Прикрепленные файлы: Перечень экз вопросов МБПиС. 7 семестр..doc

2. Экзамен (6 семестр)

Прикрепленные файлы: Перечень экз вопросов МБПиС. 6 семестр..doc

1. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

а)основная литература:

1. Копылов И. П. Математическое моделирование электрических машин. Учебн. для ВУЗов.-М.: Высшая школа, 1994.318 с. (Темы 4, 8, 9, 10).

2. АрхангельскийА.Я. Pspace и Design Center. В 2-х частях.: Учебное пособие. МИФИ, 1996.- 236 с. (Темы 3, 5).

3. Компьютерное моделирование электроэнергетических и электромеханических систем переменного тока с использованием пакета прикладных программ DesignCenter.

Учебное пособие / В.А.Постников, С. И. Вольский, Е.В. Сыроежкин; Под ред. В. А. Постникова. - М.: Изд-во МАИ,1998. - 88 с.: илл. (Темы 5, 10).

4. Гультяев А.К. MATLAB 5.2. Имитационное моделирование в среде Windows практическое пособие. СПб.:КОРОНА принт, 1999 288с. (Темы 1, 2, 5, 11).

5. В.А. Иванушкин, Ф.Н.Сарапулов, П. Шинчак Структурное моделирование электромеханических систем и элементов.- Щецин: 2000 г. 310 с.: ил. (Темы 1, 2, 5, 10).

6. Гультяев А. Визуальное моделирование в среде MATLAB учебный курс – СПб. Питер. 2000-432с. ил. (Темы 1, 2, 5, 11).

б)дополнительная литература:

в)программное обеспечение, Интернет-ресурсы, электронные библиотечные системы:

1. Mathfoft Mathcad 11.

2. Cadence OrCad 16.3

1. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

ЭВМ компьютерного класса каф.310

Приложение 1
к рабочей программе дисциплины
«Моделирование биологических процессов и систем »

Аннотация рабочей программы

Дисциплина Моделирование биологических процессов и систем является частью Математического и естественно-научный цикл дисциплин подготовки студентов по направлению подготовки Биотехнические системы и технологии. Дисциплина реализуется на 3 факультете «Московского авиационного института (национального исследовательского университета)» кафедрой (кафедрами) 310.

Дисциплина нацелена на формирование следующих компетенций: ОК-12 ,ПК-5 ,ПК-10 ,ПК-19 ,ПК-20 ,ПК-21.

Содержание дисциплины охватывает круг вопросов, связанных с: моделированием технических, биотехнических и биологических систем.

Преподавание дисциплины предусматривает следующие формы организации учебного процесса: Лекция, мастер-класс, Практическое занятие, Лабораторная работа.

Программой дисциплины предусмотрены следующие виды контроля: промежуточная аттестация в форме Экзамен (7 семестр) ,Экзамен (6 семестр).

Общая трудоемкость освоения дисциплины составляет 6 зачетных единиц, 216 часов. Программой дисциплины предусмотрены лекционные (40 часов), практические (28 часов), лабораторные (32 часов) занятия и (62 часов) самостоятельной работы студента. Дисциплина "Моделирование биологических процессов и систем" рассматривает понятия системы, модели, процесса. Изучается аппарат математического моделирования. Рассматриваются методики построения структурных и имитационных моделей.

Приложение 2
к рабочей программе дисциплины
«Моделирование биологических процессов и систем »

Cодержание учебных занятий

1. Лекции

1.1.1. Моделирование как категория. (АЗ: 4, СРС: 0,5)

Тип лекции: Информационная лекция

Форма организации: Лекция, мастер-класс

Описание: Общие определения и понятия. Типы моделей. Примеры.

1.1.2. Системы и их свойства. (АЗ: 4, СРС: 0,5)

Тип лекции: Информационная лекция

Форма организации: Лекция, мастер-класс

Описание: Определение системы. Классификация систем и их свойства.

1.1.3. Формализация и алгоритмизация описания процессов и систем. (АЗ: 4, СРС: 0,5)

Тип лекции: Информационная лекция

Форма организации: Лекция, мастер-класс

Описание: Общая схема процесса принятия решения. Основные принципы теории моделирования. Этапы моделирования.. Специфика математического и имитационного моделирования. Объект моделирования.

