средства компьютерного моделирования

1. Введение
1.1. Требования к уровню освоения содержания дисциплины
Рабочая программа составлена как вузовский образовательный компонент,
принадлежащий к циклу общепрофессиональных дисциплин.
В результате изучения дисциплины Средства компьютерного моделирования выпускник
должен:
– приобрести систематизированные знания и иметь представление об основных этапах
компьютерного моделирования объектов и явлений реального мира.
– знать основные типы компьютерных моделей и средств компьютерного моделирования
и уметь применять их в практической деятельности при анализе объектов и явлений
реального мира.
1.2. Требования к уровню подготовки для освоения дисциплины
Необходимы знания по курсам «Теория вероятностей, математическая статистика и
случайные процессы» и «Вычислительная математика».
2. Цели и задачи преподавания и изучения дисциплины
Целью изучения дисциплины является приобретение студентами систематизированных
знаний и навыков, усвоение основных понятий теории моделирования; классификации
видов моделирования и ознакомление с средствами компьютерного моделирования.
Студент должен изучить средства моделирования и модели, применяемые в процессе
проектирования систем на разных стадиях детализации проекта и для различных областей
применения. Ознакомление с наиболее распространенными пакетами программ для
компьютерного моделирования: VisSim, PCAD, MicroSim, MicroCAP, ANSYS. Изучить
применение общих методик к анализу технических и экономических объектов и
процессов.
3.Объём дисциплины и виды учебной работы
Таблица 1 – Состав и объем дисциплины
Виды учебной работы
ГОС
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия:
Лекции (Л)
Практические занятия (ПЗ)
Лабораторные работы (ЛР)
Самостоятельная работа (СРС)
Курсовой проект (работа)
Расчетно-графические работы
Реферат
Вид итогового контроля
Семестры
Всего
план
88
51
34
6
88
51
34
17
37
–
–
–
зачет
–
17
37
–
–
–
зачет
–
1. Содержание дисциплины
4.1. Разделы дисциплины
Таблица 2 – Разделы дисциплины, виды и объем занятий
Номер
Наименование разделов, тем
Объем в часах по темам
раздела
дисциплины
Всего
Л
ПЗ
С ЛР
темы
1
Основные
понятия
теории
14
6
моделирования и классификация
средств
компьютерного
моделирования. Язык моделирования
VHDL
2
Моделирование цифровых систем
19
6
6
(язык VHDL)
3
Применение ППП VISSIM для
17
6
4
компьютерного
моделирования
систем
4
Проектирование печатных плат с
22
8
7
использованием пакета PCAD
5
Пакет ANSYS и моделирование в
16
8
пакете
Итого
88
34
17
СРС
8
7
7
7
8
37
4.2. Содержание разделов и тем дисциплины.
1. Основные понятия теории моделирования и классификация средств компьютерного
моделирования. Язык моделирования VHDL
.Этапы построения компьютерных моделей. Принципы системного подхода в компьютерном
моделировании. Классификация видов компьютерных моделей.
Детерминированные модели. Стохастические модели. Сетевые модели.
Моделирование электрических схем Язык моделирования VHDL
2. Моделирование цифровых систем (язык VHDL)
Моделирование блоков, компоненты, элементы языка и правила
3. Применение ППП VISSIM для компьютерного моделирования систем
4. Проектирование печатных плат с использованием пакета PCAD
Рисование принципиальных схем, работа с библиотекой элементов, разводка печатных плат
5. Пакет ANSYS и моделирование в пакете
Метод конечных элементов и правила построения моделей в ANSYS. Области применения
пакета и моделирование.
5. Лабораторные работы (практикум).
5.1. Объем и содержание лабораторных работ
Таблица 4 — Состав и объем лабораторного практикума
№
Номер
Наименование и краткое содержание лабораторной работы
ЛР раздела
1
2
Моделирование цифровых комбинационных схем (язык VHDL)
2
2
Моделирование цифровых последовательных схем (язык VHDL)
3
3
Исследование точности моделирования динамических процессов в
VISSIM
4
3
Моделирование и оптимизация системы управления в VISSIM
5
4
Работа с библиотекой элементов (PCAD)
6
4
Задание и набор электрической схемы (PCAD)
7
4
Разработка печатной платы (PCAD)
Итого:
Кол-во
часов
3
3
2
5.2. Контрольные вопросы к лабораторным работам
Таблица 5 – Контрольные вопросы к лабораторным работам
Номер
лабораторной работы
Номер раздела
Контрольные вопросы
1
2
2
2
3
3
4
3
Моделирование цифровых комбинационных схем (язык
VHDL)
1.Основные понятия языка VHDL
2.Как задаются задержки времени в модели
3.Как
можно
управлять
длительностью
процесса
моделирования
4.Какова разница между относительным и абсолютным
временем в модели
Моделирование цифровых последовательных схем (язык
VHDL)
1.Основные понятия языка VHDL
2.Как задаются задержки времени в модели
3.Как
можно
управлять
длительностью
процесса
моделирования
4.Какова разница между относительным и абсолютным
временем в модели
Исследование точности моделирования динамических
процессов в VISSIM
1.Что влияет на точность моделирования динамических
процессов.
2. Настройка методов интегрирования и точности
3. Настройка средств визуализации
4.Как
можно
управлять
длительностью
процесса
моделирования
4.Какова разница между относительным и абсолютным
временем в модели
Моделирование и оптимизация системы управления в
2
2
3
2
17
5
4
6
4
7
4
VISSIM
1.Как решаются дифференциальные уравнения на ЭВМ.
2.Основные блоки системы VISSIM.
3.Как
можно
управлять
длительностью
процесса
моделирования
4.Какова разница между относительным и абсолютным
временем в модели
Работа с библиотекой элементов (PCAD)
1.Библиотеки элементов для электрической схемы
2.Библиотеки элементов для печатной платы
Задание и набор электрической схемы (PCAD)
1.Какие утилиты PCAD используются для рисования
принципиальной схемы
Разработка печатной платы (PCAD)
1.Что такое печатная плата и методы разводки печатных
плат
2.Как разводятся многослойные печатные платы
3.Какие утилиты PCAD используются для разводки
печатной платы
6. Практические занятия
Не предусмотрены.
7. Семинарские занятия
Не предусмотрены.
8. Самостоятельная работа студентов (СРС).
Подготовка к лабораторным работам
Подготовка к зачету
Курсовая работа, рефераты и домашние задания не предусмотрены
9. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
9.1. Рекомендуемая литература
а) основная литература
1. Разевиг, В. Д. Проектирование печатных плат в P-CAD 2001 / В. Д. Разевиг. - М.: СОЛОНПресс, 2004.-557 с.: ил.
2. Абакумова, Л. Ф. Система проектирования печатных плат ACCEL EDA: учеб. пособие / Л.
Ф. Абакумоваа, Т. В. Павлова, Е. В. Шведова; Юж.-Урал. гос. ун-т, Златоуст. фил., Каф.
Электрооборудование и автоматизация производств. процессов; ЮУрГУ. - Челябинск: Изд-во
ЮУрГУ. Ч. 2.-2002.-45 с.: ил.
3. Максимов, Н. В. Технические средства информации: учеб. для вузов / Н. В. Максимов, Т. Л.
Партыка, И. И. Попов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Форум, 2008.-591 с.: ил.
б) дополнительная литература
1. Рябов, А. В. Математические методы и модели: учеб. пособие / А. В. Рябов, Т. М. Фетисова;
Юж.-Урал. гос. ун-т, Златоуст. фил., Каф. Высшая математика 3; ЮУрГУ. - Челябинск: Изд-во
ЮУрГУ, 2004.-78 с.
2. Демиденко, Н. Д. Моделирование и оптимизация систем с распределенными параметрами /
Н. Д. Демиденко, В. И. Потапов, Ю. И. Шокин; отв. ред. Ю. И. Шокин. – Новосибирск: Наука,
2006.-550 с.
9.2. Средства и материально-техническое обеспечение дисциплины.
Лекции (компьютерный вариант) проводятся в специализированной
оборудованной электронным табло.
Лабораторные работы: компьютерный класс на базе не ниже Pentium.
аудитории,