數學建模課程論文
數學建模課程論文
隨著科學技術特別是信息技術的高速發展，數學的應用價值越來越得到眾人的重視。下面是學習啦小編為大家整理的數學建模課程論文，供大家參考。
數學建模課程論文范文一：信號驅動的空氣管理系統控制邏輯建模方法
【摘 要】為了提高空氣管理系統控制功能的設計與確認效率，研究了信號驅動的空氣管理系統控制邏輯建模方法。結合空氣管理系統控制特點，采用自底向上建模的思想，先構建底層系統信號庫，再由信號逐層搭建控制邏輯，最后由控制邏輯驅動功能并在功能層進行邏輯確認。本文方法在空氣管理系統CAS與簡圖頁邏輯設計與確認過程中進行了應用驗證。
【論文關鍵詞】空氣管理系統;信號驅動;控制邏輯建模
0 引言
空氣管理系統是民用飛機上非常重要的機載系統之一，負責控制飛機引氣、座艙壓力調節、機翼防冰、溫度控制等功能[1-5]。空氣管理系統控制是以兩個綜合空氣管理系統控制器(IASC)為控制中樞，以各種傳感器發來的監控信號、外部系統發來的通訊信號為輸入，經IASC內部邏輯運算后，驅動各種受控設備，如風扇、活門、加熱器等，來實現飛機空氣溫度、壓力、流量等控制功能，并將系統狀態信息發送給外部系統實現顯示、告警及記錄功能。
空氣管理系統控制功能需求是以系統需求為依據，結合所采用的控制架構細化而來。各控制功能由若干個控制邏輯組成。在空氣管理系統研制過程中需要進行控制功能的確認與驗證。仿真的方式能有效提高效率，降低成本，而建立各種控制邏輯模型則是進行仿真確認與驗證的基礎。本文研究了一種信號驅動的空氣管理系統控制邏輯建模方法。
1 信號驅動的控制邏輯建模方法
信號驅動是指由各種信號作為基本單元來進行控制邏輯建模。各個信號表示著不同的狀態變量，空氣管理系統控制器根據不同的輸入狀態變量的值來決定發出的指令信號。通過基本信號來表述邏輯能從最底層關系開始，逐步向上搭建整套控制邏輯。具體的建模過程包括構建信號庫、搭建邏輯樹以及驅動功能驗證邏輯3個步驟。
1.1 構建信號庫
構建信號庫是為了方便在構建邏輯時隨時調用而將一些基本的輸入信號信息收集并按照一定的編碼方式存儲起來。空氣管理系統邏輯運算中需要用到的信號屬性包括信號名稱、信號功能范圍、信號有效性、信號設備源。所以可將每條信號按照[ID|NAME，RANGE(MIN，MAX)，VALID，SOURCE]的方式進行整理，例如由控制器IASC1的A通道發出的座艙高度告警信號可表示為[00001|CAB_ALT_W，(0，1)，true，IASC1A]。集合所有控制器接收的信號，從而形成空氣管理系統信號庫。
1.2 搭建邏輯樹
邏輯樹的根節點一般是各個基本信號組成的關系式，例如CAB_ ALT_W=1，表示座艙告警為真。這些關系式通過基本的與/或邏輯算子連接，從而形成基本的邏輯樹，這些邏輯樹的輸出結果為TURE或者FALSE。在搭建邏輯樹的過程中，當一條邏輯鏈比較長時，可將一棵邏輯樹的輸出作為另外一棵邏輯樹的輸入而形成邏輯嵌套，建模論文這種方式能簡化邏輯樹的搭建過程。邏輯樹的表達可用邏輯方程來記錄。例如座艙高度告警邏輯可按以下兩種方式表達。
將所有的邏輯按照邏輯樹的方式搭建起來，可形成一個邏輯庫，在后續定義功能時即可直接調用來構建功能。
1.3 驅動功能驗證邏輯
若干條邏輯合在一起，可以驅動復雜的功能。通過功能的仿真即可驗證各種邏輯的正確性。從功能層面進行驗證因為意義更明確更方便實施，且一條功能的驗證即可驗證多條邏輯，功能驗證的方式是選擇功能相關的所有信號，設定各信號的狀態值，作為組成功能的所有邏輯的輸入，計算得到功能輸出值，觀察是否與預期一致。
2 空氣管理系統CAS與簡圖頁邏輯建模與驗證
CAS與簡圖頁是供飛行員了解各系統狀態的重要頁面，由系統負責提供信號，指示系統按照指定的CAS與簡圖頁邏輯進行顯示。基于本文的思想，進行空氣管理系統CAS與簡圖頁邏輯建模與功能驗證，開發了相應的軟件平臺。
2.1 空氣管理系統CAS邏輯建模
