1. Загальна інформація про навчальну дисципліну

Повна назва навчальної дисципліни

Задачі ідентифікації математичних моделей динамічних систем

Повна офіційна назва закладу вищої освіти

Сумський державний університет

Повна назва структурного підрозділу

Факультет технічних систем та енергоефективних технологій.

Кафедра загальної механіки та динаміки машин

Розробник(и)

Симоновський В.І.

Рівень вищої освіти

другий рівень вищої освіти, НРК – 8 рівень, QF-LLL – 7 рівень, FQ-EHEA – другий цикл

Семестр вивчення навчальної дисципліни

8 тижнів протягом 2-го семестру

Обсяг навчальної дисципліни

Обсяг навчальної дисципліни становить 5 кредитів ЄКТС, 150 годин, з яких 48 годин становить контактна робота з викладачем (16 годин лекцій, 32 години практичних робіт), 102 години становить самостійна робота

Мова(и) викладання

Українською мовою

2. Місце навчальної дисципліни в освітній програмі

Статус дисципліни

Обов‘язкова навчальна дисципліна для освітньої програми «Комп‘ютерна механіка».

Передумови для вивчення дисципліни

Необхідні знання з:

- вищої математики (інтегральне числення, диференціальні рівняння, векторний та тензорний аналіз, лінійна алгебра, варіаційне числення, перетворення Лапласа);

- теоретичної та аналітичної механіки (рівняння рівноваги, закони Ньютона, коливання матеріальної точки, рівняння обертального руху твердого тіла, Принцип Даламбера);

- теорії коливинь (критерії стійкості)

Дисципліни, що мають бути вивчені раніше:

- гідроаеропружність,

- комп‘ютерне моделювання динамічних систем,

- методи віброізоляції та врівноваження в механіці

Додаткові умови

Додаткові умови відсутні

Обмеження

Обмеження відсутні

3. Мета навчальної дисципліни

Метою навчальної дисципліни є досягнення студентами сучасного конструктивного, фундаментального мислення та системи спеціальних знань та навичок у галузі механічна інженерія, здатності класифікувати, ставити та розв‘язувати складні спеціалізовані задачі, а саме побудову математичних моделей динамічних систем в енергетичних машинах, прийняття обґрунтованих рішень при їх дослідженні та конструюванні з оптимальними динамічними показниками, використовуючи сучасні наукові та експериментальні методи досліджень та технічні і інформаційні технології.

4. Зміст навчальної дисципліни

Тема1. Вступ. Математичні моделі. Цільова функція.

Тема 2. Задачі лінійного оцінювання. Формула лінійної регресії. Оцінювання за допомогою коефіцієнтів впливу.

Тема 3. Оцінювання параметрів дискретних моделей лінійних коливальних систем.

Тема 4. Оцінювання параметрів одномасової моделі ротора.

Тема 5. Алгоритми нелінійного оцінювання.

Тема 6. Балансування гнучкого ротора або задача лінійного оцінювання дисбалансів з комплексними коефіцієнтами впливу.

5. Очікувані результати навчання навчальної дисципліни

Після успішного вивчення навчальної дисципліни здобувач вищої освіти зможе:

РН1.

отримати знання та навички з теорії ідентифікації математичних моделей динамічних систем, що є базою для подальшого формування майбутнього фахівця

РН2.

ставити і вирішувати задачі побудови математичних моделей динамічних систем в енергетичних машинах і агрегатах

РН3.

критично досліджувати та приймати обґрунтовані рішення при конструюванні агрегатів з оптимальними динамічними показниками, використовувати сучасні математичні, наукові та експериментальні методи

РН4.

використовувати сучасне програмне забезпечення при вирішенні задач ідентифікації математичних моделей динамічних систем

6. Роль навчальної дисципліни у досягненні програмних результатів

Програмні результати, досягнення яких забезпечує навчальна дисципліна:

ПРН4

Показати теоретичні знання і практичні навички використання сучасних методів пошуку оптимальних параметрів технічних систем засобами системного аналізу, математичного, імітаційного та комп’ютерного моделювання, зокрема і за умов неповної та суперечливої інформації.

7. Види навчальних занять та навчальної діяльності

7.1 Види навчальних занять

Видами навчальних занять при вивченні дисципліни є лекції (Л), та практичні заняття (ПР):

Тема 1.

Л 1.Вступ. Математичні моделі. Цільова функція.

Тема 2.

Л 2. Задачі лінійного оцінювання. Формула лінійної регресії. Оцінювання за допомогою коефіцієнтів впливу

ПР 1. Складання матричних співвідношень для задач лінійного оцінювання. Коливальні моделі у вигляді рівнянь, записаних у прямій формі.

ПР 2. Складання матричних співвідношень для задач лінійного оцінювання. Коливальні моделі у вигляді одного рівняння високого порядку..

