МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПЕЧАТИ ИМЕНИ ИВАНА ФЕДОРОВА»
УТВЕРЖДАЮ
« » 20 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
По дисциплине | СД(М).Ф.2 Идентификация и диагностика систем |
По направлению | 220200.68 – Автоматизация и управление |
Факультет | Информационных технологий и медиасистем |
Кафедра | Автоматизации полиграфического производства |
Форма обучения | Курс | Семестр | Трудоемкость дисциплины в часах | Форма итогового контроля | |||||||
Всего часов | Аудиторных часов | Лекции | Семинарские (практические) занятия | Лабораторные занятия | Курсовая работа | Курсовой проект | Самостоятельная работа | ||||
Очная | 5 | 9 | 140 | 28 | 28 |
|
|
|
| 112 | Экзамен |
Очно-заочная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Заочная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Москва – 2010 г.
Составитель: | , канд. техн. наук, доцент каф АПП |
Рецензент: | |
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры «Автоматизация полиграфического производства» 16.06.11 , протокол № 10 .
Зав. кафедрой
Одобрена Советом факультета информационных технологий и медиасистем 21.06.11 , протокол № 12 .
Председатель
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ТРЕБОВАНИЯ
К ЗНАНИЯМ И УМЕНИЯМ
1.1. Цели и задачи изучения дисциплины
Цель дисциплины состоит в изучении теоретических основ идентификации и диагностики полиграфических объектов и оборудования, систем управления.
Задачи изучения дисциплины сводятся к задачам
идентификации:
• выбора структуры модели на основании изучения объекта;
• выбора структуры модели на основании изучения объекта;
• выбора критериев подобия объекта и модели;
• нахождения параметров модели при выбранных критериях;
технической диагностики:
• обнаружения дефекта;
• установления его местоположения;
• устранения неисправности;
• прогнозирования технического состояния объекта для эффективной организации обслуживания в процессе эксплуатации.
1.2. Требования к уровню освоения
содержания дисциплины
В результате изучения дисциплины студент должен
знать:
• современные методы построения математических моделей объектов и систем по экспериментальным данным;
• структурную и параметрическую идентификацию;
• методы построения статических и динамических моделей объектов управления;
• методы планирования эксперимента;
• построение оптимальных планов;
• принципы построения и описания сложных систем;
• декомпозицию и агрегирование сложных моделей;
• задачи технической диагностики систем;
• диагностические модели, методы диагностирования, прогнозирования изменения состояния объектов;
иметь навыки:
• в разработке математических описаний объектов управления, прогнозирования их состояния и диагностики.
1.3. Перечень дисциплин с указанием разделов (тем),
усвоение которых студентами необходимо
для изучения данной дисциплины
• Математика (математический анализ, теория вероятности и математическая статистика).
• Программирование и основы алгоритмизации.
• Электротехника и электроника.
• Вычислительные машины, системы и сети.
2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
2.1. Наименование тем, их содержание и объем в часах
Наименование тем | Общая трудоемкость (часов) | |||
Аудиторные занятия (всего часов) | Лекции | Практические занятия (семинары) | Лабораторные занятия | |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
Тема 1. Общие принципы построения математических моделей объектов и систем управления | 2 | 2 | ||
Тема 2. Методы идентификации статических характеристик объектов управления | 2 | 2 | ||
Тема 3. Идентификация объектов управления при детерминированных воздействиях | 2 | 2 | ||
Тема 4. Статистические методы идентификации | 2 | 2 | ||
Тема 5. Методы идентификации нелинейных объектов | 2 | 2 | ||
Тема 6. Методы идентификации с настраиваемыми моделями | 2 | 2 | ||
Тема 7. Характеристики качества идентификации | 2 | 2 | ||
Тема 8. Модели процессов и оценивание их спектрально-корреляционных характеристик в задачах идентификации динамических объектов управления | 2 | 2 | ||
Тема 9. Общие принципы построения диагностических систем | 2 | 2 | ||
Тема 10. Диагностические сигналы и параметры | 2 | 2 | ||
Тема 11. Спектральные методы диагностики технических систем | 2 | 2 | ||
Тема 12. Применение нечетких множеств в задачах технической диагностики | 2 | 2 | ||
Тема 13. Прогнозирование состояния технических систем | 2 | 2 | ||
Тема 14. Технические средства диагностики систем | 2 | 2 |
2.2. Содержание тем дисциплины
Тема 1. Общие принципы построения математических моделей объектов и систем управления
Основные понятия. Общая характеристика методов идентификации. Особенности идентификации как оптимизационной задачи. Структурная идентификация объекта управления. Аналитическое составление математических моделей.
Тема 2. Методы идентификации статических характеристик объектов управления
Метод наименьших квадратов. Полный факторный эксперимент. Дробный факторный эксперимент. Обработка экспериментальных данных методом дисперсионного анализа.
Тема 3. Общие принципы идентификации технологических процессов и объектов управления
Экспериментальные методы исследования объектов управления при периодических воздействиях. Предварительное изучение объекта управления. Определение частотных характеристик объектов управления. Экспериментальное определение частотных характеристик. Определение динамических характеристик линейных объектов при апериодических воздействиях. Обработка результатов эксперимента по снятию переходных функций. Определение частотных характеристик объектов управления по переходным функциям.
Тема 4. Статистические методы идентификации
Уравнение статической идентификации. Уравнение статической идентификации в частотной области. Методы решения уравнения статистической идентификации в частотной области. Регуляризация решения уравнения статистической идентификации. Метод «типовой» идентификации объектов управления. Оценка структуры и параметров модели объекта при «типовой» идентификации. Решение уравнения статистической идентификации с использованием аппроксимирующих функций. Идентификация объектов управления в замкнутых системах. Идентификация объектов управления методами оценивания.
Тема 5. Методы идентификации нелинейных объектов
Особенности идентификации нелинейных динамических объектов. Идентификация нелинейных объектов с использованием линеаризованных моделей. Идентификация нелинейных объектов с использованием функциональных степенных рядов. Использование рядов Вольтерра для идентификации нелинейных объектов, содержащих множительные устройства. Использование рядов Вольтерра для построения моделей при идентификации нелинейных объектов.
Тема 6. Методы идентификации с настраиваемыми моделями
Принципы построения систем идентификации с настраиваемыми моделями. Структурные и изоморфные модели. Алгоритмы настройки модели. Точность методов идентификации с настраиваемыми моделями. Использование беспоисковых моделей при идентификации объектов.
Тема 7. Характеристики качества идентификации
Критерии адекватности объекта и модели. Основные ошибки оценок параметров моделей, получаемых в процессе идентификации объектов управления.
Тема 8. Модели процессов и оценивание их спектрально-корреляционных характеристик в задачах идентификации динамических объектов управления
Характеристики случайных процессов. Оценивание корреляционных функций случайных процессов. Оценивание спектральных плотностей случайных процессов.
Тема 9. Общие принципы построения диагностических систем
Основные задачи диагностики технических объектов и систем управления. Виды неисправностей технических систем. Диагностические модели. Классификация состояния при диагностике технических систем. Формирование словаря диагностических признаков. Структура типовой системы диагностики.
Тема 10. Диагностические сигналы и параметры
Диагностические сигналы. Основные требования к первичной диагностической информации. Обработка измерений и выделение информативных признаков. Численные характеристики процессов и их использование в задачах диагностики.
Тема 11. Спектральные методы диагностики технических систем
Вибрационные процессы в технических системах. Диагностические признаки вибрационных процессов. Применение пространственно-временных спектральных преобразований при построении диагностических моделей.
Тема 12. Применение нечетких множеств в задачах технической диагностики
Основные понятия теории нечетких множеств. Построение систем диагностики, основанных на использовании нечетких множеств. Методы кластерного анализа при диагностике систем. Fuzzy-технологии в задачах диагностики систем. Нейросетевая эталонная fuzzy-классификация.
Тема 13. Прогнозирование состояния технических систем
Задача прогнозирования. Основные методы прогнозирования. Ресурсные испытания.
Тема 14. Технические средства диагностики систем
Средства измерения первичной информации. Основные типы датчиков. Технические комплексы диагностики.
2.3. Лабораторные занятия, их наименование
и объем в часах
Не предусмотрены.
2.4. Курсовой проект (работа) и его характеристика
Не предусмотрен.
2.5. Организация самостоятельной работы
Наименование тем | Виды и формы самостоятельной работы * (распределение часов по формам обучения) | ||||||||||||||
Подготовка к практическому (семинару, лаб. работе) | Подготовка рефератов (докладов, сообщений, информационных материалов и т. п.) | Выполнение домашних, контрольных и иных заданий | Подготовка к промежуточной аттестационной работе (в т. ч. к коллоквиуму, тестированию и пр.) | Подготовка к зачету (экзамену) | |||||||||||
Очная | Очно-заочная | Заочная | Очная | Очно-заочная | Заочная | Очная | Очно-заочная | Заочная | Очная | Очно-заочная | Заочная | Очная | Очно-заочная | Заочная | |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
Тема 1. Общие принципы построения математических моделей объектов и систем управления | 8 | ||||||||||||||
Тема 2. Методы идентификации статических характеристик объектов управления | 2 | 6 | |||||||||||||
Тема 3. Идентификация объектов управления при детерминированных воздействиях | 2 | 2 | 4 | ||||||||||||
Тема 4. Статистические методы идентификации | 2 | 2 | 4 | ||||||||||||
Тема 5. Методы идентификации нелинейных объектов | 2 | 2 | 4 | ||||||||||||
Тема 6. Методы идентификации с настраиваемыми моделями | 2 | 2 | 4 | ||||||||||||
Тема 7. Характеристики качества идентификации | 2 | 2 | 4 | ||||||||||||
Тема 8. Модели процессов и оценивание их спектрально-корреляционных характеристик в задачах идентификации динамических объектов управления | 2 | 2 | 4 | ||||||||||||
Тема 9. Общие принципы построения диагностических систем | 2 | 2 | 4 | ||||||||||||
Тема 10. Диагностические сигналы и параметры | 2 | 2 | 4 | ||||||||||||
Тема 11. Спектральные методы диагностики технических систем | 2 | 2 | 4 | ||||||||||||
Тема 12. Применение нечетких множеств в задачах технической диагностики | 2 | 2 | 4 | ||||||||||||
Тема 13. Прогнозирование состояния технических систем | 2 | 2 | 4 | ||||||||||||
Тема 14. Технические средства диагностики систем | 2 | 2 | 4 | ||||||||||||
* Могут быть предложены иные формы СРС.
3. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
ПО ДИСЦИПЛИНЕ
3.1. Литература
Основная
1. , , Идентификация и диагностика систем: Учебник для вузов. – М.: Академия, 2009 – 352с.
2. , Методы классической и современной теории автоматического управления. В 5 томах. Том 2. Статистическая динамика и идентификация систем автоматического управления: Учебник для вузов. – М.: Изд-во МГТУ им. , 2004.
3. Введение в состоятельные методы моделирования систем. В 2 частях. Часть 2. Идентификация нелинейных систем: Учебник для вузов: В 2-х кн. – М.: Финансы и статистика, 2007.
Дополнительная
4. , Идентификация и диагностика систем: Учеб. пособие. – М.: Изд-во МГУП, 2002.
5. Автоматизированное управление полиграфическим производством: Учебник для вузов. – М.: Изд-во МГУП «Мир книги», 1998.
6. , , Теория управления: Учебник для вузов. – СПб.: Изд-во СПбГЭТУ ЛЭТИ, 1999.
7. Идентификация систем. Теория для пользователя: Пер. с англ. / Под ред. . – М.: Наука, 1991.
3.2. Перечень наглядных и других пособий,
методических указаний по проведению
конкретных видов учебных занятий,
а также используемых в учебном процессе
технических средств
• , Идентификация и диагностика систем управления: Лабораторные работы для студентов, обучающихся по специальности 210100 «Управление и информатика в технических системах» – М.: Изд-во МГУП, 2003.
Программное обеспечение
• MathCAD.
• Statistika NetWorks.
