27.03 - Саратовский государственный университет

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского
Факультет компьютерных наук и информационных технологий
УТВЕРЖДАЮ
проректор по учебно-методической
работе, проф. Е. Г. Елина
______________________________
"____" _______________20___ г.
Рабочая программа дисциплины
Методы системного анализа в управлении техническими системами
Направление подготовки
27.03.03 (220100) Системный анализ и управление
Профиль подготовки
Системный анализ и исследование операций
Квалификация (степень) выпускника
Бакалавр
Форма обучения
очная
Саратов,
2014
1. Цели освоения дисциплины
Целями освоения дисциплины «Методы системного анализа в управлении техническими системами» являются подготовка бакалавра к утвержденным видам профессиональной деятельности, а также формирование общекультурных и профессиональных компетенций в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и основной образовательной программы по направлению
подготовки 27.03.03 – Системный анализ и управление.
2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
Дисциплина «Методы системного анализа в управлении техническими
системами» относится к профессиональному циклу ООП бакалавриата
27.03.03 – Системный анализ и управление и является дисциплиной по выбору.
Для освоения дисциплины требуются знания высшей математики.
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения
дисциплины
В результате освоения дисциплины у обучающегося частично формируются следующие компетенции:
– способность находить организационно-управленческие решения в нестандартных ситуациях и нести за них ответственность (ОК-4);
– способность применять основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);
– способность применять аналитические, вычислительные и системноаналитические методы для решения прикладных задач в области управления
объектами техники, технологии, организационными системами, работать с
традиционными носителями информации, распределенными базами знаний
(ПК-1);
– способность принимать научно-обоснованные решения на основе математики, физики, химии, информатики, экологии, методов системного анализа и теории управления, осуществлять постановку и выполнять эксперименты по проверке их корректности и эффективности (ПК-8).
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
•Знать:
– структуру и типы адаптивных систем управления;
– постановку задачи адаптивного управления системами;
– основные алгоритмы адаптивного управления системами;
– методы построения адаптивных систем управления.
•Уметь:
– формулировать задачи адаптивного управления системами;
– применять алгоритмы адаптивного управления к системам различных
типов;
2
– решать задачи адаптивного управления с различными типами ограничений;
– решать задачи синтеза адаптивных систем управления.
•Владеть:
– навыками применения основных законов естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности;
– навыками применения аналитических и вычислительных методов для
решения прикладных задач в области адаптивного управления объектами
различной природы;
– навыками разработки компонентов сложных систем управления, применения для разработки современных инструментальных средств и технологий программирования.
4. Структура и содержание дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет 8 зачетных единиц, 288
часов.
№
п/п
1
2
3
4
5
6
7
Раздел дисциплины
Анализ линейных систем и
синтез оптимальных параметров при случайных воздействиях
Винеровская задача оптимальной фильтрации
Фильтры Калмана-Бьюси
Стохастические оптимальные системы
Текущий контроль успеваемости
Промежуточная
аттестация:
Общие положения. Постановка задачи адаптивного
управления.
Алгоритмы
адаптивного
управления.
Адаптивное управление с
идентификатором
Текущий контроль успеваемости
Промежуточная
аттестация:
Се
мес
тр
Неделя
семестра
Виды учебной работы,
включая самостоятельную
работу студентов и трудоемкость (в часах)
ЛабораторЛекции ные и
практические
Семинарские
занятия
Самостоятельная
работа
5
1-5
10
10
6
5
6-9
8
8
8
5
5
10-14
15-18
10
8
10
8
8
8
36
36
30
6
1-2
4
6
3-9
14
16
16
6
10-16
14
16
15
32
3
Формы текущего контроля успеваемости (по
неделям семестра)
Формы промежуточной
аттестации (по
семестрам)
Контрольная
работа
Экзамен
(45 часов)
10
32
41
Контрольная
работа
Экзамен
(36 часов)
Содержание дисциплины
1. АНАЛИЗ ЛИНЕЙНЫХ СИСТЕМ И СИНТЕЗ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРИ СЛУЧАЙНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ
Случайные величины и их характеристики. Случайные процессы и их
характеристики. Некоторые типы случайных процессов. Преобразование случайных процессов линейными системами. Анализ линейных систем в переходном режиме. Анализ линейных систем в установившемся режиме. Синтез
параметров системы по минимуму среднеквадратической ошибки.
