авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 | 10 |   ...   | 11 |

«СБОРНИК РАБОЧИХ ПРОГРАММ Профиль бакалавриата : Управление и информатика в технических системах Содержание Страница ...»

-- [ Страница 8 ] --

Самостоятельная работа включает подготовку к лекционным и лабораторным занятиям к контрольной работе, подготовку к зачету и экзамену.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Для текущего контроля успеваемости используются контрольные работы, защиты лабораторных работ.

Аттестация по дисциплине – дифференцированный зачет и экзамен.

Оценка за освоение дисциплины на дифференцированном зачете определяется как среднеарифметическая оценка за контрольные работы, защиты лабораторных работ.

В приложение к диплому вносится оценка экзамена за 6 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 7.1. Литература:

а) основная литература:

1.Тартаковский Д.Ф., Ястребов А.С. Метрология, стандартизация и технические средства измерений: Учеб. для вузов. – М.: Высш. шк., 2001. – 205 с.: ил.

б) дополнительная литература:

1. Димов Ю.В. Метрология, стандартизация и сертификация: Учеб. для вузов. – П., Лидер, 2010. - 464 с.: ил.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

1. www.iit1.mpei.ac.ru;

www.iit.my1.ru И.Н.Желбаков, В.Ю.Кончаловский, Ю.С.Солодов. МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ, СЕРТИФИКАЦИЯ. Учебно-методический комплекс.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ В качестве средств материально-технического обеспечения дисциплины используются стенды лаборатории Общего курса (Е530).

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 220400 «Управление в технических системах», профилям 1,2.

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

к.т.н., доцент Серов Н.А.

"СОГЛАСОВАНО":

Зав. кафедрой УиИ д.т.н.,профессор Беседин В.М.

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой ИИТ д.т.н., профессор Желбаков И.Н.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) ИНСТИТУТ АВТОМАТИКИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ (АВТИ) _ Направление подготовки: 220400 – Управление в технических системах Профиль подготовки: 1. Управление и информатика в технических системах Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ "ТЕОРИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ" Цикл: профессиональный Часть цикла: Базовая № дисциплины по учебному Б.3. плану:

Часов (всего) по учебному плану:

5 семестр – Трудоемкость в зачетных единицах: 6 семестр - Лекции 99 час. 5,6 семестры Практические занятия 33 час. 5,6 семестры Лабораторные работы 48 час. 5,6 семестры Расчетные занятия 5,6 семестры Объем самостоятельной работы по учебному плану 216 час. 5,6 семестры (всего) Экзамен 5,6 семестры Москва - 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Целью дисциплины является:

обучение студентов основам теории автоматического управления, необходимым при проектировании, исследовании, производстве и эксплуатации систем и средств автоматизации и управления.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования(ОК-10) ;

осуществлять сбор и анализ научно-технической информации, обобщать отечественный и зарубежный опыт в области средств автоматизации и управления, проводить анализ патентной литературы (ПК-18);

выполнять эксперименты на действующих объектах по заданным методикам и обрабатывать результаты с применением современных информационных технологий и технических средств (ПК-19);

проводить вычислительные эксперименты с использованием стандартных программных средств, с целью получения математических моделей процессов и объектов автоматизации и управления (ПК-20);

участвовать в составлении аналитических обзоров и научно-технических отчетов по результатам выполненной работы, в подготовке публикаций по результатам исследований и разработок (ПК-21);

Задачами дисциплины являются освоение студентами основных принципов построения систем управления, форм представления и преобразования моделей систем, методов анализа и синтеза.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла 3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю "1. Управление и информатика в технических системах" направления 220400 Управление в технических системах.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: "Математика", "Физика", "Информационные технологии", "Электротехника и электроника", "Теоретическая механика".

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы и изучении дисциплин " Технические средства автоматизации и управления", "Моделирование систем управления", "Электромеханические системы", а также при освоении программы магистерской подготовки.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

знать:

основные положения теории управления, принципы и методы построения, преобразования моделей СУ, методы расчета СУ по линейным и нелинейным непрерывным моделям при детерминированных воздействиях;

уметь:

применять принципы и методы построения моделей, методы анализа и синтеза при создании и исследовании систем и средств управления;

владеть:

принципами и методами анализа и синтеза систем и средств автоматизации и управления.

СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.

4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 11 зачетных единицы, 396 часов.

Виды учебной работы, Всего часов на Формы текущего Раздел дисциплины. включая № контроля Семестр самостоятельную работу раздел Форма промежуточной п/ успеваемости студентов и аттестации п (по разделам) трудоемкость (в часах) (по семестрам) лк пр лаб сам.

