Программа курса (Syllabus) (магистратура) по дисциплине «Современные технологии управления сложными системами»

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Казахский национальный технический университет

имени

  Институт информационных и телекоммуникационных технологий

Кафедра автоматизации и управления

ПРОГРАММА КУРСА (SYLLABUS)

(магистратура)

по дисциплине «Современные технологии управления сложными системами»

специальность 6М070200- «Автоматизация и управление»

Форма обучения  дневная  Срок обучения 1,5; 2 года

Всего 3 кредита         

Курс 1         

Семестр 2 

Лекций  30 часов

Практические занятия  15 часов 

Рубежный контроль (количество) 2

СРМ  90 часов        

СРМП 45 часов

Алматы 2012

Программа курса  составлена профессором кафедры автоматизации и управления на основании рабочего учебного плана специальности

Рассмотрена  на заседании кафедры «Автоматизация и управление».

«____ »  ______________ 2012г.  Протокол №  ____

  Заведующий кафедрой  д. т.н., профессор

  Одобрена  методическим Советом института информационных и телекоммуникационных технологий

«_____»  ____________ 2012 г.  Протокол № ____ 

  Председатель   

Сведения о преподавателе:

Ярмухамедова Зауреш Мукашевна, профессор  кафедры А и У. В 1971 г. окончила КазПТИ по специальности автоматизация металлургического производства. В 1979 году в Московском институте стали и сплавов защитила кандидатскую диссертацию. С 1986 г. работала доцентом кафедры АТП и П, а с 2000 г. – профессор этой же кафедры.

По данной дисциплине методических разработок нет.

Офис: кафедра «Автоматизация и управление»

Адрес:  050013, 40, каб.419

Тел.:  [phone]

  1 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

1.1 Цель преподавания дисциплины

Цель дисциплины – изучение современных методов и принципов управления сложными системами.

1.2 Задачи изучения дисциплины

Специалист должен знать:

основные понятия системного подхода; математические модели, описывающие сложные системы; методы математического программирования, используемые для синтеза оптимального управления; технологии управления стохастическими системами; состав и функции интегрированных систем управления; как применяются нейроинформационные технологии в управлении сложными системами.

Специалист должен уметь:

решать задачи синтеза математических моделей сложных систем; решать задачи синтеза оптимального управления сложными системами.

1.3 Пререквизиты дисциплины

Изложение материала опирается на дисциплины: «Математика», «Основы теории систем», «Методы оптимизации», «Математическое моделирование технологических процессов».

1.4 Постреквизиты дисциплины

Учебный материал дисциплины используется при изучении дисциплины «Автоматизация технологических процессов», при написании магистерской диссертации, в дальнейшей работе по специальности, при проведении научно-исследовательских работ и в практической деятельности по разработке компьютерных систем автоматизации.

2 СИСТЕМА ОЦЕНКИ ЗНАНИЙ МАГИСТРАНТОВ

  Таблица 1  Распределение рейтинговых баллов по видам контроля

№ вариантов	Вид итогового контроля	Виды контроля	Баллы
1	Экзамен	Итоговый контроль	100%
Рубежный контроль	100%
Текущий контроль	100%

Сроки сдачи результатов текущего контроля определяются календарным графиком учебного процесса по дисциплине (таблица 2).

Календарный график сдачи всех видов контроля

по дисциплине “Современные технологии управления сложными системами”

Таблица 2

Недели	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Недельное кол-во контроля	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1
Виды контроля	ПЗ 1	ПЗ 2	ПЗ 3	ПЗ 4	СРМ	ПЗ 5	РК 1	ПЗ 6	ПЗ 7	ПЗ 8	ПЗ 9	СРМ	РК 2	СРМ

Виды контроля: ПЗ - практические занятия,  РК – рубежный контроль,

  СРМ – самостоятельная работа магистрантов.

Таблица 3  Оценка знаний студентов

Оценка	Буквенный эквивалент	В процентах %	В баллах
Отлично	А	95 - 100	4
А-	90  - 94	3,67
Хорошо	В+	85  - 89	3,33
В	80  - 84	3,0
В-	75  - 79	2,67
Удовлетворительно	С+	70  - 74	2,33
С	65  - 69	2,0
С-	60  - 64	1,67
D+	55  - 59	1,33
D	50-54	1,0
Неудовлетворительно	F	0 - 49	0

3 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Таблица 4  3.1 Распределение часов по видам занятий

Наименование темы	Количество академических часов
Лекции	Практи- ческие	СРМП	СРМ
1	2	3	4	5
Структура лекций	2	1	3	6
Модуль I. Модели сложных систем
Основные понятия системного подхода	2	1	3	6
Математические модели сложных систем	2	1	3	6
Стохастические модели сложных систем	2	2	3	6
Имитационное моделирование сложной системы	2	2	3	6
Модели искусственного интеллекта	2	3	6
1	2	3	4	5
Модуль II. Классические методы синтеза управления
Структура процессов управления и оценка качества управления	2	3	6
Оптимальная обработка результатов наблюдений. Постановка задачи оптимального управления наблюдением.	2	2	3	6
Методы нелинейного программирования для синтеза оптимального управления	2	2	3	6
Методы линейного программирования для синтеза оптимального управления	2	2	3	6
Методы аналитического конструирова - ния оптимальных регуляторов	2	2	3	6
Синтез оптимального управления методом динамического программирова- ния	2	1	3	6
Управление стохастическими системами	2	3	6
Применение SCADAсистем для управления сложными системами	2	3	6
Интегрированные системы управления	2	6
Нейроинформационные технологии в управлении сложными системами	2	3	6
Всего (часов)	30	15	45	90

Таблица 4а  3.2 Содержание лекционных занятий        

№ п п	Наименование  темы и содержание
1	2
1.	Основные понятия системного подхода. Структурные связи сложных систем. Виды иерархических структур сложных систем. Модульное построение сложной системы и ее декомпозиция.
2.	Математические модели сложных систем. Детерминированные модели. Модели управляемых систем.
3.	Стохастические модели сложных систем. Статистические методы идентификации сложных систем.
4.	Имитационное моделирование сложной системы. Моделирующий алгоритм. Специфика имитационного моделирования.
5.	Модели искусственного интеллекта. Семиотические модели. Применение экспертных систем для моделирования.
6.	Структура процессов управления и оценка качества управления. Формальное математическое описание процессов управления в сложных системах. Факторы, определяющие эффективное функционирование сложной системы.
7.	Оптимальная обработка результатов наблюдений. Постановка задачи оптимального управления наблюдением. Методы обработки результатов наблюдений.
8.	Методы нелинейного программирования для синтеза оптимального управления. Методы выпуклого и невыпуклого программирования.
9.	Методы линейного программирования для синтеза оптимального управления. Процедура синтеза управления методом линейной модели оптимизации.
10.	Методы аналитического конструирования оптимальных регуляторов. Вариационные методы синтеза оптимальных регуляторов.
11.	Синтез оптимального управления методом динамического программирования. Многошаговые процедуры синтеза оптимального управления.
12.	Управление стохастическими системами. Синтез адаптивного регулятора в задаче об оптимальном управлении стохастическим объектом.
13.	Применение SCADA систем для управления сложными системами. SCADA – системы дистанционного мониторинга и управления.
14.	Интегрированные системы управления. Возможности интеграции. Интеграция функций управления.
15.	Нейроинформационные технологии в управлении сложными системами. Нейросетевые системы управления.

Таблица 4 б  3.3 Содержание практических занятий        

№ лабор. занятия	Наименование  темы и содержание	Колич. часов
Составление иерархических структур сложных систем	1
Синтез математической модели управляемой системы	1
Синтез оптимального управления методами статистической оптимизации	2
Синтез моделирующего алгоритма для имитационного моделирования сложной системы	2
Оптимальная обработка наблюдений в сложных системах	2
Синтез оптимального управления методами нелинейного программирования	2
Синтез оптимального управления методами линейного программирования.	2
Синтез оптимального регулятора методом АКОР	2
Синтез оптимального управления методом динамического программирования	1
Всего часов:	15

3.4 Самостоятельная работа магистранта

Перечень тем для самостоятельных работ под руководством преподавателя (СРМП):

Математическое моделирование процессов нефтехимической промышленности. Математическое моделирование процессов гидрометаллургической промышленности. Моделирование процессов пирометаллургической промышленности. Моделирование процессов нефтегазовой промышленности. Моделирование процессов пищевой промышленности. Примеры моделей, применяемых для управления процессами различных отраслей промышленности. Примеры цифровых систем автоматизации и управления. Типы адаптивных систем управления. Адаптивные фильтры. Распознавание образов. Задача синтеза адаптивного регулятора. Оптимальное управление линейными автономными объектами. Оптимальное управление системами с транспортным запаздыванием. Связь метода динамического программирования с принципом максимума. Оптимальное управление многомерными объектами.

