Рабочая программа дисциплины «Теоретические основы автоматизированного управления» по направлению подготовки дипломированного специалиста 654600 «Информатика и вычислительная техника»
| Вид материала | Рабочая программа |
- Рабочая программа дисциплины «Компьютерная графика» по направлению подготовки дипломированного, 108.6kb.
- Рабочая программа дисциплины «Методы оптимизации» по направлению подготовки дипломированного, 132.79kb.
- Рабочая программа дисциплины «Теория систем» по направлению подготовки дипломированного, 142.63kb.
- Рабочая программа дисциплины «Параллельные вычислительные процессы» по направлению, 108.72kb.
- Рабочая программа дисциплины «Инструментальные средства 3D графики» по направлению, 112.55kb.
- Рабочая программа дисциплины «Теория принятия решений» по направлению подготовки дипломированного, 176.95kb.
- Рабочая программа дисциплины «Системный анализ и исследование операций» по направлению, 161.5kb.
- Рабочая программа дисциплины «Проектирование интеллектуальных автоматизированных систем», 126.15kb.
- Рабочая программа дисциплины «Проектирование автоматизированных систем в административно-организационных, 133.33kb.
- Рабочая программа дисциплины «Современные технологии разработки интеллектуальных автоматизированных, 121.51kb.
Министерство образования Российской Федерации
Московский государственный горный университет
УТВЕРЖДАЮ
Председатель УМК по направлению
«Информатика и вычислительная техника»
проф., д.т.н. Федунец Н.И.
«_____» ____________2002 г.
Рабочая программа
дисциплины «Теоретические основы автоматизированного управления»
по направлению подготовки дипломированного специалиста
654600 - «Информатика и вычислительная техника»
специальности 220200 – «Автоматизированные системы обработки информации и управления»
Москва 2002
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Цель преподавания дисциплины - целостное представление знаний об основных закономерностях и связях в управлении сложными системами, на базе компьютерной организации информации, когда свойства отдельных частей системы взаимосвязаны.
Основными задачами преподавания данной дисциплины являются раскрытие теоретических и технических аспектов системного и комплексного представления содержания и технологии «человеко-машинного» управления технологическими процессами, производством, административной, организационной и экономической деятельностью различных по масштабам и функциям.
2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
В результате изучения данной дисциплины студент должен знать:
- базовые понятия
- принципы и методы автоматизированной обработки информации и управления.
В результате изучения данной дисциплины студент должен уметь:
- на содержательном языке объекта управления сформулировать и описать решаемую задачу, дать ее формализованное, алгоритмическое, программное и техническое представление.
Настоящая дисциплина основана на освоении студентом следующих дисциплин: «Информатика», «Формальные системы», «Основы теории управления», «Базы данных», «Системный анализ и исследование операций», «Информационные технологии» и др.
3. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
| Вид учебной работы | Всего часов | Семестр |
| Общая трудоемкость дисциплины Аудиторные занятия | 130(136) 85 | 6 |
| Лекции Практические занятия (ПЗ) Лабораторные занятия (ЛЗ) | 51 34 | 51 34 |
| Самостоятельная работа (СР) | 51 | 51 |
| Курсовая работа (КР) | | |
| Расчетно-графические работы (РГР) | | |
| Вид итогового контроля | | зачет, экзамен |
4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
4.1. Разделы дисциплины и виды занятий.
| № п/п | Раздел дисциплины | Лекции | ПЗ | ЛР |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 1 | Исторический аспект развития автоматизированных систем управления | * | | |
| 2 | Архитектура комплексной системы управления общественно-полезной деятельностью | * | | |
| 3 | Теоретические основы систем и систем управления | * | | |
| 4 | Основы моделирования сложных систем | * | | * |
| 5 | Принципы управления сложными системами | * | | |
| 6 | Автоматизированные системы управления | * | | * |
| 7 | Промышленные автоматизированные системы управления | * | | * |
| 8 | Методологические принципы разработки автоматизированных систем управления | * | | |
| 9 | Синтез функциональной структуры АСУ | * | | * |
| 10 | Методы математического моделирования функциональных задач управления | * | | * |
| 11 | Методы информационного моделирования АСУ | | | |
| 12 | Алгоритмические и программные методы моделирования функциональных задач АСУ | | | |
| 13 | Технические средства обработки информации в АСУ | | | |
4.2. Содержание разделов дисциплины.