ПР 3. Складання матричних співвідношень для задач лінійного оцінювання (продовження)

Тема 3.

Л3 Оцінювання параметрів дискретних моделей лінійних коливальних систем.

ПР 4 Складання матричних співвідношень для задач лінійного оцінювання коефіцієнтів математичних моделей елементів конструкцій відцентрових насосів.

ПР 5 Чисельні експерименти..

ПР 6 Чисельні експерименти щодо оцінювання параметрів системи зі зворотним зв’язком.

ПР 7 Оцінювання параметрів дискретної коливальної моделі за експериментально заміряними власними частотами і формами у випадку, коли рівняння моделі записані в прямій формі.

ПР 8 Оцінювання параметрів дискретної коливальної моделі за експериментально виміряними власними частотами і формами у випадку, коли рівняння моделі записані в оберненій формі.

Тема 4.

Л 4. Оцінювання параметрів одно масової моделі ротора.

ПР 9-12 Оцінювання параметрів дискретної моделі ротора за даними розрахунку вільних частот і форм його МСЕ-моделі.

Тема 5

Л 5. Алгоритми нелінійного оцінювання.

Л.6 Приклад зведення нелінійної задачі оцінювання до лінійної.

Тема 6.

Л. 7. Балансування гнучкого ротора.

Л. 8. Задача лінійного оцінювання дисбалансів з комплексними коефіцієнтами впливу.

ПР 13 - 16. Віртуальне балансування гнучкого ротора

7.2 Види навчальної діяльності

НД 1 - підготовка до лекцій

НД2 - робота на практичних заняттях над індивідуальними і комплексними задачами, їх захист у виді письмового звіту або презентації

НД3 - виконання розрахункової роботи - оцінка дисбалансу ротора відцентрових машин, що включає розв‘язок конкретної задачі та її захист у вигляді презентації та/або дискусії.

8. Методи викладання, навчання

Дисципліна передбачає навчання через:

МН1. інтерактивні лекції та лекції за методом проблемного викладання, використання електронних засобів навчання - надають студентам широку теоретичну базу з теорії ідентифікації математичних моделей динамічних систем, що є основою для самостійного навчання здобувачів вищої освіти (РН 1, РН2, РН3, РН4).

МН2. практичні заняття, використовуючи індивідуальну та групову форму роботи над аналізом та розв‘язанням загальних задач. Практичні заняття доповнюють лекційний матеріал і надають студентам можливість застосовувати теоретичні знання на практичних прикладах (РН 2, РН 3, РН 4).

МН3. практико-орієнтоване навчання (РР) (індивідуальна робота) передбачає розв‘язок практичних задач оцінки динаміки ротора реальних відцентрових машин на різні параметри (РН1 – РН4).

Самостійному навчанню сприятиме підготовка до лекцій, практичних занять, обговорення проблемних питань на лекціях і практичних заняттях, колективна робота в невеликих групах з застосуванням сучасної комп‘ютерної техніки, підготовки презентацій, що будуть представлені іншим студентам, а потім проаналізовані, обговорені та продемонстровані у звіті про виконання завдань практико-орієнтованого навчання. Під час самостійної та колективної роботи студенти розвиватимуть навички самостійного навчання та колективної роботи , критичного аналізу, синтезу та аналітичного мислення.

Самостійній роботі студента також сприятиме використання електронних засобів навчання (mix.sumdu.edu.ua).

9. Методи та критерії оцінювання

9.1. Критерії оцінювання

Оцінювання відповідно до отриманих за семестр рейтингових балів здійснюється за такою шкалою:

Примітка. Загальна кількість балів отриманих студентом за період навчання округлюється до цілого числа за загальноприйнятими математичними правилами, наприклад, студент отримав 59,5 балів ≈ 60 балів – оцінка за шкалою ECTS – E, за національною шкалою – Задовільно.

9.2 Методи поточного формативного оцінювання

За дисципліною передбачені такі методи поточного формативного оцінювання: опитування та усні коментарі викладача за його результатами, настанови викладачів в процесі виконання практичних завдань, самооцінювання поточного тестування, обговорення та взаємооцінювання студентами під час розв‘язання практичних задач, своєчасне виконання розрахункових робіт.

9.3 Методи підсумкового сумативного оцінювання

Оцінювання протягом семестру проводиться у формі письмових опитувань (МО1) та звіту про виконання індивідуального завдання (МО2). Всі роботи повинні бути виконані самостійно.

Оцінка студента формується таким чином:

1. аудиторна робота (методи вирішення задачі, презентація, обговорення) 30 балів;

2. контрольна робота (тести, задачі) 30 балів;

3. індивідуальне завдання (виконання, звіт, презентація, захист) 40 балів.

В особливих ситуаціях робота протягом семестру може бути виконана дистанційно:

1. розгляд розв‘язків тестових прикладів (тести) 30 балів,

2. розв‘язання практичних завдань (звіт) 30 балів,

3. індивідуальне завдання (виконання, звіт) 40 балів.

Форма підсумкового контролю – модульний контроль, що проводиться у письмовій формі за тестовими технологіями.

Для отримання загальної позитивної оцінки з дисципліни студент повинен набрати не менше ніж 60% з кожного виду оцінювання.

Студент, який протягом навчального періоду виконав всі заплановані види навчальної роботи та за наслідками модульних атестацій набрав необхідну, яка відповідає позитивній оцінці, кількість рейтингових балів не менше 60, отримує семестрову оцінку у відповідності до набраних рейтингових балів. Складання заходу підсумкового семестрового контролю з метою підвищення позитивної оцінки не здійснюється.

Студент, який протягом поточної роботи не набрав кількість рейтингових балів, що відповідає позитивній оцінці, але не менше 35 балів, зобов’язаний складати захід підсумкового семестрового контролю, яке здійснюється після завершення останнього модульно-атестаційного циклу у семестрі або екзаменаційної сесії, якщо вона передбачена, за додатковою відомістю семестрової атестації (першою незадовільною оцінкою вважається та, що отримана за наслідками модульних атестацій, яка виставляється в основну відомість семестрової атестації). Студент має право на два складання ПСК: викладачу та комісії. У разі незадовільного складання підсумкового семестрового контролю комісії студент отримує оцінку «незадовільно» («F» за шкалою ECTS) і відраховується з університету.

При успішному складанні заходу підсумкового семестрового контролю використовується оцінка «задовільно», яка засвідчує виконання студентом мінімальних вимог без урахування накопичених балів («Е» за шкалою ECTS) із визначенням рейтингового балу 60.

Студент, який за наслідками модульних атестацій набрав менше 35 рейтингових балів, не допускається до підсумкового семестрового контролю, отримує оцінку «незадовільно» (за шкалоюECTS – «F») і відраховується з університету

10. Ресурсне забезпечення навчальної дисципліни

10.1 Засоби навчання

Навчальний процес потребує використання макетів машин та механізмів (ЗН 1) та креслення їх елементів (ЗН 2), мультимедійної апаратури (ЗН 3), комп‘ютерного обладнання та певних програмних комплексів (ЗН 4, ЗН 5)

10.2 Інформаційне та навчально- методичне забезпечення

Основна література.

1. Конспект лекцій з дисципліни “ Задачі ідентифікації математичних моделей динамічних систем [Електронний ресурс] / В. І. Симоновський. - Суми : Сумський державний університет, 2019. Режим доступу: https://elearning.sumdu.edu.ua/s/ac-or1
2. Практичні заняття з дисципліни “ Задачі ідентифікації математичних моделей динамічних систем [Електронний ресурс] / В. І. Симоновський. - Суми : Сумський державний університет, 2019. Режим доступу: https://elearning.sumdu.edu.ua/s/85-org
3. Симоновський В.І. Оцінювання коефіцієнтів математичних моделей за експериментальними даними. Теорія і практика. Навчальний посібник. Суми: СумДУ, 2015. (http://lib.sumdu.edu.ua/library/DocDescription?doc_id=460681)
4. Симоновский В.И. Оценивание коэффициентов математических моделей колебательных систем (учебное пособие). Saarbruecken, Deutschland: Verlag LAMBERT, 2015.

Додаткова література

1. Симоновський В.І. Уточнення математичних моделей коливальних систем за експериментальними даними. Суми : СумДУ, 2010. (http://lib.sumdu.edu.ua/library/DocDescription?doc_id=254280)
2. Симоновский В.И. Устойчивость и нелинейные колебания роторов центробежных машин. Вища школа, 1986.
3. Мокін, Б. І. Математичні методи ідентифікації динамічних систем : навчальний посібник / Б. І. Мокін, В. Б. Мокін, О. Б. Мокін. – Вінниця : ВНТУ, 2010. – 260 с. (http://mokin.com.ua/pedagogical/posibn/5934.html#.XbcidMfVLIU)
4. Метод ідентифікації нелінійних динамічних об’єктів з екстремальними статичними характеристиками [Електронний ресурс] / Б. І. Мокін, О. Б. Мокін // Наукові праці ВНТУ. – 2009. – № 2. Режим доступу до журн.: http://www.nbuv.gov.ua/e-journals/VNTU/2009_2_ua/2009-2.files/uk/09bimesc_ua.pdf.
5. Конспект лекцій з дисципліни “Ідентифікація і моделювання об'єктів автоматизації” Частина І/ к.т.н., доц. Тернова Т.І. – Херсон, ХНТУ, 2009. – 87 с. (https://www.twirpx.com/file/317381/