Тарасик В.П. Математическое моделирование технических систем

Изложены основы методологии математического моделирования и проведения вычислительных экспериментов в процессе проектирования сложных технических систем. Рассмотрены принципы и методы построения детерминированных и вероятностных, теоретических и экспериментальных факторных моделей, численные методы решения систем алгебраических и дифференциальных уравнений, стратегии постановки и решения задач многокритериальной оптимизации. Изложение материала иллюстрируется примерами. Для студентов технических вузов, аспирантов, инженеров (проектировщиков и исследователей) и научных работников.

1.Общие сведения о моделировании технических систем.
1.1. Методология автоматизированного проектирования.

Создание нового технического объекта - сложный и длительный процесс, в котором стадия проектирования имеет решающее значение в осуществлении замысла и достижении высокого технического уровня. Под техническим объектом в дальнейшем понимается техническая система - машина, механизм, технический комплекс, технологический процесс, а также любой их компонент, выделяемый в процессе проектирования путем декомпозиции (деления) структуры целостного объекта на отдельные блоки, части, элементы и т.п.

Предисловие.
Введение.
1. Общие сведения о моделировании технических систем.
2. Математические модели технических объектов на микроуровне.
3. Математические модели простых дискретных элементов технических объектов.
4. Основы построения теоретических математических моделей на макроуровне.
5. Структурно-матричный метод формирования математических моделей.
6. Моделирование нелинейных систем и систем с виртуальными и неголономными связями.
7. Качественный анализ и упрощение математических моделей.
8. Моделирование и анализ статических состояний.
9. Моделирование и анализ переходных процессов.
10. Моделирование и анализ вероятностных систем.
11. Экспериментальные факторные математические модели.
12. Оптимизация параметров технических систем.
Приложения.
Литература.
Предметный указатель.

Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Математическое моделирование технических систем, учебник, Тарасик В.П., 2013 - fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.

Практикум по решению инженерных задач математическими методами, Осташков В.Н., 2013
Математика для бакалавров, универсальный курс для студентов гуманитарных направлений, учебное пособие, Грес П.В., 2013

Минск: Дизайн-ПРО, 2004. — 640 с. Учебник для вузов.Изложены основы методологии математического моделирования и проведения вычислительных экспериментов на ЭВМ в процессе проектирования сложных технических систем. Рассмотрены принципы и современные методы построения детерминированных и вероятностных, теоретических и экспериментальных факторных моделей, численные методы решения систем алгебраических и дифференциальных уравнений и задач многокритериальной оптимизации. Построение математических моделей и применение численных методов анализа рассматриваются на конкретных примерах. Современный этап развития техники характеризуется чрезвычайно быстрой сменой моделей выпускаемой продукции, возрастающим количеством разработок, выполненных на новых, неизвестных ранее принципах, обеспечивающих изделиям более высокие потребительские качества и создающих жесткую конкуренцию на рынке их сбыта. Это приводит к необходимости интенсификации процессов создания новой техники, повышения качества проектов, разработки и организации производства конкурентоспособных изделий в короткие сроки. При этом достигается снижение затрат финансовых и трудовых ресурсов, рентабельность производства и планируемая прибыль. В этих условиях важное значение приобретают сроки и качество выполнения проектно-конструкторских работ. Их соответствие современным требованиям можно обеспечить применением новой технологии проектирования, основанной на использовании методов математического моделирования и вычислительной техники.Новый технический объект должен, безусловно, превосходить существующие. Это достигается соответствующей стратегией проектирования, нацеленной на достижение высоких показателей технического уровня и эффективности создаваемого изделия. Решаемые задачи в соответствии с этой стратегией носят оптимизационный характер и требуют разработки и применения новой технологии проектирования. В учебнике значительное внимание уделено вопросам методологии автоматизированного проектирования. Современная методология проектирования базируется на системном подходе, использующем принципы декомпозиции, иерархичности, итеративности, локальной оптимизации и комплексного осуществления процесса проектирования, включающего функциональный, конструкторский и технологический аспекты. Проектирование — сложный иерархический процесс, включающий множество взаимосвязанных стадий и этапов. Декомпозиция и иерархичность приводят к необходимости применения множества разнообразных моделей. Математическое моделирование технических объектов занимает центральное место в построении эффективной технологии автоматизированного проектирования. Инженер-проектировщик должен иметь четкое представление о видах математических моделей и способах их построения, режимах функционирования технических объектов и методах их моделирования, разработке алгоритмических моделей и их эффективной реализации с использованием современных средств вычислительной техники.
В учебных планах подготовки инженеров-конструкторов различных специальностей технического профиля предусмотрен ряд дисциплин, позволяющих освоить программирование, математическое моделирование технических объектов, компьютерную графику, технологию автоматизированного проектирования, прикладное программное обеспечение, изучить современные средства вычислительной техники и научиться использовать их для выполнения проектно-конструкторских работ. Цель дисциплины — изучение методов построения и анализа математических моделей, постановки и решения задач синтеза и оптимизации при автоматизированном проектировании машин, технических устройств, механизмов, систем и т.п.
Содержание книги построено на материалах различных литературных источников, оригинальных авторских разработках по математическому моделированию и на базе созданного и прочитанного курса лекций в Могилевском государственном техническом университете в период 1985 - 2000 гг. Для освоения материала данного учебника достаточно знаний, полученных студентами при изучении курсов высшей математики, физики, теоретической механики. Второе издание учебника дополнено материалами по моделированию электромеханических систем. Отдельные разделы подвергнуты доработке с учётом опыта использования в учебном процессе.
Автор считает приятным долгом выразить глубокую благодарность рецензентам: профессору Л.А. Молибошко и д-ру техн. наук, профессору B.C. Шевченко, критические замечания которых способствовали улучшению содержания книги.Учебник предназначен для использования при освоении дисциплины «Математическое моделирование технических систем», входящей в учебные планы всех специальностей технического профиля (название дисциплины в учебных планах некоторых специальностей отличается от упомянутого только конкретизацией объектной области).

