ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»
Согласовано
Утверждаю
_____________________________
Руководитель ООП по
направлению 220400.62
профессор Первухин Д.А.
___________________________
Зав. кафедрой
Системного анализа и
управления
профессор Первухин Д.А.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«ИДЕНТИФИКАЦИЯ И ДИАГНОСТИКА СИСТЕМ»
Направление подготовки: 220400.62 Управление в технических системах
Профиль подготовки:
«Информационные технологии в управлении»
Квалификация (степень) выпускника: бакалавр
Специальное звание инженер-бакалавр
Составитель: доц. Новожилов И.М.
Санкт-Петербург
2012
1.
Цели
и
задачи
дисциплины:
целью
изучения
дисциплины
«Идентификация и диагностика систем» является изучение основ и методов
построения математических моделей объектов управления и методов
определения параметров математических моделей для решения задач анализа
и синтеза систем управления.
В соответствии со стандартными требованиями к образованности
специалиста в результате изучения теоретического курса и прохождения
лабораторного практикума по «Идентификации и диагностики систем»
задачей дисциплины является получение студентом необходимого объема
знаний в области современных методов идентификации и диагностики
технических систем и умения применять эти знания для решения
практических задач.
2. Место дисциплины в структуре ООП: дисциплина «Идентификации и
диагностики систем» относится к циклу профессиональных дисциплин. Для
изучения дисциплины студент должен обладать знаниями по следующим
дисциплинам
цикла
Б.2
(математические
и
естественнонаучные
дисциплины) – Информатика (1-й и 2-й семестры), Методы и средства
обработки информации (2-й семестр), Методы и средства цифровой
обработки сигналов (7-й семестр) и цикла Б.3 (профессиональный цикл) –
Программирование и основы алгоритмизации (3-й и 4-й семестры), Теория
автоматического управления
(5-й и 6-й семестры), Алгоритмизация и
управление в технических системах (6-й семестр)
Дисциплина является предшествующей для изучения дисциплины цикла Б.3
(профессиональный цикл) Моделирование систем (8-й семестр).
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс
изучения
дисциплины
следующих компетенций:
Общекультурных:
2
направлен
на
формирование
- обобщать, анализировать, воспринимать информацию, ставить цели и
выбирать пути их достижения (ОК-1);
-
быть
готовым
к
категориальному
видению
мира,
уметь
дифференцировать различные формы его освоения (ОК-2);
- логически верно, аргументировано и ясно изъясняться устно и
письменно (ОК-3);
- быть готовым к кооперации с коллегами и работе в коллективе (ОК4);
- стремиться к саморазвитию, повышению своей квалификации и
мастерства (ОК-9);
Профессиональных:
- самостоятельно приобретать новые знания, используя современные
образовательные и информационные технологии (ПК-1);
- использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в
профессиональной
анализа
и
деятельности,
моделирования,
применять
теоретического
методы
и
математического
экспериментального
исследования (ПК-2);
- владеть основными методами, способами и средствами получения,
хранения, переработки информации, работать с компьютером как средством
управления информацией (ПК-4);
-
составлять
и
оформлять
научно-техническую
и
служебную
документацию (ПК-5);
- планировать и проводить необходимые эксперименты, обрабатывать,
в
т.ч.
с
использованием
прикладных
программных
продуктов,
интерпретировать результаты и делать выводы (ПК-18);
- выбирать и применять соответствующие методы моделирования
физических, химических и технологических процессов (ПК-20).
В результате изучения дисциплины студент должен:
3
Знать: основные принципы и методы структурной и параметрической
идентификации, основные виды диагностических моделей и методы их
применения
при
решении
задачи
оценки
текущего
состояния
диагностируемой системы управления.
Уметь: самостоятельно использовать методы идентификации объектов
управления при разработке систем управления (на этапе анализа и синтеза) и
применять
на
практике
методы
контроля
текущего
состояния
диагностируемой системы управления.
Владеть: методами проведения
расчетов параметров математических
моделей объектов управления по экспериментальным данным.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единицы.
