Единое окно доступа к образовательным ресурсам

Моделирование, алгоритмизация и оптимизация элементов и систем в теплоэнергетике: Рабочая программа, методические указания, задания на контрольные работы, методические указания по выполнению контрольных работ, практические работы и указания по их выполнению

Голосов: 1

Методический комплекс соответствует государственному образовательному стандарту высшего профессионального образования по направлению подготовки дипломированного специалиста 650800 (специальности 100500 - тепловые электростанции, 100700 - промышленная теплоэнергетика). Рассматриваются методологические основы математического моделирования. Особое внимание уделено задачам математического программирования: задаче линейного программирования, транспортной задаче линейного программирования и задаче динамического программирования. Представлены основы графического моделирования. Излагаются элементы теории вероятностей, на ее основе рассматриваются элементы имитационного моделирования, математической статистики, теории надежности. Исследуются подходы по анализу систем и их оптимизации. Раскрываются методы построения алгоритмов для реализации различных математических моделей на ЭВМ. Предназначено для студентов энергетического факультета, изучающих дисциплину "Моделирование, алгоритмизация и оптимизация элементов и систем в теплоэнергетике".

Приведенный ниже текст получен путем автоматического извлечения из оригинального PDF-документа и предназначен для предварительного просмотра.
Изображения (картинки, формулы, графики) отсутствуют.
               Министерство образования Российской Федерации

             Государственное образовательное учреждение
               высшего профессионального образования

    Северо-Западный государственный заочный технический университет

                 Кафедра теплотехники и теплоэнергетики




     МОДЕЛИРОВАНИЕ, АЛГОРИТМИМЗАЦИЯ И ОПТИМИЗАЦИЯ
         ЭЛЕМЕНТОВ И СИСТЕМ В ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКЕ


                           Рабочая программа
                         Методические указания
                     Задания на контрольные работы
        Методические указания к выполнению контрольных работ
      Практические работы и методические указания к их выполнению



  Факультет энергетический
Направление и специальности подготовки дипломированных специалистов:
            650800 – теплоэнергетика
            100500 – тепловые электростанции
            100700 – промышленная теплоэнергетика




                           Санкт – Петербург
                                 2003


        Утверждено редакционно-издательским советом университета

     УДК 621.311.016

      Моделирование, алгоритмизация и оптимизация элементов и систем
в теплоэнергетике: Рабочая программа, методические указания, задания на
контрольные работы, методические указания по выполнению контрольных
работ, практические работы и указания по их выполнению. –СПб.: СЗТУ, 2003.-
50 с.

     Методический        комплекс     соответствует      государственному
образовательному стандарту высшего профессионального образования по
направлению      подготовки    дипломированного     специалиста    650800
(специальности 100500 – тепловые электростанции, 100700 – промышленная
теплоэнергетика).

     Рассматриваются       методологические    основы     математического
моделирования. Особое внимание уделено задачам математического
программирования: задаче линейного программирования, транспортной задаче
линейного программирования и задаче динамического программирования.
Представлены основы графического моделирования. Излагаются элементы
теории вероятностей, на ее основе рассматриваются элементы имитационного
моделирования, математической статистики, теории надежности. Исследуются
подходы по анализу систем и их оптимизации.
     Раскрываются методы построения алгоритмов для реализации различных
математических моделей на ЭВМ.
     Предназначено для студентов энергетического факультета, изучающих
дисциплину «Моделирование, алгоритмизация и оптимизация элементов и
систем в теплоэнергетике».

      Рассмотрено на заседании кафедры теплотехники и теплоэнергетики 13
ноября 2003 г.; одобрено методической комиссией энергетического факультета
14 ноября 2003 г.

     Рецензенты: кафедра теплотехники и теплоэнергетики Северо-Западного
государственного заочного технического университета (зав. кафедрой
З.Ф.Каримов, д-р техн. наук, проф.); А.П.Бельский, д-р техн. наук, проф.
кафедры промышленной теплоэнергетики СПбГТУРП

     Составители: Е.А.Блинов, канд. техн. наук, доц.;
                  Н.П.Ленец, канд. воен. наук, доц.



© Северо-Западный государственный заочный технический университет, 2003
                                     2


           1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

     Цель изучения дисциплины – приобретение студентами знаний и навыков
в области математического моделирования, овладения методиками создания
математических моделей и их исследования с использованием самых
современных методов, включая исследования с использованием ЭВМ.
     Задачи изучения дисциплины – знание основ математического
моделирования, основных методов моделирования; владение методикой
построения простейших математических моделей и способами их
эффективного исследования; получение практических навыков моделирования
элементов теплоэнергетических систем с использованием ЭВМ.
     Место дисциплины в учебном процессе. Дисциплина базируется на
знаниях, полученных при изучении курсов высшей математики,
вычислительной математики, тепломассообменного оборудования, котельных
установок и парогенераторов, турбин ТЭС и АЭС, основ централизованного
теплоснабжения и других дисциплин специальностей.
     Знания, полученные при изучении данного курса, используются при
изучении дисциплин специализации:
     «Основы инженерного проектирования теплоэнергетических систем»,
«Проектирование и эксплуатация котельных установок», «Проектирование и
эксплуатация турбинных установок» и при дипломном проектировании.
     При изучении материала курса студенту необходимо выполнить
практические работы и две контрольные работы.