定義CAS主要需要定義CAS等級、CAS顯示內容以及CAS顯示邏輯。CAS等級按照嚴重程度可分為WARING，CAUTION，ADVISORY， STATUS四種，分別用紅色、黃色、青色、白色來表示。本文定義的CAS邏輯是由系統發出CAS相關信號后，由這些信號運算后顯示在CAS頁面的邏輯，空氣管理系統CAS消息主要顯示系統工作狀態以及在一些危險狀態如座艙高度過高、機翼防冰失效等情況下告警。
CAS定義模塊主要提供CAS名稱、內容、等級的編輯頁面，CAS邏輯的指定可直接調用邏輯庫中的邏輯。
2.2 空氣管理系統簡圖頁邏輯建模
空氣管理系統簡圖頁功能是通過簡要示意圖顯示系統主要設備與管路內空氣的狀態，管路的空氣狀態信息需要根據上下游的設備狀態來判斷，這些判斷關系組成了簡圖頁的邏輯。空氣管理系統簡圖頁的主要圖形元素是活門與管路流線，其邏輯定義可分為活門與流線顯示邏輯定義。簡圖頁定義模塊設計了自定義活門與管路繪制工具，通過活門與流線顯示邏輯定義指定顯示顏色的驅動邏輯，構成整體的簡圖頁顯示邏輯。
2.3 空氣管理系統CAS與簡圖頁功能驗證
前面構建了空氣管理系統CAS與簡圖頁的邏輯，通過指定各功能相關輸入信號的值，在邏輯運算后再直觀地顯示在頁面上，從而可以確認功能是否正確實現。在驗證時只需根據場景需要，設定各信號的模擬值，由系統后臺運算得到功能輸出信號值，并驅動頁面上的顯示元素顯示相應的狀態。
通過上述幾個步驟，能對空氣管理系統CAS與簡圖頁功能進行整體的驗證，有效提高了CAS與簡圖頁功能的設計與確認效率，也能為后續系統排故提供支持。
3 結論
本文結合空氣管理系統控制架構特點，提出了信號驅動的邏輯建模方法。本文方法具有如下特點：
1)構建了空氣管理系統基礎信號庫，能支持在邏輯層、功能層隨時調用相關的信號信息;
2)構建了空氣管理系統邏輯庫，支持上層功能的搭建與驗證;
3)開發了控制邏輯建模工具，能模擬各種場景下的功能驗證，提高了設計效率。
【參考文獻】
[1]程立嘉，程曉忠，左彥聲.大型客機空氣管理系統現狀與發展趨勢[J].航空科學技術，2008.3：7-8.
[2]徐紅專，崔文君，張惠娟.電子電動式座艙壓力調節系統研究[J].江蘇航空，2010，3：8-13.
[3]李明江.飛機自動增壓系統仿真實驗的設計與實現[J].實驗室科學，2010，13(4)：73-75.
數學建模課程論文范文二：談談數學建模對社會的推動作用
本文介紹數學建模的定義，在當今社會的地位以及在各領域的廣泛應用，再進一步說明數學建模對培養人才的重要作用.進而說明它對社會的推動作用.
論文關鍵詞：數學建模,人才培養,社會推動作用
1 數學建模的簡介
隨著數學建模在各個領域的應用越來越廣泛以及社會對數學建模教育的普及，越來越多的人已認識到數學建模的重要性.但并不是所有的人都了解到底什么是數學建模，而它又是怎么產生的.今天我們就簡單的介紹一下數學建模.
1.1 數學建模的概念
數學建模(Mathematical Modelling)把現實世界中的實際問題加以提煉，抽象為數學模型，求出模型的解，驗證模型的合理性，并用該數學模型所提供的解答來解釋現實問題，我們把數學知識的這一應用過程稱為數學建模.]實際上就是用數學語言描述實際現象的過程.這里的實際現象既包含具體的自然現象比如自由落體現象，也包涵抽象的現象比如顧客對某種商品所取的價值傾向.這里的描述不但包括外在形態，內在機制的描述，也包括預測，試驗和解釋實際現象等內容.可以說它是一種數學的思考方法，是“對現實的現象通過心智活動構造出能抓其重要且有用的特征的表示，常常形象化的或符號的表示.”數學建模專家也曾下了一個更讓人容易理的定義：“通過對實際問題的抽象、簡化，確定變量和參數，并應用某些‘規律’建立起變量、參數間的確定的數學問題(也可稱為一個數學模型)，求解該數學問題，解釋驗證所得到的解，從而確定能否用于解決問題多次循環、不斷深化的過程.”簡而言之，就是建立數學模型來解決各種實際問題的過程.
1.2 數學建模產生的背景
隨著社會的發展，數學在社會各領域中的應用越來越廣泛，作用越來越大，不但運用于自然科學各個領域，各學科，而且滲透到經濟，軍事，管理以至于社會科學和社會活動的各個領域.但是，社會對數學的需求并不只是需要在各部門中從事實際工作的人善于運用數學知識及數學大思維放法來解決他們每天面臨的大量的實際問題，取得經濟效益和社會效益.他們不是為了應用數學知識而尋找實際問題(就象在學校里做數學應用題)，而是為了解決實際問題而需要用到數學.而且不止是要用到數學，很可能還要用到別的學科，領域的知識，要用到工作經驗和常識.特別是在現代社會，要真正解決一個實際問題幾乎都離不開計算機.可以這樣說，在實際工作中遇到的問題，完全純粹的只用現成的數學知識就能解決的問題幾乎是沒有的，你所能遇到的都是數學和其他東西混雜在一起的問題.其中的數學奧妙不是明擺在那里等著你去解決，而是暗藏在深處等著你去發現.也就是說，你要對復雜的問題進行分析，發現其中的可用數學語言來描述的關系或規律，把這個實際問題轉化成一個數學問題，這就稱為數學模型，建立數學模型的這個過程就稱為數學建模.[2]
2 數學建模在社會中的實際應用
也許你會說數學都是很抽象的東西，數學建模更是看不到，摸不著，離我們的生活很遙遠，但其實數學和數學建模就在你身邊.數學建模作為一門研究現實世界數量關系和空間形式的科學，在它產生和發展的歷史長河中，一直是和人們生活的實際需要密切相關的.
2.1 與實際生活密切相關
當你準備分期貸款購買一所新居時，面對五花八門的還款方式(期限、利率不同，按月或按年償還，哪一種最有利.用一點不太深的數學就能準確地回答你的問題.
你注意過錄象機計數器數字的跳動嗎.這里有什么規律嗎.你找到規律，就可以根據計數器的讀數算出錄象帶已經走過了多長時間，也就知道未轉過的那段帶子能否錄下一定時間的一個節目.
你的照片不是反映你容貌的模型嗎，地圖不是用特定的符號表示山川、道路的模型嗎.數學模型當然更抽象些，它是由數字、字母和數學符號組成的、描述研究對象數量規律的公式、圖表或者程序.解決分期貸款和計數器讀數那兩個問題，就要建立數學模型.
一般地說，當人們設計產品參數、規劃交通網絡、制定生產計劃、控制工藝過程、預報經濟增長、確定投資方案時，都需要將研究對象的內在規律用數學的語言和方法表述出來，并將求解得到的數量結果返回到實際對象的問題中去，這種解決問題的全過程就稱為建立數學模型，簡稱數學建模.在決策科學化、定量化呼聲日漸高漲的今天，數學建模幾乎是無處不在的.[3]
2.2 能解決很多實際問題
數學建模的重要性在于它是解決實際問題的橋梁，通過這種手段解決實際問題可以獲得更高的經濟效益和社會效益，為人類的進步和繁榮做出巨大貢獻.下面我們列舉一些應用數學建模解決實際問題的實例：
(1)如何救森林失火才能最大限度地減小損失
(2)如何使發電廠的水污染最小
(3)汽車減震器的建模
(4)自由竟爭的市場供求模型
(5)國民收入的穩定問題
(6)軍備競賽模型
(7)機械零件的可靠性設計
(8)企業生產管理問題的動態規劃模型
(9)風險決策問題
(10)人口的預測和控制模型
(11)不破壞資源的持續捕魚方案
(12)受到液力加壓的儲油層中石油流動的改進.[4]
2.3 在各領域應用廣泛
進入20世紀以來，隨著數學以空前的廣度和深度向一切領域滲透，以及電子計算機的出現與飛速發展，數學建模越來越受到人們的重視，可以從以下幾方面來看數學建模在現實世界中的重要意義.
2.3.1在一般工程技術領域，數學建模仍然大有用武之地.
