Учебно-методический комплекс по дисциплине «Основы кибернетики», специальность - 100101 «Cервис» (стр. 1 )

«ИНСТИТУТ ГОСУДАРСТВЕННОГО УПРАВЛЕНИЯ, ПРАВА И ИННОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ»

(ИГУПИТ)

УТВЕРЖДАЮ

Ректор ИГУПИТ

________________________________

«___»________________ 20 г.

Кафедра «Технический сервис»

Автор

Учебно-методический комплекс по дисциплине

Основы кибернетики

специальность - 100101 «Cервис»

Утверждено на заседании Учебно-методической комиссии института Протокол № ___ «___» ___________ 20 года Председатель УМК ____________________

Утверждено на заседании кафедры Протокол № ______ «_____» ________________ 20 года Зав. кафедрой ________________________

Москва – 20

Автор-составитель: ,

Д. т.н., профессор, профессор кафедры «Технический сервис»

Учебно-методический комплекс по дисциплине «Основы кибернетики» составлен в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности 100101 «Cервис» и определяет содержание и структуру указанной дисциплины.

Дисциплина входит в цикл общих математических и естественнонаучных дисциплин (региональный (вузовский) компонент) и является обязательной для изучения.

Негосударственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«ИНСТИТУТ ГОСУДАРСТВЕННОГО УПРАВЛЕНИЯ, ПРАВА И ИННВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ»

(ИГУПИТ)

УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе ________________________________ «___»________________ 20 г.

Кафедра «Технический сервис»

Автор

Рабочая учебная программа по дисциплине

ОСНОВЫ КИБЕРНЕТИКИ

Специальность 100101 «Cервис»

Специализация «Информационный сервис»

Москва – 20

Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования, утвержденного Министерством образования РФ.

Рабочая программа рассмотрена и утверждена на заседании кафедры «Технический сервис»

От «____» ____________ 20__г.

Протокол № _______

Зав. кафедрой _____________

Рабочая программа одобрена Ученым Советом Института государственного управления, права и инновационных технологий

От «____» _____________20__г.

Протокол № ________

Программу разработал: д. т.н. проф.

Согласовано

Начальник информационно-

аналитического отдела

Цели дисциплины:

Цель изучения дисциплины заключается в обучении студентов основам кибернетики, как науки об управлении, методам кибернетики, средствам математического описания процессов управления, развитии системного мышления, формировании научного мировоззрения.

Задачи дисциплины:

Задачами изучения дисциплины является освоение студентами необходимого комплекса знаний и умений пользоваться кибернетическими методами и математическим аппаратом.

Место учебной дисциплины в профессиональной подготовке выпускника ИГУПИТ:

Изучение дисциплины «Основы кибернетики» осуществляется студентами на основе знаний, полученных по таким дисциплинам, как «математика», «информатика», «физика», а также гуманитарным и социально-экономических дисциплинам.

Требования к уровню освоения содержания дисциплины:

По окончании изучения дисциплины студент должен:

- иметь представление:

о кибернетике, как науки об управлении;

о методах технической кибернетики;

об информационных процесса в системах управления;

проблеме искусственного интеллекта;

- знать:

основные понятия, положения, методы и модели теории управления;

основные понятия, положения теории информационных систем;

средства передачи и обработки информации;

принципы построения дискретных автоматов;

основные идеи оптимального и адаптивного управления.

Объем дисциплины и виды учебной работы

Вид учебной работы
Очная	Заочная
№№ семестров	3	4
Аудиторные занятия	55	12
Лекции	36	4
Практические и семинарские занятия	19	8
Индивидуальные занятия
Самостоятельная работа	55	98
ВСЕГО ЧАСОВ НА ДИСЦИПЛИНУ	110	110
Текущий контроль (вид текущего контроля и кол-во, №№ семестров)	тестирование в кол-ве 2 раз	тестирование 1 раз
Курсовая работа (№ семестра)	3	4
Виды промежуточного контроля (экзамен, зачет, №№ семестров)	экзамен 3 семестр	экзамен 4 семестр

Содержание дисциплины

Тема 1. Зарождение кибернетики и эволюция системных представлений, содержание дисциплины

История зарождения кибернетики. Возникновение кибернетики как самостоятельного научного направления. Винера. Теория регулирования . Теория устойчивости . Возникновение и роль ЭВМ. Машина Тьюринга. Место кибернетики в системе наук. Объекты изучения кибернетики. Цель кибернетики. Методология, основные понятия и принципы кибернетики. Философские аспекты управления и информации. Системный и функциональный подходы. Разновидности кибернетики. Техническая, медицинская, биологическая, экономическая, военная кибернетика. Понятие кибернетической системы.

Тема 2. Методы и модели кибернетики.

Понятие модели. Математическая модель и ее типы. Физическая модель. Построение модели объекта. Оценивание параметров модели. Технические средства моделирования. Аналоговое и цифровое моделирование. Классификация моделей.

Тема 3. Информационное обеспечение в кибернетике.

Вопросы теории информации. Процесс передачи и приема информации. Объем сигнала и емкость канала связи. Формы представления информации и ее преобразования. Теорема Котельникова. Количество информации и методы ее измерения. Энтропия как мера неопределенности. Энтропия сложной системы. Энтропия и информация. Количество информации по Шеннону. Алфавит и сообщение. Кодирование. Избыточность в кодировании. Оптимальное кодирование при передаче сообщений. Теоремы Шеннона. Помехоустойчивое кодирование. Хранение и поиск информации. Характеристики устройств хранения информации. Адресные и ассоциативные системы памяти. Информационный подход к анализу систем управления.

