随着科学技术特别是信息技术的高速发展,数学建模的应用价值越来越得到众人的重视,
数学建模本身是一个创造性的思维过程,它是对数学知识的综合应用,具有较强的创新性,以下是一篇关于数学建模教育开展策略探究的论文 范文 ,欢迎阅读参考。
大学数学具有高度抽象性和概括性等特点,知识本身难度大再加上学时少、内容多等教学现状常常造成学生的学习积极性不高、知识掌握不够透彻、遇到实际问题时束手无策,而数学建模思想能激发学生的学习兴趣,培养学生应用数学的意识,提高其解决实际问题的能力。数学建模活动为学生构建了一个由数学知识通向实际问题的桥梁,是学生的数学知识和应用能力共同提高的最佳结合方式。因此在大学数学教育中应加强数学建模教育和活动,让学生积极主动学习建模思想,认真体验和感知建模过程,以此启迪创新意识和 创新思维 ,提高其素质和创新能力,实现向素质教育的转化和深入。
一、数学建模的含义及特点
数学建模即抓住问题的本质,抽取影响研究对象的主因素,将其转化为数学问题,利用数学思维、数学逻辑进行分析,借助于数学 方法 及相关工具进行计算,最后将所得的答案回归实际问题,即模型的检验,这就是数学建模的全过程。一般来说",数学建模"包含五个阶段。
1.准备阶段
主要分析问题背景,已知条件,建模目的等问题。
2.假设阶段
做出科学合理的假设,既能简化问题,又能抓住问题的本质。
3.建立阶段
从众多影响研究对象的因素中适当地取舍,抽取主因素予以考虑,建立能刻画实际问题本质的数学模型。
4.求解阶段
对已建立的数学模型,运用数学方法、数学软件及相关的工具进行求解。
5.验证阶段
用实际数据检验模型,如果偏差较大,就要分析假设中某些因素的合理性,修改模型,直至吻合或接近现实。如果建立的模型经得起实践的检验,那么此模型就是符合实际规律的,能解决实际问题或有效预测未来的,这样的建模就是成功的,得到的模型必被推广应用。
二、加强数学建模教育的作用和意义
(一) 加强数学建模教育有助于激发学生学习数学的兴趣,提高数学修养和素质
数学建模教育强调如何把实际问题转化为数学问题,进而利用数学及其有关的工具解决这些问题, 因此在大学数学的教学活动中融入数学建模思想,鼓励学生参与数学建模实践活动,不但可以使学生学以致用,做到理论联系实际,而且还会使他们感受到数学的生机与活力,激发求知的兴趣和探索的欲望,变被动学习为主动参与其效率就会大为改善。数学修养和素质自然而然得以培养并提高。
(二)加强数学建模教育有助于提高学生的分析解决问题能力、综合应用能力
数学建模问题来源于社会生活的众多领域,在建模过程中,学生首先需要阅读相关的文献资料,然后应用数学思维、数学逻辑及相关知识对实际问题进行深入剖析研究并经过一系列复杂计算,得出反映实际问题的最佳数学模型及模型最优解。因此通过数学建模活动学生的视野将会得以拓宽,应用意识、解决复杂问题的能力也会得到增强和提高。
(三)加强数学建模教育有助于培养学生的创造性思维和创新能力
所谓创造力是指"对已积累的知识和 经验 进行科学地加工和创造,产生新概念、新知识、新思想的能力,大体上由感知力、 记忆力 、思考力、 想象力 四种能力所构成"[1].现今教育界认为,创造力的培养是人才培养的关键,数学建模活动的各个环节无不充满了创造性思维的挑战。
很多不同的实际问题,其数学模型可以是相同或相似的,这就要求学生在建模时触类旁通,挖掘不同事物间的本质,寻找其内在联系。而对一个具体的建模问题,能否把握其本质转化为数学问题,是完成建模过程的关键所在。同时建模题材有较大的灵活性,没有统一的标准答案,因此数学建模过程是培养学生创造性思维,提高创新能力的过程[2].
(四)加强数学建模教育有助于提高学生科技论文的撰写能力
数学建模的结果是以论文形式呈现的,如何将建模思想、建立的模型、最优解及其关键环节的处理在论文中清晰地表述出来,对本科生来说是一个挑战。经历数学建模全过程的磨练,特别是数模论文的撰写,学生的文字语言、数学表述能力及论文的撰写能力无疑会得到前所未有的提高。
(五)加强数学建模教育有助于增强学生的团结合作精神并提高协调组织能力建模问题通常较复杂,涉及的知识面也很广,因此数学建模实践活动一般效仿正规竞赛的规则,三人为一队在三天内以论文形式完成建模题目。要较好地完成任务,离不开良好的组织与管理、分工与协作[3].
三、开展数学建模教育及活动的具体途径和有效方法
(一)开展数学建模课堂教学
即在课堂教学中,教师以具体的案例作为主要的教学内容,通过具体问题的建模,介绍建模的过程和思想方法及建模中要注意的问题。案例教学法的关键在于把握两个重要环节:
案例的选取和课堂教学的组织。
教学案例一定要精心选取,才能达到预期的教学效果。其选取一般要遵循以下几点。
1. 代表性:案例的选取要具有科学性,能拓宽学生的知识面,突出数学建模活动重在培养兴趣提高能力等特点。
2. 原始性:来自媒体的信息,企事业单位的 报告 ,现实生活和各学科中的问题等等,都是数学建模问题原始资料的重要来源。
3. 创新性:案例应注意选取在建模的某些环节上具有挑战性,能激发学生的创造性思维,培养学生的创新精神和提高创造能力。
案例教学的课堂组织,一部分是教师讲授,从实际问题出发,讲清问题的背景、建模的要求和已掌握的信息,介绍如何通过合理的假设和简化建立优化的数学模型。还要强调如何用求解结果去解释实际现象即检验模型。另一部分是课堂讨论,让学生自由发言各抒己见并提出新的模型,简介关键环节的处理。最后教师做出点评,提供一些改进的方向,让学生自己课外独立探索和钻研,这样既突出了教学重点,又给学生留下了进一步思考的空间,既避免了教师的"满堂灌",也活跃了课堂气氛,提高了学生的课堂学习兴趣和积极性,使传授知识变为学习知识、应用知识,真正地达到提高素质和培养能力的教学目的[4].
(二)开展数模竞赛的专题培训指导工作
建立数学建模竞赛指导团队,分专题实行教师负责制。每位教师根据自己的专长,负责讲授某一方面的数学建模知识与技巧,并选取相应地建模案例进行剖析。如离散模型、连续模型、优化模型、微分方程模型、概率模型、统计回归模型及数学软件的使用等。学生根据自己的薄弱点,选择适合的专题培训班进行学习,以弥补自己的不足。这种针对性的数模教学,会极大地提高教学效率。
(三)建立数学建模网络课程
以现代 网络技术 为依托,建立数学建模课程网站,内容包括:课程介绍,课程大纲,教师教案,电子课件,教学实验,教学录像,网上答疑等;还可以增加一些有关栏目,如历年国内外数模竞赛介绍,校内竞赛,专家点评,获奖心得交流;同时提供数模学习资源下载如讲义,背景材料,历年国内外竞赛题,优秀论文等。以此为学生提供良好的自主学习网络平台,实现课堂教学与网络教学的有机结合,达到有效地提高学生数学建模综合应用能力的目的。[5,6]
(四)开展校内数学建模竞赛活动
完全模拟全国大学生数模竞赛的形式规则:定时公布赛题,三人一组,只能队内讨论,按时提交论文,之后指导教师、参赛同学集中讨论,进一步完善。笔者负责数学建模竞赛培训近 20 年,多年的实践证明,每进行一次这样的训练,学生在建模思路、建模水平、使用软件能力、论文书写方面就有大幅提高。多次训练之后,学生的建模水平更是突飞猛进,效果甚佳。
如 2008 年我指导的队荣获全国高教社杯大学生数学建模竞赛的最高奖---高教社杯奖,这是此赛设置的唯一一个名额,也是当年从全国(包括香港)院校的约 1 万多个本科参赛队中脱颖而出的。又如 2014 年我校 57 队参加全国大学生数学建模竞赛,43 队获奖,获奖比例达 75%,创历年之最。
(五)鼓励学生积极参加全国大学生数学建模竞赛、国际数学建模竞赛
全国大学生数学建模竞赛创办于 1992 年,每年一届,目前已成为全国高校规模最大的基础性学科竞赛, 国际大学生数学建模竞赛是世界上影响范围最大的高水平大学生学术赛事。参加数学建模大赛可以激励学生学习数学的积极性,提高运用数学及相关工具分析问题解决问题的综合能力,开拓知识面,培养创造精神及合作意识。
四、结束语
数学建模本身是一个创造性的思维过程,它是对数学知识的综合应用,具有较强的创新性,而高校数学教学改革的目的之一是要着力培养学生的创造性思维,提高学生的创新能力。因此应将数学建模思想融入教学活动中,通过不断的数学建模教育和实践培养学生的创新能力和应用能力从而提高学生的基本素质以适应社会发展的要求。
参考文献:
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大部分数学知识是抽象的,概念比较枯燥,造成学生学习困难,而数学建模的运用,在很大程度上可以将抽象的数学知识转化成实体模型,让学生更容易理解和学习数学知识。教师要做的就是了解并掌握数学建模的方法,并且把这种 教学方法 运用到数学教学中。
对教师来说,发现好的教学方法不是最重要的,而是如何把方法与教学结合起来。通过对数学建模的长期研究和实践应用,笔者 总结 了数学建模的概念以及运用策略。
一、数学建模的概念
想要更好地运用数学建模,首先要了解什么是数学建模。可以说,数学建模就像一面镜子,可以使数学抽象的影像产生与之对应的具体化物象。
二、在小学数学教学中运用数学建模的策略
1.根据事物之间的共性进行数学建模
想要运用数学建模,首先要对建模对象有一定的感知。教师要创造有利的条件,促使学生感知不同事物之间的共性,然后进行数学建模。
教师应做好建模前的指导工作,为学生的数学建模做好铺垫,而学生要学会尝试自己去发现事物的共性,争取将事物的共性完美地运用到数学建模中。在建模过程中,教师要引导学生把新知识和旧知识结合起来的作用,将原来学习中发现的好方法运用到新知识的学习、新数学模型的构建中,降低新的数学建模的难度,提高学生数学建模的成功率。如在教学《图形面积》时,教师可以利用不同的图形模板,让学生了解不同图形的面积构成,寻找不同图形面积的差异以及图形之间的共性。这样直观地向学生展示图形的变化,可以加深学生对知识的理解,提高学生的学习效率。
2.认识建模思想的本质
建模思想与数学的本质紧密相连,它不是独立存在于数学教学之外的。所以在数学建模过程中,教师要帮助学生正确认识数学建模的本质,将数学建模与数学教学有机结合起来,提高学生解决问题的能力,让学生真正具备使用数学建模的能力。
建模过程并不是独立于数学教学之外的,它和数学的教学过程紧密相连。数学建模是使人对数学抽象化知识进行具体认识的工具,是运用数学建模思想解决数学难题的过程。因此,教师要将它和数学教学组成一个有机的整体,不仅要帮助学生完成建模,更要带领学生认识数学建模的本质,领悟数学建模思想的真谛,并逐渐引导学生使用数学建模解决数学学习过程中遇到的问题。
3.发挥教材在数学建模上的作用
教材是最基础的教学工具,在数学教材中有很多典型案例可以利用在数学建模上,其中很大一部分来源于生活,更易于小学生学习和理解,有助于学生构建数学建模思想。教师要利用好教材,培养学生的建模能力,帮助学生建造更易于理解的数学模型,从而提高学生的学习效率。如在教学加减法时,教材上会有很多数苹果、香蕉的例题,这些就是很好的数学模型,因为贴近生活,可以激发学生的学习兴趣,培养学生数学建模的能力,所以教师应该深入研究教材。