1 2 3 4 5 6 7 8 Основные понятия и Тест: принципы 5 6 2 2 принципы управления управления Характеристики Тест: временные и линейных частотные 5 10 4 4 динамических систем характеристики, контрольная работа Модели описания Тест: модели систем и их описания и их 5 4 2 3 преобразование преобразование Свойства моделей Тест: управляемость, динамических систем наблюдаемость, 5 4 2 1 устойчивость систем, контрольная работа Тест: алгебраические Устойчивость и частотные 5 12 4 2 линейных систем критерии устойчивости Тест: прямые и Анализ качества косвенные оценки 5 10 2 4 регулирования качества, контрольная работа Синтез линейных Тест: методы 5 8 2 2 систем синтеза Защита расчетного Расчетное задание 5 задания Зачет Устный 5 Экзамен Устный 5 Тест: свойства Модели нелинейных моделей нелинейных 6 4 1 2 систем систем Метод фазовой Тест: метод 6 12 4 8 плоскости исследования и исследования динамики особенности динамики, контрольная работа Тест: метод Исследование гармонического периодических 6 10 4 8 баланса, режимов контрольная работа Исследование Тест: первый и устойчивости по второй методы 6 8 1 4 Ляпунову Ляпунова Исследование Тест: критерии абсолютной абсолютной 6 8 4 8 устойчивости устойчивости, нелинейных систем контрольная работа Синтез нелинейных Тест: методы 6 4 1 систем синтеза Защита расчетного Расчетное задание 6 задания Зачет Устный 6 Экзамен Устный 6 Итого: 396 99 33 48 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции 5 семестр 1.Основные понятия и принципы управления.

Основные понятия теории управления. Сущность проблем управления.

Содержание задач управления. Классификация систем управления (СУ).

Поведение объектов и СУ. Объект управления. Типы объектов и воздействий.

Задачи управления объектом. Информация и принципы управления. Структуры СУ.

2.Характеристики линейных динамических систем.

Линейные непрерывные модели и характеристики СУ. Математическая модель «вход-выход». Принципы разделения физических элементов на динамические звенья. Дифференциальные уравнения, передаточные функции, временные, частотные характеристики системы и связь между ними.

Математическая модель системы в форме структурной схемы. Минимально фазовые системы.

3. Модели описания систем и их преобразование.

Описание линейных систем в пространстве состояний: модели «вход состояние-выход». Преобразование форм представления моделей. Способы получения уравнений в пространстве состояний, связь с уравнением «вход выход».

4. Свойства моделей динамических систем.

Основные свойства линейных систем. Инвариантность СУ. Формы инвариантности. Чувствительность СУ. Функции чувствительности.

Управляемость и наблюдаемость. Критерии управляемости и наблюдаемости.

5. Устойчивость линейных систем.

Определение устойчивости по Ляпунову. Необходимое и достаточное условие устойчивости. Алгебраические и частотные критерии устойчивости.

Матричный критерий. Выделение областей устойчивости в пространстве параметров. Допустимые преобразования передаточных функций.

6. Анализ качества регулирования.

Анализ качества и коррекция линейных систем. Оценки качества переходных процессов в линейных СУ. Ошибки в установившемся режиме от управляющих воздействий. Точность системы при действии постоянных возмущений. Метод коэффициентов ошибок. Прямые и косвенные методы оценивания качества переходного процесса. Частотные оценки. Интегральные критерии качества. Корневые методы оценки.

7. Синтез линейных систем.

Методы синтеза линейных СУ. Введение в закон регулирования воздействий по производной, интегралу от ошибки, по возмущению.

Последовательная коррекция. Коррекция введением обратных связей.

Модальное управление. Метод динамической компенсации. Наблюдатель состояний. Определение параметров корректирующих устройств.

6 семестр 8. Модели нелинейных систем.

Основы теории нелинейных систем управления. Нелинейные модели СУ («вход - выход», описание в пространстве состояний). Методы линеаризации нелинейных моделей. Системы с существенно нелинейными элементами.

9. Метод фазовой плоскости исследования динамики.

Метод фазового пространства, его возможности и ограничения. Анализ равновесных режимов. Анализ поведения СУ на фазовой плоскости.

Периодические режимы и автоколебания. Методы стабилизации релейных систем. Скользящий режим. Динамические свойства системы в скользящем режиме. Системы с переменной структурой. Их основные режимы, возможности, ограничения. Особенности динамики нелинейных систем.

10. Исследование периодических режимов.

Исследование периодических режимов методом гармонического баланса. Гармоническая линеаризация нелинейных характеристик. Исходные предпосылки метода гармонического баланса. Определение периодических решений, оценка их параметров устойчивости. Возможности и ограничения метода.

11. Исследование устойчивости по Ляпунову.

Устойчивость положения равновесия и движения. Первый метод Ляпунова. Второй (прямой) метод Ляпунова. Теоремы Ляпунова об устойчивости. Проблема конструирования функции Ляпунова.

12. Исследование абсолютной устойчивости нелинейных систем.

Абсолютная устойчивость. Гипотезы Айзермана, Калмана. Критерий В.М. Попова абсолютной устойчивости. Критерий Чо-Нарендры. Критерий абсолютной устойчивости отрезка равновесия. Критерий Цыпкина.

13. Синтез нелинейных систем.

Синтез равновесных состояний. Особенности, возможности и ограничения синтеза на основе различных методов – фазовой плоскости, гармонического баланса, линеаризованных моделей, критерия абсолютной устойчивости, прямого метода Ляпунова.

4.2.2. Практические занятия 5 семестр Математическое описание САУ и ее элементов.

Характеристики элементов и систем САУ. Правила структурных преобразований.

Типовые динамические звенья. Частотные характеристики САУ.

Свойства моделей динамических систем.

Временные характеристики САУ.

Алгебраические критерии устойчивости.

Частотные критерии устойчивости.

Качество линейных САУ.

Выбор корректирующего устройства при синтезе САУ.

6 семестр Структурные схемы нелинейных САУ.

Исследование нелинейных САУ методом фазовой плоскости.

Характеристики нелинейных САУ.

Исследование нелинейных САУ методом гармонической линеаризации.

Исследование устойчивости нелинейных САУ по Ляпунову.

Определение абсолютной устойчивости нелинейных САУ.

Сравнительная оценка методов исследования устойчивости нелинейных САУ.

Синтез нелинейных систем.

4.3. Лабораторные работы 5 семестр № 1. Принципы автоматического управления.

№ 2. Типовые динамические звенья. Частотные и временные характеристики САУ.

№ 3. Исследование следящей САУ.

№ 4. Синтез линейных САУ.

№ 5. Исследование точности регулирования.

. 6 семестр № 1. Исследование нелинейной САУ методом фазовой плоскости.

№ 2. Синтез релейной системы методом фазовой плоскости.

№ 3. Исследование системы с переменной структурой.

№ 4. Исследование нелинейной САУ методом гармонической линеаризации.

№ 5. Синтез параметров САУ на основе метода гармонической линеаризации.

№ 6. Исследование устойчивости положения равновесия нелинейной САУ при малых отклонениях.

№ 7. Исследование абсолютной устойчивости нелинейной САУ.

№ 8. Сравнительное исследование устойчивости на основе различных критериев.

4.4. Расчетные задания 5 семестр Расчет устойчивости и точности регулирования в линейной непрерывной САУ.

6 семестр Расчет динамики нелинейной САУ.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы Курсовой проект(курсовая работа) учебным планом не предусмотрен.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Лекционные занятия проводятся в форме традиционных лекций и лекций с проблемно постановочной методологией изложения информации.

Лабораторные занятия предполагают использование специальных и стандартных средств имитационного моделирования.

Самостоятельная работа включает подготовку к тестам, лабораторным работам, контрольным работам, выполнение индивидуальных расчетных заданий, подготовку к зачетам и экзаменам.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, контрольные работы, устный опрос, защита расчетных заданий.

Аттестация по дисциплине – экзамен.

Оценка за освоение дисциплины рассчитывается из условия: 0,3 (среднеарифметическая оценка за контрольные работы) + 0,3 оценка за расчетное задание + 0,4 оценка на экзамене.

В приложение к диплому вносится оценка за 6 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 7.1. Литература:

а) основная литература:

3. Ким Д.П. Теория автоматического управления: Учебник/М.: Физматлит, т. 1: 2003. 287с., т.2: 2004. – 463с.

б) дополнительная литература:

1. Алексеев А.А., Имаев Д.Х., Кузьмин Н.Н., Яковлев В.Б. Теория управления:

Учебник/СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 1999.-435с.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

Пакеты прикладных программ MATLAB, MATHCAD.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебных лабораторий, лабораторных стендов, действующих макетов систем управления, компьютерного класса.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 220400 «Управление в технических системах» и профилю «1. Управление и информатика в технических системах».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

д.т.н., профессор Державин О.М.

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой Управления и информатики д.т.н., профессор Беседин В.М.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) ИНСТИТУТ АВТОМАТИКИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ (АВТИ) _ Направление подготовки: 220400 – Управление в технических системах Профиль подготовки: 1. Управление и информатика в технических системах Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ "МОДЕЛРОВАНИЕ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ" Цикл: профессиональный Часть цикла: базовая № дисциплины по учебному Б.3. плану:

Часов (всего) по учебному плану:

Трудоемкость в зачетных 8 семестр – 4;

единицах:

Лекции 45 час. 8 семестр Лабораторные работы 15 час 8 семестр Объем самостоятельной работы по учебному плану 84 час. 8 семестр (всего) Курсовой проект 30 час. 8 семестр Экзамен 34 час. 8 семестр Москва - 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Цели и задачи дисциплины:

Приобретение студентами необходимых знаний в области методов построения формализованных математических моделей объектов управления, освоение основных принципов и подходов, применяемых в процессе реализации инструментальных моделей, в том числе на базе современных технологий компьютерного моделирования.