Автор	Книга	Описание	Год	Цена	Тип книги
В. П. Тарасик	Математическое моделирование технических систем. Учебник	Изложены основы методологии математического моделирования и проведения вычислительных экспериментов в процессе проектирования сложных технических систем. Рассмотрены принципы и методы построения… - Инфра-М, Новое знание, (формат: 70x100/16, 592 стр.) Высшее образование	2016	1513	бумажная книга
Тарасик В.П.		Изложены основы методологии математического моделирования и проведения вычислительных экспериментов в процессе проектирования сложных технических систем. Рассмотрены принципы и методы построения… - Инфра-М, (формат: 241.00mm x 171.00mm x 23.00mm, 495 стр.)	2018	1838	бумажная книга
В. П. Тарасик	Математическое моделирование технических систем. Учебник. Гриф МО РФ	Изложены основы методологии математического моделирования и проведения вычислительных экспериментов в процессе проектирования сложных технических систем. Рассмотрены принципы и методы построения… - ИНФРА-М, (формат: 70x100/16, 592 стр.) Высшее образование. Бакалавриат	2016	2305	бумажная книга
Черняк, Аркадий Александрович, Черняк, Жанна Альбертовна, Василец, Сергей Иванович	Учебник для ВУЗов. Математика для экономистов на базе Mathcad. 2-е изд.	С учетом внедрения систем компьютерной математики и различий в уровне исходной подготовки студентов материал второго издания излагается на трех уровнях, дополняющих друг друга. Описание всех… - БХВ-Петербург, (формат: 241.00mm x 171.00mm x 23.00mm, 495 стр.) учебник для вузов	2016	679	бумажная книга

См. также в других словарях:

Институт автоматики и вычислительной техники Московского энергетического института (технического университета) … Википедия

- (ИПМ РАН) … Википедия

Институт прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН (ИПМ РАН) . Международное название Keldysh Institute of Applied Mathematics, KIAM Основан … Википедия

Им. М. В. Келдыша РАН (ИПМ РАН) . Международное название Keldysh Institute of Applied Mathematics, KIAM Основан … Википедия

НАЗВАНИЕ НАУЧНОГО НАПРАВЛЕНИЯ:

Математическое моделирование и компьютерные технологии функционального проектирования механизмов и систем автомобилей

ОСНОВАТЕЛЬ

д.т.н. проф. В.П. Тарасик

НАУЧНЫЕ СОТРУДНИКИ

д.т.н. доц. С.А. Рынкевич,
к.т.н. доц. Н.Н. Горбатенко,
к.т.н. доц. О.В. Пузанова,
к.т.н. доц. Г.Л. Антипенко,
к.т.н. доц. В.И. Мрочек,
ст. препод. Ю.С. Романович,
ст. препод. Р.В. Плякин,
асс. В.И. Курстак,
аспирант В.С. Савицкий,
инж. И.М. Дычкин

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

разработка математических моделей автомобилей как сложных вероятностных систем с неголономными связями;
разработка математических моделей процессов функционирования механизмов и систем автомобилей
разработка алгоритмов адаптивных систем автоматического управления и диагностирования гидромеханических передач;
разработка методов синтеза мехатронных систем автоматического управления механизмами автомобиля;
разработка и исследование конструкций компонентов мехатронных систем автоматического управления механизмами автомобиля;
разработка методик поиска оптимальных характеристик и параметров механизмов и систем автомобиля.