Тема 4. Динамическая система.

Понятие динамической системы. Детерминированные и стохастические системы. Линейные и нелинейные системы. Управляемая система. Понятие состояния системы. Описание состояния системы. Пространство состояний. Равновесное, переходное и периодическое состояние системы. Движение в пространстве состояний. Входные и выходные величины. Преобразования систем и координат. Фазовая плоскость, пространство, фазовые координаты, фазовый портрет. Прямая и обратная связь. Замкнутые и разомкнутые системы. Устойчивость систем. Понятие устойчивости. Устойчивость по Ляпунову. Асимптотическая устойчивость. Теоремы Ляпунова об устойчивости. Модель устойчивости цен на рынке. Устойчивость в обществе. Циклическое движение. Предельный цикл. Устойчивость предельного цикла.

Тема 5. Элементы теории автоматического управления

Объекты и системы управления. Анализ и синтез систем. Управление и регулирование. Процессы автоматического регулирования. Стабилизация. Программное управление. Слежение. Составление дифференциальных уравнений. Применение операционного исчисления в теории управления. Уравнения в операторной форме. Передаточные функции замкнутых и разомкнутых систем. Типовые сигналы для исследования систем. Амплитудно - частотная, фазо - частотная, амплитудно-фазо-частотная характеристики. Необходимое и достаточное условия устойчивости линейной системы управления. Автоматическая и автоматизированная системы. Управление по возмущению и отклонению. Предельные возможности управления. Статическое и астатическое управление. Элементы систем управления. Динамика управления. Частотные и временные характеристики систем управления.

Тема 6. Оптимальное и адаптивное управление

Оптимальное управление. Критерии оптимального управления. Динамическое программирование. Квазиоптимальное управление. Простейшая оптимальная по быстродействию система второго порядка.

Принцип адаптации в управления. Постановка задачи экстремального управления. Принципы построения поисковых самонастраивающихся систем экстремального управления. Методы поиска экстремума. Метод сканирования, метод Гаусса-Зейделя. Системы с моделями.

Тема 7. Понятие дискретного автомата

Дискретный автомат. Комбинационные схемы. Автомат с конечной памятью. Автомат для последовательного сложения многоразрядных двоичных чисел. Машина Тьюринга. Вероятностный автомат. Адаптирующийся автомат. Распознавание образов. Обучение. Обучающая машина.

Тема 8. ЭВМ в кибернетике

Принцип функционирования ЭВМ. Функциональная схема ЭВМ. Представление информации в памяти компьютера. Системы счисления. Арифметика ЭВМ Архитектура ЭВМ. Основные функциональные узлы. Алгоритм вычисления. Управляющие машины. Аналого-цифровой и цифро-аналоговой преобразователи, интерфейс. МикроЭВМ, большие ЭВМ. Персональные ЭВМ.

Тема 9. Элементы теории игр

Применение теории игр в управлении. Математическое описание конфликтной ситуации. Разновидности игр. Платежная функция. Цена игры. Стратегия игры. Оптимальные стратегии. Смешанные стратегии. Конечные и бесконечные игры.

Тема 10. Проблема искусственного интеллекта

«Разумность» поведения неживых систем. Моделирование интеллектуальных функций: логические рассуждения, распознавания образов, и сцен, поддержка принятия решений. Нейронная сеть.

Распределение часов по темам и видам учебной работы

Очная форма обучения

Названия разделов и тем	Всего часов по учебному плану	Виды учеб. занятий	СРС
Ауд.. занятия, в том числе
Лек-ции	Прак. сем. заня-тия
Тема 1. Зарождение кибернетики, эволюция системных представлений, содержание дисциплины.	4	2		2
Тема 2. Методы и модели кибернетики. 1.	12	4	2	6
Тема 3. Информационное обеспечение в кибернетике.	14	6	2	6
Тема 4. Динамическая система.	12	4	2	6
Тема 5. Элементы теории автоматического управления.	23	8	6	9
Тема 6. Оптимальное и адаптивное управление.	15	4	3	8
Тема 7. Дискретный автомат.	10	2	2	6
Тема 8. ЭВМ в кибернетике.	6	2		4
Тема 9. Элементы теории игр.	8	2	2	4
Тема 10. Проблема искусственного интеллекта.	6	2		4
Всего:	110	36	19	55

Заочная форма обучения

Названия разделов и тем	Всего часов по учебному плану	Виды учеб. занятий	СРС
Ауд.. занятия, в том числе
Лек-ции	Прак. сем. заня-тия
Тема 1. Зарождение кибернетики, эволюция системных представлений, содержание дисциплины.	4			4
Тема 2. Методы и модели кибернетики. 2.	10			10
Тема 3. Информационное обеспечение в кибернетике.	13	1	2	10
Тема 4. Динамическая система.	10			10
Тема 5. Элементы теории автоматического управления.	17	1	2	14
Тема 6. Оптимальное и адаптивное управление.	12	1	1	10
Тема 7. Дискретный автомат.	12	1	1	10
Тема 8. ЭВМ в кибернетике.	10			10
Тема 9. Элементы теории игр.	11		1	10
Тема 10. Проблема искусственного интеллекта.	11		1	10
Всего:	110	4	8	98

Темы семинарских занятий