Результаты образовательного процесса в рамках рассматриваемой дисциплины направлены на расширение базового технического образовательного уровня специалиста, что будет способствовать формированию и развитию готовности студента:

самостоятельно работать, принимать решения в рамках своей профессиональной деятельности (ОК-7);

использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);

владеть и применять на практике основные методы, способы и средства получения, хранения и обработки информации, иметь навыки работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-12);

собирать, обрабатывать, анализировать и систематизировать научно-техническую информацию по тематике исследования, использовать достижения отечественной и зарубежной науки, техники и технологии (ПК-6);

осуществлять сбор и анализ исходных данных для расчета и проектирования систем и средств автоматизации и управления (ПК-9);

производить расчёты и проектирование отдельных блоков и устройств систем автоматизации и управления и выбирать стандартные средства автоматики, измерительной и вычислительной техники для проектирования систем автоматизации и управления в соответствии с техническим заданием (ПК-10);

выполнять эксперименты на действующих объектах по заданным методикам и обрабатывать результаты с применением современных информационных технологий и технических средств (ПК-19);

проводить вычислительные эксперименты с использованием стандартных программных средств с целью получения математических моделей процессов и объектов автоматизации и управления (ПК-20);

Основными задачами дисциплины являются:

образование студентов по вопросам построения формализованных моделей систем управления и применения современных средств моделирования на этапе реализации инструментальной модели;

привитие навыков решения задач анализа и синтеза систем автоматического управления на базе проведения вычислительного эксперимента.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла 3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю 1. «Управление и информатика в технических системах» направления 220400 «Управление в технических системах».

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Математический анализ», «Вычислительные методы», «Теория автоматического управления».

Знания, полученные в процессе освоения дисциплины, необходимы при выполнении заданий по «Методам проведения исследований», при подготовке бакалаврской выпускной квалификационной работы, при изучении дисциплины «Технические средства автоматизации и управления», а также в последующем обучении по программе магистерской подготовки.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

знать:

методы формализации моделей систем управления с сосредоточенными и распределёнными параметрами с учётом детерминированного и случайного характера протекающих в них процессов, способы упрощения исходных моделей описания на основе их линеаризации и снижения размерности;

уметь:

использовать технологии имитационного моделирования в сочетании с вычислительным экспериментом при решении задач анализа и синтеза систем автоматического управления;

владеть:

навыками построения имитационных моделей линейных и нелинейных динамических систем при детерминированном и стохастическом представлении на основе современных инструментальных средств моделирования.

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единицы, 144 часа.

Виды учебной работы, Всего часов на Формы текущего Раздел дисциплины. включая № контроля Семестр самостоятельную работу раздел Форма промежуточной п/ успеваемости студентов и аттестации п (по разделам) трудоемкость (в часах) (по семестрам) лк пр лаб сам.

1 2 3 4 5 6 7 8 Формализованные и Тест: формы и структурные примеры представления модели представления 22 8 8 описания динамических моделей систем в систем в пространстве пространстве состояний состояний Методы преобразования Тест: нахождение исходных моделей уравнений состояний описания динамических односвязной систем к векторно- динамической 32 8 10 4 матричной форме системы;

подготовка к лабораторной работе Переходная матрица Тест: нахождение состояния линейной матричной ПФ для динамической системы двухсвязной 12 8 4 и матричная динамической передаточная функция;

системы способы определения Численные методы Тест: построение моделирования систем, аналоговой описываемых в форме структурной модели уравнений состояния;

динамического 21 8 5 4 стандартные объекта;

подготовка инструментальные к лабораторной средства моделирования работе систем управления Формализация модели описания объекта Тест: реализация управления, синтез нелинейных автоматического характеристик в регулятора частоты системе методом регулирования 19 8 4 7 вычислительного частоты эксперимента на гидроэнергоагрегата, примере системы подготовка к управления лабораторной работе гидроэнергоагрегатом Методы моделирования Тест: построение 22 8 8 объектов и систем с разностных схем для распределёнными одномерной параметрами параболической системы Моделирование Тест нелинейные и случайных процессов и дискретные системы, систем управления при подготовка к 16 8 6 случайных лабораторной воздействиях работе.

Подготовка и презентация пояснительной Курсовой проект 30 8 15 записки и графического материала Экзамен (рекомендуется до 1 устный/ 34 8 -- -- -- з.е.) Итого: 174 45 15 15 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции 1. Формализованные и структурные представления модели описания динамических систем в пространстве состояний.

