Імітаційне моделювання управляючих систем - Робоча програма навчальної дисципліни (Силабус)

Реквізити навчальної дисципліни

Програма навчальної дисципліни

1. Опис навчальної дисципліни, її мета, предмет вивчання та результати навчання

Метою вивчення дисципліни "Імітаційне моделювання управляючих систем" є формування у студентів знань з основ складання моделей систем різних класів, дослідження цих моделей і обробки отриманих результатів досліджень з використанням інструментальних засобів імітаційного моделювання. Предмет навчальної дисципліни - основні поняття імітаційного моделювання, методи та способи побудови моделей об'єктів та систем управління а також інструментальні середовища моделювання систем (MathworksMatlab ). В результаті вивчення дисципліни студенти повинні: а) знати:

• методологічні основи моделювання,
• принципи математичного та імітаційного моделювання систем,
• проблеми та особливості, пов'язані з функціонуванням одночасних процесів,
• етапи дослідження моделей систем,
• імітаційні методи дослідження моделей систем;

б) вміти:

• формулювати мету дослідження системи у вигляді цільової функції,
• синтезувати моделі системи управління будь-якої складності,
• планувати і проводити експеримент з моделями,
• обробляти і аналізувати результатиекспериментів;

в) володіти:

• основними поняттями області моделювання систем управління,
• навичками роботи з інструментальними засобами імітаційного моделювання.

Вивчення даної навчальної дисципліни направлено на формування у студентів наступних компетенцій:

1. здатністю використовувати сучасні інструментальні та обчислювальні засоби для дослідження управляючих систем, що забезпечується знаннями про методи моделювання систем, вмінням розробляти імітаційні моделі системи для вирішення прикладних задач та володінням методами обробки та аналізу отриманих результатів;
2. здатність вирішувати стандартні задачі професійної діяльності на основі розроблених моделей.

2.Пререквізити та постреквізити дисципліни (місце в структурно-логічній схемі навчання за відповідною освітньою програмою)

Дана дисципліна відноситься до циклу дисциплін професійної підготовки і є дисципліною нормативного освітнього компоненту. Курс розрахований на студентів, які мають підготовку по попереднім курсам, що стосуються <<Вища математика>>, <<Теорія систем та системний аналіз>>, <<Теорія ймовірностей і математична статистика>>, <<Дискретна математика>>, <<Операційні системи>>, <<Теорія алгоритмів>>. Знання, отримані при вивченні дисципліни повинні бути використані в подальшому для вивчення дисципліни <<Математична економіка та моделі прийняття рішень в інформаційно-управляючих системах>> а також для дипломного проєктування та в подальшій професійній діяльності.

3.Зміст навчальної дисципліни

Загальний обсяг дисципліни становить 4 кредити (120 годин) їх розподіл за видами роботи наведено у таблиці. Навчальна дисципліна складається з одного семестрового модулю і вивчається в 2-му (весняному) семестрі.

СРС - самостійна робота студента.

Структура навчальної дисципліни представлена у таблиці.

4.Навчальні матеріали та ресурси

Основналітература:

1. Стеценко, І.В. Моделювання систем: навч. посіб. [Електронний ресурс, текст] / І.В. Стеценко ; М-во освіти і науки України, Черкас. держ. технол. ун-т. – Черкаси : ЧДТУ, 2010. – 399 с. ISBN 978-966-402-073-9
2. В.М. Томашевський Моделювання систем / К.: Видавнича група BHV, 2005. – 352 с.
3. Довідник з MATLAB / Електронний навчальний посібник з курсового і дипломного проектування. – К.: НТУУ "КПІ", 2013. – 132 c.
4. Рыжиков, Ю.Б. Моделирование систем: практикум по компьютерному моделированию / Ю.Б. Колесов, Ю.Б. Сениченков. – СПб.: БХВ-Петербург, 2007. – 352 с.
5. Моделювання процесів і систем / Лабораторний практикум [Електронний ресурс] : навч. посіб. для студ. спеціальності 126 «Інформаційні системи та технології» / КПІ ім.Ігоря Сікорського; уклад.: О.В. Савчук, О.М. Моргаль – Електронні текстові дані (1 файл: 6,23 Мбайт). – Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021. – 220 с.

Додаткова література:

1. Кудрявцев, Е.М. GPSS World. Основы имитационного моделирования различных систем / Е.М. Кудрявцев. – М.: DMK Press, 2003. – 320 с.
2. Литвинов, А.Л. Теорія систем масового обслуговування / А.Л. Литвинов: навч. посібник. – Харків. нац. ун-т міськ. госп-ва ім. О.М. Бекетова. – Харків: ХНУМГ ім. О.М. Бекетова, 2018. – 141 с.
3. ReferenceSimulink. Help Center, точка доступу до ресурсу https://www.mathworks.com/help/simulink/index.html?s_tid=CRUX_lftnav

Навчальний контент

5.Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Зміст розділів дисципліни.

Лекційні заняття.

Лабораторні заняття.

6.Самостійна робота студента

Самостійна робота студентів полягає в самостійному вивченні окремих тем, практичної реалізації типових завдань за цими темами. Контроль виконання самостійної роботи проводиться при поточних контрольних заходах і на проміжній атестації за підсумками освоєння. Перелік питань для самостійної роботи студентів по розділам: Перелік питань для самостійної роботи студентів по розділам:

1. Розділ 1. Натурний (фізичний) і обчислювальний експерименти. Класифікація моделей і види моделювання.
2. Розділ 2. Формальні методи побудови моделей. Кібернетичний підхід. Системна динаміка. Теоретико-множиний підхід.
3. Розділ 3. Типи моделей систем масового обслуговування. Одноканальні та багатоканальні системи масового обслуговування.
4. Розділ 4. Моделювання систем за допомогою мереж Петрі. Розширення простих мереж Петрі. Розширення можливостей вузлів під час моделювання.
5. Розділ 5. Дисперсійний аналіз впливу факторів.
6. Розділ 6. Еволюційні методи пошуку оптимальних значень. Методи штучного інтелекту в імітаційному моделюванні.
7. Розділ 7. Система моделювання GPSS.

Політика та контроль

7.Політика навчальної дисципліни (освітнього компонента)

З дисципліни передбачений поточний контроль у формі рейтинг-контролю і проміжна атестація за підсумками освоєння дисципліни – екзамен у другому (весняному) семестрі. Відвідування лекційних та лабораторних занять є обов'язковою складовою вивчення матеріалу. На період воєного стану лекційні та лабораторні заняття проводяться в дистанційному режимі. Лабораторні роботи захищаються у вигляді відповіді на контрольні питання та представлення результатів виконаної роботи. Бали за лабораторну роботу нараховуються лише за наявності звіту. Штрафні та заохочувальні бали за:

• несвоєчасне подання лабораторної роботи - 1 бал;
• модернізація практичних робіт, виконання завдань із удосконалення дидактичних матеріалів з дисципліни - надається від 5 до 10 заохочувальнихбалів.

8.Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання (РСО)

Рейтинг студента з дисципліни складається з балів, що він отримує за:

1. виконання 6 лабораторних робіт (ЛР);
2. виконання 1-ї модульної контрольної роботи (МКР);
3. відповіді на екзаменаційні питання (ВЕП).

Розрахунок шкали рейтингу R: Сума вагових балів контрольних заходів протягом семестру складає: Rmax = 25(ЛР) + 35(МКР) + 40(ВЕП) = 100 балів. Rmin = 15(ЛР) + 15(МКР) + 30(ВЕП) = 100 балів.

Семестровий контроль: екзамен. Умови допуску до семестрового контролю: семестровий рейтинг не менше 30 балів, здача всіх лабораторних робіт і складання МКР.

Таблиця відповідності рейтингових балів оцінкам за університетською шкалою:

9.Додаткова інформація з дисципліни (освітнього компонента)

Орієнтовний перелік питань, що виносяться на екзамен:

1. Поняття моделі
2. Способи побудови моделей
3. Класифікація моделей
4. Задачі моделювання
5. Методи моделювання
6. Процес моделювання
7. Системний підхід до побудови моделей
8. Ідентифікація закону розподілу
9. Апроксимація функціональної залежності
10. Мережі масового обслуговування
11. Мережі масового обслуговування з блокуванням маршруту
12. Мережі Петрі з часовими затримками
13. Мережі Петрі з конфліктними переходами Мережі Петрі з багатоканальними переходами
14. Мережі Петрі з інформаційними зв'язками
15. Генератори випадкових величин
16. Алгоритми імітації процесів функціонування дискретних систем
17. Імітаційне моделювання мережі масового обслуговування
18. Імітаційне моделювання мережі Петрі з часовими затримками
19. Імітаційне моделювання мережі Петрі з конфліктними переходами
20. Імітаційне моделювання мережі Петрі з багатоканальними переходами
21. Планування та проведення факторних експериментів
22. Регресійний аналіз впливу факторів
23. Дисперсійний аналіз впливу факторів
24. Пошук оптимальних значень за допомогою серії факторних експериментів
25. Методи групового урахування аргументів
26. Еволюційні методи пошуку оптимальних значень
27. Мова імітаційного моделювання GPSS
28. Система імітаційного моделювання PTRSIM
29. Пакет імітаційного моделювання Arena

Робочу програму навчальної дисципліни (Силабус): Складено доцент, к.т.н., Цьопа Наталія Володимирівня Ухвалено кафедрою ІСТ (протокол № 13 від 15.06.2022) Погоджено Методичною комісією факультету[1] (протокол № 11 від 07.07.2022)