Учебное пособие написано на основе лекций и практических занятий для студентов магистратуры образовательного направления «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов» Пермского национального исследовательского политехнического университета. Рассматриваются основные понятия и термины, положения и методы выполнения теоретических и экспериментальных исследований. Основное внимание уделяется требованиям к формулировке темы и цели выпускной квалификационной работы (диссертации) магистра, определению задач, направленных на достижение поставленной цели. Определяется содержание объекта и предмета исследования, анализируются источники информации для подготовки обзора публикаций по теме исследования, изучается традиционная структура научного документа. Излагаются элементы системного анализа как основы проведения теоретических и экспериментальных исследований, виды и способы моделирования, методы принятия решений. Рассматриваются подходы к решению задач оптимизации, в том числе в условиях неопределенности, основы современных методов интервального анализа и теории нечетких множеств. Для корректного проведения экспериментальных исследований используются методы планирования экспериментов и статистической обработки полученных результатов, оценки адекватности получаемых регрессионных моделей реальным процессам и явлениям.