ИСТОРИЯ НАПРАВЛЕНИЯ

Научная школа начала зарождаться на кафедре «Автомобили и тракторы» Могилёвского машиностроительного института в 70-х годах прошлого века по инициативе кандидата технических наук Тарасика Владимира Петровича, который организовал группу преподавателей и сотрудников для осуществления научных исследований и разработок в области автомобилестроения.

В период с 1960 г. по 1971 г. он работал начальником КБ гидромеханических трансмиссий Белорусского автомобильного завода. Принимал непосредственное участие в создании карьерных самосвалов особо большой грузоподъемности БелАЗ. Автор общей компоновки первой машины БелАЗ–540 грузоподъемностью 27 т и соавтор разработанной для неё гидромеханической передачи. В дальнейшем под его руководством создано семейство унифицированных гидромеханических передач, производство которого организовано на БелАЗе с 1980 г. Эти передачи используются на машинах Белорусского и Могилевского автозаводов по настоящее время. На основе выполненных на предприятии исследований и разработок в 1970 г. защитил кандидатскую диссертацию.

Во время работы на кафедре под его руководством развернулись работы по созданию методов математического моделирования и функционального проектирования механизмов и систем мобильных машин различного назначения с оптимизацией их параметров. В 1983 г. защитил докторскую диссертацию. В 1984 г. открыл в ММИ отраслевую научно-исследовательскую лабораторию «Системы управления тягово-транспортными машинами» Минтракторосельхозмаша СССР, которая работала до 1992 г. В ней созданы системы автоматического управления военными гусеничными машинами Волгоградского и Минского тракторных заводов.

В 90-х годах выполнялись исследования и разработки по заданиям ГНТП, направленные на создание новых модификаций гидромеханических передач для карьерных самосвалов БелАЗ и на разработку для них систем автоматического управления и диагностирования. Разработаны алгоритмы автоматического управления и созданы программные обеспечения для микропроцессорных контроллеров управления. По программе ГНТП «Машиностроение» разработано техническое обоснование проекта и созданы компоненты мехатронной системы автоматического управления и диагностирования гидромеханических передач карьерных самосвалов БелАЗ.

Руководитель научной школы подготовил 16 кандидатов и одного доктора технических наук. Опубликовал более 300 научных работ, в т.ч. 7 монографий, 6 учебников, соавтор энциклопедии «Машиностроение», том IV–15. Колесные и гусеничные машины (1997 г.). Автор свыше 150 изобретений и патентов, более 40% которых внедрено в производство и использовано на автомобилях БелАЗ и военных гусеничных машинах. В 1984 г. возглавил кафедру «Автоматизированное проектирование машин», с 1991 г. – заведующий кафедрой «Автомобили». Заслуженный изобретатель Республики Беларусь (1998 г.).

Выполненные разработки многократно экспонировались на международных и республиканских выставках и были отмечены дипломами.

На всероссийском конкурсе «Компьютерный инжиниринг» (XXIX Гагаринские чтения, г. Москва, 2003 год) за комплекс разработанных программных обеспечений для функционального проектирования технических систем было присуждено 3-е место.

На Петербургской технической ярмарке 15–17 марта 2011 г. представленная разработка «Мехатронная система автоматического управления энергетическими режимами гидромеханической передачи и двигателя карьерных самосвалов БелАЗ» награждена Золотой медалью и дипломом 1-й степени за лучший инновационный проект и лучшую научно-техническую разработку года.

ЦЕНТРЫ И ЛАБОРАТОРИИ

На кафедре «Автомобили» созданы лабораторные стенды, позволяющие проводить испытания и исследования создаваемых механизмов мехатронных систем автоматического управления различными объектами.

ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ

Тарасик В.П. Проектирование колесных тягово-транспортных машин / В.П. Тарасик. – Минск: Выш. шк., 1984. – 163 с.
Тарасик В.П. Фрикционные муфты автомобильных гидромеханических передач / В.П. Тарасик. – Минск: Наука и техника, 1973. – 320 с.
Тарасик В.П. Интеллектуальные системы управления автотранспортными средствами / В.П. Тарасик, С.А. Рынкевич. – Минск: Технопринт, 2004. – 512 с.
Ксеневич И.П. Теория и проектирование автоматических систем: учебник для вузов / И.П. Ксеневич, В.П. Тарасик. – М.: Машиностроение, 1996. – 480 с.
Тарасик В.П. Математическое моделирование технических систем: учебник для вузов / В.П. Тарасик. – Минск: Дизайн ПРО, 2004. – 640 с.
Тарасик В.П. Интеллектуальные технологии в диагностировании автотранспортных средств / В.П. Тарасик, С.А. Рынкевич. – Могилев: Белорус.-Рос. ун-т, 2007. – 400 с.
Тарасик В.П. Теория движения автомобиля: учебник для вузов / В.П. Тарасик. – СПб.: БХВ-Петербург, 2006. – 478 с.
Тарасик В.П. Теория автомобилей и двигателей: учеб. пособие для вузов / В.П. Тарасик, М.П. Бренч. – Минск: Новое знание; М.: ИНФРА-М, 2013. – 448 с.
Диагностирование гидромеханических передач мобильных машин / Н.Н. Горбатенко, А.Н. Егоров, В.В. Региня, С.А. Рынкевич, В.П. Тарасик, Г.Л. Антипенко; под общ. ред. д-ра техн. наук, проф. В.П. Тарасика. – Могилев: Белорус.-Рос. ун-т, 2010. – 511 с.
Машиностроение. Энциклопедия. Т. IV–15: Колесные и гусеничные машины. – М.: Машиностроение, 1997. (В.П. Тарасик. Статьи в разделе 3: Тракторы. – С. 386–415).

ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И КОММЕРЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ:

Основные научные результаты:

Новый универсальный высокоэффективный метод математического моделирования технических систем на макроуровне (структурно-матричный метод). Позволяет моделировать объекты различной физической природы: механические, гидравлические, тепловые, электрические. Изложен в учебнике «Математическое моделирование технических систем» (первое издание в 1997 г., второе издание в 2004 г.).
Методология автоматизированного функционального проектирования технических систем. Назначение – для получения оптимальных проектно-конструкторских решений на начальной стадии проектирования. Изложена в учебнике «Математическое моделирование технических систем»
Математические модели движения колесных и гусеничных машин как сложных многомерных вероятностных систем с неголономными связями. Опубликованы в монографии «Проектирование колесных тягово-транспортных машин» и в двух учебниках: «Тракторы. Проектирование, конструирование и расчет» и «Теория движения автомобиля».
Корреляционно-спектральный метод моделирования и исследования нелинейных вероятностных систем. Опубликован в учебнике «Теория и проектирование автоматических систем» и в монографии «Проектирование колесных тягово-транспортных машин».
Теория и методы синтеза алгоритмов мехатронных адаптивных систем автоматического управления гидромеханическими передачами мобильных машин. Опубликовано в монографии «Интеллектуальные системы управления автотранспортными средствами».
Теория и методы интеллектуальных технологий в системах автоматического управления и диагностирования автотранспортных средств. Опубликованы в монографиях «Интеллектуальные системы управления автотранспортными средствами» и «Технологии искусственного интеллекта в диагностировании автотранспортных средств».

Все научные разработки используется в учебном процессе по специальности 1–37 01 02 – «Автомобилестроение» и по многим другим специальностям.

Наиболее значимые внедрённые разработки

Семейство унифицированных гидромеханических передач для большегрузных автомобилей и тягачей с двигателями мощностью до 500 кВт. Внедрено в ОАО «БелАЗ». Используются с 1980 г. по настоящее время на машинах БелАЗ и МоАЗ.
Система автоматического управления процессом синхронизации блокируемых элементов зубчатых муфт коробок передач боевой машины десанта. Внедрена в 1992 году на Волгоградском тракторном заводе.
Участие в разработке планетарных гидромеханических коробок передач для карьерных самосвалов БелАЗ г/п 90 т, 130 т, 60 т. Обоснование и выбор кинематической схемы и основных параметров всех компонентов. Внедрена в 2007 г. на самосвалах г/п 90 т. Использована при разработке нового самосвала г/п 60 т.
Алгоритмы адаптивных мехатронных систем автоматического управления гидромеханическими передачами карьерных самосвалов БелАЗ и программное обеспечение микропроцессорных контроллеров управления, реализующее эти алгоритмы. Внедрены на самосвалах г/п 90 т.
Мехатронная система автоматического управления и диагностирования гидромеханических передач карьерных самосвалов БелАЗ г/п 45–60 т. Используется с 2010 г.
Разработка полного комплекса мехатронных компонентов системы автоматического управления гидромеханической передачей и двигателем карьерных самосвалов БелАЗ. Ведется подготовка производства компонентов в ОАО «Измеритель». Начало производства запланировано на 2014 г.