ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТПИЩЕВЫХ
ПРОИЗВОДСТВ»
«УТВЕРЖДАЮ»
ПРОРЕКТОР ПО УЧЕБНОЙ РАБОТЕ
____________д.т.н., проф./И.А. Тютькова/
«___» ________________2011 г.
РАБОЧАЯПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Основы теории управления
Направление подготовки 230100.62 Информатика и вычислительная
техника
Профиль подготовки/специализация Информатика и вычислительная
техника
Квалификация (степень) выпускника: бакалавр
Форма обучения: очная
Москва 2011 г.
1. ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Цель преподавания дисциплины «Основы теории управления» заключается в формировании у студентов знаний и умений анализа и синтеза систем управления, а также применения основных положений и результатов теории управления, предназначенных для использования в области исследования и разработки автоматизированных систем обработки информации и управления, систем автоматизированного проектирования и информационной поддержки изделий, программного обеспечения автоматизированных систем. Цели освоения данной учебной дисциплины заключаются в подготовке специалистов, способных осуществлять разработку, внедрение, а также грамотное применение математического, информационного, технического и программного обеспечения средств вычислительной техники и автоматизированных систем управления путем формирования у студентов базовых знаний, необходимых для создания и применения прикладного программного обеспечения таких систем, использующего в значительной мере результаты теории управления.
2. МЕСТО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО
Дисциплина «Основы теории управления» относится к циклу профессиональных дисциплин, базовая часть. Для изучения дисциплины «Основы теории управления» студентам необходимо обладать знаниями, умениями и компетенциями дисциплин «Высшая математика», «Информатика», «Программирование».
Знания, умения и компетенции, приобретенные студентами при изучении дисциплины «Основы теории управления» используются в дальнейшем при изучении последующих дисциплин «Теоретические основы автоматизированного управления», «Основы систем управления ресурсами предприятия», «Введение в проектирование автоматизированных систем обработки информации и управления», «Основы концептуального проектирования систем», «Аналитическое программное обеспечение».
3. КОМПЕТЕНЦИИ СТУДЕНТА, ФОРМИРУЕМЫЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ
ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ / ОЖИДАЕМЫЕ
РЕЗУЛЬТАТЫ ОБРАЗОВАНИЯ И КОМПЕТЕНЦИИ СТУДЕНТА
ПО ЗАВЕРШЕНИИ ОСВОЕНИЯ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ
ДИСЦИПЛИНЫ
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций (в соответствии с ФГОС ВПО и требованиями к результатам освоения ООП):
общекультурных (ОК):
ОК-1 – владение культурой мышления, способность к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения;
ОК-2 – умение логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь, способность в письменной и устной речи правильно (логически) оформить результаты мышления;
ОК-4 – способность находить организационно-управленческие решения в нестандартных ситуациях и готовность нести за них ответственность;
ОК-6 – стремление к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства;
ОК-7 – умение критически оценивать свои достоинства и недостатки, намечать пути и выбирать средства развития достоинств и устранения недостатков;
ОК-8 – осознание социальной значимости своей будущей профессии, обладание высокой мотивацией к выполнению профессиональных задач;
ОК-10 – использование основных постулатов естественно-научных дисциплин в профессиональной деятельности, применение методов математического и компьютерного моделирования в теоретических и расчетно-экспериментальных исследованиях;
ОК-11 – понимание сущности и значения информации в развитии современного информационного общества, осознавать опасности и угрозы, возникающие в этом процессе, соблюдение основных требований информационной безопасности, в том числе по защите государственной тайны;
ОК-12 – владение основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, наличие навыков работы с компьютером как средством управления информацией;
ОК-13 – способность работать с информацией в глобальных компьютерных сетях;
ОК-17 – способность приобретать новые знания, используя современные образовательные и информационные технологии.