                                   3


2. СТРУКТУРА ДИСЦИПЛИНЫ




         4


                 3. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

          3.1. СТРУКТУРА ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
             Моделирование, алгоритмизация и оптимизация
                 элементов и систем в теплоэнергетике



     Аудиторные занятия                          Самостоятельные занятия


                                                Изучение материалов
               Лекции                         лекций и дополнительных
                                                  рекомендованных
                                                     источников

     Практические
                                             Решение     практических
     работы, проводимые
                                             заданий по темам лекций
     на ЭВМ

                                                Формулирование
                                             выводов по практическим
                                             работам, проводимым на
                                               ЭВМ, их оформление

Контрольная работа № 2                          Контрольная работа № 1


                          Отчетность по дисциплине




 Контрольная работа № 2                         Контрольная работа № 1




                                  Экзамен




                                    5


                                   3.1.1. СТРУКТУРА ДИСЦИПЛИНЫ

                                        Основы математического

                    Основные                  Критерии              Структура матема-
                   определения              эффективности            тической модели



     Задача        Имитационное       Математическая        Графическое      Элементы теории     Анализ
 математического   моделирование        статистики          моделирование    надежности          систем
программирования

Задача                Элементы        Элементы                Система                    Однофактор-
линейного прог-      имитацион-       математиче-             сетевого                    ный анализ
                                                                            Контроль-
раммирования        ного модели-      ской                   планирова-     ная работа
                       рования        статистики                ния и          №1        Многофактор-
                                                             управления                   ный анализ
 Транспортная
                                                         Определение           Определение
    задача
                             Элементы                    кратчайшего           минимального
линейного прог-
                             теории                      пути на графе         остова
 раммирования
                             вероятностей

                   Контрольная работа № 2               При проведении экзамена в состав каждого билета
Задача динами-
                                                    включается практический вопрос, связанный с решением
 ческого прог-
                   (с использованием ЭВМ)           конкретного примера по одной из изучаемых тем.
раммирования
                                                    Итоговая оценка по экзамену не может быть выше оценки
                                                    за практический вопрос.
                                                    6


                  3.2. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА (150 часов)


                          3.2.1. Введение (2 часа)

     Моделирование как основа исследования процессов теплотехники и
теплоэнергетики. Вклад российских и зарубежных ученых в развитие
фундаментальных основ математического моделирования. Перспективы
применения математического моделирования в теплоэнергетике.


      3.2.2. Методологические основы математического моделирования
                                  (4 часа)

     Исходные положения для моделирования. Определение понятий:
система, системный подход, оптимизация.
     Сущность математического моделирования. Определение понятий:
модель, моделирование, классификация моделей; эффективность и критерии
эффективности; оптимальное и рациональное решение.
     Структура математической модели.
     Методология математического моделирования. Этапы математического
моделирования, определение целей и формулировка задач; построение
модели; проверка модели на адекватность, пример построения простейшей
математической модели.


       3.2.3. Моделирование задач с использованием математического
                       программирования (36 часов)

     Задача математического программирования. Предмет и область
применения. Классификация оптимизационных задач.
     Задача линейного программирования. Каноническая форма задачи
линейного программирования и методика ее получения.
     Геометрическая интерпретация задачи линейного программирования,
области допустимых планов. Методика определения оптимального плана.
     Транспортная задача линейного программирования. Постановка
задачи. Математическая модель транспортной задачи. Методика решения
транспортной задачи линейного программирования.
     Динамическое программирование. Предмет и область применения
динамического программирования. Теорема Беллмана. Методика получения
решения задачи: метод «Киевского веника».




                                  7


                3.2.4. Графическое моделирование (48 часов)

     Элементы теории графов: основные понятия и определения.
     Система сетевого планирования и управления. Элементы сетевой
графической модели: работы, события, правила построения сетевых
графиков, критический путь, резервы событий и работ.
     Построение сетевого графа. Методика решения сетевого графа.
Построение масштабного сетевого графика, построение графика
распределения ресурсов. Оптимизация графика распределения ресурсов по
различным критериям.
     Методика определения кратчайшего пути на графе.
     Задача о минимальном остове (покрытии). Постановка задачи,
варианты математической модели в зависимости от выбора критерия
эффективности.


            3.2.5. Элементы теории вероятностей. Имитационное
                          моделирование (18 часов)

     Элементы теории вероятностей. Предмет и область применения теории
вероятностей. Случайные события. Вероятность, свойства вероятностей.
Случайные величины. Математическое ожидание случайной величины и ее
дисперсия.
     Законы распределения случайных величин: равномерный, нормальный,
произвольный.
     Область применения имитационного моделирования, основные
параметры имитационной модели.
     Методика получения случайных величин, псевдослучайные величины.
Методика получения равномерно распределенной случайной величины на
интервале [0; 1].
     Методика получения случайных величин на интервале [a; b].
     Методика     получения   случайных     величин,    подчиняющихся
произвольному закону распределения: равномерному, нормальному,
основанному на любых статистических данных наблюдения.


