Методи оптимізації та їх застосування в задачах електротехніки

Спеціальність: Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка (освітньо-наукова програма)
Код дисципліни: 7.141.00.O.004
Кількість кредитів: 5.00
Кафедра: Теоретична та загальна електротехніка
Лектор: д.т.н., проф. Гоголюк Оксана Петрівна
Семестр: 1 семестр
Форма навчання: денна
Мета вивчення дисципліни: Метою викладення дисципліни "Методи оптимізації та їх застосування в задачах електротехніки" є розширення наукового світогляду, відповідної системи поглядів, знань та умінь у галузі математичного моделювання електротехнічних систем, а саме застосування оптимізаційних підходів для вирішення широкого класу задач в електротехнічних системах, оволодіння необхідними математичними методами та моделями, одержання практичних навиків з аналізу та оцінювання, а також формування системного підходу до розуміння задач, достатніх для успішної підготовки фахівців електротехнічного профілю.
Завдання: Внаслідок вивчення навчальної дисципліни студент повинен бути здат-ним продемонструвати такі результати навчання: знати: • основні поняття теорії оптимізації та сучасних методів математичного мо-делювання; • основні оптимізаційні задачі електротехнічних систем; • здійснювати пошук, аналізувати і критично оцінювати інформацію з різних джерел стосовно формування та вирішення оптимізаційних задач; • сучасне програмне забезпечення для вирішення задач оптимізації. вміти: • аналізувати та синтезувати оптимізаційні задачі електротехнічних систем; • застосовувати методи оптимізації для математичного моделювання та технічного проектуванні електротехнічних пристроїв та систем; • вибирати оптимальні методи аналізу лінійних та нелінійних електричних кіл; • застосовувати аналітичні методи аналізу, математичне моделювання та виконувати фізичні та математичні експерименти для розв’язання інженер-них завдань та при проведенні наукових досліджень для розв'язання практичних задач електротехніки; • знаходити оптимальний розв’язок основних електротехнічних задач сучасними методами математичного програмування та засобами програмного забезпечення; • аналізувати режими роботи електротехнічних пристроїв на підставі результатів математичного моделювання та застосування методів оптимізації. Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування та розвиток у студентів компетентностей: загальних: • здатність до аналізу та синтезу; • здатність здійснювати пошук, аналізувати і критично оцінювати інформацію з різних джерел; • уміння ефективно спілкуватися на професійному та соціальному рівнях; • креативність, здатність до системного мислення; • розуміння необхідності навчання та трансферу набутих знань; фахових: • здатність застосовувати методи оптимізації для вирішення задач як математичного, так і технічного характеру. • здатність застосовувати інформаційно-комунікаційні технології та на-вики програмування для розв’язання типових завдань інженерної діяльності; • здатність застосовувати професійно-профільовані знання й практичні навички для створення нових та при обслуговуванні існуючих електроенергетичних, електро¬технічних та електромеханічних систем та їх складових; • здатність застосовувати аналітичні методи аналізу, математичне моделювання та виконувати фізичні та математичні експерименти для розв’язання інженерних завдань та при проведенні наукових досліджень; • здатність критично аналізувати основні показники функціонування системи та оцінювати використані технічні рішення та обладнання; • здатність інтегрувати знання з інших дисциплін, застосовувати систем-ний підхід та враховувати нетехнічні аспекти при розв’язанні інженерних задач та проведенні досліджень; • здатність самостійно проектувати системи та їх елементи з урахуванням усіх аспектів поставленої задачі.
Результати навчання: • знання основних понять теорії оптимізації та сучасних методів математичного моделювання та задач електротехнічних систем; • вміння вибирати та застосовувати методи оптимізації для математичного моделювання електротехнічних пристроїв та систем на основі результатів фізичних та математичних експериментів та під час наукових досліджень для розв'язання практичних задач електротехніки за допомогою сучасного програмного забезпечення; • здатність здійснювати аналіз режимів роботи електротехнічних пристроїв на підставі результатів математичного моделювання та застосування методів оптимізації. • застосовувати отримані знання й практичні навички, адаптувати ре-зультати наукових досліджень; • здійснювати пошук, аналізувати і критично оцінювати інформацію з рі-зних джерел; • критично проаналізувати основні показники функціонування системи та оцінити використані технічні рішення та обладнання; • застосовувати системний підхід, інтегруючи знання з інших дисциплін та враховуючи нетехнічні аспекти, підчас розв’язання інженерних задач обра-ної спеціалізації та проведення досліджень;
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: • Вища математика, • Теоретичні основи електротехніки, • Основи програмування та програмного забезпечення для інженерних розрахунків.
Короткий зміст навчальної програми: Дисципліна "Методи оптимізації та їх застосування в задачах електротехніки" покликана розширити науковий світогляд, сформувати відповідну системи поглядів, знань та умінь у галузі математичного моделювання електротехнічних систем, а саме застосування оптимізаційних підходів для вирішення широкого класу задач в електротехнічних системах, оволодіння необхідними математичними методами та моделями, одержання практичних навиків з аналізу та оцінювання, а також формування системного підходу до розуміння задач, достатніх для успішної підготовки фахівців електротехнічного профілю.
