Моделювання радіоелектронних апаратів
Спеціальність: Телекомунікації та радіотехніка
Код дисципліни: 6.172.05.E.108
Кількість кредитів: 4.00
Кафедра: Електронні засоби інформаційно-комп'ютерних технологій
Лектор: Гліненко Лариса Костянтинівна
Семестр: 6 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування у здобувачів освіти компетентностей:
загальні компетентності:
- ЗК1. Здатність до абстрактного мислення, аналізу та синтезу;
- ЗК7. Здатність вчитися і оволодівати сучасними знаннями;
- ЗК8. Вміння виявляти, ставити та вирішувати проблеми
- ЗКІЗ. Здатність до системного мислення.
фахові компетентності:
- ФК4. Здатність здійснювати комп'ютерне моделювання пристроїв, систем і процесів 3 використанням універсальних пакетів прикладних програм;
- ФКС5.1. Уміння моделювати та оптимізувати радіоелектронні засоби на різних етапах проектування; синтезувати принципову електричну схему та радіоелектронного апарату, здійснювати розробку друкованих плат з використанням пакетів автоматизованого проектування РЕА
Результати навчання: Внаслідок вивчення навчальної дисципліни студент повинен бути здатним продемонструвати такі результати навчання:
– знати основи методології моделювання технічних систем, володіти системним підходом до моделювання радіоелектронних засобів (РЕЗ);
– вміти створювати та досліджувати математичні моделі радіоелектронних засобів; використовувати отримані теоретичні знання та навички в різних предметних сферах;
– вміти ідентифікувати та моделювати задачі оптимізації РЕЗ, розв'язувати оптимізаційні задачі з застосуванням сучасних інформаційних технологій.
– уміти застосовувати набуті навички моделювання в процесі аналізу та синтезу радіоелектронних систем та їх складових;
– уміти представити результати моделювання та в процесі дискусії із іншими студентами обґрунтувати свої висновки.
У результаті вивчення навчальної дисципліни здобувач освіти повинен бути здатним продемонструвати такі програмні результати навчання
РН 1. ЗН10. Здатність продемонструвати знання та навики щодо проведення експериментів, збору даних та моделювання радіоелектронних і телекомунікаційних систем і мереж
РН 2. УМ1. Аналізувати, аргументувати, приймати рішення при розв’язанні спеці-алізованих задач та практичних проблем телекомунікацій та радіотехніки, які характеризуються комплексністю та неповною визначеністю умові
РН 3. УМ 13. Застосовувати знання і розуміння для розв’язування задач синтезу та аналізу в інфокомунікаційних системах, які характерні обраній спеціалізації
РН 4. УМ 14. Системно мислити та застосовувати творчі здібності до формування принципово нових ідей
РН 5. АіВ2. Здатність усвідомлювати необхідність навчання впродовж усього життя з метою поглиблення набутих та здобуття нових фахових знань
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: - Основи інформаційних технологій та електронної інженерії
- Вища математика, ч. 1 та ч. 2
- Конструювання РЕЗ
- Проектування радіоелектронних апаратів
- Бази даних в інформаційно-комп’ютерних системах
Короткий зміст навчальної програми: У курсі вивчаються основи методології моделювання технічних систем і фізичних процесів, що знаходять застосування при проектуванні конструкцій і технології виготовлення радіоелектронних апаратів та систем. Розглядаються сутність та загальні принципи моделювання технічних систем; характеристики, етапи та інструменти побудови математичних моделей. Передбачається вивчення основи теорії графів та представлення математичних моделей у вигляді графів; принципів та засобів моделювання фізичних підсистем радіоелектронних систем на макро та мікрорівнях, основ побудови математичних моделей на основі експериментальних залежностей. Досліджуються основні моделі задач оптимізації в проектуванні радіоелектронних апаратів та засоби комп’ютерної підтримки їх розв’язання.
Опис: 1. Технічні системи як об'єкт моделювання. Основні поняття теорії систем. Поняття системи і технічної системи (ТС). Властивості і характеристики ТС. Великі складні системи. Радіоелектронні системи як різновид великих складних ТС.
2. Основи теорії побудови моделей. Основні поняття та підходи до моделювання ТС. Поняття моделі і моделювання. Теорія побудови моделей. Моделювання як спосіб пізнання дійсності. Модель як структура для збереження і отримання знань. Умови адекватності та інтерпретованості моделі. Основні етапи процесу моделювання.
3. Класифікація та способи представлення моделей. Представлення та способи дослідження моделей. Семантика і синтаксис моделей. Методи дослідження ТС при побудові моделей (на емпіричному, теоретичному рівнях). Класифікація моделей (за синтаксисом і способом дослідження). Матеріальні та ідеальні моделі і їх різновиди.
4. Математичні моделі і моделювання. Поняття математичної моделі. Процес створення математичної моделі. Способи представлення об'єктів у математичних моделях, форми запису. Класифікація та класифікаційні ознаки математичних моделей. Основні вимоги до математичних моделей та їх характеристики: точність, економічність, адекватність, область адекватності. Допустима область адекватності моделі і способи її визначення.
5. Представлення математичних моделей у вигляді графів. Основи теорії графів. Основні поняття теорії графів. Властивості та різновиди графів. Дерева графа. Представлення заданої графом інформації у чисельній формі. Матриці інциденцій, суміжностей, контурів та перетинів (М-матриця) і правила їх побудови. Характеристики графів та їх визначення на основі аналітичного представлення графів.
6. Розрахункові (математичні) моделі РЕЗ. Поняття розрахункової моделі РЕЗ та засоби побудови. Класифікація. Перша і друга уніфіковані форми структурних моделей, їх порівняльна характеристика, алгоритми побудови
7. Математичне моделювання детермінованої системи на макрорівні. Основні фізичні підсистеми і їх компонентні та топологічні рівняння. Аналогії між фазовими змінними для різних фізичних підсистем. Методи отримання і форми топологічних рівнянь. Отримання топологічних рівнянь на основі М-матриці.
8. Еквівалентні схеми фізичних підсистем радіоелектронних апаратів. Основні позначення, призначення і алгоритм побудови для різних підсистем. Моделювання зв’язків між підсистемами різної природи. Гіраторні і трансформаторні зв'язки і їх відображення у еквівалентних схемах.
9. Методи побудови математичних моделей на макрорівні. Узагальнений метод формування математичних моделей ТС на макрорівні. Модифікації узагальненого методу. Методи алгебраїзації рівнянь. Побудова математичної моделі системи за табличними методами. Метод вузлових потенціалів та модифікований вузловий метод. Метод змінних стану
10. Основи побудови та ідентифікація об'єктів та параметрів математичних моделей на основі експериментальних залежностей. Статистичне моделювання. Проведення і статистична обробка результатів експерименту. Основи кореляційного та регресійного аналізу, побудова та аналіз регресійних моделей.
11. Моделювання задач прийняття рішення (ЗПР). Комп’ютерна підтримка розв'язання оптимізаційних задач типовими програмами інженерних розрахунків. Задачі оптимізації у проектуванні РАЗ. Моделювання задач оптимізації як задач математичного програмування та комп’ютерна підтримка їх розв’язання надбудовами Microsoft Excel Solver та ОRMM.
12. Моделювання РЕА з застосуванням теорій подібності та розмірності. Алгоритм побудови математичної моделі методом розмірності.
Методи та критерії оцінювання: Усні і письмові опитування в процесі виконання і захисту практичних робіт, контрольна робота, тестування у ВНС
Критерії оцінювання результатів навчання: Поточний контроль (ПК)
Виконання лабораторних робіт – 20 балів
Виконання індивідуальних завдань – 20 балів
Поточне (по темах) і проміжне контрольне тестування у ВНС – 20 балів
Контрольне тестування і завдання – 40 балів
Разом за дисципліну - 100 балів
100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: Оцінки за виконання лабораторних робіт виставляються на основі визначення правильності, повноти та самостійності отриманих рішень за кожне з завдань:
- отримані результати правильні, повні і отримані самостійно – 100% від максимальної оцінки;
- отримані результати правильні, повні і отримані зі значною допомогою та коригуванням викладача – 90% від максимальної оцінки;
- отримані у роботі рішення правильні, але неповні і отримане зі значною допомогою та коригуванням викладача – 75% від максимальної оцінки;
- отримані результати містить помилки, але підхід до отримання рішення та застосування інструментів отримання рішення вірні – 50% від максимальної оцінки.
Поточне та контрольне тестування проводиться у ВНС і оцінка виставляється автоматично за всі тестові завдання. За завдання типу «есей» 100% від максимальної оцінки виставляється в режимі ручного оцінювання за повністю правильний і повний розв’язок, 85% - загалом правильний розв’язок з незначними помилками у обчисленнях; 75% - за неповний розв’язок з деякими помилками за загалом правильного підходу до рішення; 50 % - за наявності значних помилок і неповного рішення за правильного підходу; 30% - за формулювання правильного підходу без реалізації рішення.
Рекомендована література: 1. Гліненко Л.К., Сухоносов О.Г. Основи моделювання технічних систем. - Навчальний посібних для студентів вузів технічних спеціальностей. - Львів: “Ніка-ПЛЮС”. - 1999. - 204 с.
2. Томашевський В.М. Моделювання систем. Підручник для студентів ВНЗ. – К.: Видавнича група BHV. – 2007. – 352 с., іл
3. Павлиш В.А., Гліненко Л.К. Основи інформаційних технологій і систем: навч. посібник / В.А.Павлиш, Л.К. Гліненко. - Львів: Видавництво львівської політехніки, 2013. - 500 с.
4. Методи оптимізації і дослідження операцій: Навч. посіб. для студ. вищ. навч. закл. / Н. О. Гончарова, А. І. Ігнатюк, Н. А. Ма- лиш та ін. — К.: МАУГІ, 2005. — 304 с.
5. Гліненко Л.К. Автоматизація розв’язання екстремальних задач на графах у конструкторському проектуванні РЕА / Л.К.Гліненко, В.М.Фаст. Вісник НТУ України “Київський політехнічний інститут” Серія “Радіотехніка. Радіоапаратобудування”. - 2013.- Вип. 54- С. 90-101.
6. Гунько С. Особливості використання табличного процесора Microsoft Excel для статистичного аналізу емпіричних даних //С.Гунько // Науковий вісник Східноєвропейського національного університету імені Лесі Українки. – 2014. - № 8. – C. 41-44.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).