                3.2.6. Элементы теории надежности (12 часов)

      Надежность,   основные    показатели надежности.        Надежность
восстанавливаемого и невосстанавливаемого элементов.          Надежность
невосстанавливаемой системы.
      Надежность последовательного и параллельного             соединения
элементов. Надежность системы типа «мост».



                                  8


           3.2.7. Элементы математической статистики (14 часов)

     Предмет и основные понятия математической статистики. Обработка
данных, представление результатов.
     Понятие о корреляционном, дисперсионном, регрессионном анализах.
     Планирование эксперимента.
     Исследование       теплоэнергетических    процессов     методами
математической статистики.


           3.2. 8. Исследование математических моделей (16 часов)

     Однофакторный анализ. Многофакторный анализ. Формирование
обобщенного критерия эффективности при многофакторном анализе. Общая
постановка задачи исследования системы.


                      3. 3. Тематический план лекций
          (для студентов очно - заочной формы обучения) (36 часов)

     1.  Введение                                                 2 часа
     2.  Методологические основы математического моделирования    2часа
     3.  Основы математического программирования                  4 часа
     4.  Моделирование задач с использованием математического
        программирования                                          4 часа
     5. Графическое моделирование                                 4 часа
     6. Построение графичесих моделей элементов и систем          4 часа
     7. Элементы теории вероятностей. Имитационное
        моделирование                                             4 часа
     8. Элементы теории надежности                                4 часа
     9. Элементы математической статистики                        4 часа
     10. Исследование математических моделей                      4 часа


          3. 4. Тематический план практических занятий (12 часов)

     1. Постановка простейших математических моделей и
     методика их реализации на ЭВМ. Табличный процессор Excel 4 часа
     2. Исследование функциональных зависимостей на ЭВМ с
     использованием табличного процессора Excel. Получение
     результатов в табличной и графической формах.
     Исследование «функции разгона»                           4 часа
     3. Разработка вероятностной модели зависимости времени
     вывоза запасов материальных средств со складов от
     наличия исправных автомобилей на автопредприятии         4 часа
                                  9


                                 4. Литература

       Основная:
  1.   Беллман Р., Дрейфус С. Прикладные задачи динамического
       программирования. - М.: Наука, 1965. -458с.
  2.   Вентцель Е.С. Овчаров Л.А. Теория вероятностей и ее инженерные
       приложения. - М.: Наука, 1988. -480с.
  3.   Оре О. Теория графов. – М.: Мир, 1976. –216с.
  4.   Таха Х. Введение в исследование операций, Т.1,2. - М.: Мир, 1985. -
       479, 496с.

       Дополнительная:
  5.   Айвазян С.А., Енюков И.С., Мешалкин Л.Д. Прикладная статистика.
       Основы моделирования и первичная обработка данных. - М.: Финансы
       и статистика, 1983. -271с.
  6.   Ермаков С.М., Жиглявский А.А. Математическая теория
       оптимального эксперимента. - М.: Наука, 1987. -320с.
  7.   Справочник по общим моделям анализа и синтеза надежности систем
       энергетики. Т.1. – М.: Энергоатомиздат, 1994. –473с.
  8.   Форстер Э., Ренц Б. Методы корреляционного и регрессионного
       анализа. - М.: Финансы и статистика, 1983. -302с.
  9.   Шеффе Г. Дисперсионный анализ. - М.: Наука, 1980. -512с.


               5. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ИЗУЧЕНИЮ
                         ДИСЦИПЛИНЫ

     В результате изучения дисциплины студент должен овладеть
простейшими         математическими         методами       исследования
теплоэнергетических процессов, уметь строить математические модели и
исследовать их как вручную, так и с использованием ЭВМ. Кроме того,
студент должен иметь представления и определенные навыки об основах
анализа теплоэнергетических систем и их синтезе.
     Необходимо      учитывать,    что     дисциплина    Моделирование,
алгоритмизация и оптимизация элементов и систем в теплоэнергетике в
полной мере опирается на математический аппарат, изучаемый в дисциплине
«Высшая математика», поэтому для успешного овладения дисциплиной
студенту необходимо повторить основные разделы высшей математики.
     На аудиторных занятиях (лекции и практические работы)
преподаватель дает примерно половину материала дисциплины, остальной
материал студент изучает самостоятельно, используя рекомендованную
литературу и консультации (очные и заочные) преподавателя.
     При самостоятельном изучении дисциплины рекомендуется прочитать
программу и методические указания, изучить материал дисциплины по
предлагаемому списку литературы, составить краткий конспект. Это
                                    10



    
Яндекс цитирования Яндекс.Метрика