数学建模是一种很好的数学教学方法,教师要充分利用这种教学方法,真正做到实践与理论完美结合。
1、层次分析法,简称AHP,是指将与决策总是有关的元素分解成目标、准则、方案等层次,在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法。该方法是美国运筹学家匹茨堡大学教授萨蒂于20世纪70年代初,在为美国国防部研究"根据各个工业部门对国家福利的贡献大小而进行电力分配"课题时,应用网络系统理论和多目标综合评价方法,提出的一种层次权重决策分析方法。
2、多属性决策是现代决策科学的一个重要组成部分,它的理论和方法在工程设计、经济、管理和军事等诸多领域中有着广泛的应用,如:投资决策、项目评估、维修服务、武器系统性能评定、工厂选址、投标招标、产业部门发展排序和经济效益综合评价等.多属性决策的实质是利用已有的决策信息通过一定的方式对一组(有限个)备选方案进行排序或择优.它主要由两部分组成:(l) 获取决策信息.决策信息一般包括两个方面的内容:属性权重和属性值(属性值主要有三种形式:实数、区间数和语言).其中,属性权重的确定是多属性决策中的一个重要研究内容;(2)通过一定的方式对决策信息进行集结并对方案进行排序和择优。
3、灰色预测模型(Gray Forecast Model)是通过少量的、不完全的信息,建立数学模型并做出预测的一种预测方法.当我们应用运筹学的思想方法解决实际问题,制定发展战略和政策、进行重大问题的决策时,都必须对未来进行科学的预测.预测是根据客观事物的过去和现在的发展规律,借助于科学的方法对其未来的发展趋势和状况进行描述和分析,并形成科学的假设和判断。
4、Dijkstra算法能求一个顶点到另一顶点最短路径。它是由Dijkstra于1959年提出的。实际它能出始点到 其它 所有顶点的最短路径。
Dijkstra算法是一种标号法:给赋权图的每一个顶点记一个数,称为顶点的标号(临时标号,称T标号,或者固定标号,称为P标号)。T标号表示从始顶点到该标点的最短路长的上界;P标号则是从始顶点到该顶点的最短路长。
5、Floyd算法是一个经典的动态规划算法。用通俗的语言来描述的话,首先我们的目标是寻找从点i到点j的最短路径。从动态规划的角度看问题,我们需要为这个目标重新做一个诠释(这个诠释正是动态规划最富创造力的精华所在)从任意节点i到任意节点j的最短路径不外乎2种可能,1是直接从i到j,2是从i经过若干个节点k到j。所以,我们假设Dis(i,j)为节点u到节点v的最短路径的距离,对于每一个节点k,我们检查Dis(i,k) + Dis(k,j) < Dis(i,j)是否成立,如果成立,证明从i到k再到j的路径比i直接到j的路径短,我们便设置Dis(i,j) = Dis(i,k) + Dis(k,j),这样一来,当我们遍历完所有节点k,Dis(i,j)中记录的便是i到j的最短路径的距离。
6、模拟退火算法是模仿自然界退火现象而得,利用了物理中固体物质的退火过程与一般优化问题的相似性从某一初始温度开始,伴随温度的不断下降,结合概率突跳特性在解空间中随机寻找全局最优解。
7、种群竞争模型:当两个种群为争夺同一食物来源和生存空间相互竞争时,常见的结局是,竞争力弱的灭绝,竞争力强的达到环境容许的最大容量。使用种群竞争模型可以描述两个种群相互竞争的过程,分析产生各种结局的条件。
8、排队论发源于上世纪初。当时美国贝尔电话公司发明了自动电话,以适应日益繁忙的工商业电话通讯需要。这个新发明带来了一个新问题,即通话线路与电话用户呼叫的数量关系应如何妥善解决,这个问题久久未能解决。1909年,丹麦的哥本哈根电话公司.埃尔浪(Erlang)在热力学统计平衡概念的启发下解决了这个问题。
9、线性规划是运筹学中研究较早、发展较快、应用广泛、方法较成熟的一个重要分支,它是辅助人们进行科学管理的一种数学方法.在经济管理、交通运输、工农业生产等经济活动中,提高经济效果是人们不可缺少的要求,而提高经济效果一般通过两种途径:一是技术方面的改进,例如改善生产工艺,使用新设备和新型原材料.二是生产组织与计划的改进,即合理安排人力物力资源.线性规划所研究的是:在一定条件下,合理安排人力物力等资源,使经济效果达到最好.一般地,求线性目标函数在线性约束条件下的最大值或最小值的问题,统称为线性规划问题。满足线性约束条件的解叫做可行解,由所有可行解组成的集合叫做可行域。决策变量、约束条件、目标函数是线性规划的三要素。
10、非线性规划:非线性规划是一种求解目标函数或约束条件中有一个或几个非线性函数的最优化问题的方法。运筹学的一个重要分支。20世纪50年代初,库哈() 和托克 () 提出了非线性规划的基本定理,为非线性规划奠定了理论基础。这一方法在工业、交通运输、经济管理和军事等方面有广泛的应用,特别是在“最优设计”方面,它提供了数学基础和计算方法,因此有重要的实用价值。
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数学应用是数学 教育 的重要内容,呼唤数学应用意识,提高数学应用教学质量,已成为广大数学教育工作者的共识。下面是我为大家推荐的数学建模论文,供大家参考。
数学建模论文 范文 一:建模在高等数学教学中的作用及其具体运用
一、高等数学教学的现状
(一) 教学观念陈旧化
就当前高等数学的教育教学而言,高数老师对学生的计算能力、思考能力以及 逻辑思维 能力过于重视,一切以课本为基础开展教学活动。作为一门充满活力并让人感到新奇的学科,由于教育观念和思想的落后,课堂教学之中没有穿插应用实例,在工作的时候学生不知道怎样把问题解决,工作效率无法进一步提升,不仅如此,陈旧的教学理念和思想让学生渐渐的失去学习的兴趣和动力。
(二) 教学 方法 传统化
教学方法的优秀与否在学生学习的过程中发挥着重要的作用,也直接影响着学生的学习成绩。一般高数老师在授课的时候都是以课本的顺次进行,也就意味着老师“由定义到定理”、“由习题到练习”,这种默守陈规的教学方式无法为学生营造活跃的学习氛围,让学生独自学习、思考的能力进一步下降。这就要求教师致力于和谐课堂氛围营造以及使用新颖的教育教学方法,让学生在课堂中主动参与学习。
二、建模在高等数学教学中的作用
对学生的 想象力 、观察力、发现、分析并解决问题的能力进行培养的过程中,数学建模发挥着重要的作用。最近几年,国内出现很多以数学建模为主体的赛事活动以及教研活动,其在学生学习兴趣的提升、激发学生主动学习的积极性上扮演着重要的角色,发挥着突出的作用,在高等数学教学中引入数学建模还能培养学生不畏困难的品质,培养踏实的工作精神,在协调学生学习的知识、实际应用能力等上有突出的作用。虽然国内高等院校大都开设了数学建模选修课或者培训班,但是由于课程的要求和学生的认知水平差异较大,所以课程无法普及为大众化的教育。如今,高等院校都在积极的寻找一种载体,对学生的整体素质进行培养,提升学生的创新精神以及创造力,让学生满足社会对复合型人才的需求,而最好的载体则是高等数学。
高等数学作为工科类学生的一门基础课,由于其必修课的性质,把数学建模引入高等数学课堂中具有较广的影响力。把数学建模思想渗入高等数学教学中,不仅能让数学知识的本来面貌得以还原,更让学生在日常中应用数学知识的能力得到很好的培养。数学建模要求学生在简化、抽象、翻译部分现实世界信息的过程中使用数学的语言以及工具,把内在的联系使用图形、表格等方式表现出来,以便于提升学生的表达能力。在实际的学习数学建模之后,需要检验现实的信息,确定最后的结果是否正确,通过这一过程中的锻炼,学生在分析问题的过程中可以主动地、客观的辩证的运用数学方法,最终得出解决问题的最好方法。因此,在高等数学教学中引入数学建模思想具有重要的意义。
三、将建模思想应用在高等数学教学中的具体 措施
(一) 在公式中使用建模思想
在高数教材中占有重要位置的是公式,也是要求学生必须掌握的内容之一。为了让教师的教学效果进一步提升,在课堂上老师不仅要让学生对计算的技巧进一步提升之余,还要和建模思想结合在一起,让解题难度更容易,还让课堂氛围更活跃。为了让学生对公式中使用建模思想理解的更透彻,老师还应该结合实例开展教学。
(二) 讲解习题的时候使用数学模型的方式
课本例题使用建模思想进行解决,老师通过对例题的讲解,很好的讲述使用数学建模解决问题的方式,让学生清醒的认识在解决问题的过程中怎样使用数学建模。完成每章学习的内容之后,充分的利用时间为学生解疑答惑,以学生所学的专业情况和学生水平的高低选择合适的例题,完成建模、解决问题的全部过程,提升学生解决问题的效率。
(三) 组织学生积极参加数学建模竞赛
一般而言,在竞赛中可以很好地锻炼学生竞争意识以及独立思考的能力。这就要求学校充分的利用资源并广泛的宣传,让学生积极的参加竞赛,在实践中锻炼学生的实际能力。在日常生活中使用数学建模解决问题,让学生独自思考,然后在竞争的过程中意识到自己的不足,今后也会努力学习,改正错误,提升自身的能力。
四、结束语
高等数学主要对学生从理论学习走向解决实际问题的能力进行培养,在高等数学中应用建模思想,促使学生对高数知识更充分的理解,学习的难度进一步降低,提升应用能力和探索能力。当前,在高等教学过程中引入建模思想还存在一定的不足,需要高校高等数学老师进行深入的研究和探索的同时也需要学生很好的配合,以便于今后的教学中进一步提升教学的质量。
参考文献
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数学建模论文范文二:数学建模教学中数学素养和创新意识的培养
前言
创新人才的培养是新的时代对高等教育提出的新要求.培养高质量、高层次人才不仅需要传统意义上的逻辑思维能力、推理演算能力,更需要具备对所涉及的专业问题建立数学模型,进行数学实验,利用先进的计算工具、数学软件进行数值求解和做出定量分析的能力.
因此,如何培养学生的求知欲,如何培养学生的学习积极性,如何培养学生的创新意识和创新能力已成为高等教育迫切需要解决的问题[1].
在数学教学中,传统的数学教学往往注重知识的传授、公式的推导、定理的证明以及应用能力的培养.尽管这种模式并非一无是处,甚至有时还相当成功,但它不能有效地激发广大学生的求知欲,不能有效地培养学生的学习积极性,不能有效地培养学生的创新意识和创新能力.
而如何培养学生的创新意识和创新能力,既没有现成的模式可循,也没有既定的方法可套用,只能靠广大教师不断探索和实践.
近年来,国内几乎所有大学都相继开设了数学建模和数学实验课,在人才培养和学科竞赛上都取得了显着的成效.数学建模是指对特定的现象,为了某一目的作一些必要的简化和假设,运用适当的数学理论得到的一个数学结构,这个数学结构即为数学模型,建立这个数学模型的过程即为数学建模[2].
所谓数学教学中的数学实验,就是从给定的实际问题出发,借助计算机和数学软件,让学生在数字化的实验中去学习和探索,并通过自己设计和动手,去体验问题解决的教学活动过程.数学实验是数学建模的延伸,是数学学科知识在计算机上的实现,从而使高度抽象的数学理论成为生动具体的可视性过程.
因此,数学实验就是一个以学生为主体,以实际问题为载体,以计算机为媒体,以数学软件为工具,以数学建模为过程,以优化数学模型为目标的数学教学活动过程[3-7].
因此,如何把实际问题与所学的数学知识联系起来;如何根据实际问题提炼数学模型;建模的方法和技巧;数学模型所涉及到的各类算法以及这些算法在相应数学软件平台上的实现等问题就成了我们研究的重点.现结合教学实践,谈谈笔者在数学建模和数学实验课的教学中 总结 的几点看法.
1掌握数学语言独有的特点和表达形式
准确使用数学语言模拟现实模型数学语言是表达数学思想的专门语言,它是自然语言发展到高级状态时的特殊形式,是人类基于思维、认知的特殊需要,按照公有思维、认知法则而制造出来的语言及其体系,给人们提供一套完整的并不断精细、完善、完美的思维和认知程序、规则、方法.
用数学语言进行交流和良好的符号意识是重要的数学素质.数学建模教学是以训练学生的思维为核心,而语言和思维又是密不可分的.能否成功地进行数学交流,不仅涉及一个人的数学能力,而且也涉及到一个人的思路是否开阔,头脑是否开放,是否尊重并且愿意考虑各方面的不同意见,是否乐于接受新的思想感情观念和新的行为方式.数学建模是利用数学语言模拟现实的模型,把现实模型抽象、简化为某种数学结构是数学模型的基本特征.
现实问题要通过数学方法获得解决,首先必须将其中的非数学语言数学化,摒弃其中表面的具体叙述,抽象出其中的数学本质,形成数学模型.通过分析现实中的数学现象,对常见的数学现象进行数学语言描述,从而将现实问题转化为数学问题来解决.
2借助数学建模教学使学生学会使用数学语言构建数学模型
根据现阶段普通高校学生年龄特点和知识结构,我们可以通过数学建模对学生加强数学语言能力的培养,让他们熟练掌握数学语言,以期提升学生的形象思维、 抽象思维 、逻辑推理和表达能力,提高学生的数学素质和数学能力.在数学建模教学过程中,教师要力求做到用词准确,叙述精炼,前后连贯,逻辑性强.在问题的重述和分析中揭示数学语言的严谨性;在数学符号说明和模型的建立求解中揭示数学语言的简约性,彰显数学语言的逻辑性、精确性和情境性,突出数学符号语言含义的深刻性;在模型的分析和结果的罗列中,显示图表语言的直观性,展示数学语言的确定意义、语义和语法;在模型的应用和推广中,显示出数学符号语言的推动力的独特魅力.
而在学生的书面作业或论文 报告 中,注意培养学生数学语言表达的规范性.书面表达是数学语言表达能力的一种重要形式.通过教师数学建模教学表述规范的样板和学生严格的书面表达的长期训练来完成.在书面表达上,主要应做到思维清晰、叙述简洁、书写规范.例如在建立模型和求解上,严格要求学生在模型的假设,符号说明、模型的建立和求解,图形的绘制、变量的限制范围、模型的分析与推广方面,做到严谨规范.
对学生在利用建模解决问题时使用符号语言的不准确、不规范、不简洁等方面要及时纠正.
3借助数学实验教学,展示高度抽象
的数学理论成为具体的可视性过程要培养创新人才,上好数学实验课,首先要有创新型的教师,建立起一支"懂实验""会试验""能创新"的教师队伍.由于数学实验课理论联系实际,特点鲜明,内容新颖,方法特别,所以能够上好数学实验课,教师就必须具备扎实的数学理论功底,计算机软件应用操作能力,良好的科研素质与科研能力.
因此,数学与统计学院就需要选取部分教师,主攻数学建模、数学实验、数值分析课程.优先选派数学实验教师定期出去进修深造提高,以便真正形成一支"懂实验""会实验""能创新"的教师队伍.实验课的地位要给予应有的重视.我院现存的一个重要表现就是实验设备不足,实验室开放时间不够.为了确保数学实验有物质条件上的保证,必须建立数学实验与数学建模实验室.
配备足够的高性能计算机,全天候对学生开放,尽快尽早淘汰陈旧的计算机设备.精心设计实验内容,强化典型实验,培养宽厚扎实理论水平;精选实验内容,加强学生之间的互动,培养协作意识和团队精神.在实验教学时数有限的情况下,依据培养目标和教学纲要,对教材中的实验内容进行选择、设计.要最大限度地开发学生的创造性思维,数学实验在项目设计过程中应当遵循适应性、趣味性、灵活性、科学性、渐进性和应用性的基本原则.
选择基础性试验,重点培养宽厚扎实的理论水平,提高对数学理论与方法的深刻理解.熟练各种数学软件的应用与开发,提高计算机应用能力,增强实践应用技能;增加综合性实验和设计性实验,从实际问题出发,培养学生分析问题,解决问题的能力,强化 创新思维 的开发.
教学方法上实行启发参与式教学法:启发-参与-诱导-提高.充分发挥学生主体作用,以学生亲自动脑动手为主.
教师先提出问题,对实验内容,实验目标,进行必要的启发;然后充分发挥学生主体作用,学生动手操作,每个命令、语句学生都要在计算机上操作得到验证;根据学生出现的情况,老师总结学生出现的问题,进行进一步的诱导;再让其理清思路,再次动手实践,从理论与实践的结合上获得能力上提高.数学实验是一门强调实践、强调应用的课程.
数学实验将数学知识、数学建模与计算机应用三者融为一体,可以使学生深入理解数学的基本概念和理论,掌握数值计算方法,培养学生运用所学知识使用计算机解决实际问题的能力,是一门实践性很强的课程.在这一教学活动中,通过数学软件如MAT-LAB、Mathematica、SPSS的教学和综合数学实验,如碎片拼接、罪犯藏匿地点的查找、光伏电池的连接、野外漂流管理、水资源的有效利用、葡萄酒的分类等,通这些实际问题最终的数学化的解决,将高度抽象的数学理论呈现为生动具体的可视性结论,展示数学模型与计算机技术相结合的高度抽象的数学理论成为生动具体的可视性过程.
4突出学生的主体作用,循序渐进培养学生学习、实践到创新
实践教学的目的是要提高学生应用所学知识分析、解决实际问题的综合能力.
在教学中,搭建数学建模与数学实验这个平台,提示学生用计算机解决经过简化的问题,或自己提出实验问题,设计实验步骤,观察实验结果,尤其是将庞大繁杂的数学计算交给计算机完成,摆脱过去害怕数学计算、画函数图像、解方程等任务,避免学生一见到庞大的数学计算公式就会产生畏惧心理,从而丧失信心,让学生体会到在数学面前自己由弱者变成了强者,由失败者变成了胜利者、成功者.
再设计让学生自己动手去解决的各类实际问题,使学生通过对实际问题的仔细分析、作出合理假设、建立模型、求解模型及对结果进行分析、检验、总结等,解决实际问题,逐步培养学生熟练使用计算机和数学软件的能力以及运用数学知识解决实际问题的意识和能力.
同时,给学生提供大量的上机实践的机会,提高学生应用数学软件的能力.一个实际问题构成一个实验内容,通过实践环节加大训练力度,并要求学生通过计算机编程求解、编写实验报告等形式,达到提高学生解决实际问题综合能力的目标.数学建模与数学实验课程通过实际问题---方法与分析---范例---软件---实验---综合练习的教学过程,以实际问题为载体,以大学基本数学知识为基础,采用自学、讲解、讨论、试验、文献阅读等方式,在教师的逐步指导下,学习基本的建模与计算方法.
通过学习查阅文献资料、用所学的数学知识和计算机技术,借助适当的数学软件,学会用数学知识去解决实际问题的一些基本技巧与方法.通过实验过程的学习,加深学生对数学的了解,使同学们应用数学方法的能力和发散性思维的能力得到进一步的培养.实践已证明,数学建模与数学实验课这门课深受学生欢迎,它的教学无论对培养创新型人才还是应用型人才都能发挥其他课程无法替代的作用.
5具体的教学策略和途径
数学建模课程和数学实验课程同时开设,在课程教学中,要尽可能做到如下几个方面:
1)注重背景的阐述
让学生了解问题背景,才能知道解决实际问题需要哪些知识,才能做出贴近实际的假设,而这恰恰是建立一个能够解决实际问题的数学模型的前提.再者,问题背景越是清晰,越能够体现问题的重要性,这样才能激发学生解决实际问题的兴趣.
2)注重模型建立与求解过程中的数学语言的使用
在做好实际问题的简化后,使用精炼的数学符号表示现实含义是数学语言使用的彰显.基于必要的背景知识,建立符合现实的数学模型,通过多个方面对模型进行修正,向学生展示不同的条件相对应的数学模型对于现实问题的解决.在模型的求解上,严格要求学生在模型的假设,符号说明、图形的绘制、变量的限制范围、模型的分析与推广方面,做到严谨规范.对学生在利用建模解决问题时使用符号语言的不准确、不规范、不简洁等方面及时纠正.
3)注重经典算法的数学软件的实现和改进
由于实际问题的特殊性导致数学模型没有固定的模式,这就要求既要熟练掌握一般数学软件和算法的实现,又要善于改进和总结,使得现有的算法和程序能够通过修正来解决实际问题,这对于学生能力的培养不可或缺.只有不断的学习和总结,才有数学素养的培养和创新能力的提高.
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电力系统远动装置能够为电厂提供实时数据,对于加强电力系统信息传递、管理和应用能够起到十分重要的作用。下面是我为大家整理的电力系统远动论文,供大家参考。
摘要:电力系统远动装置能够为电厂提供实时数据,对于加强电力系统信息传递、管理和应用能够起到十分重要的作用。 文章 对电力系统装置进行了整体性的概述以及对远动装置通道运作方式进行了对比,分析了电力系统远动装置中的软件化远动装置以及计算机化远动装置,并对其应用前景进行了阐述。
关键词:电力系统;远动装置;电力监测
中图分类号:TD611 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2013)29-0042-02
1 电力系统远动装置的概述
电力系统的发电组基础设施、变电站的数量分布以及输电线的组成情况愈加变得复杂,其运行时就需要掌握更多的安全性知识,需要对其可靠性做出必要的保障,为了获得更多经济性、安全性的电能质量,电力调度所需要准确而及时地掌握电力系统的运行状况,因而就会采取一定的信息监测 措施 ,以便对电力系统运行中的数据、参数、主电机工作状况以及断路器的投入状况等进行操作和调节,而适用于调度所和变电所相距较远的远动技术――电力系统远动装置就能够解决这一难题,它可以及时掌握调度所、发电厂以及变电所之间的系统信息,来完成远动操控。
远动装置能够完成遥信、遥测、遥控和遥调等事项,利用远动通道对信息进行传输,电力系统中的远动通道的主要类型有复用电力线高频载波通道以及复用和(专用)有线通道。远动装置的通道通常分为频分制和时分制两种,而多次复用的 方法 能够在更大程度发挥通道的作用。
在我国早期的电力系统远动装置中大都装有遥测量的数据转换器以及标度变换显示设备,通过使用纯硬件逻辑布线式设备对发送端时序系统进行监控,提供有效时间数值,保证电力系统正常工作。而随着电力系统自动化技术水平的不断升级以及计算机软件技术的不断进步,电力系统远程控制技术也得到了提高,远动装置更加体现出了自动化、整体化和信息化。
2 软件化远动装置
软件化远动装置具有很强的灵活性以及适应性,不仅能够实现电力运行系统中相关数据的遥测和遥信,还能够对系统信息数值进行交换、再分配和实时计算。与之相对应的便是硬件逻辑布线装置,这种装置缺乏一定的信息技术,而软件化远动装置可以发挥出类似于计算机软件的功效,通过软件操作来实现通道信息的传递。
但它和计算机软件有着诸多不同的地方,最突出的特征就是软件中的指令系统,通过强化的逻辑判断指令能够将远动装置中的重要信息及时处理掉,在电力系统中得到了十分广泛的应用。软件化远动装置在使用过程中具有以下明显特征:想要使得电力运行指令更加有效,必须对内存设置一些特殊的标志,才能使装置更加准确地进行存取、处理。远动装置在处理的电力系统信息时,要和诸多外设进行信息的交换和处理,诸如A/D转换器、调制解调器以及显示打印设备等,因而在指令设置上要充分考虑系统的方便性和操作上的有效性。
软件化远动装置以其本身具有的远动性、自动性以及电力系统通信控制等功能对近代电力系统工程的开发利用起到了十分重要的作用,其创新性的设计理念具有更强的实用价值,尤其是在以下诸多方面得到了十分广泛的发展与应用:使用软件化远动装置可以将硬件和不同程序的软件结合使用,从而进行模拟远动装置,将各种工作模式简单化;有效而准确地进行实时计算;实现电力系统厂站端自动化功能相结合;实现1∶N远动装置接口功能;通过使用多种类型的通信控制器对电力系统进行模拟远动,实现远程数据通信。
3 计算机化远动装置
计算机化远动装置主要是通过监控和采集电力系统运行中的相关数据来完成远程操作,其系统通常被称为SCADA。计算机化远程监控系统在变电所的终端装有实时监控设备,并在调度端装有以计算机为主的监控机,RTU是电力系统中远方监控的终端设备,主要由微机处理机和信息接口电路组成。
RTU在远动装置实际工作环境中具有体积小、可靠性强等特点,能够对电力电路中的变压器和无功率电源进行遥控监测,并且能对母线的电压以及相关功率的电能进行遥测;对报警电路和断路器进行监视;对断路器的合闸情况进行遥控;对变压器的换接或者断开情况进行遥控监测。由此可知,远方监视和数据采集系统(SCADA)具有信息采集、传送和处理等多种系统功能,对于远程操控电力系统自动化起到了重要作用。
计算机化远动装置具有以下显著功能:(1)信息采集功能:RTU能够将电力运行系统中的电流电压模拟量以及开关工作量、脉冲量进行数据采集和监测,然后由厂、站端经过专有的信息通道送至调度端;(2)采集功能的扩展:SCADA装置可以对电力系统中的相关数据以及电量值进行采集,并将事件的顺序记录下来;(3)信息传送功能:通过使用新型1∶N的接发模式将更多的电力系统信息进行多次转发;(4)信息处理功能:能够对通信范围内的信息进行压缩、循环传送和不同信息格式的转变;(5)使计算机和电厂的连接端口实现自动化;(6)实现自动诊断功能。
通过使用计算机化远动装置能够对电力系统相关数据的采集以及实现远程操控起到重要作用,还能够将电力系统发电厂站当地的常规控制系统和远程操控系统很好地结合起来。现代电力系统大都设有多层次的控制系统,因而不同信息环节上的远动装置在其分层控制系统中就拥有不同的显示地位以及自动化、信息化水平,而其对应的显示功能也有着明显的不同之处。计算机化远动控制装置以其本身的灵活性和较强的适应性能够对不同层次、不同阶段的的远动装置进行监控。
计算机化远动装置的另外一个显著特点就是能够根据用户的不同需求对各个阶段的自动化水平进行调度、监测,并建立一定的功能划分模块和总线方式的连接方案,而用户也可以根据自己的需要进行调整,使其符合不同的发展阶段和安装场所,从而提高计算机化远动装置的适应性。远动装置的一大发展趋势就是将多功能性质的计算机模块化合在一起,实行多样化 操作系统 。
4 电力系统远动装置的应用前景分析
随着电力系统的不断扩展以及电能生产技术的不断更新,也只有科技含量更高的电力远动装置才能使电力系统更加稳定。电力系统远动装置的目的就是为了实现电力系统中主要实时信息数据的传递与交换,而计算机科学尤其是微型计算机的迅速发展给远动技术提出了更高的挑战,只有将电力系统和计算机科学有效地结合起来才能得到更多有用的数据信息资源。
计算机调度监测远程操控系统在电力企业方面得到了十分广泛的应用,比如在一些煤炭电力系统中,很多坑口电厂形成了独特的发配电系统,通过使用计算机联网式的统一管理模式提高了电力调度的整体水平,为电力系统的稳定运行提供了切实可行的保障。有很多类型的企业已经将计算机化调度系统应用到了各个生产部门,并对其进行了统一式的管理,因此在实际远程化生产中起到了积极作用。
通常情况下,生产现场离调度中心比较远,而积极采用远动技术能够将信息更加准确地传输、控制,通过使用远方监控和数据采集系统(SCADA)可以加快自动化管理进程,取得良好的效果。在电力系统远动装置技术不断更新的过程中,通过和相关计算机软件技术的结合,一定可以提高电力系统的远程控制水平。
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【摘要】随着现代化进程的加快,人们对电能的需求也在不断的提高,这就需要不断提高电力系统自动化的技术。远动控制技术是实现电力系统自动化的过程中必不可少的,因此对远动控制技术的了解和研究,是对电力系统自动化技术加强与提高的必要步骤。本文对远动控制技术及原理稍作介绍后,阐述了远动控制技术在电力系统自动化过程中的应用。
【关键词】电力系统,自动化,远动控制
电力系统自动化运行主要是通过融合通信技术以及远动控制技术等进行,其中,远动控制技术的应用,并不仅仅是对故障位置进行准确的判断,并且还可以进行有效的分析电能的消耗与质量以及负荷等,所以,可以说远动控制技术是实现电力系统自动化运行的重要部分。
一、远动控制技术
远动控制技术主要是由调度、控制端和执行终端组成的,以完成遥控、遥测等技术,以保证电力系统运行的稳定性和可靠性。首先,从终端根据调度需求采集系统的相关数据和参数,通过对所获取系统的运行状况进行分析判断之后,反馈命令给执行终端,从而操作设备以及进行相关参数的调整,实时的完成测控任务。由此可见,变电站与调度、执行终端直接信息的传递都是由远动控制设备来实现的。其主要模块有两部分,一是集中监视模块,是用于正常情况下监视系统运行的合理性,如果系统出现故障,则会及时处理;另一个模块是集中控制模块,是工作人员利用远动设备实现电力系统的遥控和遥调,这样不仅可以提高了系统运行的效率,还减少了人力成本。
远动系统的基本功能有遥测、遥信、遥控和遥调。遥测是远程测量的简称,是指应用通信技术传送被测变量的测量值。遥信,又称为远程信号,应用通信技术完成对设备状态信息的监视。遥控是应用通信技术完成改变运行设备状态的命令,又称为远程命令。遥调是指对远程的设备进行远程调试。远动系统的功能根据电力系统的实际需要仍在不断地发展扩大,在保证远方设备正常运行的同时要便于维护。
二、远动控制技术的原理
一般的远动控制过程主要是由远动信息的产生、传送以及接受三个方面的命令组成,由发送端设备通过远动控制信道进行信息的传送从而产生远动信息命令,接收端设备执行命令。远动控制系统与自动化系统之间在结构上的主要差别是信道,所以,信道中传输的命令必须要通过特殊的设备进行转换。由于这方面结构的因素,远动控制系统易收到外界的干扰,其运行的可靠性会收到影响。为了保证电力系统的正常运行,就必须建立一套自身运行可靠的远动控制系统,主要实现“四遥”功能,通过遥测和遥信来采集运行参数和状态量信息,并根据特定的通讯协议传给调度中心,调度中心通过遥控和遥调把更改运行状态和调整运行参数的命令下发给远动执行的终端。
三、电力系统自动化中远动控制技术的应用
1、数据采集技术的应用
在电力系统中运行的设备都是属于高电压和大功率的设备,所以,要利用变送器来对这些高电压、大功率的设备的运行参数进行转换,从而远动控制装置才能对这些数据进行处理,将其转化成TTL电平信号,模拟信号利用A/D技术转化成数字信号,从而实现遥信信息的编码以及遥测信息的采集。要利用光电隔离设备对遥信量的传送进行采集,并且在遥信数据帧中将对象状态中的二进制编码写进去,利用数字多路开关输出到接口电路。将电压电流信号用CT、CP和传感器获取后,由滤波放大环节将高次谐波去除,送入取样保持环节同步采集,用A/D转换所获得的与信号源同步的信号,送入高级环节中,从而实现数据的采集。
2、信道编码技术的应用
电力系统自动化中,远动控制信道编码技术主要涉及信道的编码和译码,以及信息传输协议等内容。必须要通过信道传输到调度控制中心,才能使所采集到的信息被使用,受信道易受干扰的局限,为了保证信息的抗干扰性,必须对信道进行编码和译码。在电力系统自动化中,所采用的编码和译码主要是线性分组码,线性分组码中多采用循环码。
3、通信传输技术的应用
调制和解调是电力系统自动化中远动控制通信传输技术主要涉及的两种技术,电力系统利用自身电力通讯的网络资源,可以通过卫星、微波、光缆以及载波等多种通信方式来构建电力通讯的专用网。目前电力系统自动化系统中,主要是利用电力线的载波和光纤通讯形式来进行通信传输,电力线载波的数据通信的实现主要是在信号发射端中进行编码后形成基带信号,利用电力线上的高频谐波信号作为载波信号,通过多种调制技术把基带信号转换为模拟信号,之后以电流和电压的形式,随着电力线进行通信传输;同时,在接收端上,利用解调技术把转换后的模拟信号还原成数字信号。电力系统自动化正是利用调制解调器的调制-解调技术来实现远动系统的数据通信。
随着光纤传输技术的不断升级,其可靠性也随之提高,光通道设备造价也随着降低,在全国范围内形成电力系统自动化控制光纤传输网络,这种新型的通信传输网络会很快取代传统技术,成为主流。电力系统将计算机技术、通信技术以及控制技术相结合,利用了电力系统自身的设备,通过远动控制技术成功的实现了调度自动化,完善了电力系统的建设,从而实现了电力系统调度的自动化。
结语:随着我国科学技术水平的不断发展和提高,电力系统的规模不断的扩大,自动化系统的应用更加广泛,在融合了计算机和通信以及控制等技术之后,电力系统自动化通过远动控制技术在完成电力系统调度自动化的同时也提升了系统的智能化以及交互性。并且,由于计算机、通信以及控制等技术的不断发展,电力系统自动化除了包含运行和管理方面以为,还涉及到了系统先进性和经济性等方面。因此,我们可以看到,远动控制技术在不断发展和完善之后必会成为电力系统自动化发展的坚实基础。
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以稳定性问题为例,目前以误差模型为预测模型的非线性模型预测控制、线性模型预测控制的稳定性证明、设计工作已经取得了很大的进展,但是对于以运动学模型、动力学模型为预测模型的非线性模型预测控制,稳定性证明、设计等方面仍然没有进展
能发。
对一个医生来说,如果能提前预知患者是否会发生某种未知结局,那么临床工作会变得顺利很多,比如:
如果能够提前预测某恶性肿瘤患者对某种化疗药物耐药,那么就能提前避免使用该药物。
如果能够预测某个患者术中可能发生大出血,在手术前将准备的更加充分。
临床预测模型作为风险与获益评估的量化工具,可为医生、患者以及卫生行政人员的决策提供更为客观、准确的信息。也正因如此,临床预测模型相关的文章,往往能发表在较高分的SCI期刊中。
科学引文索引
《科学引文索引》(Science Citation Index,简称SCI)美国科学信息研究所(ISI)的尤金·加菲尔德(Eugene Garfield)于1957年在美国费城创办的引文数据库。SCI(科学引文索引)、EI(工程索引)、ISTP(科技会议录索引)是世界著名的三大科技文献检索系统,是国际公认的进行科学统计与科学评价的主要检索工具。
2020年2月,教育部、科技部印发了《关于规范高等学校SCI论文相关指标使用树立正确评价导向的若干意见》,该文件要破除论文“SCI至上”,也要以此为突破口,拿出针对性强、操作性强的实招硬招,破除“唯论文”,树立正确的评价导向。
非线性模型预测控制的现状与问题》是期刊《控制与决策》在2001年第4期上刊载的一篇论文。《控制与决策》是EI检索期刊,2019年复合影响因子,综合影响因子。该论文的作者是陈虹、刘志远、解小华。作者单位是吉林大学和哈尔滨工业大学。这是一篇非线性模型预测控制领域中的经典论文。这篇论文首先介绍了多种非线性模型预测控制方法,包括基于机理模型的非线性模型预测控制、基于实验模型的非线性模型预测控制、基于智能模型的非线性模型预测控制和基于线性化模型的非线性模型预测控制。其后介绍了模型预测控制的名义稳定性,指出具有终端约束模型预测控制、反馈线性化模型预测控制、基于LMI的非线性模型预测控制等模型预测控制稳定性证明、设计思路。此后这篇论文还介绍了模型预测控制的鲁棒性、基于观测状态的非线性模型预测控制及滚动时域估计等问题。最后这篇论文指出,非线性模型预测控制仍然存在六个问题,分别是稳定性问题、鲁棒性问题、跟踪问题、输出反馈问题、滚动时域估计问题和实时性问题。这些问题目前仍然没有完全解决。以稳定性问题为例,目前以误差模型为预测模型的非线性模型预测控制、线性模型预测控制的稳定性证明、设计工作已经取得了很大的进展,但是对于以运动学模型、动力学模型为预测模型的非线性模型预测控制,稳定性证明、设计等方面仍然没有进展。总而言之,这是一篇非线性模型预测控制领域的经典论文,尤其对以误差模型为预测模型的非线性模型预测控制方面,这篇论文回顾的文献以及作出的论述都十分经典。此外这篇论文指出的非线性模型预测控制存在的问题也是历久弥新的科学问题,目前仍然能够为相关领域的同行提供启发。
《预测》杂志主办: 合肥工业大学预测与发展研究所周期: 双月出版地:安徽省合肥市语种: 中文;开本: 大16开ISSN: 1003-5192CN: 34-1013/N邮发代号: 26-46历史沿革:现用刊名:预测创刊时间:1982该刊被以下数据库收录:CSSCI 中文社会科学引文索引(2012—2013)来源期刊(含扩展版)核心期刊:中文核心期刊(2011)中文核心期刊(2008)中文核心期刊(1992)
数学建模论文范文--利用数学建模解数学应用题数学建模随着人类的进步,科技的发展和社会的日趋数字化,应用领域越来越广泛,人们身边的数学内容越来越丰富。强调数学应用及培养应用数学意识对推动素质教育的实施意义十分巨大。数学建模在数学教育中的地位被提到了新的高度,通过数学建模解数学应用题,提高学生的综合素质。本文将结合数学应用题的特点,把怎样利用数学建模解好数学应用问题进行剖析,希望得到同仁的帮助和指正。一、数学应用题的特点我们常把来源于客观世界的实际,具有实际意义或实际背景,要通过数学建模的方法将问题转化为数学形式表示,从而获得解决的一类数学问题叫做数学应用题。数学应用题具有如下特点:第一、数学应用题的本身具有实际意义或实际背景。这里的实际是指生产实际、社会实际、生活实际等现实世界的各个方面的实际。如与课本知识密切联系的源于实际生活的应用题;与模向学科知识网络交汇点有联系的应用题;与现代科技发展、社会市场经济、环境保护、实事政治等有关的应用题等。第二、数学应用题的求解需要采用数学建模的方法,使所求问题数学化,即将问题转化成数学形式来表示后再求解。第三、数学应用题涉及的知识点多。是对综合运用数学知识和方法解决实际问题能力的检验,考查的是学生的综合能力,涉及的知识点一般在三个以上,如果某一知识点掌握的不过关,很难将问题正确解答。第四、数学应用题的命题没有固定的模式或类别。往往是一种新颖的实际背景,难于进行题型模式训练,用“题海战术”无法解决变化多端的实际问题。必须依靠真实的能力来解题,对综合能力的考查更具真实、有效性。因此它具有广阔的发展空间和潜力。二、数学应用题如何建模建立数学模型是解数学应用题的关键,如何建立数学模型可分为以下几个层次:第一层次:直接建模。根据题设条件,套用现成的数学公式、定理等数学模型,注解图为:将题材设条件翻译成数学表示形式应用题 审题 题设条件代入数学模型 求解选定可直接运用的数学模型第二层次:直接建模。可利用现成的数学模型,但必须概括这个数学模型,对应用题进行分析,然后确定解题所需要的具体数学模型或数学模型中所需数学量需进一步求出,然后才能使用现有数学模型。第三层次:多重建模。对复杂的关系进行提炼加工,忽略次要因素,建立若干个数学模型方能解决问题。第四层次:假设建模。要进行分析、加工和作出假设,然后才能建立数学模型。如研究十字路口车流量问题,假设车流平稳,没有突发事件等才能建模。三、建立数学模型应具备的能力从实际问题中建立数学模型,解决数学问题从而解决实际问题,这一数学全过程的教学关键是建立数学模型,数学建模能力的强弱,直接关系到数学应用题的解题质量,同时也体现一个学生的综合能力。3.1提高分析、理解、阅读能力。阅读理解能力是数学建模的前提,数学应用题一般都创设一个新的背景,也针对问题本身使用一些专门术语,并给出即时定义。如1999年高考题第22题给出冷轧钢带的过程叙述,给出了“减薄率”这一专门术语,并给出了即时定义,能否深刻理解,反映了自身综合素质,这种理解能力直接影响数学建模质量。3.2强化将文字语言叙述转译成数学符号语言的能力。将数学应用题中所有表示数量关系的文字、图象语言翻译成数学符号语言即数、式子、方程、不等式、函数等,这种译释能力是数学建成模的基础性工作。例如:一种产品原来的成本为a元,在今后几年内,计划使成本平均每一年比上一年降低p%,经过五年后的成本为多少?将题中给出的文字翻译成符号语言,成本y=a(1-p%)53.3增强选择数学模型的能力。选择数学模型是数学能力的反映。数学模型的建立有多种方法,怎样选择一个最佳的模型,体现数学能力的强弱。建立数学模型主要涉及到方程、函数、不等式、数列通项公式、求和公式、曲线方程等类型。结合教学内容,以函数建模为例,以下实际问题所选择的数学模型列表:函数建模类型 实际问题一次函数 成本、利润、销售收入等二次函数 优化问题、用料最省问题、造价最低、利润最大等幂函数、指数函数、对数函数 细胞分裂、生物繁殖等三角函数 测量、交流量、力学问题等3.4加强数学运算能力。数学应用题一般运算量较大、较复杂,且有近似计算。有的尽管思路正确、建模合理,但计算能力欠缺,就会前功尽弃。所以加强数学运算推理能力是使数学建模正确求解的关键所在,忽视运算能力,特别是计算能力的培养,只重视推理过程,不重视计算过程的做法是不可取的。利用数学建模解数学应用题对于多角度、多层次、多侧面思考问题,培养学生发散思维能力是很有益的,是提高学生素质,进行素质教育的一条有效途径。同时数学建模的应用也是科学实践,有利于实践能力的培养,是实施素质教育所必须的,需要引起教育工作者的足够重视。加强高中数学建模教学培养学生的创新能力摘要:通过对高中数学新教材的教学,结合新教材的编写特点和高中研究性学习的开展,对如何加强高中数学建模教学,培养学生的创新能力方面进行探索。关键词:创新能力;数学建模;研究性学习。《全日制普通高级中学数学教学大纲(试验修订版)》对学生提出新的教学要求,要求学生:(1)学会提出问题和明确探究方向;(2)体验数学活动的过程;(3)培养创新精神和应用能力。其中,创新意识与实践能力是新大纲中最突出的特点之一,数学学习不仅要在数学基础知识,基本技能和思维能力,运算能力,空间想象能力等方面得到训练和提高,而且在应用数学分析和解决实际问题的能力方面同样需要得到训练和提高,而培养学生的分析和解决实际问题的能力仅仅靠课堂教学是不够的,必须要有实践、培养学生的创新意识和实践能力是数学教学的一个重要目的和一条基本原则,要使学生学会提出问题并明确探究方向,能够运用已有的知识进行交流,并将实际问题抽象为数学问题,就必须建立数学模型,从而形成比较完整的数学知识结构。数学模型是数学知识与数学应用的桥梁,研究和学习数学模型,能帮助学生探索数学的应用,产生对数学学习的兴趣,培养学生的创新意识和实践能力,加强数学建模教学与学习对学生的智力开发具有深远的意义,现就如何加强高中数学建模教学谈几点体会。一.要重视各章前问题的教学,使学生明白建立数学模型的实际意义。教材的每一章都由一个有关的实际问题引入,可直接告诉学生,学了本章的教学内容及方法后,这个实际问题就能用数学模型得到解决,这样,学生就会产生创新意识,对新数学模型的渴求,实践意识,学完要在实践中试一试。如新教材“三角函数”章前提出:有一块以O点为圆心的半圆形空地,要在这块空地上划出一个内接矩形ABCD辟为绿册,使其册边AD落在半圆的直径上,另两点BC落在半圆的圆周上,已知半圆的半径长为a,如何选择关于点O对称的点A、D的位置,可以使矩形面积最大?这是培养创新意识及实践能力的好时机要注意引导,对所考察的实际问题进行抽象分析,建立相应的数学模型,并通过新旧两种思路方法,提出新知识,激发学生的知欲,如不可挫伤学生的积极性,失去“亮点”。这样通过章前问题教学,学生明白了数学就是学习,研究和应用数学模型,同时培养学生追求新方法的意识及参与实践的意识。因此,要重视章前问题的教学,还可据市场经济的建设与发展的需要及学生实践活动中发现的问题,补充一些实例,强化这方面的教学,使学生在日常生活及学习中重视数学,培养学生数学建模意识。2.通过几何、三角形测量问题和列方程解应用题的教学渗透数学建模的思想与思维过程。学习几何、三角的测量问题,使学生多方面全方位地感受数学建模思想,让学生认识更多现在数学模型,巩固数学建模思维过程、教学中对学生展示建模的如下过程:现实原型问题数学模型数学抽象简化原则演算推理现实原型问题的解数学模型的解反映性原则返回解释列方程解应用题体现了在数学建模思维过程,要据所掌握的信息和背景材料,对问题加以变形,使其简单化,以利于解答的思想。且解题过程中重要的步骤是据题意更出方程,从而使学生明白,数学建模过程的重点及难点就是据实际问题特点,通过观察、类比、归纳、分析、概括等基本思想,联想现成的数学模型或变换问题构造新的数学模型来解决问题。如利息(复利)的数列模型、利润计算的方程模型决策问题的函数模型以及不等式模型等。3.结合各章研究性课题的学习,培养学生建立数学模型的能力,拓展数学建模形式的多样性式与活泼性。高中新大纲要求每学期至少安排一个研究性课题,就是为了培养学生的数学建模能力,如“数列”章中的“分期付款问题”、“平面向是‘章中’向量在物理中的应用”等,同时,还可设计类似利润调查、洽谈、采购、销售等问题。设计了如下研究性问题。例1根据下表给出的数据资料,确定该国人口增长规律,预测该国2000年的人口数。时间(年份) 人中数(百万) 39 50 63 76 92 106 123 132 145分析:这是一个确定人口增长模型的问题,为使问题简化,应作如下假设:(1)该国的政治、经济、社会环境稳定;(2)该国的人口增长数由人口的生育,死亡引起;(3)人口数量化是连续的。基于上述假设,我们认为人口数量是时间函数。建模思路是根据给出的数据资料绘出散点图,然后寻找一条直线或曲线,使它们尽可能与这些散点吻合,该直线或曲线就被认为近似地描述了该国人口增长规律,从而进一步作出预测。通过上题的研究,既复习巩固了函数知识更培养了学生的数学建模能力和实践能力及创新意识。在日常教学中注意训练学生用数学模型来解决现实生活问题;培养学生做生活的有心人及生活中“数”意识和观察实践能力,如记住一些常用及常见的数据,如:人行车、自行车的速度,自己的身高、体重等。利用学校条件,组织学生到操场进行实习活动,活动一结束,就回课堂把实际问题化成相应的数学模型来解决。如:推铅球的角度与距离关系;全班同学手拉手围成矩形圈,怎样围使围成的面积最大等,用砖块搭成多米诺牌骨等。四、培养学生的其他能力,完善数学建模思想。由于数学模型这一思想方法几乎贯穿于整个中小学数学学习过程之中,小学解算术运用题中学建立函数表达式及解析几何里的轨迹方程等都孕育着数学模型的思想方法,熟练掌握和运用这种方法,是培养学生运用数学分析问题、解决问题能力的关键,我认为这就要求培养学生以下几点能力,才能更好的完善数学建模思想:(1)理解实际问题的能力;(2)洞察能力,即关于抓住系统要点的能力;(3)抽象分析问题的能力;(4)“翻译”能力,即把经过一生抽象、简化的实际问题用数学的语文符号表达出来,形成数学模型的能力和对应用数学方法进行推演或计算得到注结果能自然语言表达出来的能力;(5)运用数学知识的能力;(6)通过实际加以检验的能力。只有各方面能力加强了,才能对一些知识触类旁通,举一反三,化繁为简,如下例就要用到各种能力,才能顺利解出。例2:解方程组x+y+z=1 (1)x2+y2+z2=1/3 (2)x3+y3+z3=1/9 (3)分析:本题若用常规解法求相当繁难,仔细观察题设条件,挖掘隐含信息,联想各种知识,即可构造各种等价数学模型解之。方程模型:方程(1)表示三根之和由(1)(2)不难得到两两之积的和(XY+YZ+ZX)=1/3,再由(3)又可将三根之积(XYZ=1/27),由韦达定理,可构造一个一元三次方程模型。(4)x,y,z 恰好是其三个根t3-t2+1/3t-1/27=0 (4)函数模型:由(1)(2)知若以xz(x+y+z)为一次项系数,(x2+y2+z2)为常数项,则以3=(12+12+12)为二次项系数的二次函f(x)=(12+12+12)t2-2(x+y+z)t+(x2+y2+z2)=(t-x)2+(t-y)2+(t-z)2为完全平方函数3(t-1/3)2,从而有t-x=t-y=t-z,而x=y=z再由(1)得x=y=z=1/3,也适合(3)平面解析模型方程(1)(2)有实数解的充要条件是直线x+y=1-z与圆x2+y2=1/3-z2有公共点后者有公共点的充要条件是圆心(O、O)到直线x+y的距离不大于半径。总之,只要教师在教学中通过自学出现的实际的问题,根据当地及学生的实际,使数学知识与生活、生产实际联系起来,就能增强学生应用数学模型解决实际问题的意识,从而提高学生的创新意识与实践能力。数学建模随着人类的进步,科技的发展和社会的日趋数字化,应用领域越来越广泛,人们身边的数学内容越来越丰富。强调数学应用及培养应用数学意识对推动素质教育的实施意义十分巨大。数学建模在数学教育中的地位被提到了新的高度,通过数学建模解数学应用题,提高学生的综合素质。本文将结合数学应用题的特点,把怎样利用数学建模解好数学应用问题进行剖析,希望得到同仁的帮助和指正。一、数学应用题的特点我们常把来源于客观世界的实际,具有实际意义或实际背景,要通过数学建模的方法将问题转化为数学形式表示,从而获得解决的一类数学问题叫做数学应用题。数学应用题具有如下特点:第一、数学应用题的本身具有实际意义或实际背景。这里的实际是指生产实际、社会实际、生活实际等现实世界的各个方面的实际。如与课本知识密切联系的源于实际生活的应用题;与模向学科知识网络交汇点有联系的应用题;与现代科技发展、社会市场经济、环境保护、实事政治等有关的应用题等。第二、数学应用题的求解需要采用数学建模的方法,使所求问题数学化,即将问题转化成数学形式来表示后再求解。第三、数学应用题涉及的知识点多。是对综合运用数学知识和方法解决实际问题能力的检验,考查的是学生的综合能力,涉及的知识点一般在三个以上,如果某一知识点掌握的不过关,很难将问题正确解答。第四、数学应用题的命题没有固定的模式或类别。往往是一种新颖的实际背景,难于进行题型模式训练,用“题海战术”无法解决变化多端的实际问题。必须依靠真实的能力来解题,对综合能力的考查更具真实、有效性。因此它具有广阔的发展空间和潜力。二、数学应用题如何建模建立数学模型是解数学应用题的关键,如何建立数学模型可分为以下几个层次:第一层次:直接建模。根据题设条件,套用现成的数学公式、定理等数学模型,注解图为:将题材设条件翻译成数学表示形式应用题 审题 题设条件代入数学模型 求解选定可直接运用的数学模型第二层次:直接建模。可利用现成的数学模型,但必须概括这个数学模型,对应用题进行分析,然后确定解题所需要的具体数学模型或数学模型中所需数学量需进一步求出,然后才能使用现有数学模型。第三层次:多重建模。对复杂的关系进行提炼加工,忽略次要因素,建立若干个数学模型方能解决问题。第四层次:假设建模。要进行分析、加工和作出假设,然后才能建立数学模型。如研究十字路口车流量问题,假设车流平稳,没有突发事件等才能建模。三、建立数学模型应具备的能力从实际问题中建立数学模型,解决数学问题从而解决实际问题,这一数学全过程的教学关键是建立数学模型,数学建模能力的强弱,直接关系到数学应用题的解题质量,同时也体现一个学生的综合能力。3.1提高分析、理解、阅读能力。阅读理解能力是数学建模的前提,数学应用题一般都创设一个新的背景,也针对问题本身使用一些专门术语,并给出即时定义。如1999年高考题第22题给出冷轧钢带的过程叙述,给出了“减薄率”这一专门术语,并给出了即时定义,能否深刻理解,反映了自身综合素质,这种理解能力直接影响数学建模质量。3.2强化将文字语言叙述转译成数学符号语言的能力。将数学应用题中所有表示数量关系的文字、图象语言翻译成数学符号语言即数、式子、方程、不等式、函数等,这种译释能力是数学建成模的基础性工作。例如:一种产品原来的成本为a元,在今后几年内,计划使成本平均每一年比上一年降低p%,经过五年后的成本为多少?将题中给出的文字翻译成符号语言,成本y=a(1-p%)53.3增强选择数学模型的能力。选择数学模型是数学能力的反映。数学模型的建立有多种方法,怎样选择一个最佳的模型,体现数学能力的强弱。建立数学模型主要涉及到方程、函数、不等式、数列通项公式、求和公式、曲线方程等类型。结合教学内容,以函数建模为例,以下实际问题所选择的数学模型列表:函数建模类型 实际问题一次函数 成本、利润、销售收入等二次函数 优化问题、用料最省问题、造价最低、利润最大等幂函数、指数函数、对数函数 细胞分裂、生物繁殖等三角函数 测量、交流量、力学问题等3.4加强数学运算能力。数学应用题一般运算量较大、较复杂,且有近似计算。有的尽管思路正确、建模合理,但计算能力欠缺,就会前功尽弃。所以加强数学运算推理能力是使数学建模正确求解的关键所在,忽视运算能力,特别是计算能力的培养,只重视推理过程,不重视计算过程的做法是不可取的。利用数学建模解数学应用题对于多角度、多层次、多侧面思考问题,培养学生发散思维能力是很有益的,是提高学生素质,进行素质教育的一条有效途径。同时数学建模的应用也是科学实践,有利于实践能力的培养,是实施素质教育所必须的,需要引起教育工作者的足够重视。
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电气自动化应用逐渐深入人们日常的工作与生活之中,使人们的生活方式发生了巨大的变化,电气自动化就是电气信息及其自动化工程,常见的家用电器都与电气自动化息息相关。下面是我为大家整理的电气自动化专业 毕业 论文 范文 ,供大家参考。
《 电气自动化技术在电气工程的运用 》
【摘要】所谓电气工程内部自动化应用技术,就是希望透过不同类型自动检测途径,以及专属控制器具,进行远程性电力系统精准调试和监管,进一步确保对周边不同区域企业、居民的电力供应质量,同步处理好内部各项经济、安全类事务。尤其最近阶段,我国不管是经济或是高新技术研发实力,都产生本质性的变化结果,这对于后期一线技术人员专业技能、素质等,更提出较为严格的规范要求。笔者的核心任务,便是依据如今我国电气自动化控制系统设计规范要求和发展态势,进行后期各项全新应用方案筹备,希望能够为相关领域工作人员,提供些许指导性建议。
【关键词】电气工程;自动化;系统功能;应用 措施
电气工程,在当今高新科技领域中的支撑地位毋庸置疑,其主张时刻以计算机网络为主导媒介,透过本质层面上整改基层人员生活、工作模式。而电气自动化涉足行业类型繁多,如电气开关设计和航天科技研究等,毕竟电力才是全方位提升人民生活质量的物质基础,针对电气工程中自动化技术应用细节,加以充分论证解析,绝对是迎合时代发展步伐的必要途径。
1目前我国电气工程内部电气自动化技术设
计规划的核心原则论述(1)其主张利用有限地资源,进行不同产品工艺制备流程电气自动化改造诉求满足。(2)电气自动化应用方案切勿过于复杂,旨在清晰划分处置机械、电气之间的关联特性。截至至今,大多数民用或是高新科技产品,都主张借助电气自动化技术予以改造,不可避免地牵涉到工艺形式创新、制造成本缩减、维护便捷性控制等问题。归根结底,技术人员在进行电气自动化方案布置应用过程中,需要精准地控制不同类型电器部件,确保现场施工的安全可靠状况,以及人工智能操作维护的简单、人性特征。
2电气自动化技术在电气工程中灵活拓展沿
用的措施内容解析在电气工程领域内部改良延展自动化应用技术,其优势特征包括:①大幅度提升电气设备全程运行的安全、稳定水准。②全面深入地克制以往定期故障检修方式下遗留的诸多弊端,同步提升电力系统日常工作绩效,获取更多企业的广泛认知和大力推广沿用成就。尤其是透过技术应用层面观察,全新时代背景下的电气工程,有关内部状态检修技术,具体倾向于在电气工程中应用资产管理系统事务,将其在工程状态监测、故障诊断等方面的功能如数发挥,届时提供状态检修过程所需中的状态数据信息;同时,结合相应的数据,准确预测电气工程中各种电气设备的实际运行状态、存在的安全故障以及故障出现的因素等。有关诸多应用控制细节表现为:
电网调度层面
处理电气工程内部的电网调度自动化改造事务,需要快速集合调度中心内的 显示器 、打印装置、计算机网络、服务终端等,其核心动机在于针对电网运营质量加以经济化调度,使得电网运行细节,都能够得到细致地监控、验证解析,方便在任何时间范围内,快速搜集电力生产期间的数据,使得发电控制、电力系统状态科学评估、合理调度、电力负荷预测等工序,都能够自动交接。如若当中衍生任何事故,电气自动化系统会快速追踪发生源,辅助技术人员在当下制定实施合理对策,尽量防止事故扩散,节省合理数目的成本资金。
发电厂分散测控系统应用层面
此类系统主要包括以太网、工程师工作站等分层分布结构单元,可以直接接受热电阻、电气量、开关量,以及脉冲量等信号,经过自行处理过后,针对既有设备运行参数加以实时显示,稳定内部信号输出效率,并将最终结果予以打印,妥善的处理设备与设备,线路与设备,线路与线路之间的关联,长此以往,对于快速贯彻电气生产中各类细节的实时监、保护指标,辅助功效异常深刻。
变电站、配电工程层面
就是说在变电站透过不同类型自动化设备和计算机系统,替代过往复杂的人工作业,顺势提升变电站整体运作实效。透过此类角度观察验证,变电站内部自动化技术,主要是用以多层次、全方位地监控相关设备安全运行状况。技术人员需要全程利用微机设备,进行电磁式装置替代,顺势衔接自动测量、远程监控、事故信息自动记录等设备,完成操作监视图像、智能化改造指标,使得最终变电站能够顺利朝着综合自动化方向过渡扭转。
3结语
按照以上内容论述,电气自动化在电气工程中的应用结果,是一类国家综合式经济、科研实力的象征产物,特别是经过全球化、现代化科学技术发展过后,我国电气工程内部自动化应用功能获得全面新生,开始朝着不同学科领域内自由扩散。今后,相关工作人员要做的便是,主动联合不同实际状况进行思维创新,争取为我国电气自动化技术全面改造沿用,创设应有的支撑辅助贡献。
作者:张诗淋 赵新亚 单位:沈阳职业技术学院电气工程学院
参考文献
[1]王伟.浅谈电气自动化技术在电气工程中的应用[J].黑龙江科技信息,2013,38(36):123~130.