1.1.4. Объекты моделирования и их типы. (АЗ: 4, СРС: 0,5)

Тип лекции: Информационная лекция

Форма организации: Лекция, мастер-класс

Описание: Структура ЭМП (подсистемы и связи между ними). Примеры двигателя и генератора. Физические законы, действующие в подсистемах ЭМП (описывающие топологию, материальную среду, логику функционирования). Биологическая система. Физические законы гемодинамики. Стохастическая модель диагностической системы.

1.1.5. Математический аппарат моделирования. (АЗ: 2, СРС: 0,5)

Тип лекции: Информационная лекция

Форма организации: Лекция, мастер-класс

Описание: Круг задач, решаемых при расчёте моделей подсистем ЭМП и управление. Классификация методов решения, применяемых при моделировании ЭМП.

1.1.6. Элементы теории графов. (АЗ: 2, СРС: 0,5)

Тип лекции: Информационная лекция

Форма организации: Лекция, мастер-класс

Описание: Сигнальные графы, их использование при построении моделей. Виды графов. Правила преобразования сигнальных графов.

2.1.1. Динамическое состояние и переходные процессы. (АЗ: 4, СРС: 1)

Тип лекции: Информационная лекция

Форма организации: Лекция, мастер-класс

Описание: Динамическое состояние системы. Переходные и динамические режимы. Характер возмущающего воздействия. Переходный и динамический режимы ЭМП. Внешние возмущающие воздействие при различных режимах. Примеры для основных типов ЭМП.

2.1.2. Применение вычислительных машин для моделирования динамических процессов. (АЗ: 4, СРС: 1)

Тип лекции: Информационная лекция

Форма организации: Лекция, мастер-класс

Описание: Процедура построения имитационной модели (принцип электромеханических аналогий). Алгоритмы цифровых моделей динамических процессов. Методика построения аналоговых моделей (алгоритм, основные элементы, примеры).

2.1.3. Общие принципы построения моделей систем регулирования. (АЗ: 4, СРС: 1)

Тип лекции: Информационная лекция

Форма организации: Лекция, мастер-класс

Описание: Принцип построения систем регулирования. Задача регулирования. Регулируемый объект и регулятор. Свойства систем регулирования. Законы регулирования и типы регуляторов. Переходные функции в регуляторах различного типа. Одноконтурные и многоконтурные системы регулирования. Управление. Свойства систем управления. Отличия от регулирования. Элементы схем управления в имитационных моделях ЭМП.

2.2.1. Математические модели гемодинамики. (АЗ: 4, СРС: 2)

Тип лекции: Информационная лекция

Форма организации: Лекция, мастер-класс

Описание: Развитие способов описания и моделирования гемодинамики человека. Актуальность задачи. Практическая польза.

2.2.2. Моделирование нервной системы. (АЗ: 4, СРС: 2)

Тип лекции: Информационная лекция

Форма организации: Лекция, мастер-класс

Описание: Развитие представлений о работе нервной системы человека. Эволюция модели нейрона.

1. Практические занятия

1.1.1. Математический аппарат моделирования. (АЗ: 6, СРС: 6)

Форма организации: Практическое занятие

Описание: Алгебраический и векторно-матричный аппарат моделирования. Дифференциальные, интегральные и разностные уравнения. Вероятностные модели, моделирование случайных процессов и стохастических систем. Адекватность модели и идентификация ее параметров. Оптимизационные расчеты и оптимизационные модели. Планирование экспериментов на имитационных моделях.

1.1.2. Сигнальные графы. (АЗ: 8, СРС: 6)

Форма организации: Практическое занятие

Описание: Описание систем с помощью сигнальных графов разных видов. Составление системы уравнений согласно сигнальному графу. Структурные преобразования графов.

2.1.4. Структурные преобразования сигнальных графов. (АЗ: 10, СРС: 4)

Форма организации: Практическое занятие

Описание: Изучение на практике законов преобразования сигнальных графов.

2.2.1. Стохастическая модель диагностической системы. (АЗ: 4, СРС: 4)

Форма организации: Практическое занятие

Описание: Формула Байеса. Примеры расчета вероятности факта заболевания при положительных результатах диагностики.

1. Лабораторные работы

1.1.1. Математическое моделирование ТВУ. (АЗ: 4, СРС: 4)

Форма организации: Лабораторная работа

Описание: Математическое моделирование трансформаторно-выпрямительной установки.

1.1.2. Математическое моделирование генератора постоянного тока. (АЗ: 4, СРС: 4)

Форма организации: Лабораторная работа

Описание: Математическое моделирование генератора постоянного тока с приводом ограниченной мощности.

1.1.3. Математическое моделирование асинхронного двигателя. (АЗ: 4, СРС: 4)

Форма организации: Лабораторная работа

Описание: Математическое моделирование асинхронного двигателя в разных режимах работы.

1.1.4. Математическое моделирование синхронного генератора. (АЗ: 4, СРС: 4)

Форма организации: Лабораторная работа

Описание: Математическое моделирование синхронного генератора.

2.1.1. Имитационное моделирование двигателя постоянного тока. (АЗ: 4, СРС: 4)

Форма организации: Лабораторная работа

Описание: Создание имитационной модели двигателя постоянного тока с разными типами возбуждения.

2.1.2. Имитационное моделирование генератора постоянного тока. (АЗ: 4, СРС: 4)

Форма организации: Лабораторная работа

Описание: Создание имитационной модели двигателя постоянного тока с разными типами возбуждения.

2.1.4. Имитационное моделирование шагового двигателя. (АЗ: 4, СРС: 4)

Форма организации: Лабораторная работа

Описание: Создание и исследование имитационной модели шагового двигателя.

2.1.4. Структурное моделирование асинхронного двигателя. (АЗ: 4, СРС: 4)

Форма организации: Лабораторная работа

Описание: Решение дифференциальных уравнений с помощью структурного моделирования. Структурное моделирование технических систем на примере асинхронного двигателя.

1. Типовые задания

Приложение 3
к рабочей программе дисциплины
«Моделирование биологических процессов и систем »

Прикрепленные файлы

Перечень экз вопросов МБПиС. 7 семестр..doc

Утверждаю:

___________________201 г.

Зав. каф. 310

Вопросы экзаменационных билетов по курсу

«Моделирование биологических процессов и систем»

7 семестр обучения

Раздел 2. Методика компьютерного моделирования

Тема 5. Применение вычислительных машин для моделирования динамических процессов.

1. Процедура построения имитационной модели (принцип электромеханических аналогий).

2. Программирование в проблемно-ориентированных языках и средах. Входной язык пакета Design Center, синтаксис и семантика. Графический интерфейс.

3. Состав пакета Design Center и этапы решения. Язык управления заданием.

4. Алгоритмы цифровых моделей динамических процессов в ЭМП (граф расчётной схемы, машинный алгоритм в Pascal).

5. Методика построения аналоговых моделей для расчётов в Design Center ( алгоритм, основные элементы, примеры).

Тема 6 Динамическое состояние и переходные процессы.

1. Динамическое состояние системы. Переходные и динамические режимы. Характер возмущающего воздействия.

2. Переходный и динамический режимы ЭМП. Внешние возмущающие воздействие при различных режимах. Примеры для основных типов ЭМП.

3. Характер протекания переходных процессов в линейных моделях ЭМП (периодические и апериодические процессы). Переходные и передаточные функции. Положения корней характеристического уравнения для различных процессов.

4. Фазовые портреты (понятие, фазовые портреты различных типов переходных процессов ЭМП). Связь с переходными функциями.

5. Параметры переходных процессов в линейных моделях ЭМП (постоянные времени, коэффициент демпфирования, частота собственных колебаний). Геометрическая интерпретация. Примеры.

Тема 7. Модель обобщённого ЭМП

1. Модель обобщённого ЭМП. Идея создания, схема замещения, соотношение частот. Питающие напряжения ОЭМП при реализации основных типов электрических машин.

2. Уравнения обобщённого ЭМП. Матричная форма записи в фазных координатах x,y.

Тема 8. Преобразования координат.

1. Различные системы координат, применяемые при построении мат моделей ЭМП. Геометрическая интерпретация, их размерность и характеристика, частоты вращения ротора и статора в различных координатах.

