Обзор дисциплины «Моделирование и исследование в технических системах (SIMULINK)»

Семестр: 1-ый,    Трудоёмкость: 72 часа,     Контроль: зачет.


Цели дисциплины

является освоение теории и методов математического моделирования с учетом требований системности, позволяющих не только строить модели объектов и анализировать их динамику, но оценивать адекватность моделей исследуемых систем. В результате изучения дисциплины студента будут сформированы знания необходимые для моделирования и исследования в технических системах с использованием среды SIMULINK.

Задачи дисциплины

Задачей дисциплины является способность вскрыть математическую, естественнонаучную и техническую сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, провести их качественно-количественный анализ, способность анализировать, синтезировать и критически резюмировать информацию, способность оформить, представить и доложить результаты выполненной работы, способность применять в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности.

Место дисциплины

Данная дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла и формирует знания теоретических и практических основ применения SIMULINK в математическом моделировании. Изучению данной дисциплины должно предшествовать изучение следующих дисциплин: математическое моделирование, проектирование программных систем, информационная безопасность и защита информации. Полученные знания используются при прохождении как научно-производственных и научно-исследовательских практик, так и для научно-исследовательской деятельности по выполнению магистерской диссертации.


Результаты освоения дисциплины

В результате изучения данной учебной дисциплины студент:


Содержание основных разделов дисциплины

Цикл лекционных и практических занятий по учебной дисциплине включает следующий перечень тем и их краткое содержание:

Современное состояние проблемы моделирования

Основные понятия теории моделирования систем. Роль математического моделирования. Аналитическое моделирование. Численное моделирование, имитационное и ситуационное моделирование. Основные требования, предъявляемые к модели: полнота модели, гибкость модели, компьютерная реализация.

Формализация и алгоритмизация процессов функционирования систем

Формализация процессов функционирования систем. Основы алгоритмизации процессов функционирования систем. Блочная модель SIMULINK. Описание основных блоков и создание подсистем в SIMULINK. Основы построения простейших моделей. Формализация модели (концептуальная модель). Схема взаимосвязи технологических этапов моделирования.

Инструментальные средства моделирования систем (SIMULINK)

Сущность компьютерного моделирования сложной системы. Моделирование сложных реакционных систем. Математическое описание реакции в реакторе смешения. Решение дифференциальных уравнений. Работа с демонстративными примерами.

Моделирование технических систем

Моделирование технических систем, описанных дифференциальными уравнениями в SIMULINK. Моделирование сложных реакционных схем. Аналитическое и численное решение дифференциальных уравнений. Моделирование химических реакторов: реактора с неподвижным слоем катализатора с использованием однопараметрической модели. Особенности двухпараметрической модели.

Знакомство с SIMULINK

Знакомство со структурой, функциями, особенностями переменных, параметров и характеристик системы.

Составление простейших моделей

Практическое выявление различий между программами MATLAB и моделями SIMULINK. Блочная модель SIMULINK. Схема взаимосвязи технологических этапов моделирования.

Алгоритмизация и формализация процессов функционирования систем

Формализация процессов функционирования информационных систем. Принципы алгоритмизации процессов функционирования систем. Описание основных блоков и создание подсистем в SIMULINK.

Компьютерное моделирование сложных систем

Моделирование сложных реакционных систем. Применение дифференциальных уравнений для описания процессов: аналитическое и численное решение.

Инструментальные средства моделирования систем

Математическое описание реакции в реакторе смешения. Решение дифференциальных уравнений.

Моделирование технических систем

Моделирование технических систем, химических реакторов. Моделирование реактора с неподвижным слоем катализатора с использованием однопараметрической модели. Особенности двухпараметрической модели.

Темы и содержание лабораторных занятий:

Введение. Современное состояние проблемы моделирования

Рассмотрение моделей и их роли в изучении процессов функционирования информационных систем. Знакомство с подсистемами и элементами, структурой, функциями, переменными и характеристиками системы.

Формализация и алгоритмизация процессов функционирования систем

Вопросы формализации процессов функционирования информационных систем. Основы алгоритмизации процессов функционирования систем. Блочная модель SIMULINK. Описание основных блоков и создание подсистем в SIMULINK. Основы построения простейших моделей.

Инструментальные средства моделирования систем

Сущность компьютерного моделирования сложной системы. Моделирование сложных реакционных систем. Математическое описание реакции в реакторе смешения. Решение дифференциальных уравнений. Работа с демонстративными примерами.

Моделирование технических систем

Моделирование химических реакторов: реактора с неподвижным слоем катализатора с использованием однопараметрической модели. Особенности двухпараметрической модели.


Список литературы по дисциплине

Учебно-методическое обеспечение дисциплины включает печатную и электронную литературу, интегрированные справочные системы, авторские методические материалы, Интернет публикации и форумы.

  1. Дьяконов, В.П. Simulink 5/6/7: Самоучитель / В.П. Дьяконов. - М.: ДМК-Пресс, 2008.- 784 с.
  2. Системный анализ и принятие решений. Компьютерные технологии мо-делирования химико-технологических систем: учебное пособие для вузов / В.А. Холоднов, К. Хартманн, В.Н. Чепикова, В.П. Андреева; СПбГТИ(ТУ). - СПб. : [б. и.], 2007.- 159 с.
  3. Советов, Б.Я., Яковлев, С.А. Моделирование систем: Учебник для вузов / Б.Я. Советов, С.А. Яковлев. - М.:, ВШ, 3-е издание, 2001.- 343 c.
  4. Тарасик, В.П. Математическое моделирование технических систем: Учебник для вузов / В.П. Тарасик. - М.: Дизайн-ПРО, 2004.- 370 c.
  5. Черных, И.В. SIMULINK – среда создания инженерных приложений: Учебно-справочное пособие / И.С. Черных. - М.: Диалог-МИФИ, 2003.- 496 с.
  6. Введение в математическое моделирование: Учебное пособие / В. Н. Ашихтмин и др.; под ред. П. В. Трусова. - М.: Интермет Инжиниринг, 2000.- 439 с.
  7. Тарасик, В.П. Математическое моделирование технических систем: Учебник для вузов / В.П. Тарасик. - М.: Дизайн-ПРО, 2004.- 370 c.
  8. Семененко, М. Г. Введение в математическое моделирование / М. Г. Семененко. - М.: Солонт Р, 2002.- 159 с.
  9. Бенькович, Е.С., Колесов, Ю.Б., Сениченков, Ю.Б. Практическое моде-лирова¬ние сложных динамических систем / Е.С. Бенькович, Ю.Б. Колесов, Ю.Б. Сениченков. - СПб.: БХВ, 2001.- 441 с.

Материально-техническое обеспечение дисциплины

Классы 1, 4, 5, 6, 9 (кафедры системного анализа), Microsoft Windows 7, Internet Explorer, SIMULINK.


Вернуться к списку дисциплин магистратуры

Страничка разработчика УМК/РПД дисциплин