Задачи моделирования систем. Классификация моделей динамических систем по характеру сигналов и процессов, по типу дифференциального оператора и виду структуры и по целям использования. Основные понятия теории моделирования. Этапы создания модели.

Формы описания моделей объектов и систем с точки зрения их вычислительной реализации. Математический аппарат построения моделей объектов и СУ. Описание СУ в форме уравнений состояния. Математические модели процессов и систем в пространстве состояний. Структурные представления СУ, описываемых уравнениями состояния.

Аналоговые структурные модели динамических систем.

2. Методы преобразования исходных моделей описания динамических систем к векторно матричной форме.

Способы получения моделей описания динамических систем и преобразования их к моделям в форме уравнений состояния: стандартная и нормальная форма представления векторно-матричной модели. Получение моделей состояния путём построения аналоговой структурной модели и на основе разложения передаточной функции на простые дроби (случай простых и кратных корней). Нормализация модели состояния путём линейного преобразования с использованием матрицы подобия. Получение уравнений состояния динамической системы с исходной структурной формой представления.

3. Переходная матрица состояния линейной динамической системы и матричная передаточная функция;

способы определения.

Решения уравнений состояния стационарных и нестационарных линейных непрерывных систем. Переходная матрица состояния линейной динамической системы.

Определение свободной и вынужденной составляющих вектора переменных состояния.

Способы нахождения переходной матрицы состояния линейной динамической системы.

Нахождение переходной матрицы состояния нестационарной линейной динамической системы в форме матрицанта. Матричная передаточная функция многосвязной линейной динамической системы по переменным состояния и по выходу.

4. Численные методы моделирования систем, описываемых в форме уравнений состояния;

стандартные инструментальные средства моделирования систем управления.

Обзор численных методов интегрирования нелинейных систем, описываемых моделями в форме уравнений состояния: одношаговые и многошаговые методы интегрирования, алгоритмы с переменным шагом и заданной точностью интегрирования.

Современная технология компьютерного моделирования. Существующие требования и стандарты к специальному программному обеспечению. Сравнительный анализ языков и инструментальных средств компьютерного моделирования. Выбор аппаратной платформы для реализации компьютерных моделей. Примеры и особенности реализации компьютерных моделей систем управления на базе средств Matlab/Simulink.

5. Формализация модели описания объекта управления, синтез автоматического регулятора частоты методом вычислительного эксперимента на примере системы управления гидроэнергоагрегатом.

Основные этапы и особенности компьютерного моделирования на примере системы регулирования параметров электросигнала гидроэнергетической установки.

Формализация модели описания динамического объекта. Линеаризация полученной модели. Функциональная и структурная схема системы автоматического регулирования частоты гидроэнергоагрегата. Задачи синтеза регулятора, решаемые методом вычислительного эксперимента.

6. Методы моделирования объектов и систем с распределёнными параметрами.

Метод конечных разностей (МКР) и метод конечных элементов (МКЭ) как основные методы моделирования объектов и систем с распределенными параметрами. Получение модели описания распределённого объекта на примере объекта теплопроводности.

Постановка краевой задачи. Основные характеристики, соотношения и свойства разностных схем (аппроксимация, сходимость, устойчивость, быстродействие).

Построение разностных схем для моделирования нелинейных нестационарных распределенных объектов и систем на примере одномерного и многомерного параболического объекта.

7. Моделирование случайных процессов и систем управления при случайных воздействиях.

Задачи моделирования стохастических систем. Модели стохастических систем в форме Ланжевена и Ито. Решение для случая аддитивного вектора шумов. Алгоритмы моделирования случайных процессов с заданными статистическими характеристиками.

Моделирование СУ при случайных воздействиях на основе полигармонического представления сигнала. Алгоритм моделирования задачи оптимальной фильтрации аддитивной помехи на входе следящей системы.

4.2.2. Практические занятия Практические занятия учебным планом не предусмотрены.

4.3. Лабораторные работы 8 семестр № 1. Исследование методов моделирования динамических систем на базе аналоговых структурных моделей. (4 часа).

№ 2. Моделирование и исследование характеристик звеньев системы автоматического регулирования частоты гидроэнергоагрегата. (4 часа).

№ 3. Реализация инструментальной модели системы автоматического регулирования частоты ГЭУ в среде Matlab/Simulink. (4 часа).

№ 4. Исследование системы автоматического регулирования частоты электросигнала ГЭУ на основе имитационного моделирования. (4 часа).

4.4. Расчетные задания Расчетные задания учебным планом не предусмотрены.

4.5. Курсовой проект.

8 семестр Курсовой проект: “Моделирование систем”.

Конкретные темы включаются в Учебно-методический комплекс по дисциплине.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Лекционные занятия проводятся в форме традиционных лекций и лекций с использованием презентаций, наглядных пособий в виде планшетов.

Самостоятельная работа включает подготовку к тестам и лабораторным работам, оформление курсового проекта и подготовку его презентации к защите, подготовку к экзамену.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, устный опрос, защита курсового проекта.

Аттестация по дисциплине – зачёт и экзамен.

Зачётная оценка за освоение дисциплины рассчитывается из условия:

0,5 (среднеарифметическая оценка за контрольные и тесты) + 0,5 оценка, полученная при защите лабораторных работ) Экзаменационная оценка ставится преподавателем, исходя из ответов студента на вопросы экзаменационного билета по 5-ти бальной шкале.

В приложение к диплому вносится оценка за 8 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Деруссо П., Рой Р., Клоуз Ч. Пространство состояний в теории управления.

М.: Наука, 1970.

2. Сю Д., Мейер А. Современная теория автоматического управления и ее применение. М.: Машиностроение, 1972.

3. Самарский А.А. Теория разностных схем. М.: Наука, 1975.

4. Белова Д.А., Кузин Р.Е. Применение ЭВМ для анализа и синтеза автоматических систем управления. М.: Энергия, 1979.

5. Дьяконов, В.П. MATLAB 6.5 SP1/7.0 + Simulink 5/6. Основы применения / В.П.

Дьяконов. – М.: СОЛОН-Пресс, 2005. – 800 с.

6. Черных, И.В. Simulink. Среда создания инженерных приложений / И.В. Черных. – М.: Диалог-МИФИ, 2004. – 496 с.

б) дополнительная литература:

1. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. Учебник для вузов 2. Пугачев В.С. Теория случайных функций и ее применение к задачам автоматического управления. М.: Физматгиз, 1962.

3. Митрофанов В.Е., Пихлецкий М.В. Структурное моделирование динамических систем.

Сборник лабораторных работ – М.: Издательский дом МЭИ, 2010. -40с.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

Matlab/Simulink.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций и демонстрационных планшетов.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 220400 «Управление в технических системах» и профилю «1. Управление и информатика в технических системах».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

к.т.н., доцент Митрофанов В.Е.

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой Управления и информатики д.т.н., профессор Беседин В.М.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) ИНСТИТУТ АВТОМАТИКИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ (АВТИ) _ Направление подготовки: 220400 Управление в технических системах Профиль(и) подготовки: Управление и информатика в технических системах (специализации: №1 Системотехника автоматизации и управления;

№2 Автоматизированное проектирование систем управления).

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ «ПРОГРАММИРОВАНИЕ И ОСНОВЫ АЛГОРИТМИЗАЦИИ»

Цикл: профессиональный Часть цикла: базовая УвТС(УиИвТС);

Б.3.2 ;

№ дисциплины по учебному плану: УвТС(ССАУ);

Б.3. Часов (всего) по учебному плану:

Трудоемкость в зачетных 1 семестр – 6;

единицах:

Лекции 34 час 1 семестр Практические занятия 17час 1 семестр Лабораторные работы 34 час 1 семестр Расчетные задания, рефераты 20 час самостоят. работы 1 семестр Объем самостоятельной работы по учебному плану 121 час (всего) Экзамены 1 семестр Москва - 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Целью дисциплины является изучение основных принципов и методологии разработки прикладного программного обеспечения, включая типовые способы организации данных и построения алгоритмов обработки данных, синтаксис и семантику универсального алгоритмического языка программирования высокого уровня.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

Владеть культурой мышления, обладать способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения (ОК-1);

Владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения и переработки информации, иметь навыки работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-12);

Учитывать современные тенденции развития электроники, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности (ПК-4).

Собирать, обрабатывать, анализировать и систематизировать научно-техническую информацию по тематике исследования, использовать достижения отечественной и зарубежной науки, техники и технологии (ПК-6).

Задачами дисциплины являются:

Обучение основам алгоритмизации и программирования на языке Pascal различных классов задач обработки данных (ОК-12).

Получение знаний по методам проектирования программных систем, об информационных технологиях, о структурировании программ и данных (ПК-12).

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО Дисциплина относится к базовой (общепрофессиональной) части профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю "Управление и информатика в технических системах " направления 220400 «управление в технических системах».

Дисциплина базируется на дисциплинах средней школы по математике и информатике.

Полученные по освоению дисциплины знания, необходимы при изучении дисциплин "Инженерная и компьютерная графика", "Информационные технологии ", «Системное программное обеспечение », «Технология программирования», «Дополнительные разделы информатики».

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

Основы алгоритмизации и программирования на языке Pascal (ОК-2);

Принципы структурного, модульного и объектно-ориентированного программирования;

(ОК-6, ПК-6);

Основы типизации и структуризации данных (ПК-10);

Файловые системы и работу с внешней памятью (ПК-10);

Сложные модели данных: списки, деревья, сети (ПК-5).

Уметь:

самостоятельно выбрать структуру данных, разработать алгоритм и программу для решения поставленной задачи (ПК-2);

осуществить отладку, тестирование и документирование программ (ПК-6,ПК-1,ПК 12);

Владеть:

навыками практического применения полученных теоретических знаний при работе в конкретной операционной среде (ПК-3);

СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.

4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 6 зачетных единиц, 216 часов.

Виды учебной работы, Всего часов на Формы текущего Раздел дисциплины. включая № контроля Семестр самостоятельную работу раздел Форма промежуточной п/ успеваемости студентов и аттестации п (по разделам) трудоемкость (в часах) (по семестрам) лк пр лаб сам.

1 2 3 4 5 6 7 8 Современные ЭВМ, их технические Тест на знание характеристики и 16 1 6 2 терминологии программное обеспечение Алгоритм и его Тест 20 1 4 2 4 свойства Основы технологии Тест 28 1 4 4 6 разработки алгоритмов Кодирование алгоритмов на языке Контрольная работа 48 1 10 4 10 Pascal Разработка и использование Контрольная работа 36 1 6 4 8 процедур Обработка символьной Тест 14 1 2 3 2 информации Использование внешней памяти для 8 1 2 2 хранения данных.

Расчетное задание 8 10 защита расчетного Зачет 1 -- -- - задания Экзамен устный 36 1 -- -- -- Итого: 216 34 17 34 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции 1 семестр 1.Современные ЭВМ, их технические характеристики и программное обеспечение Постановка задачи для решения на ЭВМ. Технические и программные средства реализации информационных процессов. Модели решения функциональных и вычислительных задач. Программный продукт.

Принципы структурного программирования. Роль внешних спецификаций при разработке программ.

Современные ЭВМ и их характеристики. Основные устройства ЭВМ.

Представление информации в памяти ЭВМ. Типы памяти ЭВМ. Место персональных компьютеров среди современных ЭВМ. Программное обеспечение ЭВМ, его разновидности (системное, инструментальное, прикладное). Общие сведения об операционных системах. Краткие сведения об операционных системах для персональных компьютеров: MS DOS, Windows, Unix.

Алгоритм и его свойства 2.

Принцип программного функционирования ЭВМ. Понятие ячейки памяти.

Алгоритм и его свойства. Проектирование программных алгоритмов (основные принципы и подходы);

классы алгоритмов;

методы частных целей, подъемы ветвей и границ, эвристика;

рекурсия и итерация;

сортировка и поиск. Программа. Машинный язык и языки высокого уровня. Их классификация. Понятие о компиляции и интерпретации. Этапы обработки программ в ЭВМ.

3. Основы технологии разработки алгоритмов Критерии качества программ. Внешняя спецификация программы. Этапы проектирования и жизненный цикл программных продуктов.

Систематический подход к программированию. Нисходящий метод проектирования алгоритмов. Тестирование, отладка, документирование, сопровождение и эксплуатация программных средств.

Проектирование структур данных и алгоритмов. Классификация данных (по функциональному назначению, типу, структуре). Массивы. Изображение алгоритмов в виде блок-схем. Базовые управляющие структуры алгоритмов.

Виды циклических алгоритмов : (циклы “пока” и “до”, детерминированные, итерационные, параметрические циклы;

кратные циклы). Методы структурирования алгоритмов.

4. Кодирование алгоритмов на Паскале Язык программирования Паскаль и его место среди других алгоритмических языков. Развитие языка Паскаль. Его версии (Турбо Паскаль, Объектный Паскаль). Синтаксис и семантика языка. Алфавит языка, имена, константы.

Типы данных. Структура программы. Выражения. Основные операторы (присваивания, условные, цикла, ввода и вывода). Кодирование базовых структур алгоритмов. Форма и последовательность перехода от алгоритма к программе. Язык и среда Турбо Паскаль. Среда Delphi, режим консольного приложения, режим оконных приложений.

5. Разработка и использование процедур Преимущества процедурного программирования. Структурное и модульное программирование, объектно-ориентированное программирование. Описание и вызов процедур. Формальные и фактические параметры. Замена формальных параметров на фактические. Процедуры и функции.

Формальные параметры: переменные и значения. Глобальные и локальные переменные. Процедуры - параметры.

6. Обработка символьной информации Разработка алгоритмов и программ обработки текстовой информации в Паскале. Переменные символьного и строкового типа. Стандартные процедуры работы со строками.

Алгоритмы и программы обработки документов сложной структуры. Тип “запись” и его использование. Тип “множество“. Операции с множествами.