2. ВИНЕРОВСКАЯ ЗАДАЧА ОПТИМАЛЬНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ
Постановка винеровской задачи оптимальной фильтрации. Уравнение
Винера-Хопфа. Формирующий фильтр. Фильтр Винера.
3. ФИЛЬТРЫ КАЛМАНА-БЬЮСИ
Задача оптимальной фильтрации при белых шумах. Фильтр КалманаБьюси при цветном шуме наблюдения. Вырожденная задача оптимального
оценивания. Линеаризованный фильтр Калмана-Бьюси.
4. СТОХАСТИЧЕСКИЕ ОПТИМАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
Стохастическое оптимальное управление и уравнение Беллмана. Стохастическая оптимальная линейная система при полной информации о состоянии. Стохастическая оптимальная линейная система при неполной информации о состоянии. Принцип разделения.
5. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ АДАПТИВНОГО
УПРАВЛЕНИЯ.
Назначение адаптивных систем управления. Структура и типы адаптивных систем управления. Общая постановка задачи адаптивного управления.
Общая характеристика методов синтеза адаптивных систем управления.
6. АЛГОРИТМЫ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ.
Алгоритм адаптивного управления линейным объектом 1-го порядка.
Адаптивное управление по состоянию линейным объектом. Адаптивное
управление по выходу линейным объектом с единичным относительным порядком. Адаптивное управление по выходу линейным объектом с относительным порядком, превышающим единицу. Адаптивное управление по состоянию нелинейным объектом. Адаптивное управление и робастность.
7. АДАПТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ С ИДЕНТИФИКАТОРОМ.
Идентификация и модель для получения оценки. Градиентный идентификатор. МНК-идентификатор. МНК-идентификатор с экспоненциальной потерей памяти. Выбор коэффициента потери памяти. Сравнительная характеристика различных методов получения оценки.
5. Образовательные технологии
При проведении занятий используются формы визуализации материала
– мультимедийные презентации, а также интерактивные формы проведения
практических занятий – обсуждение и анализ задач, возникающих при построении и функционировании систем с адаптивным управлением.
4
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
а) основная литература:
1. Ким Д. П. Теория автоматического управления: Учебник. Т. 2. Многомерные, нелинейные, оптимальные и адаптивные системы. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007. – 440 с.
2. Коновалов Б. И. Теория автоматического управления [Электронный
ресурс] / Б. И. Коновалов, Ю. М. Лебедев. – Москва : Лань, 2010. – 218 с.
б) дополнительная литература:
1. Малафеев С И, Малафеева А. А. Основы автоматики и системы автоматического управления : учеб. для студентов вузов. – Москва: Изд. центр
«Академия», 2010. – 382 с.
в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы не используются.
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Мультимедийные презентации, мультимедийная установка, учебнометодические пособия.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с
учетом рекомендаций и Примерной ООП ВПО по направлению подготовки
27.03.03 Системный анализ и управление.
Автор:
Доцент кафедры системного анализа
и автоматического управления, к.ф.-м.н.
И. Е. Тананко
Программа одобрена на заседании кафедры системного анализа и автоматического управления
от __________________2014 года, протокол № _____.
Подписи:
Зав. кафедрой системного анализа
и автоматического управления,
д.т.н., профессор
Ю.И. Митрофанов
Декан факультета компьютерных наук
и информационных технологий,
к.ф.-м.н., доцент
А.Г. Федорова
5