10.2 Задание на дипломную работу
Составляется в соответствии с формой приложения 1.
10.3 Содержание (оглавление)
См. раздел 8.
10.4 Введение
Целью введения является предварительное знакомство читателя с задачами и направлением разработки. Во введении обосновывается актуальность темы дипломной работы (например, необходимость построения более точной математической модели, анализ влияния определенных воздействий). Формулируются цель и конкретные задачи исследования, определяются основные прикладные задачи, подлежащие решению, и в общих чертах определяются пути их решения. Объём введения не должен превышать пяти страниц.
10.5 Обзор научно-технической литературы по теме
В литературном обзоре должны быть отражены сведения из учебных пособий, монографий, статей, авторских свидетельств и патентов, имеющих прямое отношение к теме дипломной работы. Особое внимание следует уделять источникам, в которых излагаются методы расчета и экспериментального исследования рассматриваемых объектов. В случае необходимости целесообразно приводить (без математических выводов) конечные формулы, полученные разными авторами, численные значения исходных данных и результатов, наиболее важные таблицы или графики. Необходимо особо отмечать, какие аспекты задач в рассматриваемой области другими авторами не проработаны.
10.6 Описание объекта исследования и исходные данные
Должно быть приведено подробное формализованное описание объекта исследования (устройства, системы, процесса), определены области возможных изменений параметров объектов, типовые программы управления, критерии качества, которые необходимо использовать при синтезе конструкций, механизмов и систем управления. Обосновывается необходимость и намечаются пути разработки специальных методов обработки сигналов в сенсорных подсистемах мехатронных систем, программно управляемых аппаратных средств, в том числе управляющих программ, специализированных интерфейсов, дистанционного управления, методов искусственного интеллекта.
10.7 Разработка расчетных схем, уравнений и математических моделей задач
Должны быть подробно обоснованы переходы от принципиальных схем к математическим моделям, представляемых в виде уравнений, оговорены основные допущения. Следует обращать особое внимание на упрощение и декомпозицию структур, пренебрежение малыми взаимодействиями, упрощение характеристик элементов, законов распределений, законов изменения воздействий во времени и пр. Часто необходимо учитывать неопределенность свойств объектов и условий работы и оценивать их влияние с учетом чувствительности. При исследовании необходимо оценивать основные критерии, выделять узкие и критические места, оценивать ожидаемые трудности на наиболее перспективных путях решения поставленных задач.
10.8 Выбор и описание методов решения
Необходимо привести полную систему исходных формульных зависимостей решаемых задач со значениями коэффициентов (обычно в форме таблиц). Применительно к формализованным задачам, сводимым к конечным соотношениям, к дифференциальным или интегральным уравнениям, необходимо сначала обсудить возможные методы их аналитического или численного решения. При получении аналитических оценок допускаются грубые упрощения, их следует специально оговаривать. В случае использования нелинейных моделей целесообразно сначала провести их линеаризацию. Когда это возможно, громоздкие выводы исходных уравнений следует заменять компьютерными символьными вычислениями обычно с последующей оценкой значимости отдельных членов по определенным критериям. При численных решениях следует отдавать предпочтение универсальным и наиболее распространенным пакетам, таким, как MathCAD , Mathlab, Mathematica. При решении задач с распределенными параметрами целесообразно использовать метод конечных элементов в пакетах типа ProEngeneer. Необходимо разработать и отладить программу вычислений; в основном тексте, как правило, достаточно привести блок-схему алгоритма, в случае необходимости листинг программы приводятся в приложении.
10.9 Результаты расчетов и их анализ
Как правило, достаточно приводить лишь окончательные результаты расчетов. Сведения о процессе решения, промежуточные выкладки и промежуточные результаты следует приводить лишь в тех случаях, когда они представляют самостоятельный интерес или для их получения используются специальные приемы. Предпочтительным является приведение не одиночных результатов проверочных расчетов, а представление решений в виде зависимостей от параметров объектов, характеристик воздействий и пр. Особое внимание следует уделить наглядности результатов расчетов, предпочтительным является представление их в виде графиков в наиболее подходящих масштабах. Анализ результатов целесообразно проводить по таким критериям, как их близость к теоретически оцениваемым значениям, пределы изменения показателей при изменениях исходных данных, относительная значимость различных влияющих факторов и пр. В случае необходимости формулируются и решаются задачи оптимизации.