7. Использование внешней памяти для хранения данных. Тип “файл Файловые типы в Паскале. Потоки ввода-вывода. Работа с текстовыми, типизированными и не типизированными файлами в Паскале.

4.2.2. Практические занятия 1 семестр №1.Алгоритмы. Блок-схемы алгоритмов.

№2. Кратные циклы.

№3. Контрольная работа.

№4. Программирование алгоритмов с использованием одномерных и двухмерных массивов.

№5. Процедуры и функции.

№6. Методы структурирования программ. Досрочный выход из цикла.

№7. Файлы.

№8. Зачетное занятие. Контрольная работа.

4.3. Лабораторные работы 1 семестр На лабораторных занятиях выполняются индивидуальные задания на ПЭВМ.

Приобретаются и закрепляются навыки по практическому использованию ПЭВМ, осваиваются основы MS DOS, NORTON COMMANDER,WINDOWS, TURBO PASCAL и BORLAND PASCAL для организации диалога пользователя и ПЭВМ, программирования и отладки программ.

№1. Общие приемы работы с операционной системой WINDOWS. Рабочий стол. Панель задач. Управление окнами. Работа с файлами и папками с помощью папки “Мой компьютер”, “Проводник”. Решение простейших задач в среде TURBO PASCAL.

№2. Простые вычисления по формулам..

№3. Простые вычисления в цикле. Вывод результатов в табличной форме.

№4. Обработка одномерных массивов.

№5. Вычисление функции разложением ее в ряд. Итерационные циклы.

№6. Сложное условие завершения цикла.

№7. Табулирование функции двух переменных.

№8. Обработка матриц.

№9. Обработка массивов переменной длины.

№10. Решение геометрических задач на плоскости. Графический режим работы терминала.

№11. Сложное условие завершения цикла при работе с матрицами.

№12. Процедуры-функции. Вычисление выражений с использованием процедур.

№13. Процедуры общего вида. Формальные и фактические параметры.

№14. Процедурный тип данных. Вычисление корня функционального уравнения.

№15. Разработка многомодульных программ с выделением процедур.

№16. Нисходящий способ проектирования алгоритмов.

№17. Обработка данных сложной структуры.

№18. Зачет.

4.4. Расчетные задания:

примерные темы расчетных заданий по семестрам:

1 семестр.

Выбор рациональной структуры данных и разработка многомодульной программы.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы:

Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Лекции Имеется методическое пособие (подготовленное в среде WORD) по 70 % объема лекций, содержащее набор программ, иллюстрирующих различные разделы курса, а именно: алгоритмизацию, программирование циклических алгоритмов, освоение и использование различных структур данных:

массивов, строк, записей, файлов. В пособии рассмотрены также вопросы построения программ, такие как: использование аппарата процедур, модулей с простой и оверлейной структурой.

Автор: В.И. Луканина. Решение задач на языке TURBO PASCAL 7.0.Москва, МЭИ, 2009г.

Практические занятия Проводятся в традиционной форме и представляют собой разбор конкретной ситуации с последующим обсуждением, различные виды тренингов.

Лабораторные занятия Посвящены изучению информационных технологий и решению задач с помощью ЭВМ. Они полностью (34 часов) выполняются на ПЭВМ.

Самостоятельная работа Включает подготовку к лекциям, лабораторным и практическим занятиям, тестам и контрольным работам, выполнение расчетного задания, подготовку к зачету и экзамену, проводится на ПЭВМ.

Используемое программное обеспечение перечислено в планах занятий.

6.ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, контрольные работы, устный опрос.

Аттестация по дисциплине - экзамен.

Оценка за освоение дисциплины, определяется как оценка на экзамене.

В приложение к диплому вносится оценка за 1 семестр.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ 7.

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 7.1. Литература а) основная литература:

1. Информатика: Учебник/ Под ред. проф. Н.В.Макаровой. - М.: Финансы и статистика, 2007. –768с.

2. Фаронов В.В. Программирование на персональных ЭВМ в среде Турбопаскаль. М.: Изд-во МГУ, 2008г._580с.

3. Батасова В.С., Крюков А.А. Основы программирования на Паскале:

Учебное пособие. – М.: Издательство МГСУ “Союз”,2005. – 76с.

4. Сборник задач по базовой компьютерной подготовке: Учебное пособие / В.С. Зубов, И.Н. Котарова, О.Г. Архипов и др.;

Под ред. И.Н. Котаровой. – М.: Издательство МЭИ, 1998. – 178с.

5. Зубов В.С. Программирование на языке TURBO PASCAL – М.:

Информационно-издательский дом “Филинъ”. 1997. – 304 с.

6. В.И. Луканина. Решение задач на языке TURBO PASCAL 7.0. Москва, МