Цели освоения дисциплины. МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
Московский государственный технический университет «МАМИ»
«УТВЕРЖДАЮ»
Проректор по учебной работе
________________ C.А.Зайцев
« » __________ 2011 г.
Рабочая программа дисциплины
«ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ГЛАВЫ МАТЕМАТИКИ»
Направление подготовки
Электроэнергетика и электротехника
Профили
«Электрооборудование автомобилей и тракторов»
«Электрический транспорт»
Квалификация (степень) выпускника
Магистр
Форма обучения
Очная
МОСКВА 2011
Цели освоения дисциплины
В подготовке современного специалиста электромеханического профиля естественно стремиться к тому, чтобы он стал хорошо знаком с методами расчета и моделирования соответствующих этому профилю устройств и приборов, владел несколькими такими методами и по мере надобности смог бы овладевать нужными знаниями. Содержание дополняющих основной курс глав математики выбирается для достижения этих целей. Подобно основному курсу дополнение складывается из двух частей. Одна из них имеет более прикладной характер и связана с прямым использованием ЭВМ. Другая содержит разделы чистой математики, которыми активно пользуются сейчас в научно-технических разработках.
Современное состояние разработок пакетов прикладных программ, нацеленных на решение как общих, так и частных задач электротехники и электроники, оправдывает трату значительной части учебных часов этой дисциплины на обучение обращению с этими пакетами. Компьютерное моделирование, проектирование и анализ электромеханических приборов имеет целью сокращение времени на разработку, уменьшение трудозатрат и сокращение расходов на материалы для их изготовления.
Для решения широкого круга задач расчета, анализа и проектирования электрических и электронных цепей, сопряженных с механическими системами, полезна универсальная программа схемотехнического анализа Micro–Cap (Microcomputer Circuit Analysis Program) версий 7–11. Расчеты линейных цепей в нем производятся методом операционного исчисления, нелинейных – средствами имитационного моделирования. В пакете реализовано отдельное и смешанное моделирование аналого-цифровых электронных устройств. Среди других программ пакет выделяется наличием удобного и дружественного графического интерфейса на русском и английском языках.
Чтобы справляться с рядом мелких и вспомогательных задач, магистрам необходимо иметь навыки в использовании менее специализированных пакетов программ MathCad, P–Cad, PSPICE. Первая из них это просто язык программирования сверхвысокого уровня, пригодный для численного и символьного решения любых математических задач, вторая это тот же MathCad, приспособленный к электротехнике, третья это транслятор языка SPICE, который используется в пакете Micro-Cap для описания моделей. Программирование на этих трех языках тех задач, которые проще решаются специализированными пакетами, возможно, но требует несопоставимо больших затрат усилий и времени.
Содержание второй, теоретической части составляется исходя из того факта, что все электротехнические расчеты в конечном итоге опираются на физическую теорию электродинамики сплошной среды, в основании которой лежат уравнения Максвелла. Задачи для системы этих уравнений ставятся и решаются со все возрастающим использованием аппарата теории обобщенных функций и тесно связанных с этим аппаратом разделов математики: интегральных представлений, теории интегральных и псевдодифференциальных уравнений, интегральных операторов Фурье. Ознакомление с азами этой теории необходимо сопровождать самостоятельными упражнениями магистров в решении соответствующих задач, без этого курс останется бесплодным, поскольку эта теория очень не похожа на классическую математику.
Обе части тесно связаны. В пакетах прикладных программ реализованы методы теории и документация пакетов часто содержит описание использованного метода на языке теории. Теоретические алгоритмы доводятся до численных методов.
Преподавание магистрам этой дисциплины предполагает знание разделов математики, которые преподаются кафедрами «Высшая математика» и «Прикладная и вычислительная математика» и владение содержанием дисциплин «Теоретические основы электротехники», «Общая электротехника и электроника», «Электротехника и электроника», «Электрические и электронные аппараты» кафедры «Электротехника и компьютеризированные электромеханические системы». Крайне полезны и другие курсы этой кафедры. Главная цель преподавания это научить магистров применять современные персональные компьютеры с доступом в Интернет для решения тех задач, которые относятся к их специальности. Разумеется, это применение должно поддерживаться пониманием средств и методов, которые встроены в комплексы программ. Реализовать эти цели нельзя без развития магистрами своих навыков логического мышления, без выработки умения проводить анализ прикладных задач и давать им математическую формулировку, без умения правильно составлять виртуальные модели объектов на языке пакета программ, грамотно выбирать ее параметры и необходимые методы её решения, а также адекватно визуализировать результаты решения.