Вид учебной работы
Всего
часов
Аудиторные занятия (всего)
Семестры
7
48
В том числе:
Лекции
16
Практические занятия (ПЗ)
16
-
-
-
-
-
-
-
-
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)
16
Самостоятельная работа (всего)
60
В том числе:
Курсовой проект (работа)
Расчетно-графические работы
Реферат
Другие виды самостоятельной работы
60
Подготовка к лабораторным работам
28
Составление отчетов к лабораторным
16
4
работам
Защита лабораторных работ
16
Подготовка к сдаче экзамена
36
Вид промежуточной аттестации (зачет,
экзамен
экзамен)
Общая трудоемкость, час
144
зач. ед.
4
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№
Наименование
Содержание раздела
п/п раздела дисциплины
1.
Принципы
Основные
понятия
о
моделях
объектов
построения
управления и общая характеристика методов
математических
идентификации. Особенности идентификации
моделей объектов и как оптимизационной задачи. Аналитическое
систем управления.
составление математических моделей.
Построение математических моделей и систем
по
экспериментальным
построения
моделей
статических
объектов
моделей
данным.
и
динамических
управления.
объектов
Методы
Описание
управления
при
взаимодействии с внешней средой. Модели
возмущений.
Принципы
описания
сложных
систем, декомпозиция и агрегирование сложных
моделей. Использование полных и дробных
факторных экспериментов при определении
статических характеристик объектов.
5
2.
Методы
Экспериментальные
идентификации
объектов
управления
объектов и систем воздействиях,
управления
при характеристик
линейных
исследования
при
периодических
определение
детерминированных Определение
воздействиях.
методы
частотных
объектов
управления.
динамических
объектов
характеристик
при
апериодических
воздействиях.
Обработка
результатов
эксперимента.
Определение
частотных
характеристик по переходным функциям.
3.
Статистические
Уравнение
методы
Методы решения уравнения статистической
идентификации.
идентификации.
уравнения
статистической
идентификации.
Регуляризация
статистической
решения
идентификации.
Типовая идентификация объектов управления.
Идентификация объектов управления на основе
методов оценивания параметров.
4.
Методы
Принципы построения систем идентификации с
идентификации
с настраиваемыми
моделями.
Структурные
и
настраиваемыми
изоморфные модели. Алгоритмы
настройки
моделями.
моделей. Точность методов идентификации с
настраиваемыми моделями.
5.
6.
Методы
Идентификация
нелинейных
идентификации
использованием
линеаризованных
нелинейных
Идентификация
нелинейных
объектов
использованием
управления.
рядов.
Общие
принципы Задачи
объектов
диагностики
систем
моделей.
объектов
функциональных
с
с
степенных
управления.
построения
Диагностические модели. Структура типовой
диагностических
системы диагностики. Основные требования к
6
систем.
первичной
диагностической
Обработка
информации.
измерений.
Выделение
информативных признаков.
7.
Спектральные
Спектральные
характеристики
методы диагностики используемые
в
систем управления.
Кепстральный
и
вибрационных
процессов
процессов,
задачах
диагностики.
биспектральный
в
анализ
технических
системах. Сжатие диагностической информации.
8.
Прогнозирование
состояния
Задачи
прогнозирования
состояния
систем
систем управления. Основные методы прогнозирования.
управления
Ресурсные испытания.
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с
обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
№
Наименование
п/п обеспечиваемых
(последующих)
№ № разделов данной дисциплины,
необходимых для изучения обеспечиваемых
(последующих) дисциплин
дисциплин
1
2
3
4
5
6
7
8
1.
Информатика
+
+
+
+
+
+
+
+
2.
Методы и средства
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
обработки
информации
3.
Методы и средства
цифровой обработки
сигналов
4.
Программирование и
основы
алгоритмизации
5.
Теория
7
автоматического
управления
6.
Алгоритмизация и
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Прак Лаб
Сем
СР
Все
С
-го
управление в
технических системах
7.
Моделирование
систем
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№
Наименование раздела
п/п
дисциплины
Лек
час.
1.
Принципы
построения 2
математических
2
2
9
15
2
2
7
13
2
2
7
13
с 2
2
2
9
15
идентификации 2
2
2
7
13
2
2
7
13
2
2
7
13
моделей
объектов и систем управления
2.
Методы
идентификации 2
объектов и систем управления
при
детерминированных
воздействиях.
3.
Статистические
методы 2
идентификации.
4.
Методы
идентификации
настраиваемыми моделями.
5.
Методы
нелинейных
объектов
управления.
6.
Общие принципы построения 2
диагностических систем
7.
Спектральные
методы 2
диагностики систем управления
8
8.
Прогнозирование
состояния 2
2
7
13
16
60
108
систем управления
Итого:
16
16
6. Лабораторный практикум
№
№ раздела
п/п
дисциплин
Наименование лабораторных работ
Трудоемкость
ы
1.
1
(час.)
Методы построения статических и
8
динамических моделей объектов
управления.
2.
2
Экспериментальные методы исследования
8
объектов управления при периодических
воздействиях
3.
3
Методы решения уравнения статистической
8
идентификации
4.
4
Принципы построения систем
8
идентификации с настраиваемыми моделями
5.
5
Идентификация нелинейных объектов с
8
использованием линеаризованных моделей
6.
6
Диагностические модели
8
7.
7
Спектральные характеристики процессов
8
8.
8
Основные методы прогнозирования
8
7. Практические занятия (семинары)
Принципы построения математических моделей объектов и систем
управления
Методы идентификации объектов и систем управления при
детерминированных воздействиях.
9
Статистические методы идентификации
Методы идентификации с настраиваемыми моделями.
Методы идентификации нелинейных объектов управления.
Общие принципы построения диагностических систем.
Спектральные методы диагностики систем управления
Прогнозирование состояния систем управления
8. Примерная тематика курсовых проектов (работ) не предусмотрено
учебным планом и основной образовательной программой
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература
Идентификация и диагностика систем :
учеб.
для
студ.
высш.
учеб. заведений / А. А. Алексеев, Ю. А. Кораблев, М. Ю. Шестопалов. М.:
АКАДЕМИЯ, 2009
Алексеев А.А., Имаев Д.Х., Кузьмин Н.Н. Теория управления: Учебник для
вузов. – СПб.: Изд-во СПбГЭТУ ЛЭТИ, 1999
б) дополнительная литература
Льюнг Л. Идентификация систем. Теория для пользователя: Пер. с англ. /
Под ред. Я.З. Цыпкина. – М.: Наука, 1991
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
1. Специализированная аудитория 3532: площадь помещения 68 кв. м;
количество рабочих мест – 30;
11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
Преподавание
дисциплины
и
дисциплины
основано
междисциплинарных
на
организации
образовательных
внутри
модулей,
представляющих совокупность теоретических представлений и практических
навыков по дидактическим единицам, изложенными в тексте программы во
взаимосвязи с последующими и смежными дисциплинами.
10
Теоретические представления студент получает в результате изучения
курса лекций и самостоятельного изучения литературных источников
(учебников и учебных пособий). Теоретические представления закрепляются
в процессе выполнения домашних заданий, контрольных и самостоятельных
работ, составления реферата.
Практические навыки студентом приобретаются в ходе выполнения
рекомендованного
программой
учебного
лабораторного
практикума,
подготовке к лабораторным работам и оформления отчетов по результатам
выполнения лабораторного эксперимента.
Текущий контроль успеваемости и промежуточная аттестация является
совокупностью данных по успешности выполнения студентом требований
ФГОС ВПО, учебного плана, примерной учебной программы и включает
= посещение лекционных и лабораторных занятий;
= своевременная сдача домашних заданий в соответствии с предоставленным
преподавателем графиком выполнения домашних работ;
= своевременное предоставление реферата в соответствии с графиком работы
над рефератом, которых составляется лектором потока;
= выполнение учебного лабораторного практикума и предоставления отчетов
по лабораторным работам в соответствии с графиком выполнения
лабораторных работ и сроками сдачи отчетов, разрабатываемым лектором
потока;
= успешное написание контрольной работы.
Разработчики:
кафедра САиУ
(место работы)
доцент
Новожилов И.М.
(занимаемая должность)
(инициалы, фамилия)
Эксперты:
кафедра САиУ
(место работы)
профессор
(занимаемая должность)
11
Первухин Д.А.
(инициалы, фамилия)
кафедра
(место работы)
(занимаемая должность)
12
(инициалы, фамилия)