在以聲、光、熱、力、電這些物理學科為基礎的諸如機械、電機、土木、水利等工程技術領域中，數學建模的普遍性和重要性不言而喻，雖然這里的基本模型是已有的，但是由于新技術、新工藝的不斷涌現，提出了許多需要用數學方法解決的新問題;高速、大型計算機的飛速發展，使得過去即便有了數學模型也無法求解的課題(如大型水壩的應力計算，中長期天氣預報等)迎刃而解;建立在數學模型和計算機模擬基礎上的CAD技術，以其快速、經濟、方便等優勢，大量地替代了傳統工程設計中的現場實驗、物理模擬等手段.
2.3.2在高新技術領域，數學建模幾乎是必不可少的工具.
無論是發展通訊、航天、微電子、自動化等高新技術本身，還是將高新技術用于傳統工業去創造新工藝、開發新產品，計算機技術支持下的建模和模擬都是經常使用的有效手段.數學建模、數值計算和計算機圖形學等相結合形成的計算機軟件，已經被固化于產品中，在許多高新技術領域起著核心作用，被認為是高新技術的特征之一.在這個意義上，數學不再僅僅作為一門科學，它是許多技術的基礎，而且直接走向了技術的前臺.國際上一位學者提出了“高技術本質上是一種數學技術”的觀點.
2.3.3數學迅速進入一些新領域，為數學建模開拓了許多新的處女地.
隨著數學向諸如經濟、人口、生態、地質等所謂非物理領域的滲透，一些交叉學科如計量經濟學、人口控制論、數學生態學、數學地質學等應運而生.一般地說，不存在作為支配關系的物理定律，當用數學方法研究這些領域中的定量關系時，數學建模就成為首要的、關鍵的步驟和這些學科發展與應用的基礎.在這些領域里建立不同類型、不同方法、不同深淺程度模型的余地相當大，為數學建模提供了廣闊的新天地.馬克思說過，一門科學只有成功地運用數學時，才算達到了完善的地步.展望21世紀，數學必將大踏步地進入所有學科，數學建模將迎來蓬勃發展的新時期.[5]
3 開設數學建模課程的意義
正是由于數學建模在與實際生活的密切聯系及利用數學建模可以解決現實生活中許多問題，并且在社會各領域中的應用越來越廣泛,作用越來越大, 因而培養數學建模人才也成為當今社會不可忽視的一個問題.
3.1 社會的要求
進入知識經濟時代，人們發現數學的重要性比以前任何時候都更加突出了.當高新技術成為社會財富迅速增長的主要因素時，人們注意到每一項高新技術實質上都包含著數學技術，而掌握高新技術的人必須具備較高的數學素質.不僅如此，數學在各個領域應用的空前廣泛性使數學已經成為一種文化.當“降水概率”出現在每天的天氣預報中時，當物價的增幅牽動著千家萬戶的切身利益時，當每天的股市行情誘使著股民買近或賣出時，當住房改革、醫療改革、養老保險改革等各項方案陸續出臺時，人們終于意識到當今社會里，“數學盲”應該和“文盲”相提并論了.于是乎，數學建模教學在大學掀起，繼而，各中學也掀起了一股數學建模熱，數學建模教學進入了中學課堂.[6]
3.2 新課改的要求
新近頒布實施的《數學教學大綱》以及《國家高中數學課程標準》都明確地將數學建模納入其教學體系之中.在最近幾屆的國際數學教育大會上都專門設立了“問題解決、模型化和應用”的專題.隨著數學建模教育的擴展，數學建模能夠增強學生的創新意識和實踐能力已形成大家的共識.1993年國家教委決定在全國大學生中開展數學建模競賽，作為大學生課外科技活動的重要內容之一.國內各高校普遍重視這項活動，把它作的有利契機.大學數學建模的蓬勃發展已深刻地影響到中學數學教育改革，在中學如何強調問題解決和數學建模已是當前數學教育改革的方向和素質教育的有效突破口.
4 數學建模對培養社會人才的意義
國家之所以要通過數學建模來培養人才，因為數學建模是一種培養綜合素質的有效手段,在實踐中樹立建模的思想對綜合素質發展有很大的幫助.通過對數學建模過程進行分析應用數學求解實際問題.,進而來培養我們的各方面能力，具體如下：
4.1提高綜合應用能力
應用已學到的數學方法和思想進行綜合應用和分析，并能學習一些新的數學知識，并能理解合理的抽象和簡化，要在數學建模過程中靈活應用、發展使用這個工具的能力.打個比喻，可以這樣說，過去學過的數學知識就好比是手中已有的武器，但并不意味著你就自動地會使用它，更談不上能靈活、創造性地使用它.所以要求我們必須多練、多琢磨，這樣才能充分靈活的應用我們所學的知識.[7]
4.2.提高洞察力
通俗地講就是一眼就能抓住要點的能力.為什么要發展這種能力?因為真正的實際問題的數學建模過程的參與者，特別是在一開始，往往不是很懂數學的人，他們提出的問題更不是數學化的，這就需要建模工作者善于從實際工作提供的原形中提煉出其數學本質.搞實際工作的人一般很愿意與洞察力較強的數學工作者打交道.[8]
4.3提高對當代科技最新成果的使用能力.