10.10 Методика экспериментальных исследований
При выполнении исследовательской дипломной работы желательно проведение натурного или полунатурного эксперимента. В пояснительной записке следует определить роль и место эксперимента в комплексном исследовании (определение неизвестных коэффициентов и характеристик, проверка и анализ точности результатов расчетов, выявление новых эффектов или влияющих факторов и т.д.). Далее следует рассмотреть принципиальную возможность проведения экспериментов, составить и обосновать планы экспериментальных исследований, сформулировать требования к испытательным воздействиям, выбрать испытательные стенды, спроектировать и изготовить необходимые приспособления [3]. При необходимости использования специальных установок или оснастки для проведения экспериментов следует привести их технические характеристики, а также схемы работы. В этом разделе производится выбор и обоснование методов измерений, приводятся сведения об используемых средствах измерений. Раздел следует завершить развернутой программой проведения экспериментов с указанием объемов, длительностей, параметров режимов и т.п.
10.11 Результаты экспериментальных исследований и их анализ
Данные, полученные в результате проведения экспериментов, должны быть обязательно представлены виде протоколов и/или записей реализаций, а при автоматизированном эксперименте – в виде распечаток. В случае необходимости экспериментальные данные (реализации) могут быть представлены в виде графиков, гистограмм и т.п. При описании процесса обработки измеренной реализации или отдельных данных следует сначала привести алгоритмы их обработки (осреднения, исключения выбросов, аппроксимации, построения спектров и т.п.) и указать с помощью каких программных средств осуществлялась эта обработка. Окончательные результаты обработки целесообразно представлять в виде графиков, на которых должны быть выделены сами экспериментальные точки. Желательно, чтобы эти окончательные результаты были представлены в виде аппроксимирующих аналитических зависимостей (способы или алгоритмы аппроксимации могут представлять собой одну из задач дипломной работы), в этих случаях необходимо указывать пределы изменений числовых параметров, границы аппроксимаций, показатели точности аппроксимаций. В случае необходимости, по результатам экспериментов делаются качественные выводы (например, о применимости упрощенных моделей, пренебрежении некоторыми факторами и т.п.).
10.12 Выводы и рекомендации по результатам расчетов и экспериментальных исследований
Выводы и рекомендации должны основываться на объективном оценивании результатов аналитических оценок, математического моделирования и экспериментальных исследований. Выводы и рекомендации должны быть конструктивными и иметь практическую направленность. В частности, целесообразно отметить, какие изменения следует произвести в самом объекте или в методике его исследования для достижения лучших результатов.
10.13 Оценка ожидаемой эффективности внедрения результатов и рекомендаций
Эффективность реального или планируемого внедрения необходимо оценивать по совокупности критериев, набор которых зависит от объекта исследования. Например, если объектом является машина, то результаты работы оцениваются по снижению материалоемкости, повышению производительности и надежности; если объектом является мехатронное устройство управления, - то по расширению функциональных возможностей, увеличению числа выполняемых функций, по возможностям глубокой диагностики и использования элементов искусственного интеллекта при принятии решений и т.п. Если возможно, то необходимо оценивать экономическую эффективность по стандартным методикам.
10.14 Заключение
В заключении должны быть кратко охарактеризованы проведенные работы по основным разделам. Должна быть представлена информация о результатах и степени выполнения технического задания. Наибольшее внимание следует уделить качественному анализу результатов работы и рекомендациям. Содержание заключения излагается в констатирующей форме, без формул, но, если требуется, с наиболее важными числовыми данными. Рекомендуемый объем заключения – 1-2 страницы.
10.15 Приложения
В приложения выносятся материалы, содержащие преимущественно вспомогательный характер, однако необходимые для пояснения и аргументации положений, приведенных в основном тексте, а именно, подробные математические выводы с громоздкими выкладками, листинги программ и их описания, серии однотипных таблиц и графиков, справочные данные, технические описания, копии свидетельств на изобретения и пр. При большом объеме приложений допускается собирать их в отдельном переплете.