[2]牟佳媛.电气工程中自动化技术的运用[J].科技创新与应用,2013,14(01):88~91.
[3]乔荣耀.电气自动化技术在电气工程中的应用研究[J].黑龙江科技信息,2014,19(17):123~138.
《 电气自动化技术在供电系统中的运用 》
1供电系统中电气自动化技术应用设计的原则
电气自动化技术在我国供电系统中的应用设计占据有重要的地位,极大的提高了我国供电系统技术的现代化水平,增强了其运行的稳定性和可靠性。因此,在对供电系统中电气自动化技术进行应用设计的过程中,要严格遵循以下原则,以提高供电系统中电气自动化技术应用设计的效果。
应用选型原则
选择恰当的自动化设备是确保电气自动化技术在供电系统中有效应用的重要物质性前提。因此,在供电系统电气自动化技术应用设计的过程中,首先要遵循相应的选型原则,即主要从远程调动及自动化系统监控的角度进行自动化设备功能选型,亦要注重自动化设备选型接线的简便性以及性能的稳定性、价格的合理性,以便于日常运行过程中的维护。
应用设计原则
在将自动化技术应用到供电系统的过程中,要遵循以下方面的应用设计原则:一是开关设计原则,即在供电系统中,对于需要远程操控的计算机监控系统开关,必须选用同时具有远程分闸和合闸功能的智能开关,以便于计算机监控系统远程操作功能的顺利实现;二是继电保护原则,即在供电系统规划设计中,要综合考虑变压保护和综合电气自动化技术在机电保护装置中的应用,以便于实现继电保护装置效用发挥的最大化。
2供电系统中电气自动化技术应用设计的重要性
供电系统中电气自动化技术应用设计的重要性主要体现在以下方面。
有利于供电系统电力管理目标的实现
将电气自动化技术应用到供电系统中,不仅可以有效提高供电系统的信息化技术水平,亦可以实现对供电系统运行的连续性、自动化和智能化监控,从而使得相关工作人员可以随时掌握供电系统的运行状态,使整个电力系统形成一个完整的有机整体,从而更好的实行对供电系统的管理控制工作,实现供电系统的电力管理目标。
有利于实现供电系统中设备运行的高效率、低成本
在供电系统规划设计中应用电气自动化技术,不仅可以将无功补偿技术、节能结束等相关技术与电气自动化技术进行有机结合,亦可通过节能机械设备的选用实现供电系统运行的低损耗,并有效对供电系统中的超负荷运行进行调整,实现供电系统中设备运行的高效率、低成本。
3电气自动化技术在供电系统中的应用设计方向
供电系统综合自动化技术与智能保护的应用设计方向
随着我国电气自动化技术以及供电系统自动化保护理论的不断发展,微机技术、综合自动控制技术以及网络通信技术等相关技术在供电系统中的电气自动化保护装置中得到了广泛的应用,不仅实现了供电系统电气自动化保护装置控制的智能化,亦有效提高了供电系统电气自动化保护装置运行的安全性和效用性,而基于综合自动化技术的综合自动化保护装置则在不同电压等级的变电站中得到了广泛应用。
供电系统自动化实时仿真系统的应用设计方向
供电系统自动化实时仿真系统是电气自动化技术在供电系统中应用的重要方向之一,其是在实时仿真建模以及负荷动态特性监测等相关研究的基础上发展起来的,并随着电气自动化技术在供电系统中应用的逐渐成熟而引入了实时数字模拟仿真系统,为供电系统的暂态试验、稳态实验等营造了良好的实验环境,并经过实验提供了更加接近供电系统真实运行状态的实验数据,为新装置的实验测试提供了安全、稳定以及可靠的实验条件。
供电系统人工智能的应用设计方向
专家系统、模糊逻辑等都是供电系统人工智能的应用设计方向,并随着电气自动化技术的逐步发展和完善,并广泛应用在供电系统及其相关元件中,主要包括供电系统的运行分析以及元件故障诊断等;与此同时,随着供电系统中相关智能控制理论研究的日益成熟和完善,人工智能逐渐与机械智能等结合在一起,不仅有效提高了供电系统的智能化和自动化水平,亦大大提高了供电系统的稳定性。
供电系统配电网电气自动化的应用设计方向
电气自动化技术在供电系统配电网中的应用设计相对而言,比较成熟,且截止到目前,已达到国际的标准规范。电气自动化技术是实现供电系统配电网电气自动化的关键性技术,该技术在配电网电气自动化中应用的最大创新之处在于,其将高级现代化软件、配电网信息一体化技术以及数字化技术等相关技术进行有机融合,克服了传统配电网系统技术路由以及载波消耗等技术的缺点,有效提高了供电系统载波接收的精准度。
4供电系统中电气自动化技术主要的应用设计
就目前我国电气自动化技术在供电系统中的应用设计主要体现在以下方面。
供电系统电气自动化集中监控的应用设计
电气自动化技术在供电系统中应用的最大优势在于其具有操作灵敏性、远程跨界操作方便等方面的特点,且以电气自动化技术为基础的供电系统电气自动化集中监控系统设计相对较为简单。但值得注意的是,电气自动化集中监控系统是由统一处理器对相关数据进行搜集和整理,这就导致处理器的功能处理任务较为繁重,且速度较为缓慢;与此同时,由于要对供电系统运行过程中的电气设备运行状态进行全面的监控,不仅会造成主机冗余下降,亦会导致电缆数量的增加,加大投资成本;此外,长距离电缆亦会影响影响到电气自动化集中监控效用的发挥。因此,在供电系统电气自动化集中监控系统设计的过程中,要考虑到相关因素对系统功能发挥的影响,以便于保障电气自动化集中监控系统运行的稳定性、可靠性以及安全性。基于此,电气自动化集中监控系统被常用在小型电气自动化监控中,并没有在全场供电系统中得到广泛的应用。
外电缆设计和电力监控器的选择
基于电气自动化技术在供电系统应用的逐渐成熟,变配电站中的外部电缆设计越来越简便,不仅能满足变配电站的功能需求,亦降低了设计成本。就目前我国变配电站外部电缆线的设计来讲,一般只有两部分构成:一是额定电源为220V的交流电源线;二是通信电缆,常用的主要有两种类型,即屏蔽电缆和双芯屏蔽双绞线。值得注意的是,在进行选型的过程中,一般每种类型的通信电缆都需要选用两对,其中一对正常使用,而另一对则用于备用,以备不时之需。而在对电力监控器进行选择的过程中,要着重考虑两方面的因素:一是电力监控器的抗干扰性;二是电力监控器运行的稳定性和可靠性;此外,在供电系统电力监控器具体选型的过程中,要根据供电系统的电源类型进行选型,具体表现在:一是当供电系统为220V的直流电源时,一般选择直流屏作为电力监控器,以便于供电系统进行集中供电;二是当供电系统为10kV以下时,在进行电力监控器选型的过程中,既要考虑到供电的集中性,亦要考虑到设备的监控功能。
变压电站综合电气自动化系统的选用
就目前电力市场的生产状况来看,存在众多变压电站综合电气自动化系统设备的生产商,且各生产商所设计和生产出的电气自动化系统设备标准、参数等各有不同,如国外比较好的西门子等。但是值得注意的是,在进行电气自动化系统设备选型的过程中,一定要考虑到我国供电系统的具体情况以及其对电气自动化系统设备的功能性需求以及相关参数要求,以便于所选用的设备能够正常应用在我国供电系统中,满足网络互联、数据库建设等方面的功能需求,以为供电系统中电气自动化技术的进一步应用提供相应的参考和支持。
5电气自动化技术在供电系统中应用设计的发展前景
随着电气自动化技术在我国供电系统中应用设计的逐渐成熟以及领域的不断扩大,其具有广阔的发展前景,体现出以下方面的发展趋势:一是电气自动化技术在我国供电系统中应用设计的国际标准化,如IED在我国供电系统中应用的兼容性和信息共享性等已达到国家标准;二是以太网技术的应用,该技术具有数据传播速度快、数据载量大等方面的特点,其在满足供电系统通信实时性方面具有较大的优势,在供电系统中的应用前景较为广阔;三是电气自动化技术与数字化、信息化等相关技术的有机结合,并在基于大量信息的基础之上,组合成由多维空间信息、动态变化信息以及高分率信息共同构成的电气自动化数字地球,创新了电气自动化技术在供电系统中的应用。
6结语
综合上述可知,电气自动化技术在供电系统中占据着重要地位,极大的提高了供电系统运行的智能化和自动化,推动我国供电系统技术与国际的接轨。因此,在进行供电系统规划设计的过程中,要 种植 电气自动化技术在其中的应用,并在遵循相关应用原则的前提下,将人工智能、仿真设计、实时监控等电气自动化技术应用在供电系统的配电网、变电站等中,提高供电系统运行的稳定性、可靠性和安全性。
《 电气自动化控制在建筑工程中的应用 》
1现代建筑中电气技术的应用特点
电气自动化应用于现代建筑的背景
改革开放以来,随着国民经济的发展,以及人们生活水平的不断提高,生活质量有了很大的飞跃,生活环境的舒适度、信息交流的简便性、服务设备的完善性等等,备受人们的关注和青睐。这就给建筑设施的健全性以及电气设备的功能带来了巨大的挑战。除此之外,随着建筑物高度的不断增加,给照明控制系统,供配电系统,以及消防控制系统等的管理和运行带来了严峻的考验。在这种情况下,以电气自动化技术为支撑的智能建筑设计是我国建筑行业发展的必经途径。
电气自动化控制的特点与技术优势
电气自动化控制系统是由电力、空调、防灾、防盗、运输设备等构成综合系统。智能楼宇自动化是自动化技术应用在现代化楼宇方面的技术,其子系统之间相辅相成,缺一不可,通过子系统之间的相互作用,可以对建筑整体的进行楼宇温度控制、湿度控制、电梯控制、照明电气控制等。随着全球智能化的发展,可以预见,楼宇建筑的自动化性将会越来越高。电气自动化技术主要包括电力电子技术和微机控制技术等高新技术,广泛用于供配电、各种电气设备、电气控制及自动化系统的安装调试、方案设计、设备维护、技术改进、产品的开发及管理中。主要具有以下几方面的优势:首先,联动性较高。电气自动化控制技术采用电子传感技术、计算机与现代通讯技术对包括采暖、通风、电梯、空调监控,给排水监控,配变电与自备电源监控,火灾自动报警与消防联动,安全保卫等系统实行全自动的综合管理,各个子系统之间可以通过信息进行沟通和互动。其次,有很强的安全性。由于电气系统本身就具有危险性,设备出现故障、操作不规范,以及环境突变等都可能是导致系统产生严重安全风险的原因。通过自动化控制可以使系统在发生危险时快速发现并解决,另外,在一定程度上通过远程遥控还可避免故障对维修工作人员产生直接的危害。最后,具有健全的数据以及精准的计算。自动化系统可以根据自身的操作流程、故障处理等数据建立完善健全的数据库以及精准的计算,为后期进行信息优化决策提供条件。
2现代智能建筑中自动化系统的组成及其功能的实现
现代智能建筑中自动化系统的工作原理如下:实时的数据采集;实时的控制决策;实时的控制输出。其系统包括自控给排水系统、照明控制系统、供配电系统以及消防安全系统等。其中,给排水系统包含生活给水系统、生活排水系统、市政给排水管网系统、市政水处理(包括给水处理以及废水处理)建筑给排水、 雨水 系统、消火栓系统、喷淋系统等。照明控制系统能够满足和实现不同的灯光效果,而且还能改善工作环境,提高工作效率,节约能源,延长灯具寿命,减少用户维护费用等等。供配电系统先从发电厂发出经过升压变压器(升压)到线路,中枢变电所这一部分为供电系统从中枢变电所经线路到用户变压器,开关柜这一部分完成大的配电系统从用户变电所到各个厂区或用电负荷,最后完成全部的配电。消防控制系统是指接到火警后,发出信号,相关设备自动转到到消防状态。例如电梯,在接到火警信号后,电梯自动关门转为下行至首层,由进入轿厢的消防员控制运行。除了以上所说的控制系统之外,为了满足不同人群对不同功能的需求,可以相应的根据建筑环境设置一些特定的子系统,如停车场管理系统、智能家居服务系统、物业管理应用系统等,实现个性化的自动管理。在现实生活中,为了实现现代智能建筑电气自动化系统功能的丰富性,必须建立一套完善健全的数字化控制体系,这是实现控制技术应用的基本条件,与此同时,建立远程控制管理中心,这样可以对本地控制台出现的故障及时进行处理,以此提高数字控制体系的安全性与可靠性。
3电气自动化控制在智能楼宇中的应用
随着我国综合国力以及经济实力的迅猛发展,建筑智能化在我国得到了全面的推广,它的出现为人们的生活和工作带来了极大的便利,这就加快了智能楼宇进程的日新月异。智能楼宇主要包括安防系统、计算机网络、通讯系统、楼宇自控系统等等,在很大程度上满足了人们的需求,电气自动化控制是智能楼宇功能发挥的技术保障,在智能楼宇中有着不可替代的地位。
建筑电气设备自动化系统安装前,制定科学的计划
建筑电气设备自动化系统质量的好坏直接不仅影响建筑物功能是否正常运行,而且还影响该建筑的环境效益与经济效益。因此,在施工前,相关工作人员不能盲目地按照图纸进行施工,全面了解设计方案,及时对设计图纸中的不足提出改进建议,避免工程返工的情况。此外,还要依照业主的需求及利益,制定出科学合理的安装计划,严格按照操作程序进行施工,以此满足建筑本身以及业主的相关需求。
电气设备的安装
电气设备的正常运行是保证建筑电气设备自动化系统功能充分发挥的前提。电气设备的安装调试是保证其正常运行的基本条件,需进行以下步骤:首先,一定要理解整个设备的工艺流程、控制流程,熟练掌握电气设备要用到的各种仪表。其次,仔细研究设计方案及施工图纸。最后,根据设计图纸对电气设备内部的接线了解清晰,接着就可以对设备进行实际的接线。在所有设备调试完毕后,再对其进行安装施工。在设备安装时,必须严格根据设备的安装要求与规范进行安装。这里需要注意的是,在接线前一定要先进行校线,在确定设备外观完好、接线正确、外来信号正常的基础上,方可让使用方开始带电调试,在送电之前,要将所有断路器保持断电状态。
4结束语
众所周知,世界经济一体化、全球化是当今世界经济发展的主流,要想增强我国的综合国力,就要大力发展作为支柱性产业之一的建筑行业。然而,由于人们对建筑设计的要求逐渐增加,以往的传统性建筑已经满足不了人们的需求,于是智能楼宇出现在人们的视野之中,其带来的高品质生活享受,令人们向往不已。而智能建筑的建立又离不开电气自动化控制技术的支持。换句话说,智能建筑的出现,给电气自动化工程的发展带来了很好的平台,被广泛应用于很多领域及专业,其技术具有更新速度快,复杂程度高等特点,因此,需要相关工作人员不断地学习及积累 经验 ,与时俱进。
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电力系统及其自动化研究方向(1)智能保护与变电站综合自动化对电力系统电保护的新原理进行了研究,将国内外最新的人工智能、模糊理论、综合自动控制理论、自适应理论、网络通信、微机新技术等应用于新型继电保护装置中,使得新型继电保护装置具有智能控制的特点,大大提高电力系统的安全水平。对变电站自动化系统进行了多年研究,研制的分层分布式变电站综合自动化装置能够适用于35kv~500kv各种电压等级变电站。微机保护领域的研究处于国际领先水平,变电站综合自动化领域的研究已达到国际先进水平。(2)电力市场理论与技术基于我国目前的经济发展状况、电力市场发展的需要和电力工业技术经济的具体情况,认真研究了电力市场的运营模式,深入探讨并明确了运营流程中各步骤的具体规则;提出了适合我国现阶段电力市场运营模式的期货交易(年、月、日发电计划)、转运服务等模块的具体数学模型和算法,紧紧围绕当前我国模拟电力市场运营中亟待解决的理论问题。(3)电力系统实时仿真系统对电力负荷动态特性监测、电力系统实时仿真建模等方面进行了研究,引进了加拿大teqsim公司生产的电力系统数字模拟实时仿真系统,建成了全国高校第一家具备混合实时仿真环境的实验室。该仿真系统不仅可进行多种电力系统的稳态及暂态实验,提供大量实验数据,并可和多种控制装置构成闭环系统,协助科研人员进行新装置的测试,从而为研究智能保护及灵活输电系统的控制策略提供了一流的实验条件。(4)电力系统运行人员培训仿真系统电力系统运行人员培训仿真系统是针对我国电力企业职工岗位培训的迫切要求,将计算机、网络和多媒体技术的最新成果和传统的电力系统分析理论相结合,利用专家系统、智能cai(计算机辅助教学)理论,进行电力系统知识教学、培训的一种强有力手段。本系统设计新颖,并合理配置软件资源分布,教、学员台在软件系统结构上耦合性很少,且系统硬件扩充简单方便,因此学员台理论上可无限扩充。(5)配电网自动化在中低压网络数字电子载波ndlc、配网的模型及高级应用软件pas、地理信息与配网scada一体化方面取得了重大技术突破。其中,ndlc采用了dsp数字信号处理技术,提高了载波接收灵敏度,解决了载波正在配电网上应用的衰耗、干扰、路由等技术难题;高级应用软件pas将输电网ems的理论算法与配网实际结合起来,采用了最新国际标准iec61850、61970cim公共信息模型;采用配网递归虚拟流算法进行潮流计算;应用人工智能灰色神经元算法进行负荷预测。(6)电力系统分析与控制对在线测量技术、实时相角测量、电力系统稳定控制理论与技术、小电流接地选线方法、电力系统振荡机理及抑制方法、发电机跟踪同期技术、非线性励磁和调速控制、潮流计算的收敛性、电网调度自动化仿真、电力负荷预测方法、基于柔性数据收集与监控的电网故障诊断和恢复控制策略、电网故障诊断理论与技术等方面进行了研究。在非线性理论、软计算理论和小波理论在电力系统应用方面,以及在电力市场条件下电力系统分析与控制的新理论、新模型、新算法和新的实现手段进行了研究。(7)人工智能在电力系统中的应用结合电力工业发展的需要,开展了将专家系统、人工神经网络、模糊逻辑以及进化理论应用到电力系统及其元件的运行分析、警报处理、故障诊断、规划设计等方面的实用研究。在上述实用软件研究的基础上开展了电力系统智能控制理论与应用的研究,以提高电力系统运行与控制的智能化水平。。(8)现代电力电子技术在电力系统中的应用开展了电力电子装置控制理论和控制算法、各种电力电子装置在电力系统中的行为和作用、灵活交流输电系统、直流输电的微机控制技术、动态无功补偿技术、有源电力滤波技术、大容量交流电机变频调速技术和新型储能技术等方面的研究(9)电气设备状态监测与故障诊断技术通过将传感器技术、光纤技术、计算机技术、数字信号处理技术以及模式识别技术等结合起来,针对电气设备绝缘监测方法和故障诊断的机理进行了详细的基础研究,开发了发电机、变压器、开关设备、电容型设备和直流系统等主要电气设备的监控系统,全面提高电气设备和电力系统的安全运行水平。
摘要IAbstractII引言11 电力负荷预测综述 电力负荷预测的含义、电力负荷预测的意义12、电力负荷分析23、电力负荷预测的内容及程序、电力负荷预测的内容、电力负荷预测的程序44、电力负荷预测模型及基本算法、电力负荷预测模型、电力负荷预测基本算法115、电力短期负荷预测研究、基于温度准则的外推方法、基于人工神经网络日负荷预测196、电力系统短期负荷预测建模及MATLAB实现、基于神经网络的预测原理、电力系统短期负荷预测建模及MATLAB实现26结束语35参考文献36致谢38附录Ⅰ:归一化MATLAB代码39附录Ⅱ:完整的MATLAB 代码41