目前主要是計算機及相應的各種軟件包的使用，這將幫助你節省大量的時間，還能得到直觀形象的結果，有利于與用戶深入討論.這對養成自覺應用最新科技成果的良好習慣是大有裨益的.
4.4 培養雙重翻譯能力
不但能把經過一定抽象和簡化的實際問題用 數學語言表達出來，形成數學模型，而且能將經過數學方法推演 或計算得到的結果還原成通俗易懂的現實世界的語言.
5數學建模對社會進步的推動作用
由上可知，數學建模在各個領域都有著不能取代的地位，對社會各個方面的也都有著深刻的影響.社會是以人為本，而人重視的就是教育，我們暫且不談數學建模在其他方面對社會有什么推動作用單從學生，教育這方面來談談數學建模的作用.[9]
5.1 推動了教育改革
學習和掌握數學建模的思想和方法已經成為培養21世紀富有競爭力的人才的不可或缺的組成部分進入知識經濟時代，人們發現數學的重要性比以前任何時候都更加突出了.當高新技術成為社會財富迅速增長的主要因素時，人們注意到每一項高新技術實質上都包含著數學技術，而掌握高新技術的人必須具備較高的數學素質.而培養人才要從教育抓起所以近年來，數學建模教學進入課堂是各學校校教育改革的大勢所趨.在數學建模教學活動和競賽的推動下,許多學校相繼開設了數學建模課程以及與此密切相關的數學實驗課程,將數學建模的思想和方法融入數學主干課程的研究和試驗,促進了數學課程體系和教學內容的改革,為數學建模奠定了堅實的基礎.數學建模教學的開展培養了學生的數學素質、提高了學生的綜合素質,增強了學生的創新意識、協作意識和奉獻意識.數學建模走進課堂是數學教學體系和內容改革的一個成功的嘗試.[10]
5.2 提高學生綜合素質
在數學建模活動中，使學生明確了數學是怎樣應用于解決這些實際問題上去的，并能利用有關方法進行數學建模，從而解決這些實際問題的，體現數學的實際應用價值和數學的社會功能.在次過程中激發了學生學習數學的積極性，學會了團結協作，建立良好人際關系、相互合作的工作能力.同時培養了學生的動手能力和創新精神.通過建模過程中的思維方向的多向性，豐富了學生的思維，激發學生的創新精神.學生正是在這種不斷修改不斷完善的過程中，來反省自己，充實自己，形成獨立思考的習慣和良好的自我評價能力.從而為學生將來成為具有21世紀特點的人才奠定了基礎.[11]
數學建模是各學科與實際應用聯系的橋梁，與人們的實際生活和各科學領域密切相關的，已成為社會科學中不可或缺的一部分.要求我們有效的掌握數學建模的相關知識，合理的應用它，讓我們用數學建模知識來推動社會各個領域的發展與進步.
參考文獻：
[1] 皮連生編：學與教的心理學[M] 上海：華東師范大學出版社，1998年9月.
[2] 張思明：中學數學建模教學的實踐與探索[M]北京：北京教育出版社，1998年9
[3] 張啟凡、甘小林、馮永明.中學數學應用教育的課題開發與研究.《中學數學研究》，2000.4
[4] 譚國華.《數學模型》[M](第三版)廣東教育出版社，2000
[5] 袁競成.中學數學應用題與數學建模的差異研究 [J]《中學數學教學參考》，2001.7
[6] 黃敬頻 淺談數學建模思想在中學課堂的滲透[J] 廣西大學學報(自然科學版)2003年z2期
[7] 賈敬 桂占吉等 數學建模與數學實驗[M] 北京：高等教育出版社 1998年7月第一版：193
[8] 白其崢 數學建模案例分析[M] 北京：海洋出版社 2002年4月第一版：98
[9] 朱道元等編著 2000數學建模案例精選{M] 北京：科學出版社 2000年3月第一版：51-53
[10]曾權偉. 對高中數學教學中學生主體作用的認識[J]. 成都教育學院學報.2002,16(3)
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