Введение. (2 час.)
Проблема комплексного и системного подхода к развитию управления общественно-полезной деятельностью.
Исторический аспект развития автоматизированных систем обработки информации и управления (АСОИиУ).
Раздел 1. Архитектура комплексной системы управления общественно-полезной деятельностью. (4 час.)
Основные понятия и объекты общественно-полезной деятельности человека. Классификация системы управления общественно полезной деятельностью. Системы управления производством продуктов: локальные, многоплановые, многоуровневые. Системы социального управления потреблением товаров и услуг: локальные, многоплановые, многоуровневые. Ноосферное управление территориально-производственными комплексами.
Раздел 2. Теоретические основы систем и систем управления. (4 час.)
Основные понятия системы, как о совокупности взаимосвязанных отдельных объектов, рассматриваемых как единое целое. Основные атрибуты системы: объект, субъект, свойства.
Основные понятия сложной системы управления: взаимозависимость отдельных свойств системы, иерархическая организация, осуществимость, множественность, несовместимость, конфинтуитивное поведение.
Основные принципы описания сложных систем: принцип содержательности языка описания («физичность»), принцип моделируемости, принцип целенаправленности.
Принципы «физичности»: целостность, автономность.
Лингвистическое и математическое определение целостности и автономности.
Принципы моделируемости: дополнительность, действия, неопределенность. Лингвистическое и математическое определение моделируемости.
Принцип целенаправленности, его лингвистическое и математическое определение.
Раздел 3. Методы моделирования сложных систем. (4 час.)
Основные свойства сложных систем: многосвязность, устойчивость развития, многоальтернотивность (многокритериальность), организованность, адаптивность.
Основные понятия моделирования: аналогия, изоморфизм, гомоморфизм.
Структурное описание сложной системы: состояние системы, поведение системы.
Классификация моделей систем: детерминированные, стохастические, хаотические, сложные. Примеры сложных систем, определяемые такими свойствами системы как: метрика, число степеней свободы, законы сохранения, память.
Методы имитационного и виртуального моделирования сложных систем.
Методы эвристического моделирования сложных систем.
Раздел 4. Принципы управления сложными системами. (4 час.)
Основные понятия управляемости и наблюдаемости. Основные принципы управления: управление по программе, управление по обратной связи, управление по возмущению, управление по двум каналам, оптимальное управление, адаптивное управление.
Характеристики качества управления: адекватность, устойчивость.
Измерения и оценка качества и устойчивости функционирования систем управления.
Методы управления при скалярных критериях качества; примеры. Методы управления при векторных критериях качества; примеры.
Раздел 5. Автоматизированные системы управления. (4 час.)
Автоматизированные системы обработки информации и управления, как класс сложных «человеко-машинных» систем.
Архитектура комплексной АСОИиУ общественно-полезной деятельностью.
Термины и определения: функциональная часть, обеспечивающие части.
Принципы выделения подсистем и задач в функциональной части АСОИиУ.
Основные обеспечивающие подсистемы АСОИиУ и их содержание: математическое, информационное, программное, техническое, организационное, эргатическое.
Вопросы нормализации, стандартизации и унификации в АСОИиУ.
Экономическая эффективность и качество АСОИиУ.
Раздел 6. Промышленные автоматизированные системы. (4 час.)
Функциональные структуры АСУ производством проектов: типовые и оригинальные функциональные структуры АСУТП, АСУцех, АСУП, ОАСУ.
Функциональные структуры АСУ производством услуг: типовые и оригинальные функциональные структуры: АС Банка, АСНТИ.
Функциональные структуры АСУ потреблением товаров и услуг: типовые и оригинальные функциональные структуры: АСУ соц. страха города; АСУ телевизионными программами; АСУ картинной галереи.
Функциональная структура АСУ ноосферного развития территориально-промышленного комплекса.
Раздел 7. Методологические принципы разработки автоматизированных систем обработки информации и управления. (4 час.)
Понятие и содержание основных принципов разработки АСОИиУ: системный подход, комплексный подход, принцип новых задач, принцип блочности, принцип устойчивого развития.
Принципы организации разработки: этапность (очередность), содержание этапов.
Раздел 8. Синтез функциональной структуры АСОИиУ. (4 час.)
Структурный и функциональный аспекты в исследовании организаций, динамика и развитие, декомпозиция и синтез. Структуризация и структуры организационных систем.
Программный метод в анализе, проектировании структур и механизмов функционирования организации.
Декомпозиция процедур анализа и постановки цели.
Типизация и декомпозиция процедур анализа и синтеза структур. Декомпозиция процедур анализа и синтеза механизмов функционирования по функциям управления.
Классификация элементов функциональной структуры АСОИиУ и их содержание: задача, комплекс задач, подсистема, система.
Методы моделирования механизмов функционирования организационных систем: моделирование структур и механизмов функционирования.
Раздел 9. Методы математического моделирования функциональных задач. (5 час.)
Классификация функциональных задач управления с позиций их полноты описания (степени структуризации): стандартная ситуация, хорошо структуризированная задача, слабоструктуризированная задача, неструктуризированная задача.
Математические методы решения стандартных ситуаций: полные системы математических уравнений, алгоритмические таблицы и т.д. Математические методы решения хорошо структуризированных задач – методы исследования операций.
Математические методы решения слабоструктуризированных задач – методы системного анализа.
Математические методы решения неструктуризированных задач – методы искусственного интеллекта.
Раздел 10. Методы информационного моделирования АСОИиУ. (4 час.)
Основные понятия и содержание элементов информационного моделирования систем управления: потоки данных, классификация и кодирование информации, формы представления информации ЛПР, базы данных.
Методы обследования и представления потоков данных.
Методы классификации информации кодирования информации.
Методы построения форм документов, как сложного датчика информации.
Методы построения баз данных.
Раздел 11. Алгоритмические и программные методы моделирования функциональных задач АСОИиУ. (4 час.)
Алгоритм последовательности операций перехода от содержательного описания функциональных задач (например, язык схем, таблиц) к формализованным языкам программирования.
Методы рекурентного моделирования функциональных задач.
Блок-схемы алгоритмов решения функциональных задач.
Архитектура программного моделирования задач автоматизированного управления: операционные системы, типовые проектные решения, пакеты прикладных программ, средства автоматизированного моделирования на искусственных языках, общесистемные программы, программы функционального назначения.
Раздел 12. Технические средства обработки информации в АСОИиУ.
(4 час.)
Системы передачи информации: обмен информацией в системе; каналы и сети передачи данных в системе; управление системами передачи информации и протоколы, микропроцессорные средства как технологическая база построения сетей передачи данных.
Методы организации информационных процессов в информационных сетях (ИС): формирование сообщений и передача сигналов; способы коммутации и процессы распределения информации в сетях; обработка и управление информационными процессами в сетях; защита информации в ИС.
Техническое обеспечение ИС: принципы построения терминальных систем ИС; средства передачи информации в ИС, системы и средства распределения информации в ИС.
5. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
| № п/п | № раздела дисциплины | Наименование практического занятия |
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 | 10 7 10, 12 10, 12 6, 7, 10, 12 6, 7, 10, 12 6, 10 11 13 | Поиск унимодальной разрывной функции. Оперативное планирование расстановки функционального оборудования на объекте. Количественные методы решения многокритериальных задач. Задачи решения парных игр. Оптимизация календарного плана по затратам. Динамическая задача распределения ресурсов. Автоматизированный синтез структуры звеньев АСУ. Кодирование технико-экономической информации в АСУ. Выбор структуры КТС локальной вычислительной сети. |
6. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
6.1. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
а) основная литература
- Мамиконов А.Г. Основы построения АСУ. – М.: Высшая школа, 1981.
- Пучков Л.А., Федунец Н.И., Потресов Д.К. Автоматизированные системы управления в горнодобывающей промышленности//Учебник – М.: Недра, 1987.
- Моисеев Н.Н. Математические задачи системного анализа//Учебное пособие – М.: наука, 1981.
- Корячко В.П., Корейчук В.М., Норенков И.П. Теоретические основы САПР// Учебник – М.: Энергоатомиздат, 1987.
- Бурков В.Н., Данев Б., Еналеев Д.К. и др. Большие системы: моделирование организационных механизмов – М.: 1989.
- Волкова В.Н., Денисов. Основы теории систем и системного анализа// Учебник – СПб.: ИПУ СПб ГТУ, 1997.
б) дополнительная литература
- АСУ на промышленном предприятии: методы создания. Справочник//С.Б. Михалев, Р.С. Седегов, А.С. Гринберт и др. – М.: Энергоатомиздат, 1989.
- Бурков В.Н., Кондратьев В.В. Механизмы функционирования организационных систем – М.: Наука, 1981.
- Кобринский Н.Е., Майминас Е.З., Смирнов А.Д. Экономическая кибернетика// Учебник – М.: Экономика, 1982.
- Морозов В.К., Долганов А.В. Основы теории информационных сетей//Учебник – М.: Высшая школа, 1987.
- Применение микропроцессорных средств системах передачи информации//Учебное пособие//Советов Б.Я., Кутузов О.И., Головин Ю.А., Аветов Ю.В. – М.: Высшая школа, 1987.
- Дружинин В.В., Конторов Д.С. Системотехника – М.: Радио и связь, 1985.
- МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Класс компьютеров Pentium, объединенных в сеть.
8. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
8.1. Методические рекомендации преподавателю
Лекции должны читаться в полном соответствии с нормами и правилами высшей школы Российской Федерации и данной рабочей программы. Преподавателю рекомендуется учесть методику и опыт чтения данной и подобных специальных дисциплин в МГГУ и ведущих университетах РФ.
Лабораторные работы рекомендуется проводить в соответствии с разделами и темами лекций.
При проведении самостоятельной работы студента преподавателю рекомендуется заранее разработать и в начале семестра выдать каждому студенту «Индивидуальное задание» по дисциплине «Теоретические основы автоматизированного управления» Все «Индивидуальные задания» должны быть различными.
8.2. Возможный перечень тем индивидуальных заданий
(тем рефератов)
- Понятия общей теории систем и системного подхода в современной науке.
- Классические способы управления.
- Большие и сложные системы управления.
- Макромодель систем управления общественно-полезной деятельности.
- Структура функциональной части АСУ.
- Математические методы решения стандартных задач.
- Математические методы решения хорошо структурированных задач.
- Математические методы решения слабо структурированных задач.
- Математические методы решения неструктурированных задач.
- Содержание информационного обеспечения АСУ.
- Способы построения баз данных.
- Алгоритмизация функциональных задач АСУ.
- Структура и содержание программного обеспечения АСУ.
- Физическая структура сети обмена информацией.
- Виды соединений в базовой сети передачи данных.
- Методы обеспечения информационной безопасности компьютерных систем.
8.3. Методические рекомендации студентам
Студентам рекомендуется тщательно конспектировать лекции и не пропускать занятия.
На лабораторных работах студент под руководством преподавателя решает самостоятельную задачу. Результат каждой лабораторной работы студент оформляет в виде отчета и защищает ее. Выполнив и защитив все лабораторные работы, студент должен получить зачет по лабораторным работам.
При выполнении «Самостоятельной работы» каждый студент должен получить у преподавателя, читающего лекции или проводящего лабораторные работы «Индивидуальное задание» по дисциплине «Теоретические основы автоматизированного управления» и выполнить в установленный срок в виде отчета по «Индивидуальному заданию» и защитить его, получив зачет по «Самостоятельной работе студента».
Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению 654600 – «Информатика и вычислительная техника» и специальности 220200 – «Автоматизированные системы обработки информации и управления».
Программу составили:
проф., д.т.н. Н.И. Федунец
проф., д.т.н. Д.К. Потресов
Программа одобрена на заседании кафедры АСУ
«___» ___________2002 г. протокол №
Зав. кафедрой АСУ