профессиональных (ПК):
проектно-конструкторская деятельность:
ПК-1 – умение разрабатывать бизнес-планы и технические задания на оснащение отделов, лабораторий, офисов компьютерным и сетевым оборудованием;
ПК-2 – готовность к освоению методики использования программных средств для решения практических задач;
ПК-3 – способность разрабатывать интерфейсы «человек – электронно-вычислительная машина»;
ПК-4 – умение разрабатывать модели компонентов информационных систем, включая модели баз данных;
проектно-технологическая деятельность:
ПК-5 – умение разрабатывать компоненты программных комплексов и баз данных, использовать современные инструментальные средства и технологии программирования;
научно-исследовательская деятельность:
ПК-6 – способность обосновывать принимаемые проектные решения, осуществлять постановку и выполнять эксперименты по проверке их корректности и эффективности;
ПК-7 – умение готовить презентации, научно-технические отчеты по результатам выполненной работы, оформлять результаты исследований в виде статей и докладов на научно-технических конференциях;
сервисно-эксплуатационная деятельность:
ПК-11 – инсталлировать программное и аппаратное обеспечение для информационных и автоматизированных систем.
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
принципы построения математических моделей систем управления; методы синтеза алгоритмов анализа и расчёта систем автоматизации и управления; способы оценки основных параметров, характеристик и эффективности систем управления;
Уметь:
осуществлять постановку, формализацию и алгоритмизацию задач управления; применять принципы структурного анализа и методы модульной организации программного обеспечения систем управления; разрабатыватьи использовать методы исследования систем автоматизации и оптимального управления производственными процессами;
Владеть:
необходимыми теоретическими знаниями, эффективными способами и приемами анализа и синтеза систем управления, современными численными методами моделирования систем автоматизации и управления.
4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
4.1. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетные единицы
Виды учебной работы
|
Трудоемкость
дисциплины
|
Семестры (кол-во
недель в семестре)
|
Всего
часов
|
Из них в
интер-
активной
форме
|
5
(18)
|
|
|
|
Аудиторные занятия (всего)
|
|
|
|
|
|
|
в том числе:
|
Лекции (Л)
|
17
|
|
|
|
|
|
|
Лабораторные работы (ЛР)
|
34
|
|
|
|
|
|
|
Практические занятия (ПЗ)
|
17
|
|
|
|
|
|
Самостоятельная работа студента (СРС)
(всего), в том числе:
|
|
|
|
|
|
|
СРС
в семестре:
|
Курсовой проект (КП)
|
–
|
|
|
|
|
|
|
Курсовая работа (КР)
|
–
|
|
|
|
|
|
|
Расчетно-графические
работы (РГР)
|
–
|
|
|
|
|
|
|
Реферат (РЕФ)
|
–
|
|
|
|
|
|
|
Другие виды
самостоятельной работы
|
–
|
|
|
|
|
|
СРС
в сессию:
|
Экзамен
|
–
|
|
|
|
|
|
Вид промежуточной аттестации(зачет,
экзамен)
|
Зачет
|
|
|
|
|
|
Общая трудоемкость, ч.
|
68
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Общая трудоемкость, зачетные единицы
|
2
|
|
|
|
|
|
4.2 Разделы дисциплины, виды занятий и формируемые компетенции по разделам учебной дисциплины
№
п./п.
|
Наименование раздела
дисциплины
|
Л
|
ЛР
|
ПЗ
|
СРС
|
Всего часов
(без экзамена)
|
Формируемые
Компетенции
(ОК, ПК)
|
1
|
Управление процессами с сосредоточенными параметрами
|
5
|
5
|
5
|
–
|
15
|
(ОК-1, 2, 4, 6, 7, 8,10, 11, 12, 13, 17)
(ПК-1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,11)
|
2
|
Управление системами с распределенными параметрами
|
6
|
6
|
6
|
–
|
18
|
(ОК-1, 2, 4, 6, 7, 8,10, 11, 12, 13, 17)
(ПК-1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,11)
|
3
|
Оценивание состояний и стохастическое управление
|
6
|
6
|
6
|
–
|
18
|
(ОК-1, 2, 4, 6, 7, 8,10, 11, 12, 13, 17)
(ПК-1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,11)
|
|
Зачет
|
|
|
|
|
|
|
Всего часов
|
17
|
17
|
|
|
51
|
|
4.3. Содержание дисциплины
4.3.1. Введение. Линейные многомерные системы управления. Оптимальное управление: теория и практическая реализация. Нелинейные многомерные системы управления. Дискретные системы.
4.3.2. Управление с обратной связью для линейных систем с распределенными параметрами. Оптимальное управление: теория и практическое применение. Синтез регуляторов для нелинейных систем с распределенными параметрами. Управление системами с запаздываниями.
