| Закреплена за кафедрой | Кафедра радиофизики и теоретической физики |
|---|---|
| Направление подготовки | 03.03.03. Радиофизика |
| Профиль | Методы и технологии цифровой экономики |
| Форма обучения | Очная |
| Общая трудоемкость | 2 ЗЕТ |
| Учебный план | 03_03_03_РФ-1-2020 |
|
|
||||||||||||
Распределение часов по семестрам
| Курс (семестр) | 3 (5) | Итого | ||
|---|---|---|---|---|
| Недель | 19 | |||
| Вид занятий | УП | РПД | УП | РПД |
| Лекции | 18 | 18 | 18 | 18 |
| Практические | 10 | 10 | 10 | 10 |
| Сам. работа | 44 | 44 | 44 | 44 |
| Итого | 72 | 72 | 72 | 72 |
Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году
Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2020-2021 учебном году на заседании
кафедры
Кафедра радиофизики и теоретической физики
Протокол от 15.06.2020 г. № 9
Заведующий кафедрой д.ф.-м.н., профессор Лагутин Анатолий Алексеевич
| 1.1. | Получение знаний о фундаментальныхзаконах законах, физических явленияхи процессах,возникающих в колебательных системах. |
|---|
| Цикл (раздел) ООП: Б1.Б |
| ОПК-1 | способностью к овладению базовыми знаниями в области математики и естественных наук, их использованию в профессиональной деятельности |
| В результате освоения дисциплины обучающийся должен | |
| 3.1. | Знать: |
|---|---|
| 3.1.1. | • знать динамику систем на прямой; колебания в линейных системах и консервативных системах с одной степенью свободы; устойчивость сосредоточенных систем; колебания и автоколебания в нелинейных системах с одной степенью свободы; основные бифуркации систем на плоскости; резонанс в линейных и нелинейных системах; синхронизацию автоколебаний; • уметь использовать методы теории колебаний для изучения колебательно-волновых режимов; • иметь навыки построения фазовых портретов консервативных и автоколебательных систем на плоскости; • иметь представление о колебанияхв в многомерных динамических системах. |
| 3.2. | Уметь: |
| 3.2.1. | Осваивать новые методыв научных исследованийв области теории колебаний, выявлять естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, и применять соответствующий физико-математический аппарат для их формализации, анализа и выработки решения применять математический аппарат, в том числе с использованием вычислительной техники, для решения профессиональных задач. |
| 3.3. | Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть): |
| 3.3.1. | Обрабатывать полученные научные результаты на современном уровне и проводить их анализ. Работать с учебной инаучной литературой. |
| Код занятия | Наименование разделов и тем | Вид занятия | Семестр | Часов | Компетенции | Литература |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Раздел 1. Колебания и волны в линейных системах. | ||||||
| 1.1. | Собственные колебания в консервативной системе с однойстепенью свободы. Уравнение колебаний. Частота, амплтуда и фаза колебаний. | Лекции | 5 | 2 | ОПК-1 | Л1.1, Л1.2, Л2.1 |
| 1.2. | Собственне колебания с поглощением. Уравнение затухающих колебаний. Декремент затухания. Логарифмический декремент затухания. | Практические | 5 | 2 | ОПК-1 | Л1.1, Л1.2, Л2.1 |
| 1.3. | Вынужденные колебания. Резонанс. Вынужденные колебания системы с затуханием. Добротность. Комплексное сопротивление. | Сам. работа | 5 | 4 | ОПК-1 | Л1.1, Л1.2, Л2.1 |
| Раздел 2. Параметрические системы. | ||||||
| 2.1. | Резистивная параметрическая цепь. Преобразование частоты. Супергетеродин. Зеркальныйканал приема. | Лекции | 5 | 2 | ОПК-1 | Л1.1, Л1.2, Л2.1 |
| 2.2. | Параметрический резонанс Энергетические соотношения в параметрическом конденсаторе. | Лекции | 5 | 2 | ОПК-1 | Л1.1, Л1.2, Л2.1 |
| 2.3. | Связь междутоком током и напряжением в параметрическом конденсаторе. | Практические | 5 | 2 | ОПК-1 | Л1.1, Л2.1 |
| 2.4. | Варакторы. Одноконтурный параметрический усилитель. | Сам. работа | 5 | 6 | ОПК-1 | Л1.2, Л2.1 |
| Раздел 3. Основные методы теории колебаний. | ||||||
| 3.1. | Классификация состояний равновесия в системах второго и третьего порядка; исследование их устойчивости (критерий Рауса-Гурвица). Динамические системы первого порядка с дискретным временем. Отображение Пуанкаре. Классификация неподвижных точек одномерных и двумерных точечных отображений. | Лекции | 5 | 2 | ОПК-1 | Л1.1, Л1.2, Л2.1 |
| 3.2. | Линейный и нелинейный осцилляторы. Фазовый портрет. Резонанс в нелинейном осцилляторе. Основы качественной теории и теории бифуркаций динамических систем на плоскости. Грубые предельные циклы, основные характеристики. Основные (коразмерности I) бифуркации динамических систем на плоскости: двукратное равновесие, нейтральное равновесие (бифуркация Андронова-Хопфа), двукратный предельный цикл, петля сепаратрисы седла и седло-узла, сепаратрисная связка. | Лекции | 5 | 2 | ОПК-1 | Л1.1, Л1.2, Л2.1 |
| 3.3. | Система с одной степенью свободы. Физические примеры. Метод разрывных колебаний. Метод Ван-дер-Поля (автономный и неавтономный случаи). Связанные автогенераторы. Явление захватывания, определение полосы синхронизации. | Практические | 5 | 2 | ОПК-1 | Л1.1, Л1.2, Л2.1 |
| 3.4. | Динамика многомерных динамических систем - особые траектории (состояния равновесия, предельные циклы, инвариантные торы, хаотические аттракторы, бифуркации особых траекторий. | Сам. работа | 5 | 6 | ОПК-1 | Л1.1, Л1.2, Л2.1 |
| Раздел 4. Исследование базовых моделей теории колебаний. | ||||||
| 4.1. | Динамика сверхпроводящего Джозефсоновского контакта и маятника в вязкой среде. | Лекции | 5 | 2 | ОПК-1 | Л1.1, Л1.2, Л2.1 |
| 4.2. | Исследование уравнений Ван-дер-Поля. Конкуренция колебаний в многомодовых автогенераторах. | Лекции | 5 | 2 | ОПК-1 | Л1.1, Л1.2, Л2.1 |
| 4.3. | Синфазная иквадратурная амплитуды. Сопряженный сигнал. Преобразование Гильберта. | Практические | 5 | 2 | ОПК-1 | Л1.1, Л1.2, Л2.1 |
| 4.4. | Преобразование Гильберта для узкополрсных сигналов. | Сам. работа | 5 | 6 | ОПК-1 | Л1.1, Л1.2, Л2.1 |
| Раздел 5. Колебания в нелинейных системах с одной степенью свободы | ||||||
| 5.1. | Расчет установившейся амплитуды колебаний генератора методом Ван дер Поля. | Лекции | 5 | 2 | ОПК-1 | Л1.1, Л1.2, Л2.1 |
| 5.2. | Генератор с LC-контуром. Схема генератора.Уравнение колебаний генератора. Баланс фаз и амплитуд. | Практические | 5 | 1 | ОПК-1 | Л1.1, Л1.2, Л2.1 |
| 5.3. | Моделирование сечений процессов, сопровождающих прохождение излучния через вещество. | Сам. работа | 5 | 10 | ОПК-1 | Л1.1, Л1.2, Л2.1 |
| 5.4. | Основные типы траекторий динамических систем. | Лекции | 5 | 2 | ОПК-1 | Л1.1, Л1.2, Л2.1 |
| 5.5. | Зависимость собственной частоты системы от расстройки между контурами. | Практические | 5 | 1 | ОПК-1 | Л1.1, Л1.2, Л2.1 |
| 5.6. | Колебания в системе 2-х связанных контуров. | Сам. работа | 5 | 12 | ОПК-1 | Л1.1, Л1.2, Л2.1 |
| 5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины |
| 1. Что такое динамическая система, фазовое пространство, фазовая траектория. 2. Динамические системы на прямой. Чем определяется структура фазового пространства, состояния равновесия системы, устойчивость состояний равновесия, бифуркации состояний равновесия. 3. Состояния равновесия динамических систем. Метод линеаризации. Классификация состояний равновесия на плоскости и в трехмерном пространстве. 4. Линейный и нелинейный осцилляторы. Основные свойства. 5. Построение фазового портрета консервативной системы 6. Устойчивость сосредоточенных систем (в большом, в малом, устойчивость по Ляпунову, орбитная устойчивость). Критерии устойчивости: Рауса-Гурвица. 7. Одномерные динамические системы с дискретным временем. Особые траектории одномерных динамических систем с дискретным временем. Неподвижные точки одномерного отображения и их устойчивость. Диаграмма Кёнигса-Ламерея. 8. Отображение Пуанкаре. Предельный цикл, мультипликатор предельного цикла, устойчивость предельного цикла. 9. Грубость динамических систем. Особые траектории динамических систем на плоскости, критерии их грубости. 10. Автоколебания. Автоколебательная система. Мягкий и жесткий режимы. Мягкий и жесткий режимы возбуждения колебаний (бифуркационные диаграммы, грубые фазовые портреты, бифуркации, критерии мягкого и жесткого режимов возбуждения). 11. Бифуркации динамических систем на плоскости: двукратного равновесия, Андронова-Хопфа, двукратного предельного цикла, петли сепаратрис седла и седло-узла. (бифуркация, бифуркационное условие, фазовые портреты до и после бифуркации) 12. Метод разрывных колебаний (для каких систем применим, суть метода, как расставляются стрелочки на фазовых траекториях). 13. Метод Ван-дер-Поля для автономных и неавтономных систем (для каких систем применим, суть метода – замены переменных, формулы для получения укороченных уравнений, соответствие между особыми траекториями укороченной и исходной систем.) 14. Разбиение плоскости параметров (,λ) маятникового уравнения, с указанием грубых фазовых портретов для выделенных областей разбиения. Динамика маятника с постоянным вращающим моментом, ВАХ джозефсоновского контакта. 15. Резонанс в линейных и нелинейных системах. 16. Динамика автоколебательной системы под действием периодической внешней силы. (какой динамической системой описывается, какими методами исследуется, что такое АЧХ и как они строятся, какой сигнал называется слабым, сильным). Явление вынужденной синхронизации, какие фазовые траектории являются образами режима синхронизации, режима биений. Поведения генератора при выходе из режима синхронизации в случае слабого и сильного |
| 5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.) |
| немпредусмотрена |
| 5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации |
| Студент должен уметь: классифицировать динамическую систему (размерность, фазовые переменные, автономная/неавтономная, линейная нелинейная, с непрерывным или дискретным временем); исследовать динамическую систему на прямой; исследовать состояния равновесия двумерных нелинейных систем, строить фазовые портреты нелинейного осциллятора, исследовать динамические системы методами разрывных колебаний и Ван дер Поля. Студент должен знать динамику линейного и нелинейных осцилляторов; автоколебания и механизмы их возбуждения; устойчивость сосредоточенных систем; особые траектории и основные бифуркации динамических систем на плоскости, методы и подходы к изучению динамических систем на плоскости, динамику маятника с постоянным вращающим моментом, ВАХ джозефсоновского контакта. |
| 6.1. Рекомендуемая литература | ||||
| 6.1.1. Основная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л1.1 | Алдошин, Г.Т. | Теория линейных и нелинейных колебаний: Учебное пособие | Санкт-Петербург : Лань, 2013 // ЭБС "Лань" | e.lanbook.com |
| Л1.2 | Горелик, Г.С. | Колебания и волны: Учебное пособие | Москва : Физматлит, 2007 // ЭБС "Лань" | e.lanbook.com |
| 6.1.2. Дополнительная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л2.1 | Скубов, Д.Ю. | Основы теории нелинейных колебаний: Учебное пособие | Санкт-Петербург : Лань, 2013 // ЭБС "Лань" | e.lanbook.com |
| 6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет" | ||||
| 6.3. Перечень программного обеспечения | ||||
| Компилятор языка ФОРТРАН. Microsoft Windows Microsoft Office 7-Zip AcrobatReader | ||||
| 6.4. Перечень информационных справочных систем | ||||
| Аудитория | Назначение | Оборудование |
|---|---|---|
| Помещение для самостоятельной работы | помещение для самостоятельной работы обучающихся | Компьютеры, ноутбуки с подключением к информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», доступом в электронную информационно-образовательную среду АлтГУ |
| Учебная аудитория | для проведения занятий лекционного типа, занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации, курсового проектирования (выполнения курсовых работ), проведения практик | Стандартное оборудование (учебная мебель для обучающихся, рабочее место преподавателя, доска) |
| см. ФОС в приложении |