Рабочая программа учебной дисциплины "оптимальное проектирование" Цикл: общенаучный



Скачать 107.13 Kb.
Дата07.07.2013
Размер107.13 Kb.
ТипРабочая программа
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ


(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
ИНСТИТУТ ЭНЕРГОМАШИНОСТРОЕНИЯ И МЕХАНИКИ (ЭнМИ)
___________________________________________________________________________________________________________

Направление подготовки: 221000 – Мехатроника и робототехника

Магистерская программа: Разработка компьютерных технологий управления и математического моделирования в робототехнике и мехатронике

Квалификация (степень) выпускника: магистр

Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"ОПТИМАЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ"


Цикл:

общенаучный




Часть цикла:

вариативная по выбору




дисциплины по учебному плану:

М 1.5.2




Часов (всего) по учебному плану:

108




Трудоёмкость в зачётных единицах:

3

2 семестр

Лекции

18 час

2 семестр

Практические занятия

18 час

2 семестр

Лабораторные работы

Не предусмотрены




Расчётные задания, рефераты

Не предусмотрены




Объём самостоятельной работы по учебному плану (всего)

72 час




Экзамены




2 семестр

Курсовые проекты (работы)

Не предусмотрены






Москва - 2011

1.
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ


Целью дисциплины является изучение и реализация математических методов решения задач оптимального проектирования, необходимых в проектно-конструкторской, производственно-технологической и научно-исследовательской деятельности студента.
По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

  • правильно воспринимать, анализировать и обобщать исходную информацию, ставить цель и находить пути её достижения (ОК-1);

  • осознавать социальную значимость своей профессии (ОК-7);

  • анализировать и критически оценивать риски в своей предметной области, связанные с проблемами надежности и безопасности (ОК-12).


Задачами дисциплины являются

  • обучение студентов математическим методам решения задач оптимального проектирования;

  • выполнение основного цикла решения задач оптимального проектирования конструкций (корректная постановка задачи, выбор и исследование методов решения, анализ результатов) на примере модельных и реальных конструкций;

  • обучение студентов методам численного решения задач оптимизации конструкций, реализованным в современных программных комплексах.



2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к вариативной части общенаучного цикла М.1 основной образовательной программы подготовки магистров по магистерской программе “Разработка ком­пью­тер­ных технологий управления и математического моделирования в робототехнике и мехатронике” направления 221000 “Ме­ха­троника и робототехника” и является дисциплиной по выбору.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах, изучаемых в бакалавриате: “Высшая математика”, “Информатика”, “Сопротивление материалов”, “Вычислительная механика”, “Вычислитель­ные методы компьютерного моделирования в механике”.

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении выпуск­ной квалификационной работы магистра.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:
Знать:

  • современные вычислительные методы оптимизации, программные комплексы для решения сложных прикладных задач оптимального проектирования конструкций и деталей машин (ПК-1);

Уметь:

  • применять полученные знания в области оптимального проектирования к решению прикладных проектно-конструкторских, производственно-технологических и научно-исследовательских задач на базе современных компьютерных технологий (ПК-1, ПК-12, ПК-13);

  • находить рациональные конструкторско-технологические решения при создании, модификации или ремонте конструкций и деталей машин с учетом необходимых требований по надежности и безопасности (ПК-16).

Владеть:

  • современными языками программирования, конечно-элементными и оптимизационными комплексами для решения задач оптимального проектирования конструкций (ПК-6).


4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1. Структура дисциплины

Общая трудоёмкость дисциплины составляет 3 зачётные единицы, 108 часов.



п/п

Раздел дисциплины.

