Syllabus

Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя

Каф. технічної механіки та сільськогосподарських машин

Прикладні програми в агроінженерії (Математичне моделювання)

Силабус

1. Освітні програми, для яких дисципліна є обов’язковою:

# Рівень освіти Галузь знань Спеціальність Освітня програма Курс(и) Семестр(и)
1 бакалавр 13. Механічна інженерія 133. Галузеве машинобудування (бакалавр) 3 6-7

2. Дисципліна пропонується як вибіркова для усіх рівнів вищої освіти і усіх освітніх програм.

3. Інформація про автора курсу

Прізвище, ім'я та по батькові Довбуш Тарас Анатолійович
Науковий ступінь канд. техн. наук
Вчене звання доцент
Посилання на сторінку викладача(ів) на офіційній веб-сторінці університету http://library.tntu.edu.ua/personaliji/a/d/dovbush-taras-anatolijovych/
Е-mail (в домені tntu.edu.ua)

4. Інформація про навчальну дисципліну

Розподіл аудиторних годин Лекції: 52
Практичні заняття: 36
Лабораторні заняття: 32

Кількість годин самостійної роботи: 120
Кількість кредитів ECTS: 7
Мова викладання українська
Вид підсумкового контрою екзамен
Посилання на електронний навчальний курс у СЕН університету ATutor https://dl.tntu.edu.ua/bounce.php?course=4857

5. Програма навчальної дисципліни

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

Навчальна дисципліна “Математичне моделювання”відноситься до циклу нормативних дисциплін підготовки бакалаврів в галузі 133: «Галузеве машинобудування» зі спеціалізації : «Машини сільськогосподарського виробництва».
Предметом навчальної дисципліни є педагогічно-адаптивна система понять про основні положення та загальну методологію застосування чисельних методів для розв’язування на комп’ютері прикладних задач.
Метою навчальної дисципліни є фахова підготовка студентів до самостійного розв’язування задач математичного моделювання з використанням основних положень загальної методології, виконання креслень типових деталей складальних одиниць машин і механізмів, які реалізуються за допомогою сучасних математичних комп’ютерних пакетів.
Завданням вивчення дисципліни. Головним завданням цієї дисципліни є володіння студентами основними прийомами роботи КОМПАС 3D, Matlab.
У результаті вивчення навчальної дисципліни студент повинен отримати. Загальні компетентності: здатність вчитися і оволодівати сучасними знаннями; здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях; здатність до пошуку, оброблення та аналізу інформації з різних джерел; вміння виявляти, ставити та вирішувати проблеми; навички використання інформаційних і комунікаційних технологій; здатність виявляти ініціативу, креативність та підприємливість при розробці проектів; здатність до критичного аналізу, оцінки і синтезу нових та складних ідей; здатність оцінювати та забезпечувати якість виконуваних робіт; здатність працювати автономно та в команді; послідовність процесу створення графічних і аналітичних примітивів у системах КОМПАС та Matlab; команди та процедури, що є необхідними для побудови та редагування об’єктів; завдання конструктивних елементів.

Місце дисципліни в структурно-логічній схемі навчання за освітньою програмою

Перелік дисциплін, або знань та умінь, володіння якими необхідні студенту (вимоги до рівня підготовки) для успішного засвоєння дисципліни

«Вища математика», «Теоретична механіка», «Фізика», «Нарисна геометрія, інженерна та комп‘ютерна графіка», «Взаємозамінність, стандартизація та технічні вимірювання», «Технологія конструкційних матеріалів та матеріалознавство», «Опір матеріалів»

Зміст навчальної дисципліни

Лекційний курс (формулювання тем)

Основні поняття та положення математичного моделювання. Основні поняття і визначення. Цілі і принципи моделювання. Аксіоми теорії моделювання. Види моделей і моделювання. Функції моделей.
Математичне моделювання. Основні поняття і визначення. Вимоги до математичної моделі. Структура математичної моделі. Класифікація математичної моделі.
Алгоритми побудови моделі. Технології моделювання. Алгоритм побудови аналітичної моделі. Алгоритм побудови емпіричної моделі. Коротка характеристика основних етапів алгоритмів побудови аналітичних і емпіричних моделей. Аналіз отриманих результатів. Практичне використання побудованої моделі. Приклад побудови математичної моделі.
Структура системи КОМПАС. Типи документів. Основні елементи інтерфейсу програми. Одиниці вимірювання і системи координат. Виділення та видалення об’єктів. Використання системи допомоги.
Основи роботи в КОМПАС. Креслення. Компактна панель режиму креслення. Принципи введення і редагування. Використання прив’язок.
Виставлення розмірів і технологічних позначень на кресленні. Панель розмірів. Панель позначень. Знак шорсткості. Редагування розмірів.
Налаштування параметрів поточного креслення. Встановлення шрифту. Встановлення одиниці розміру. Налаштування розмірів ліній. Налаштування параметрів ліній на кресленні та таблиці. Налаштування параметрів тексту на позначення шорсткості. Налаштування параметрів тексту на лінії розміру перерізу, стрілки. Налаштування параметрів листа. Вивід документа на друк. Режим попереднього перегляду. Команда друк.
Редагування креслення. Панель редагування: зсув, масштабування, копіювання, деформація зсувом, усікання кривої, вирівнювання границь. Панель виділення.
Використання проекцій. Панель проекцій. Застосування шарів. Створення робочого креслення деталі. Використання прикладних бібліотек.
Складальне креслення, деталювання. Створення складальних креслень. Створення креслень деталей. Фрагменти та бібліотеки фрагментів.
Специфікації. Принципи створення специфікації. Створення специфікацій в складальному кресленні в ручному режимі. Створення специфікацій в складальному кресленні в напівавтоматичному режимі.
Визначення характеристик об’єкта розробки. Панель виміру. Розрахунок масово-центрових характеристик. Розрахунок масово-центрових характеристик тіл обертання.
Створення трьохвимірних елементів на поперечних перерізах. Створення 3Д моделі. Створення ескізу і елементів тіл обертання. Площини. Створення зміщених площин. Додавання додаткових елементів. Завершення побудови моделі.
Плоске тіло, плоска деталь
Створення плоского тіла. Вигини плоского тіла по січенню та ребру. Створення пазів для кріплення. Створення бортиків. Створення штампів.
Matlab. Вступ. Призначення і особливості системи Matlab. Можливості системи Matlab. Файлова система Matlab. Початок роботи з Matlab.
Основні об’єкти Matlab. Поняття про математичні рівняння. Дійсні та комплексні числа. Формат чисел. Константи і змінні. Текстові коментарі. Змінні та значення які їм присвоюються.
Формування векторів та матриць. Особливості ведення векторів і матриць. Об’єднання малих матриць у одну велику. Видалення стовбців та рядків матриць.
Двохвимірна графіка. Особливості графіки системи Matlab. Створення графіку функції одної змінної. Побудова графік багатьох функцій в одному вікні. Графічна функція fplot. Стовбцеві діаграми.
Трьохвимірна графіка. Побудова трьохвимірних графіків. Функції графіків. Контекстне меню графіків. Форматування маркерів і опорних точок. Форматування осей графіків.
Арифметика допустимої точності. Встановлення кількості знаків і чисел. Обчислення в арифметиці довільної точності. Обчислення факторіалу.
Операції із рівняннями. Просте рівняння. Розділення рівняння на окремі множники. Степені. Інтеграли. Диференціали. Знаходження невідомої.
Графічні можливості Matlab. Графіки та символьні функції. Калькулятор і графопобудовник. Контурні графіки. Полярні графіки. Графіки поверхності.

Практичні заняття (теми)

Практична робота №1. Створення математичної моделі
Практична робота №2. Ознайомлення з Kompas 3D. Створення простої плоскої деталі у Kompas 3D.
Практична робота №3. Створення робочого креслення та вибір головного виду
Практична робота №4. Побудова деталі в трьо проекціях
Практична робота №5. Створення простої 3D моделі.
Практична робота №6. Створення осі, шайби, ролика у 3D
Практична робота №7. Створення компонентів в конкретній моделі
Практична робота №8. Додавання стандартних виробів із бібліотеки
Практична робота №9. Створення складального креслення у 3D.
Практична робота №10. Створення специфікацій.
Практична робота №11. Створення тіл обертання
Практична робота №12. Створення плоских тіл
Практична робота №13. Моделювання поверхні

Лабораторний практикум (теми)

Лабораторна робота №1. Ознайомлення з Matlab
Лабораторна робота №2. Створення матриць.
Лабораторна робота №3. Створення рівнянь
Лабораторна робота №4. Побудова векторів
Лабораторна робота №5. Створення простих двохвимірних графіків
Лабораторна робота №6. Створення трьохвимірних графіків
Лабораторна робота №7. Обчислення в арифметиці довільної точності
Лабораторна робота №8. Просте рівняння. Розділення рівняння на окремі множники. Степені.
Лабораторна робота №9. Інтеграли. Диференціали. Знаходження невідомої.
Лабораторна робота №10. Графіки та символьні функції. Калькулятор і графопобудовник. Контурні графіки. Полярні графіки. Графіки поверхності.

Навчальні матеріали та ресурси

1. Курбатова Е.А. MATLAB 7. Самоучитель. Издательство: Вильямс. Год издания: 2005г. 256 стр. ISBN: 5-8459-0904-X. Формат: 70х100/16. Вид Обложки: Обл. Тираж: 3000 экз. Серия: Самоучитель. Вес: 230 гр.
2. Большаков В. П. Создание трехмерных моделей и конструкторской документации в системе КОМПАС-3В. Практикум. — СПб.: БХВ-Петербург, 2010. — 496 с.
3. Аладьев В.З., Тупало В.Г. Компьютерная хрестоматия. Справоч¬ное пособие. - К.: Украинская энциклопедия, 1993. - 447 с.
4. Махней О. В. Математичне моделювання: методичні рекомендації. – ІваноФранківськ: Голіней, 2014. – 36 с.
5. Петухов О. А., Морозов А. В., Петухова Е. А. Моделирование: системное,имитационное, аналитическое. – СПб.: Изд-во СЗТУ, 2008. – 288 с.
6. Самарский А. А., Михайлов А. П. Математическое моделирование: Идеи. Методы.Примеры. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. – 320 с.
7. Советов Б. Я., Яковлев С. А. Моделирование систем. – М.: Высш. шк., 2001. – 343 с.
8. Стеценко І. В. Моделювання систем. – Черкаси: ЧДТУ, 2010. – 399 с.
9. Томашевський В. М. Моделювання систем. – К.: BHV, 2005. – 352 с.
10.В.Ф. Худяков, В.А. Хабузов. Моделирование источников вторичного электропитания в среде MATLAB 7.x: учебное пособие. СПб.: ГУАП, 2008, 332 с. Аннотация.
11. И.Ф. Цисарь, В.Г. Нейман. Компьютерное моделирование экономики. М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2008.-384с. Аннотация.
12. И.Ф. Цисарь. MATLAB Simulink. Компьютерное моделирование экономики. М.: Солон-Пресс, 2008.-256с. Аннотация.
13. Черных И.В. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB, SimPowerSystems и Simulink. 1-е издание, 2007 год, 288 стр., формат 17x24 см, мягкая обложка, ISBN 978-5-388-00020-0.
14. Иглин С.П. Теория вероятностей и математическая статистика на базе MATLAB. Издательство НТУ "ХПИ", 2006, Харьков, Украина, 612 с.
15. С.Д.Штовба Проектирование нечетких систем средствами MATLAB. Издательство: Горячая Линия - Телеком, 2007 г. Мягкая обложка, 288 стр. ISBN 5-93517-359-X. Тираж: 2000 экз. Формат: 70х100/16.
16. Р. Гонсалес, Р. Вудс, С. Эддинс Цифровая обработка изображений в среде MATLAB. Москва: Техносфера, 2006. - 616 с., цв. илл., ISBN 5-94836-092-Х, формат 70х100/16, переплет. Серия “Мир цифровой обработки”.

Допоміжна

1. Алексеев Е.Р., Чеснокова О.В. MATLAB 7. Самоучитель. ISBN: 5-477-00283-2. Издательство "НТ Пресс" 2006г. 464 стр.
2. Поршнев С.В. MATLAB 7. Основы работы и программирования. Учебник. ISBN: 5-9518-0137-0. Издательство "Бином. Лаборатория знаний" 2006г. 320 стр.
3. Гандер В., Гржебичек И. Решение задач в научных вычислениях с применением Maple и MATLAB. ISBN: 985-6642-06-X. Издательство "Вассамедина" 2005г. 520 стр.

6. Політика та контроль навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання

Вкінці курсу студент повинен вміти проводити аналіз існуючих та нових технологічних процесів з формоутворення поверхонь деталей та заготовок; здатність використовувати САD/САМ/САЕ на етапах життєвого циклу виготовлення промислових виробів; здатність проводити планування дослідження із залученням сучасних інформаційних технологій, формувати цілі дослідження, складати техніко-економічне обґрунтування досліджень, що проводяться; здатність надати науково-практичне обґрунтування проектів; здатність моделювати процеси формоутворення поверхонь деталей та заготовок, використовуючи набуті знання та методи математичного моделювання із застосуванням комп’ютерних технологій та програмного забезпечення; здатність, використовуючи знання форм і методів наукового пізнання, застосовувати їх у галузі механічної інженерії; здатність прогнозувати зміни в технологіях формоутворення деталей та заготовок, використовуючи патентні дослідження, рекомендації і стандарти, світову наукову та технічну літературу; здатність обробляти отримані результати, аналізувати і осмислювати їх.
Поточний контроль знань студентів здійснюється шляхом періодичного контролю за виконанням індивідуального завдання та здачі модулів.
Підсумковим контролем знань є залік в шостому семестрі та екзамен в сьомому семестрі.


Таблиця відповідності рейтингових балів оцінкам за університетською шкалою:

Шкала оцінок
ВНЗ
(100-бальна)
Національна
(4-бальна)
ECTS
90-100 Відмінно А
82-89 Добре B
75-81 C
67-74 Задовільно D
60-66 E
35-59 Незадовільно FX
1-34 F
Затверджено рішенням кафедри
(протокол №
від «
»
року).