2. Преобразования координат. Цель преобразования. Возможность и способы.

3. Матрицы перехода от вращающихся координат к неподвижным и обратно. Геометрическая интерпретация.

4. Целесообразность применения различных координат при моделировании различных типов ЭМП.

5. Преобразование Парка-Горева для 3-х фазной ЭМП.

Тема 9 Общие принципы построения моделей систем регулирования.

1. Принцип построения систем регулирования. Задача регулирования. Регулируемый объект и регулятор. Свойства систем регулирования. ВД как пример системы регулирования.

2. Законы регулирования и типы регуляторов. Переходные функции в регуляторах различного типа. Одноконтурные и многоконтурные системы регулирования.

3. Управление. Свойства систем управления. Отличия от регулирования. Пример ЩД как системы управления.

4. Способы регулирования постоянного и переменного напряжения как управляющей величины ЭМП. Реализация различных способов регулирования в моделях ЭМП (ШИМ, ЧИМ, амплитудный, частотный, фазовый).

5. Законы управления при моделировании переходных и динамических режимов. Их реализация в имитационных моделях проблемно-ориентированных языков (на апримерах ШД, ВД, ДПТ, ТГ и др.).

6. Элементы схем управления в имитационных моделях ЭМП (компаратор, триггер Шмитта, генератор “пилы”). Назначение. Краткая характеристика. Примеры использования в имитационных моделях ЭМП.

7. Имитационная модель компаратора на базе операционного усилителя в Design Center. Назначение. Схемная реализация. Выходная характеристика.

8. Имитационная модель триггера Шмитта на базе операционного усилителя в Design Center. Назначение. Схемная реализация. Параметры схемы. Выходная характеристика.

9. Генератор «пилы» на базе триггера Шмитта. Схемная реализация. Принцип действия. Применение в ИМ. Примеры использования в схемах управления ЭМП.

Раздел 3. Модели ЭМС для исследования динамических процессов

Тема 10. Линейные модели ЭМП и систем.

1. Коэффициенты передачи и передаточная функция ЭМП. Область определения. Класс мат моделей ЭМП, для которых они применяются. АЧХ и ФЧХ для формы представления передаточных функций.

2. Передаточные функции ДПТ и АД (идеализация, алгоритм построения).

3. Передаточные функция однофазного трансформатора (идеализация, алгоритм построения).

4. Передаточные функции СГ (идеализация, особенности представления нагрузки).

5. Способы построения передаточных функций систем. Использования сигналов графов Коутса для построения ПФ. Правила преобразования.

Тема 11 Нелинейные модели ЭМС.

1. Математическая модель однофазного трансформатора (допущения, мат. описание, характеристика системы ОДУ, метод решения).

1. Имитационная модель двухполупериодного выпрямителя, работающего на активную нагрузку. Схема замещения. Этапы моделирования.

2. Математическая модель трансформаторно-выпрямительного устройства. Класс уравнений и начальные условия. Входное напряжение. Задание режимов для исследования пульсаций.

1. Математическая модель АД. (принципиальная схема, схема замещения, система координат, порядок построения модели).

2. Мат модель АД. (состав уравнений, характеристика мат. описания). Особенности реализации в MathCad и Design Center. Исследуемые режимы. Формулировка задачи управления.

1. Мат. модель ДПТ (схема замещения, применяемая система координат). Характеристика мат. описания. Задание режимов. Формулировка задачи регулирования.

2. Мат. модель ГПТ. (Схема замещения, применяемая система координат). Характеристика мат. описания. Исследуемые режимы. Формулировка задачи регулирования.

1. Мат. модель однофазного явнополюсного СГ (применяемая система координат, схема замещения, уравнения мат. модели). Характеристика. Исследуемые режимы. Предельные характеристики.

2. Мат. модель двухфазного СГ в -координатах .Схема замещения. Характеристика мат. описания. Исследуемые режимы.

3. Мат. модель двухфазного СГ в dq-координатах. Способ построения. Характер токов. Исследуемые режимы.

4. Мат. модель СД в dq-координатах. Синхронный режим. Схема замещения.

Исследуемые режимы. Характеристика мат. описания.