Форма промежуточной аттестации
(по семестрам)

Всего часов на раздел

Семестр

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и
трудоёмкость (в часах)

Формы текущего контроля успеваемости

(по разделам)


лк

пр

лаб

сам.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

Математическая постановка задач оптимизации

4

10

2

2




8




2

Математические методы одномерной оптимизации

10

10

4

4




10

Устный опрос

3

Математические методы многомерной оптимизации

10

10

4

4




12

Устный опрос

4

Основные методы решения задач с активными и пассивными ограничениями

14

10

4

4




16




5

Многокритериальные задачи и метод конечных элементов

14

10

4

4




6







Зачёт

2

10

--

--

--

2







Экзамен

18

10

--

--

--

18

Устный




Итого:

108




18

18




72





4.2. Содержание лекционно-практических форм обучения

4.2.1. Лекции
1. Математическая постановка задач оптимизации. (2)
1.1. Целевая функция, пассивные и активные ограничения.

1.2. Классификация оптимизационных задач.

1.3. Общая схема решения оптимизационных задач. Критерии завершения поиска.

1.4. Постановка задач оптимального проектирования конструкций. Параметры проектирования, параметры состояния и параметры качества.

1.5. Целевые функции (критерии оптимизации) в задачах оптимального проектирования конструкций.

1.6. «Обратные» задачи оптимизации
2. Математические методы одномерной оптимизации. (4)
2.1. Линейное программирование-постановка задачи, алгоритм решения.

2.2. Метод Хука – Дживса в задачах одномерной оптимизации.

2.3. Метод дихотомии в задачах одномерной оптимизации.

2.4. Методы простого перебора и случайного поиска в задачах одномерной оптимизации.

2.5. Симметричные алгоритмы одномерной оптимизации («золотого сечения», чисел Фибоначчи).

2.6. Полиномиальная аппроксимация в задачах одномерной оптимизации.
3. Математические методы многомерной оптимизации (4)
3.1. Симплекс-методы в задачах многомерной оптимизации (метод регулярного недеформируемого симплекса, метод Нелдера-Мида).

3.2. Методы случайного поиска в задачах многомерной оптимизации.

3.3. Методы последовательных направлений в задачах многомерной оптимизации (покоординатный поиск, метод ортогональных направлений, метода Пауэлла).

3.4. Метод Хука-Дживса в задачах многомерной оптимизации.

3.5. Градиентные методы многомерной оптимизации.

3.6. Ньютоновские методы многомерной оптимизации.
4. Основные методы решения задач с активными и пассивными ограничениями. (4)
4.1. Методы множителей Лагранжа в задачах с активными ограничениями.

4.2. Минимизация квадратичной функции при линейных активных ограничениях.

4.3. Метод проекции градиента.

4.5. Оптимизация в задачах с пассивными ограничениями. Простейшие вычислительные алгоритмы.

4.6. Методы множителей Лагранжа в задачах с пассивными ограничениями. Теорема Куна – Таккера.

4.7. Метод Бокса.

4.8. Метод штрафных функций.
5. Многокритериальные задачи и метод конечных элементов. (4)
5.1. Многокритериальная оптимизация.

5.2. Постановка задач многокритериальной оптимизации конструкций

5.3. Применение МКЭ в решении задач оптимального проектирования конструкций.

4.2.2. Практические занятия

4.2.2.1. Проектирование дискретно-равнопрочных конструкций.

4.2.2.2. Разработка моделей линейного программирования.

4.2.2.3. Оптимальное проектирование круговой (кольцевой) пластины переменной толщины при осесимметричном изгибе.

4.2.2.4. Оптимальное проектирование круговой (кольцевой) пластины переменной толщины с заданным значением низшей частоты собственных изгибных колебаний.

4.2.2.5. Оптимальное проектирование стержня переменного сечения при заданном значении критического параметра сжимающей нагрузки.

4.3. Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены
4.4. Расчётные задания учебным планом не предусмотрены
4.5. Курсовые проекты учебным планом не предусмотрены

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся в учебном классе.

Практические занятия проводятся в учебном и компьютерном классах.

Самостоятельная работа включает выполнение и подготовку к защите курсового проекта, подготовку к зачёту и экзамену.


6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используется устный опрос.

Аттестация по дисциплине – экзамен.

Оценка за освоение дисциплины определяется оценкой на экзамене.


7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература

а) основная литература:

  1. Васильев Ф.П. Численные методы решения экстремальных задач. – М: Наука, 1988. – 549с.

  2. Банди Б. Методы оптимизации. Вводный курс. – М: Радио и связь, 1988. – 188с.

  3. Ольхофф Н. Оптимальное проектирование конструкций. - М.: Мир, 1981. - 277с.

  4. Первозванский А.А. Поиск. - М.: Наука, 1970. - 263с.

  5. Баничук Н.В. Введение в оптимизацию конструкций. - М.: Наука, 1986. - 320с.


б) дополнительная литература:

  1. Реклейтис Г., Рейвиндран А., Рэгсдел К. Оптимизация в технике: В 2-х кн. Пер. с англ. – М: Мир, 1986.

  2. Д. Дж. Уайлд. Методы поиска экстремума. - М.: Мир, 1967. - 268с.


7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

Учебные версии программных комплексов ANSYS, MSC. Software, MATLAB.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебных аудиторий для проведения лекций и практических занятий, а также выделение часов для работы студентов в компьютерном классе.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки 221000 “Мехатроника и робототехника”.

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:
ассистент Серветник А.Н.
"УТВЕРЖДАЮ":
Зав. кафедрой

к.т.н., доцент Кузнецов С.Ф.

Похожие:

Рабочая программа учебной дисциплины \"оптимальное проектирование\" Цикл: общенаучный iconРабочая программа учебной дисциплины «дополнительные главы математики» Цикл: общенаучный цикл
По завершению освоения данной дисциплины выпускник должен обладать следующими компетенциями
Рабочая программа учебной дисциплины \"оптимальное проектирование\" Цикл: общенаучный iconРабочая программа учебной дисциплины " Приборы и техника эксперимента " Цикл: общенаучный
Магистерская программа: Прикладная физика плазмы и управляемый термоядерный синтез
Рабочая программа учебной дисциплины \"оптимальное проектирование\" Цикл: общенаучный iconРабочая программа учебной дисциплины " методы и теория оптимизации" Цикл: общенаучный
...
Рабочая программа учебной дисциплины \"оптимальное проектирование\" Цикл: общенаучный iconРабочая программа учебной дисциплины «динамика и прочность гидравлического оборудования» Цикл
...
Рабочая программа учебной дисциплины \"оптимальное проектирование\" Цикл: общенаучный iconРабочая программа дисциплины философские проблемы науки и техники общенаучный цикл, базовая часть Направление подготовки

Рабочая программа учебной дисциплины \"оптимальное проектирование\" Цикл: общенаучный iconРабочая программа учебной дисциплины «Проектирование и эксплуатация солнечных и ветровых электростанций» Цикл
«Проектирование и эксплуатация солнечных и ветровых электростанций» является развитие компетенций в области понимания режимных свойств...
Рабочая программа учебной дисциплины \"оптимальное проектирование\" Цикл: общенаучный iconРабочая программа учебной дисциплины " теоретическая механика " Цикл

Рабочая программа учебной дисциплины \"оптимальное проектирование\" Цикл: общенаучный iconРабочая программа учебной дисциплины «Современная оптоэлектроника» Цикл: профессиональный

Рабочая программа учебной дисциплины \"оптимальное проектирование\" Цикл: общенаучный iconРабочая программа учебной дисциплины " химия и экология " Цикл
Магистерская программа: Автономные энергетические системы. Водородная и электрохимическая энергетика
Рабочая программа учебной дисциплины \"оптимальное проектирование\" Цикл: общенаучный iconРабочая программа учебной дисциплины " математическое моделирование " Цикл
Магистерская программа: Автономные энергетические системы. Водородная и электрохимическая энергетика
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org