《計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)》課程教學(xué)大綱

《計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)ComputerSimulationTechnology課程編碼MEE111621020開課院部機(jī)電工程學(xué)院課程團(tuán)隊(duì)機(jī)械智能化技術(shù)教學(xué)團(tuán)隊(duì)學(xué)分2.0課內(nèi)學(xué)時(shí)34講授28實(shí)驗(yàn)0上機(jī)6實(shí)踐0課外學(xué)時(shí)0適用專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化授課語言中文先修課程程序設(shè)計(jì)（C）、高等數(shù)學(xué)（2-1）、高等數(shù)學(xué)（2-2）、線性代數(shù)課程簡介（限選）計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是一門理論性和實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，同時(shí)也是一門實(shí)用性很強(qiáng)的專業(yè)課，是繼高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、程序設(shè)計(jì)等課程之后的一門應(yīng)用性較強(qiáng)的課程。通過課程學(xué)習(xí)，理解并掌握數(shù)值積分方法，熟練操作Matlab軟件并進(jìn)行仿真編程。本課程充分考慮到工程類專業(yè)特點(diǎn)，基礎(chǔ)性要強(qiáng)，知識(shí)覆蓋面要廣，內(nèi)容既要考慮到基本知識(shí)的基礎(chǔ)性與通用性，也要顧及到專業(yè)特點(diǎn)，以滿足工程類各專業(yè)學(xué)生今后工作的需要。通過本課程的學(xué)習(xí)，目標(biāo)是使學(xué)生了解和熟悉計(jì)算機(jī)數(shù)字仿真的基本概念、原理和方法，通過本課程的學(xué)習(xí)，達(dá)到熟悉計(jì)算機(jī)仿真基本步驟和思路、針對(duì)特定工程問題掌握計(jì)算機(jī)仿真方法、熟練掌握Matlab軟件并能夠進(jìn)行仿真編程。內(nèi)容主要包括：Matlab軟件編程、連續(xù)系統(tǒng)仿真、離散系統(tǒng)仿真、物理場仿真、隨機(jī)系統(tǒng)仿真、智能仿真概述等。課程涉及大量工程實(shí)例，力求學(xué)生能掌握計(jì)算機(jī)仿真的思想，進(jìn)而具備獨(dú)立仿真工程問題的能力。Computersimulationtechnologyisacoursewithstrongtheoryandpractice,anditisalsoaprofessionalcoursewithstrongpracticability.Itisacoursefollowingadvancedmathematics,linearalgebra,calculationmethods,Acoursewithstrongapplicationaftercoursessuchasprogramming.Throughcourselearning,understandandmasterthenumericalintegrationmethod,skillfullyoperateMatlabsoftwareandcarryoutsimulationprogramming.Thiscoursefullytakesintoaccountthecharacteristicsofengineeringmajors,withstrongfundamentalsandwideknowledgecoverage.Thecontentshouldnotonlytakeintoaccountthefundamentalsandversatilityofbasicknowledge,butalsotakeintoaccounttheprofessionalcharacteristics,inordertomeettheneedsoffutureworkofstudentsmajoringinengineering.Throughthestudyofthiscourse,thegoalistoenablestudentstounderstandandbefamiliarwiththebasicconcepts,principlesandmethodsofcomputerdigitalsimulation.Throughthestudyofthiscourse,theycanbefamiliarwiththebasicstepsandideasofcomputersimulation,mastercomputersimulationmethodsforspecificengineeringproblems,masterMatlabsoftwareskillfullyandbeabletocarryoutsimulationprogramming.Thecontentsmainlyinclude:Matlabsoftwareprogramming,continuoussystemsimulation,discretesystemsimulation,physicalfieldsimulation,stochasticsystemsimulation,Intelligentsimulationoverview,etc.Thecourseinvolvesalargenumberofengineeringexamples,strivingforstudentstomastertheideaofcomputersimulationandthenhavetheabilitytoindependentlysimulateengineeringproblems.負(fù)責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標(biāo)序號(hào)代號(hào)課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：掌握計(jì)算機(jī)仿真的概念及仿真分析方法。是2M2目標(biāo)2：掌握Matlab軟件基本操作，獨(dú)立完成Matlab仿真編程。是3M3目標(biāo)3：掌握連續(xù)系統(tǒng)和離散事件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真的基本技術(shù)。是4M4目標(biāo)4：熟悉物理場仿真、隨機(jī)仿真和智能仿真基本概念和技術(shù)。是三、課程內(nèi)容序號(hào)章節(jié)號(hào)標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點(diǎn)支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時(shí)教學(xué)方式課外學(xué)時(shí)課外環(huán)節(jié)111計(jì)算機(jī)仿真概述初步掌握各類型系統(tǒng)仿真的流程和步驟。M12講授//22.12.1Matlab軟件概述與桌面環(huán)境熟悉Matlab基本操作、語言特點(diǎn)；熟練掌握向量、矩陣定義、運(yùn)算、調(diào)用規(guī)則。M22講授//32.22.2數(shù)據(jù)可視化與編程基礎(chǔ)掌握二維、三維繪圖命令；掌握編程基本操作；掌握三種程序控制結(jié)構(gòu)。M22講授//42.32.3函數(shù)的調(diào)用與Simulink基礎(chǔ)靈活掌握函數(shù)調(diào)用方式；掌握Simulink仿真基礎(chǔ)操作。M22講授//52.42.4MATLAB運(yùn)行環(huán)境與基本操作熟悉MATLAB運(yùn)行環(huán)境；掌握MATLAB的基本操作命令和幫助系統(tǒng)。M22上機(jī)//62.52.5MATLAB基本編程實(shí)踐熟悉向量與矩陣的生成、運(yùn)算；熟悉二維、三維繪圖命令。M22上機(jī)//72.62.6Simulink仿真實(shí)踐了解SIMULINK的界面與基本模型庫；掌握SIMULINK建模與仿真的基本方法；撰寫仿真報(bào)告。M22上機(jī)//83.13.1連續(xù)系統(tǒng)仿真基本概念掌握連續(xù)系統(tǒng)定義、特點(diǎn)、表征方式；掌握連續(xù)系統(tǒng)仿真基本步驟。M32講授//93.23.2系統(tǒng)方程與狀態(tài)空間表達(dá)式理解連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)空間方程的建立、求解；掌握相平面、解軌跡等狀態(tài)空間法表征系統(tǒng)響應(yīng)。M32講授//103.33.3數(shù)值積分方法1掌握向前歐拉法、梯形法求解一階常微分方程；掌握龍科庫塔數(shù)值積分算法。M32講授//113.43.4數(shù)值積分方法2理解多點(diǎn)積分法算法思路；掌握Newmark高階數(shù)值積分算法；結(jié)合實(shí)例，理解各類數(shù)值積分方法的特點(diǎn)。M32講授//1244離散系統(tǒng)仿真理解離散系統(tǒng)仿真步驟與基本概念，包括實(shí)體、設(shè)備、事件、活動(dòng)、進(jìn)程、仿真鐘等；理解隨機(jī)數(shù)的生成原理，掌握Matlab生成隨機(jī)數(shù)的方法；結(jié)合實(shí)例，深入理解離散系統(tǒng)仿真。M32講授//135.15.1物理場仿真基本概念了解和掌握物理場基本概念和數(shù)學(xué)表征方法；結(jié)合實(shí)例，理解物理場仿真步驟。M42講授//145.25.2偏微分方程數(shù)值求解方法簡介理解有限元法求解偏微分方程基本原理和步驟；了解有限差分、有限體積、無網(wǎng)格法等偏微分方程數(shù)值求解方法。M42講授//156.16.1隨機(jī)系統(tǒng)仿真概述掌握隨機(jī)過程基本概念；掌握隨機(jī)系統(tǒng)表征方法。M42講授//166.26.2隨機(jī)信號(hào)生成掌握三角函數(shù)諧波法與ARMA算法生成隨機(jī)信號(hào)的方法與步驟；以典型振子為例，理解隨機(jī)系統(tǒng)仿真方法。M42講授//1777智能仿真概述了解智能基本概念與發(fā)展歷史；理解神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)搭建與反向傳播算法；了解遺傳算法基本思路；了解虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等現(xiàn)代仿真技術(shù)。M42講授//四、考核方式序號(hào)考核環(huán)節(jié)操作細(xì)節(jié)總評(píng)占比1上機(jī)實(shí)驗(yàn)1.本課程6個(gè)學(xué)時(shí)上機(jī)實(shí)驗(yàn)，共3次上機(jī)課程。2.成績采用百分制，根據(jù)上機(jī)作業(yè)完成情況打分。3.考核學(xué)生掌握matlab基本操作與編程能力，利用數(shù)值積分算法結(jié)合Simulink工具實(shí)現(xiàn)簡單系統(tǒng)的仿真。40%2期末考試1.半開卷考試，僅允許攜帶本人手寫筆記。2.成績采用百分制，卷面成績總分100分。3.主要考核學(xué)生對(duì)系統(tǒng)仿真基本概念的理解；對(duì)數(shù)值積分算法的掌握程度；對(duì)離散系統(tǒng)、物理場系統(tǒng)、隨機(jī)系統(tǒng)仿真基本概念和過程的理解程度。60%五、評(píng)分細(xì)則序號(hào)課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評(píng)分等級(jí)1M1上機(jī)實(shí)驗(yàn)0%2M1期末考試100%（見試卷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）3M2上機(jī)實(shí)驗(yàn)80%A-按時(shí)提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，代碼編寫規(guī)范，注釋可讀性強(qiáng)。B-按時(shí)提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，代碼編寫基本完成，具有一定可讀性。C-代碼基本完成，但有明顯錯(cuò)誤。D-無編寫或代碼無法辨認(rèn)。4M2期末考試20%（見試卷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）5M3上機(jī)實(shí)驗(yàn)20%A-正確完成數(shù)值積分算法的編寫，并添加詳細(xì)注釋，可讀性較強(qiáng)。B-正確完成數(shù)值積分算法的編寫，但注釋不清，可讀性差。C-部分完成數(shù)值積分算法的編寫；D-數(shù)值積分算法編寫錯(cuò)誤或無編寫6M3期末考試80%（見試卷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）7M4上機(jī)實(shí)驗(yàn)0%8M4期末考試100%（見試卷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）評(píng)分等級(jí)說明：[A,B