линейного программирования. Стандартная транспортная
задача.
Двухиндексные задачи линейного программирования. Задача о назначениях.
Двухиндексные задачи линейного программирования. Организация оптимальной
системы снабжения
Двухиндексные задачи лп. Оптимальное распределение производственных мощностей
Разработка модели типа черный ящик. Статические регрессионные модели. Задача
синтеза. Задача прогноза.
Динамические регрессионные модели. Задача синтеза. Задача прогноза.
Динамические детерминированные модели в виде системы дифференциальных
уравнений.
Расчет динамической модели. Проект системы. Свойства систем. Задача анализа.
Нелинейные динамические модели в виде системы дифференциальных уравнений.
Задача управления технологическим процессом.
Логические модели и модели представления функций.
Моделирование систем с распределенными параметрами. Управление системой с
распределенными параметрами.
Датчики и генераторы случайных величин. Моделирование систем с вероятностным
исходом.
Моделирование случайных событий и законов распределения. Моделирование процесса
производства.
Моделирование производственных и экономических систем.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
4. Экзаменационные вопросы
Контроль изучения дисциплины
I.
Экзамен.
Теоретические вопросы.
1.
Какова общая структура системы знаний?
2.
Какие формы знаний раскрывают фундаментальные связи и отношения?
3.
В чем заключается роль законов диалектики в становлении теории управления?
4.
Изложите законы экономики, регулирующие рыночные отношения, в контексте
управления.
5.
Какие фундаментальные науки положены в основу формулирования законов
управления?
6.
Назовите основные законы управления и их особенности.
7.
Как проявляется в управлении действие и нарушение закона необходимого
разнообразия и быстродействия?
8.
Каков механизм закона синергии и в чем суть синергетического эффекта?
9.
В чем суть закона оптимальности?
10.
Назовите механизм и следствия закона внутреннего динамического равновесия и
закона оптимальности.
11.
Какие существуют общие закономерности в управлении?
12.
Какой функцией описывается закономерность эволюционного развития технологий,
организации?
8
13.
Назовите связи, описывающие производственную функцию. В чем заключаются
особенности ее моделей?
14.
Что понимается под изоквантами и изокостами?
15.
В чем отличие и общность эффекта масштаба производства и закона опыта?
16.
Перечислите функции насыщения. Каковы условия их применения?
II. Зачѐт.
Лабораторные работы.
5. Учебно-методическое и программно-аппаратное обеспечения программы
5.1. Список литературы
Базовый учебник:
Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. Учебник для ВУЗов -М.: Высшая
школа, 2007 г (5 шт.)
Основная литература:
1. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. Лабораторный практикум -М.:
Высшая школа, 2003 г. (8 шт.)
2. Емельянов, В. В. Имитационное моделирование систем. 2009. (16 шт.)
Дополнительная литература:
1. Колесов, Ю. Моделирование систем. Практикум по компьютерному моделированию.
2010 (ЭБС "Айбукс")
5.2. Программно-аппаратное обеспечение
Средства обеспечения освоения дисциплины.
Локальная сеть, MS Windows 7.
Материально-техническое обеспечение дисциплины.
Персональные ЭВМ, обеспечивающие работоспособность
разработки, подключенные к сети Интернет.
указанной
среды
5.3. Электронные ресурсы
Образовательный портал «УМНИК»:
http://new.volsu.ru/umnik/
Федеральный образовательный портал. Библиотека. Единое окно доступа к образовательным
ресурсам:
http://window.edu.ru/library
Сайт кафедры информационных систем и компьютерного моделирования:
http://www.infomod.ru/
ФГУП НТЦ Информрегистр - Государственная регистрация обязательного экземпляра
электронных изданий:
9
http://www.inforeg.ru/depoz
Информационный ресурс «Хабрахабр»:
http://habrahabr.ru/info/agreement/
Научная электронная библиотека:
http://elibrary.ru
10
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ ИЗУЧЕНИЯ
ДИСЦИПЛИНЫ
Самостоятельная работа является одним из видов учебных занятий, она в значительной
мере определяет успех обучения в университете. Самостоятельная работа способствует
приобретению глубоких и прочных знаний по изучаемым дисциплинам, вырабатывает
умение ориентироваться в огромном потоке информации и дает навыки работы с учебной и
научной литературой. Самостоятельная работа приучает делать обобщения и выводы,
вырабатывает умение логично излагать изучаемый материал, формирует творческий подход,
способствует использованию полученных знаний для разнообразных практических задач,
развивает самостоятельность в принятии решений.
Необходимо помнить, что начинать самостоятельные занятия следует с начала семестра
и проводить их регулярно. Очень важно приложить максимум усилий, чтобы заставить себя
работать с полной отдачей. Необходимо помнить, что время учебы крайне ограничено, его
нельзя растрачивать понапрасну. Следует осознать, что, если не использовать для занятий
всего лишь один вечер в неделю, то за год их наберется не менее 40, т.е. полтора учебных
месяца окажутся потерянными.
Успеху в самостоятельной работе способствует соблюдение некоторых правил. Прежде
всего, следует приучить себя начинать работу немедленно, как только сели за стол. Надо
работать сосредоточенно и все доводить до конца. Необходимо определить реальный объем
работы и продумать последовательный план ее выполнения. Работать следует не спеша, но
аккуратно, точно. Излишняя поспешность влияет на качество самостоятельной работы.
Необходимо самостоятельно планировать свое рабочее время, исходя из своих
возможностей и приоритетов. Это создает более спокойную обстановку, что в итоге
положительно сказывается на усвоении материала. Важно полнее осознать цели своей
работы, уяснить, что является главным на данном этапе, какую последовательность работы
выбрать, чтобы выполнить ее лучше и с наименьшими затратами времени и энергии.
Продуктивность работы зависит от правильного чередования труда и отдыха. Поэтому
каждые час или два следует делать перерыв на 10-15 минут. Выходные дни лучше посвятить
активному отдыху, занятиям спортом, прогулками на свежем воздухе и т.д. Даже
переключение с одного вида умственной работы на другой может служить активным
отдыхом.
В процессе обучения важнейшую роль играет самостоятельная работа с литературой. Без
навыка правильного использования источников будет чрезвычайно трудно изучать
программный материал, и много времени будет потрачено нерационально. Работа с книгой
складывается из умения подобрать необходимые книги, разобраться в них,
законспектировать, выбрать главное, усвоить и применить на практике.
Работу с книгой следует начать с беглого ознакомления, чтобы решить, есть ли там
материал, необходимый для самостоятельной работы. В первую очередь, ознакомиться с
титульной страницей, на которой указаны автор, название и год издания. На обороте
титульной страницы обычно помещена аннотация, в которой дается сжатая характеристика
книги с указанием, для какого круга читателей она предназначена. Особое внимание следует
обратить на оглавление, так как оно раскрывает содержание книги. Предисловие позволит
узнать, с какой целью книга написана, каким вопросам посвящена. В заключении книги
подводятся итоги, делаются выводы. Чтение книги может быть сплошным и выборочным
(чтение отдельных глав или разделов). Чтение должно быть вдумчивым, внимательным, при
чтении не следует торопиться.
При чтении могут встретиться непонятные слова, термины и определения. В этих
случаях следует обратиться к справочнику или соответствующему словарю. Не следует при
чтении пропускать сноски и примечания, т.к. в них разъясняются отдельные места,
дополняются сжато изложенные в тексте положения.
При чтении необходимо выделить основную мысль, представить прочитанное как единое
11
целое. Это легче сделать, если при чтении каждого параграфа (раздела) самому себе ответить на вопросы, о чем говорится в данной части текста, чем сказанное подтверждается или
поясняется.
Заключительным этапом изучения книги, статьи является запись, конспектирование
прочитанного. Конспект - это сжатое логически связанное изложение прочитанного. В
конспекте помещаются не только главные положения книги, но и аргументы (цифры,
примеры, таблицы и т.д.). Конспект позволяет быстро восстановить в памяти содержание
прочитанной книги. Кроме того, процесс конспектирования организует мысль, побуждает
читающего к обдумыванию, к активному мышлению, улучшает качество усвоения и
запоминания. Запись способствует выработке ясно, четко и лаконично формулировать и
излагать мысль. Запись следует вести сжато и обязательно своими словами.
Помимо сказанного следует иметь в виду, что научиться извлекать из книги все
полезное, овладеть рациональными методами чтения и конспектирования можно только на
основании практического опыта регулярной работы с книгой.
Изучение дисциплины предусматривает (при необходимости) обеспечение обучающихся
инвалидов и лиц с ограниченными возможностями здоровья учебно-методическими
ресурсами в формах, адаптированных к состоянию их здоровья: полнотекстовые лекции,
презентации в ПТК «УМКа», альтернативные индивидуальные задания в приемлемых
формах, адаптированных к ограничениям здоровья (аудио-материалы, в письменной форме),
выбор методик обучения
с учетом их доступности для лиц с ограниченными
возможностями и инвалидов.
В целях реализации индивидуального подхода к обучению студентов, осуществляющих
учебный процесс по индивидуальной траектории в рамках индивидуального рабочего плана,
изучение данной дисциплины базируется на следующих возможностях:
- индивидуальные консультации преподавателя (очно, в часы консультаций, по
электронной почте, а также с использованием программ Skype, Wiber, TeamViewer, DropBox,
а также возможностей социальных сетей);
- максимально полная презентация содержания дисциплины в ПТК «УМНИК» (см., в
частности, полнотекстовые лекции, презентации, аудиоматериалы, тексты для перевода и
анализа и т.п.).
12
ПЕРЕЧЕНЬ
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОГО
САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ОБУЧАЮЩИХСЯ
ОБЕСПЕЧЕНИЯ
№
1
2
Ссылка
http://www.edu.ru
http://www.intuit.ru
3
http://lib.volsu.ru
4
http://www.volsu.ru/
umnik/.
Наименование и назначение ресурсов
Федеральный портал «Российское образование»
Портал Национального открытого университета
ИНТУИТ
Электронная библиотека Волгоградского
государственного университета
Образовательный портал Волгоградского
государственного университета «УМНИК ВолГУ»
5
http://ibooks.ru/
ЭБС: IBooks.ru
ДЛЯ
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа