Министерство образования и науки Российской Федерации

Муромский институт (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования

 «Владимирский государственный университет

имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

(МИ ВлГУ)

 

Кафедра  РТ 

 

 

 

«   22   »       05       2018 г.

 

 

 

 

Рабочая программа ДИСЦИПЛИНЫ

 

     Теория оптимального управления     

 




Направление подготовки

11.04.01 Радиотехника

Профиль подготовки

"Системы и устройства передачи, приема и обработки сигналов"

Квалификация (степень)выпускника

магистр









          

Семестр

Трудоем-кость,

час. / зач. ед.

Лек-ции,

час.

 

Практи-ческие занятия,

час.

Лабора-торные работы,

час.

Консуль-тация,

час.

Конт-роль,

час.

Всего (контак-тная работа),

час.

СРС,

час.

Форма

промежу-точного контр.

(экз., зач., зач. с оц.)

1

144 / 4  

12  

18  

12  

3,2  

0,35  

45,55  

71,8  

Экз.(26,65)  

Итого

144 / 4  

12  

18  

12  

3,2  

0,35  

45,55  

71,8  

26,65  

 

Муром, 2018 г.


1. Цель освоения дисциплины

Цель дисциплины: изучение студентами теоретических основ теории управления, принципов построения и основных характеристик оптимальных систем управления.

Задачи дисциплины: изучение основных положений теории управления, методов анализа и синтеза систем управления, принципов построения и особенностей проектирования цифровых систем управления; овладение навыками анализа, синтеза и машинных методов исследования систем управления различных классов.

2. Место дисциплины в структуре ОПОП ВО (Цикл (Б1.В.ДВ.01.02))

Изучение дисциплины «Теория оптимального управления» основывается на базе знаний, полученных студентами в ходе освоения программы бакалавров общих математических и естественно научных дисциплин, а именно «Математика» и «Математические методы в радиотехнических расчетах», а так же освоения специальной дисциплины «Статистическая теория радиотехнических систем». Дисциплина «Теория оптимального управления» изучается на первом году обучения, закладывает фундамент для понимания основных принципов оптимального управления, методов решения задач профессиональной деятельности и является базовым теоретическим и практическим основанием для многих последующих специальных дисциплин подготовки магистра «Теория оценивания и фильтрации сигналов», «Радиотехнические системы», «Теория и техника радиолокации и радионавигации», «Радиотехнические системы передачи информации».

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ОПК-1 способность понимать основные проблемы в своей предметной области, выбирать методы и средства их решения.

ПК-1 способность самостоятельно осуществлять постановку задачи исследования, формирование плана его реализации, выбор методов исследования и обработку результатов.

 

В результате освоения дисциплины обучающийся должен демонстрировать следующие результаты образования:

1) Знать:

принципы построения радиотехнических систем (РТС) передачи информации, характеристики передаваемых сообщений, критерии и предельные характеристики качества передачи информации (ОПК-1).

методы анализа и синтеза сетей связи, в т.ч. современные отечественные и зарубежные пакеты программ для решения схемотехнических, системных и сетевых задач (ПК-1).

2) Уметь:

применять методы теории оптимальных решений при проектировании радиосистем передачи информации, радиолокационных систем (ОПК-1).

осуществлять подготовку научных исследований и технических разработок (ПК-1).

 


4. Структура и содержание дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы, 144 часа.

 

4.1. Форма обучения: очная

Уровень базового образования: высшее.

Срок обучения 2г.

 

4.1.1. Структура дисциплины


 

Раздел (тема)

дисциплины

 

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость

(в часах)

 

Форма  текущего контроля успеваемости (по неделям семестра), форма промежуточной аттестации

  (по семестрам)

 

п\п

Семестр

Лекции

Семинары

Практические занятия

Лабораторные работы

Контрольные работы

СРС

КП / КР

Консультация

Контроль

1

Сущность проблемы автоматического управления

1

2

2

5

Устный опрос

2

Математические модели объектов и систем управления

1

2

4

4

8

Устный опрос

3

Структурный метод

1

2

4

8

10

Устный опрос

4

Понятие устойчивости, критерии устойчивости

1

2

2

5

Устный опрос

5

Исследование качества автоматических систем

1

2

12

Устный опрос

6

Синтез автоматических систем

1

2

2

9

Устный опрос

7

Цифровые системы управления

1

2

2

22,8

Устный опрос

Всего за  семестр

144

12

18

12

71,8

3,2

0,35

Экз.(26,65)

Итого   

144

12

18

12

71,8

3,2

0,35

26,65

 

4.1.2. Содержание дисциплины

4.1.2.1. Перечень лекций

Семестр 1

Раздел 1. Сущность проблемы автоматического управления

Лекция 1.

Сущность проблемы автоматического управления (2 часа).

Раздел 2. Математические модели объектов и систем управления

Лекция 2.

Математические модели объектов и систем управления (2 часа).

Раздел 3. Структурный метод

Лекция 3.

Структурный метод. Понятие устойчивости, критерии устойчивости (2 часа).

Раздел 4. Понятие устойчивости, критерии устойчивости

Лекция 4.

Исследование качества автоматических систем (2 часа).

Раздел 5. Синтез автоматических систем

Лекция 5.

Синтез автоматических систем (2 часа).

Раздел 6. Цифровые системы управления

Лекция 6.

Цифровые системы управления (2 часа).

 

4.1.2.2. Перечень практических занятий

Семестр 1

Раздел 1. Сущность проблемы автоматического управления

Практическое занятие 1.

Математические модели систем управления (2 часа).

Раздел 2. Математические модели объектов и систем управления

Практическое занятие 2.

Модель вход-выход и вход-состояние-выход (2 часа).

Практическое занятие 3.

Элементарные звенья (2 часа).

Раздел 3. Структурный метод

Практическое занятие 4.

Преобразование структурных схем (2 часа).

Практическое занятие 5.

Алгебраические критерии устойчивости (2 часа).

Раздел 4. Понятие устойчивости, критерии устойчивости

Практическое занятие 6.

Частотные критерии устойчивости (2 часа).

Раздел 5. Исследование качества автоматических систем

Практическое занятие 7.

Критерии качества систем управления (2 часа).

Раздел 6. Синтез автоматических систем

Практическое занятие 8.

Синтез систем управления (2 часа).

Раздел 7. Цифровые системы управления

Практическое занятие 9.

Цифровые системы управления (2 часа).

 

Методические указания к практическим работам расположены на информационном ресурсе https://www.mivlgu.ru/iop/mod/folder/view.php?id=15721

 

4.1.2.3. Перечень лабораторных работ

Семестр 1

Раздел 1. Математические модели объектов и систем управления

Лабораторная 1.

Моделирование линейных динамических систем. Канонические формы представления динамических систем (4 часа).

Раздел 2. Структурный метод

Лабораторная 2.

Свободное и вынужденное движение линейных систем (4 часа).

Лабораторная 3.

Типовые динамические звенья (4 часа).

 

Методические указания к лабораторным работам расположены на информационном ресурсе https://www.mivlgu.ru/iop/mod/folder/view.php?id=15720

 

4.1.2.4. Перечень учебно-методического обеспечения для самостоятельной работы

Методические указания для самостоятельной работы размещены на информационно-образовательном портале института по ссылке https://www.mivlgu.ru/iop/course/view.php?id=5058.

Для самостоятельной работы также используются издания из списка приведенной ниже основной и дополнительной литературы.

Перечень тем, вынесенных на самостоятельное изучение:

1. Евклидово пространство состояний непрерывной конечно-мерной САУ.

2. Евклидово пространство состояний конечномерной системы с дискретным временем.

3. Пространство состояний дискретных по уровню и времени конечномерных систем.

4. Передаточные функции и передаточные матрицы многомерных систем.

5. Структурные схемы СДУ и их преобразования.

6. Методики формирования желаемых передаточных функций.

7. Вычисление передаточных функций корректирующих устройств.

8. Параметрический синтез САУ.

9. Методы синтеза оптимальных и адаптивных систем.

10. Исследование динамики цифровых систем автоматического управления.

11. Синтез САУ при случайных воздействиях.

12. Синтез и анализ систем с ЭВМ в контуре управления.

13. Обнаружение и коррекция неисправностей.

14. Устройства классификации случайных сигналов.

15. Оптимальное управление.

16. Вариационные методы.

17. Принцип максимума Понтрягина.

18. Метод динамического программирования Беллмана.

19. Экстремальное регулирование.