Опис: Оптимізаційний підхід щодо розв’язання задач електротехніки. Постановка оптимізаційної задачі, класифікація методів оптимізації, сфера їх застосування. Сучасні програмні засоби для розв’язання оптимізаційних задач електротехніки. Методи пошуку екстремуму для функції однієї та багатьох змінних. Лінійне програмування, симплекс метод. Транспортна задача. Методи нелінійного програмування. Методи прямого пошуку. Градієнтні методи. Стохастичні методи оптимізації. Метод Монте-Карло. Багатокритеріальна оптимізація. Розв’язання типових задач електротехніки на основі оптимізаційних підходів. Дослідження операцій.
Методи та критерії оцінювання: • усне опитування, результати виконання лабораторних робіт (30 %) • підсумковий контроль: екзамен, письмово-усна форма (70%)
Критерії оцінювання результатів навчання: Оцінювання знань здійснюється відповідно до Положення про організацію та проведення поточного і семестрового контролю результатів навчання студентів, розробленого відповідно до Закону України «Про вищу освіту», Статуту Національного університету «Львівська політехніка», Положення про організацію освітнього процесу в Національному університеті «Львівська політехніка» та інших законодавчих і внутрішніх нормативних документів Національного університету «Львівська політехніка». Оцінювання результатів навчання студента здійснюють відповідно до 100-бальної шкали оцінювання, встановленої в Університеті. Підсумкова оцінка з даної дисципліни, з якої передбачено екзамен, складається з оцінки ПК результатів навчання упродовж семестру та оцінки результатів навчання при проведенні контрольних заходів під час семестрового контролю. https://lpnu.ua/sites/default/files/2020/pages/2028/svo0309polozhennyaproorganizaciyutaprovedennyapotochnogoisemestrovogokontrolyu.pdf
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100-88 балів - атестований з оцінкою «відмінно» - Високий рівень: здобувач освіти демонструє поглиблене володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, системні знання, вміння і навички їх практичного застосування. Освоєні знання, вміння і навички забезпечують можливість самостійного формулювання цілей та організації навчальної діяльності, пошуку та знаходження рішень у нестандартних, нетипових навчальних і професійних ситуаціях. Здобувач освіти демонструє здатність робити узагальнення на основі критичного аналізу фактичного матеріалу, ідей, теорій і концепцій, формулювати на їх основі висновки. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку, самостійної науково-дослідної діяльності, що реалізується за підтримки та під керівництвом викладача. 87-71 балів - атестований з оцінкою «добре» - Достатній рівень: передбачає володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на підвищеному рівні, усвідомлене використання знань, умінь і навичок з метою розкриття суті питання. Володіння частково-структурованим комплексом знань забезпечує можливість їх застосування у знайомих ситуаціях освітнього та професійного характеру. Усвідомлюючи специфіку задач та навчальних ситуацій, здобувач освіти демонструє здатність здійснювати пошук та вибір їх розв’язання за поданим зразком, аргументувати застосування певного способу розв’язання задачі. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку. 70-50 балів - атестований з оцінкою «задовільно» - Задовільний рівень: окреслює володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на середньому рівні, часткове усвідомлення навчальних і професійних задач, завдань і ситуацій, знання про способи розв’язання типових задач і завдань. Здобувач освіти демонструє середній рівень умінь і навичок застосування знань на практиці, а розв’язання задач потребує допомоги, опори на зразок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативність та евристичність, домінування мотивів обов’язку, неусвідомлене застосування можливостей для саморозвитку. 49-00 балів - атестований з оцінкою «незадовільно» - Незадовільний рівень: свідчить про елементарне володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, загальне уявлення про зміст навчального матеріалу, часткове використання знань, умінь і навичок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативно-прагматичний інтерес.
Рекомендована література: 1. Жалдак М. І., Триус Ю.В. Основи теорії і методів оптимізації // Навч. Посібник. – Черкаси: Брама-Україна, 2005. – 608 с. (З грифом МОН України) 2. Лежнюк П.Д, Зелінський В.В. Методи оптимізації в електроенергетиці. Навч. посібник.- Вінниця; ВДТУ, 2004.-90 с. 3. Лежнюк П.Д., Зелінський В.В. Методи оптимізації в електроенергетиці. Симплексний метод: Навч. посібник. – Вінниця: ВДТУ, 2004. – 90 с. 4. Моделі та методи оптимізації електротехнічних систем. Конспект лекцій для студентів спеціальності 7.090603 «Електротехнічні системи електроспоживання» усіх форм навчання / В.І. Волинець. – Луцьк: ЛНТУ, 2010. – 88 с. 5. Бартіш М.Я.. Методи оптимізації. Теорія і алгоритми. Львів, Вид. центр ЛНУ імені Івана Франка,2006 -225с. 6. Бейко І.В., Зінько П.М., Наконечний О.Г.. Задачі, методи та алгоритми оптимізації. Київ, ВПЦ “Київський університет” 2012-711с.
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).