Дипломная работа. Разработка виртуального лабораторного комплекса по дисциплине Методы оптимизации

• Название: Разработка виртуального лабораторного комплекса по дисциплине Методы оптимизации
• Анкор: Дипломная работа
• Дата: 03.06.2022
• Размер: 2.09 Mb.
• Имя файла: bakanina_diplom.docx
• Тип: Диплом; #567993
• страница: 3 из 8

1.2. Актуальное состояние учебного процесса в дисциплине «Методы оптимизации»

В дипломном проекте направлением для разработки виртуального комплекса лабораторных работ является курс предмета «Метода оптимизации».

Методы оптимизации - это методы построения алгоритмов нахождения оптимального (минимального или максимального) значения некоторой функции.

Данная дисциплина преподаётся на первом курсе отделения магистратуры высшего учебного заведения. В учебном плане на занятия отведено еженедельно:

• 
  2 академических часа на лекционные занятия;
  
• 
  4 академических часа на лабораторные работы.
  

Дисциплина включает в себя следующие темы для изучения и выполнения лабораторных работ:

1. 
   Методы перебора в задачах одномерной оптимизации:
   
   1. 
      Метод равномерного поиска;
      
   2. 
      Метод поразрядного поиска;
      
2. 
   Методы исключения отрезков:
   
   1. 
      Метод дихотомии;
      
   2. 
      Метод золотого сечения;
      
3. 
   Поиск по правильному симплексу и деформируемому многограннику:
   
   1. 
      Поиск по правильному симплексу;
      
   2. 
      Поиск по деформируемому многограннику;
      
4. 
   Методы покоординатного спуска:
   
   1. 
      Метод циклического покоординатного спуска;
      
   2. 
      Метод Зейделя;
      
   3. 
      Метод Хука-Дживса;
      
   4. 
      Метод Пауэлла;
      
5. 
   Методы безусловной минимизации, использующие производные:
   
   1. 
      Метод градиентного спуска;
      
   2. 
      Метод наискорейшего спуска;
      
6. 
   Метод случайного поиска:
   
   1. 
      Алгоритм с возвратом при неудачном шаге;
      
   2. 
      Алгоритм наилучшей пробы;
      
   3. 
      Алгоритм статистического градиента;
      
7. 
   Градиентный метод решения задач оптимального управления:
   
   1. 
      Алгоритм градиентного метода первого порядка.
      

Актуальное состояние выполнения перечисленных выше лабораторных работ – наличие программы 2000-ого года. Она написана на языке Delphi с применением MathLab для построения графиков.

MathLab-пакет прикладных программ для решения задач технических вычислений.



Рисунок 1 – Сведения о программе 2000-ого года

На рисунке 2 представлена главная форма старого программного комплекса для выполнения лабораторных работ.



Рисунок 2 – Главная форма программы 2000-ого года

На рисунке 3 продемонстрировано окно для заполнения исходных данных алгоритма поразрядного поиска.



Рисунок 3. Окно функции программы 2000-ого года

Необходимость создания нового лабораторного комплекса возникает, в первую очередь, потому что данная программа не работает корректным образом. В ходе анализа были выявлены следующие недостатки:

• 
  функции не обрабатываются или обрабатываются неверно;
  
• 
  алгоритмы не срабатывают;
  
• 
  программа выдаёт множество других ошибок (Рисунок 4).
  

Рисунок 4. Ошибка в программе 2000-ого года

Кроме того, играют роль устаревшие технологии и утерявший свою прежнюю значимость язык программирования Delphi. Программы, написанные с использованием старых технологий программирования, тяжелее поддаются поддержке и сопровождению в различных средах.

2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

Целью дипломного проекта является разработка программного продукта на тему «Виртуальный комплекс лабораторных работ по дисциплине «Методы оптимизации». Программа должна включать следующие модули:

1. 
   модуль авторизации и регистрации студента;
   
2. 
   модуль преподавателя, позволяющий отслеживать успеваемость студентов;
   
3. 
   основной модуль обработки и вычисления функций по заданным алгоритмам четырех методов оптимизации;
   
4. 
   модуль тестирования студента по теме лабораторной работы с возможность записи результатов прохождения в базу данных.
   

Программа должна обладать следующим набором свойств:

• 
  Эффективность: программа должна быть оптимизирована, затрачивать минимальное время и ресурсы на выполнение своих основных задач.
  
• 
  Полнота и целостность данных: правильность введенных данных и обеспечение их хранения в верном виде.
  
• 
  Понятность: программа должны быть понятной и удобной в использовании.
  
• 
  Точность: программа должна вычислять значения функций в соответствии с алгоритмами с заданной точностью.
  

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. 
   Провести анализ предметной области;
   
2. 
   Изучить набор средств разработки и реализации программы и выбрать наиболее подходящие;
   
3. 
   Спроектировать и создать графический интерфейс программы, доступный и понятный любому пользователю;
   
4. 
   Спроектировать архитектуру программной системы;
   
5. 
   Создать базу данных для хранения всей необходимой информации об учете успеваемости студентов и персональных данных пользователей;
   
6. 
   Разработать функциональные модули программной системы в соответствии с выбранными средствами разработки;
   
7. 
   Выполнить тестирование программного продукта с целью проверки полной работоспособности системы и выявления соответствия ранее заявленным требованиям;
   
8. 
   Выполнить разработку полной технической документации для дальнейшего сопровождения и помощи в эксплуатации пользователями разработанного программного продукта.