20. Оптимальные дискретные системы.

21. Методы синтеза оптимальных систем с обратной связью.

22. Системы с переменной структурой.

23. Метод гармонического баланса.

24. Второй (прямой) метод Ляпунова.

25. Расчет нелинейных систем методом статистической линеаризации.

26. Классификация адаптивных систем.

 

4.1.2.5. Перечень тем контрольных работ, рефератов, ТР, РГР, РПР

Не планируется.

 

4.1.2.6. Примерный перечень тем курсовых работ (проектов)

Не планируется.

 

 

5. Образовательные технологии

В процессе изучения дисциплины применяется контактная технология преподавания (за исключением самостоятельно изучаемых студентами вопросов). При проведении практических работ применяется имитационный или симуляционный подход. Шаги решения задач студентам демонстрируются при помощи мультимедийной техники. В дальнейшем студенты самостоятельно решают аналогичные задания.

 

6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов.

Фонды оценочных средств приведены в приложении.

 

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины Теория оптимального управления

7.1. Основная учебно-методическая литература по дисциплине

1. Никулин Е.А. Основы теории автоматического управления. Частотные методы анализа и синтеза систем Санкт-Петербург: БХВ-Петербург, 2015 г. , 640 с. - http://ibooks.ru/reading.php?productid=18519

2. Музылева И.В. Теория автоматического управления. Линейные системы [Электронный ресурс]: методические указания к практическим занятиям/ Музылева И.В., Муравьев А.А.— Электрон. текстовые данные.— Липецк: Липецкий государственный технический университет, ЭБС АСВ, 2013.— 84 c. - http://www.iprbookshop.ru/22938

3. Родин Б.П. Представление линейных стационарных непрерывных и дискретных систем в фазовом пространстве [Электронный ресурс]: учебное пособие/ Родин Б.П.— Электрон. текстовые данные.— Саратов: Вузовское образование, 2013.— 68 c. - http://www.iprbookshop.ru/18394

 

7.2. Дополнительная учебно-методическая литература по дисциплине

1. Никулин Е.А. Основы теории автоматического управления. Частотные методы анализа и синтеза систем/Учебн. пособие для вузов. – СПб.: БХВ. – Петербург, 2004. – 640 с. - 5 экз.

2. Крутько, П.Д. Обратные задачи динамики в теории автоматического управления. Цикл лекций: учеб. пособие для вузов. – М.: Машиностроение, 2004. – 576с. - 7 экз.

3. Острейковский, В.А. Анализ устойчивости и управляемости динамических систем методами теории катастроф: учебное пособие. – М.: Высшая школа, 2005. – 326 с. - 10 экз.

 

7.3. Перечень информационных технологий, используемых при осуществлении образовательного процесса по дисциплине, включая перечень программного обеспечения и информационных справочных систем

В образовательном процессе используются информационные технологии, реализованные на основе информационно-образовательного портала института (www.mivlgu.ru/iop), и инфокоммуникационной сети института:

- предоставление учебно-методических материалов в электроном виде;

- взаимодействие участников образовательного процесса через локальную сеть института и Интернет;

- предоставление сведений о результатах учебной деятельности в электронном личном кабинете обучающегося.

Информационные справочные системы:

Информационно-справочная социальная сеть радиотехников и электроников www.umup.ru/

Радиотехнический сайт RADIOTRACT. Радиотехника и электроника для разработчиков и радиолюбителей http://radiotract.ru/link_sprav.html

Радиотехнические системы http://rateli.ru/

Программное обеспечение:

Лаборатория сигнальных процессоров и цифровой обработки сигналов

Microsoft Windows XP (DreamSpark Premium Electronic Software Delivery (3 year) Renewal (подписка на программное обеспечение Microsoft для академических организаций, договор №453 от 16.12.2014 года))

Kaspersky Endpoint Security для бизнеса, стандартный Russian Edition, антивирусный пакет (500-999 Node 2 year Educational Renewal License, договор №436 от 11.11.2014 года).

Mathcad Education – University Edition (100 pack) v.14 (Государственный контракт №1, от 10.01.2012 года).

Оpen office.org 3.0.0 (freeware)

 

7.4. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», необходимых для освоения дисциплины

ibooks.ru

iprbookshop.ru

 

8. Описание материально-технической базы, необходимой для осуществления образовательного процесса по дисциплине

Лаборатория сигнальных процессоров и цифровой обработки сигналов

Рабочая станция HP Core 2 DUO, 3 GHz; 2 GB, DVD-RW/HP 19” 6 шт.

Интерактивная доска IQ Board PS S080 с проектором Acer

Коммутатор 3 СОМ

 

9. Методические указания по освоению дисциплины

Для успешного освоения теоретического материала обучающийся: знакомится со списком рекомендуемой основной и дополнительной литературы; уточняет у преподавателя, каким дополнительным пособиям следует отдать предпочтение; ведет конспект лекций и прорабатывает лекционный материал, пользуясь как конспектом, так и учебными пособиями.

На практических занятиях пройденный теоретический материал подкрепляется решением задач по основным темам дисциплины. Занятия проводятся в компьютерном классе, используя специальное программное обеспечение. Каждой подгруппе обучающихся преподаватель выдает задачу, связанную с разработкой и программной реализацией алгоритмов обработки информации. В конце занятия обучающие демонстрируют полученные результаты преподавателю и при необходимости делают работу над ошибками.

До выполнения лабораторных работ обучающийся изучает соответствующий раздел теории. Перед занятием студент знакомится с описанием заданий для выполнения работы, внимательно изучает содержание и порядок проведения лабораторной работы. Лабораторная работа проводятся в компьютерном классе. Обучающиеся выполняют индивидуальную задачу компьютерного моделирования в соответствии с заданием на лабораторную работу. Полученные результаты исследований сводятся в отчет и защищаются по традиционной методике в классе на следующем лабораторном занятии. Необходимый теоретический материал, индивидуальное задание, шаги выполнения лабораторной работы и требование к отчету приведены в методических указаниях, размещенных на информационно-образовательном портале института.

Самостоятельная работа оказывает важное влияние на формирование личности будущего специалиста, она планируется обучающимся самостоятельно. Каждый обучающийся самостоятельно определяет режим своей работы и меру труда, затрачиваемого на овладение учебным содержанием дисциплины. Он выполняет внеаудиторную работу и изучение разделов, выносимых на самостоятельную работу, по личному индивидуальному плану, в зависимости от его подготовки, времени и других условий.

Форма заключительного контроля при промежуточной аттестации – экзамен. Для проведения промежуточной аттестации по дисциплине разработаны фонд оценочных средств и балльно-рейтинговая система оценки учебной деятельности студентов. Оценка по дисциплине выставляется в информационной системе и носит интегрированный характер, учитывающий результаты оценивания участия студентов в аудиторных занятиях, качества и своевременности выполнения заданий в ходе изучения дисциплины и промежуточной аттестации.

 


лист_утверждения


РЕЦЕНЗИЯ

на  рабочую программу дисциплины

«Теория оптимального управления»

по направлению подготовки 11.04.01 Радиотехника

 

Рабочая программа дисциплины «Теория оптимального управления» составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта по направлению подготовки 11.04.01 Радиотехника.

На изучение данного курса по учебному плану отводится 144 час. (4 ЗЕТ). Формой итогового контроля изучения дисциплины является экзамен .

Цель дисциплины: изучение студентами теоретических основ теории управления, принципов построения и основных характеристик оптимальных систем управления.

Задачи дисциплины: изучение основных положений теории управления, методов анализа и синтеза систем управления, принципов построения и особенностей проектирования цифровых систем управления; овладение навыками анализа, синтеза и машинных методов исследования систем управления различных классов.

Содержание занятий соответствуют требованиям образовательного стандарта. Имеется перечень вопросов для самостоятельной работы студентов, способствующий более глубокому изучению дисциплины.

Освоение дисциплины позволит студентам приобрести теоретические и практические знания, необходимые при решении задач в будущей практической деятельности.

Предлагаемые фонды оценочных средств для выявления уровня знаний и умений обучаемых полностью охватывает содержание курса и соответствуют ФГОС.

Перечень учебно-методической литературы достаточен для изучения дисциплины. Имеются ссылки на электронно-библиотечные системы.

Рабочая программа дисциплины «Теория оптимального управления» рекомендуется для использования в учебном процессе по направлению подготовки 11.04.01 Радиотехника.

 

22.05.2018 г.