Перечень тем для самостоятельных работ (СРМ):

Оптимальное управление неавтономными многомерными объектами. Связь метода динамического программирования с вариационным исчислением. Оптимальное управление системами с транспортным запаздыванием. Методы поиска в сложных оптимальных системах. Адаптивные системы с большим коэффициентом усиления. Дуальное управление. Оптимальное управление в случае ограниченной помехи. Адаптивное управление дискретными объектами. Адаптивное управление дискретными стохастическими объектами. Адаптивное управление при полном измерении состояния объекта. Адаптивное управление при неполном измерении состояния объекта. Адаптивное управление непрерывными объектами. Адаптивное управление многосвязными объектами. Производственные системы с искусственным интеллектом. Нейросетевые системы управления производственными процессами.

Таблица 5  График проведения занятий

№	Дата	Время	Наименование тем
Лекции
1.	Основные понятия системного подхода.
2.	Математические модели сложных систем.
3.	Стохастические модели сложных систем.
4.	Имитационное моделирование сложной системы.
5.	Модели искусственного интеллекта.
6.	Структура процессов управления и оценка качества управления.
7.	Оптимальная обработка результатов наблюдений. Постановка задачи оптимального управления наблюдением.
8.	Методы нелинейного программирования для синтеза оптимального управления
9.	Методы линейного программирования для синтеза оптимального управления
10.	Методы аналитического конструирования оптимальных регуляторов.
11.	Синтез оптимального управления методом динамического программирования.
12.	Управление стохастическими системами.
13.	Применение SCADA систем для управления сложными системами.
14.	Интегрированные системы управления.
15.	Нейроинформационные технологии в управлении сложными системами.
Практические занятия
1.	Составление иерархических структур сложных систем
2.	Синтез математической модели управляемой системы
3.	Синтез оптимального управления методами статистической оптимизации
4.	Синтез моделирующего алгоритма для имитационного моделирования сложной системы
5.	Оптимальная обработка наблюдений в сложных системах
6.	Синтез оптимального управления методами нелинейного программирования
7.	Синтез оптимального управления методами линейного программирования.
8.	Синтез оптимального регулятора методом АКОР
9.	Синтез оптимального управления методом динамического программирования

4 Учебно-методические материалы по дисциплине

4.1 Основная литература

Растригин принципы управления сложными объектами – М.: Сов. радио, 1980. , Старосельский и управление в сложных системах – М.: Сов. радио, 1974. Ярмухамедова и моделирование объектов и систем – Алматы: КазНТУ, 1999. ифровые системы автоматизации и управления – СПб.: Невский диалект, 2001.

4.2 Дополнительная литература

1. , Василькова технологии вычислений в математическом моделировании – М.: Финансы и статистика, 2002.

2. VISSIM+Math Cad+MATLAB. Визуальное математическое моделирование – М.: СОЛОН+Пресс, 2004

3. АСУ на промышленном предприятии: Методы создания:

  Справочник / и др./ - М.: Энергоиздат, 1989.

СОДЕРЖАНИЕ

1 ЦЕЛИИ ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ  ……………………………………… 3

Цель преподавания дисциплины  ………………………………………… 3 Задачи изучения дисциплины  …………………………………………. 3 Пререквизиты дисциплины  …………………………………………….. 3 Постреквизиты дисциплины  …………………………………………….. 3

2 СИСТЕМА ОЦЕНКИ ЗНАНИЙ МАГИСТРАНТОВ …..……………….. 3

3 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ  ……………………………………….. 4

3.1Распределение часов по видам занятий  …………………………………… 4

3.2 Содержание лекционных занятий  ………………………………………..  5

3.3 Содержание практических работ  ...……………………………………… 6 

3.4 Самостоятельная работа  ………...………………………………………  7

3.5  График проведения занятий  .. .……………………………………………  8

4 УЧЕБНО - МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ.... 9