4.3.3. Оценивание состояний для линейных систем с сосредоточенными параметрами. Оценка состояний нелинейных систем с сосредоточенными параметрами. Стохастическое управление для систем с сосредоточенными параметрами. Оценка состояний для систем с распределенными параметрами, описываемыми в частных производных первого порядка. Оценка состояний для систем с распределенными параметрами, описываемыми уравнениями с частными производными второго порядка. Стохастическое управление для систем с распределенными параметрами.
4.4. Тематический план практических занятий
№
п./п
|
№ раздела
дисциплины
|
Темы практических занятий
|
Трудоемкость,
ч.
|
Формы текущего
контроля успеваемости
|
1
|
4.3.1
|
Расчет системы управления смесительным баком (линейная модель)
|
2
|
Контрольный опрос
|
2
|
4.3.1
|
Расчет системы управления химическим реактором (линейная модель)
|
2
|
Контрольный опрос
|
3
|
4.3.1
|
Расчет системы управления ректификационной колонной (линейная модель)
|
2
|
Контрольный опрос
|
4
|
4.3.2
|
Расчет системы управления многокорпусным выпарным аппаратом
|
2
|
Контрольный опрос
|
5
|
4.3.2
|
Расчет системы управления нагревательными колодцами
|
2
|
Контрольный опрос
|
6
|
4.3.2
|
Расчет системы управления процессом непрерывной разливки
|
2
|
Контрольный опрос
|
7
|
4.3.3
|
Расчет системы управления химическим реактором (нелинейная модель)
|
2
|
Контрольный опрос
|
8
|
4.3.3
|
Расчет системы управления ректификационной колонной (нелинейная модель)
|
3
|
Контрольный опрос
|
4.5. Тематический план лабораторных работ
№
п./п
|
№ раздела
дисциплины
|
Темы лабораторных работ
|
Трудоемкость,
ч.
|
Формы текущего
контроля успеваемости
|
1
|
4.3.1
|
Разработка и отладка программ управления технологическими объектами
|
2
|
Контрольный опрос, защита ЛР
|
2
|
4.3.1
|
Разработка и отладка программ сбора и обработки информации о состоянии технологического объекта
|
2
|
Контрольный опрос, защита ЛР
|
3
|
4.3.1
|
Разработка и отладка программ моделирования САУ по уравнениям состояния
|
2
|
Контрольный опрос, защита ЛР
|
4
|
4.3.2
|
Разработка и отладка программ моделирования САУ по передаточным функциям
|
2
|
Контрольный опрос, защита ЛР
|
5
|
4.3.2
|
Разработка и отладка программ моделирования САУ по структурной схеме
|
2
|
Контрольный опрос, защита ЛР
|
6
|
4.3.2
|
Разработка и отладка программ анализа устойчивости САУ
|
2
|
Контрольный опрос, защита ЛР
|
7
|
4.3.2
|
Разработка и отладка программ формирования переходных характеристик САУ
|
2
|
Контрольный опрос, защита ЛР
|
8
|
4.3.3
|
Разработка и отладка программ управления для систем с распределенными параметрами
|
3
|
Контрольный опрос, защита ЛР
|
4.6. Соответствие компетенций, формируемых при изучении дисциплины, и видов занятий с учетом форм контроля
Перечень
компетенций
|
Виды занятий
|
Формы контроля
|
Л
|
ЛР
|
ПЗ
|
КР
|
КП
|
СРС
|
|
ОК-1
|
+
|
+
|
+
|
|
|
|
Опрос на лекции, ПЗ, защита ЛР
|
ОК-2
|
+
|
+
|
+
|
|
|
|
Опрос на лекции, ПЗ, защита ЛР
|
ОК-4
|
+
|
+
|
+
|
|
|
|
Опрос на лекции, ПЗ, защита ЛР
|
ОК-6
|
+
|
+
|
+
|
|
|
|
Опрос на лекции, ПЗ, защита ЛР
|
ОК-7
|
+
|
+
|
+
|
|
|
|
Опрос на лекции, ПЗ, защита ЛР
|
ОК-8
|
+
|
|
|
|
|
|
Опрос на лекции
|
ОК-10
|
+
|
+
|
+
|
|
|
|
Опрос на лекции, ПЗ, защита ЛР
|
ОК-11
|
|
+
|
+
|
|
|
|
Защита ЛР, опрос на ПЗ
|
ОК-12
|
|
+
|
+
|
|
|
|
Защита ЛР, опрос на ПЗ
|
ОК-13
|
+
|
|
|
|
|
|
Опрос на лекции
|
ОК-17
|
+
|
|
|
|
|
|
Опрос на лекции
|
ПК-1
|
+
|
+
|
+
|
|
|
|
Опрос на лекции, ПЗ, защита ЛР
|
ПК-2
|
+
|
|
|
|
|
|
Опрос на лекции
|
ПК-3
|
+
|
+
|
+
|
|
|
|
Опрос на лекции, ПЗ, защита ЛР
|
ПК-4
|
|
+
|
+
|
|
|
|
Защита ЛР
|
ПК-5
|
+
|
+
|
+
|
|
|
|
Опрос на лекции, ПЗ, защита ЛР
|
ПК-7
|
+
|
|
|
|
|
|
Опрос на лекции
|
ПК-11
|
+
|
+
|
+
|
|
|
|
Опрос на лекции, ПЗ, защита ЛР
|
5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
-метод проектов,
-педагогика сотрудничества,
-игровые технологии (деловые игры),
-проблемное обучение,
-технология индивидуализации обучения,
-информационные технологии обучения;
частные технологии обучения:
-обратное тестирование,
-личностно-ориентированное развивающее обучение,
-лекция-беседа,
-лекция-дискуссия,
-лекция с применением техники обратной связи (тестирование, анкетирование).
6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ И УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ
Контрольные вопросы для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины
Какова структура современной автоматизированной системы управления технологическим процессом?
Какие математические модели динамики управляемых процессов Вы знаете?
Как записывается математическая модель линейной системы управления в пространстве состояний?
Как записывается математическая модель линейной системы управления в частотной области?
Какая система называется полностью управляемой?
В чем заключается свойство стабилизируемости системы?
В чем заключается свойство нормализуемости системы?
Что такое автономное регулирование?
Для чего применяют компенсацию задающих воздействий?
Что такое модальное управление?
Что понимают под оптимальным управлением?
Каковы необходимые условия оптимальности?
В чем заключается принцип максимума?
Какие критерии качества управления Вы знаете?
Какие методы линеаризации Вы знаете?
Как может быть представлена дискретная модель линейной системы?
Что представляет собой система с распределенными параметрами?
Какие способы синтеза регуляторов для систем с распределенными параметрами Вы знаете?
Что такое гиперболическая система первого порядка?
Какие процессы описывают гиперболические уравнения второго порядка?
Какие процессы описывают параболические уравнения в частных производных?
Какие процессы описывают эллиптические уравнения в частных производных?
Каковы особенности регулирования при дискретных управляющих воздействиях?
Какие методы синтеза регуляторов для нелинейных систем с распределенными параметрами Вы знаете?
Как осуществляется управление системами с залаздываниями?
Какие методы компенсации запаздывания Вы знаете?
Что такое стохастическое управление?
Как осуществляется оптимальное оценивание состояний?
Как осуществляется нелинейная фильтрация по дискретным данным?
7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
а) основная литература
1. Денисенко В.В. Компьютерное управление технологическим процессом, экспериментом, оборудованием. – М.: Горячая линия – Телеком, 2009– 606 с.
2. Соснин О.М. Основы автоматизации технологических процессов и производств: учеб. пособие. – М.: Академия, 2009. – 240 с.
3. Основы автоматизации техпроцессов: учеб. пособие/А.В. Щагин и др. – М.: Высшее образование, 2009. – 163 с.
б) дополнительная литература
1. Баин А.М. Современные информационные технологии систем поддержки принятия решений: учеб. пособие. – М.: Форум, 2009. – 239 с.
2. Данилушкин И.А. Аппаратные средства и программное обеспечение систем промышленной автоматизации: учеб. пособие. – Самара, 2007. – 203 с.
3. Лютов А.Г. Интеллектуальные системы управления технологическими процессами: учеб. пособие. – Уфа: УГАТУ, 2008. – 130 с.
в) методические указания
1. Усков В.И., Бриль В.А., Семина Н.А., Смирнов Н.Н., Дворецкий С.А.
Системы управления технологическими процессами и информационные технологии. Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов направления подготовки 260100 – Технология продуктов питания. – М.: МГУПБ, 2010. – 70 с.
2. Усков В.И., Бриль В.А., Семина Н.А., Смирнов Н.Н., Дворецкий С.А.
Автоматизация технологических процессов и производств. Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов специальности 261201 – Технология и дизайн упаковочного производства. – М.: МГУПБ, 2010. – 70 с.
8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Лекционные аудитории и компьютерный класс, оборудованный 15-ю компьютерами, объединенными в сеть.
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ
ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Методические аспекты системы контроля учебного процесса:
-планирование проведения контроля знаний (когда контролировать),
-отбор заданий для проверки знаний, умений, навыков студентов (что контролировать);
-формирование набора контрольных заданий (как контролировать).
Виды контроля знаний:
-входной,
-текущий,
-рубежный,
-итоговый.
Формы текущего контроля знаний студентов:
-индивидуальные беседы со студентами,
-контроль на практических занятиях,
-контрольные собеседования,
-письменные работы студентов (индивидуальные домашние задания, отчёты по практическим работам)
-экзамены.
В целях определения единых подходов к организации учебного процесса в высших учебных заведениях разработаны единые критерии оценки знаний студентов:
«Отлично» -если студент глубоко и прочно усвоил весь программный материал, исчерпывающе, последовательно, грамотно и логически стройно его излагает, тесно увязывает с задачами и будущей деятельностью, свободно справляется с задачами и практическими заданиями, правильно обосновывает принятые решения, умеет самостоятельно обобщать и излагать материал, не допуская ошибок.
«Хорошо»- если студент твёрдо знает программный материал грамотно и по существу излагает его, не допуская существенных неточностей в ответе на вопрос, может правильно применять теоретические положения и владеет необходимыми умениями и навыками при выполнении практических заданий.
«Удовлетворительно»- если студент усвоил только основной материал, но не знает отдельных деталей, допускает неточности, недостаточно правильные формулировки, нарушает последовательность в изложении программного материала и испытывает затруднения в выполнении практических заданий.
«Неудовлетворительно» - если студент не знает значительной части программного материала, допускает существенные ошибки, с большими затруднениями выполняет практические задания, задачи.
Рабочая программа составлена с учетом требований Федерального Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования (ФГОС ВПО) третьего поколения по направлению подготовки 230100.62 «Информатика и вычислительная техника», профиль подготовки «Информатика и вычислительная техника».
Программа рассмотрена и утверждена на заседании кафедры
12.09.2011г., протокол № 2.
Разработчик Кириллов С.Б.____________________________________
(подпись)
Кафедра __Автоматизация биотехнических систем____________________
Зав.кафедрой ___Благовещенская М.М._____________________________
(подпись)
Рабочая программа согласована с УМК факультета Автоматизации биотехнических систем
Председатель УМК факультета _______________________________________
(подпись, Ф.И.О.)
(по принадлежности направления, специальности/специализации (профиля))
Рабочая программа одобрена на заседании совета факультета «___»______20___ г., протокол № _____.
Председатель совета факультета ____________________________________
(подпись, Ф.И.О.)
(по принадлежности направления, специальности/специализации (профиля)).
Приложение
ДОПОЛНЕНИЯ И ИЗМЕНЕНИЯ В РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЕ
на__________ / ___________ учебный год
В рабочую программу дисциплины _____________________________
вносятся следующие изменения:
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
Дополнения и изменения в рабочей программе рассмотрены и одобрены на заседании кафедры ____________________________________
«___» ______________ 20__ г., протокол № _______
Дополнения и изменения согласованы с УМК факультета________________
Председатель
УМК факультета____________________________________________
(подпись, Ф.И.О.)
(по принадлежности направления, специальности/специализации (профиля))
Рабочая программа одобрена на заседании совета факультета «___»______20___ г., протокол № _____.
Председатель совета факультета ____________________________________
(подпись, Ф.И.О.)
(по принадлежности направления, специальности/специализации (профиля) |
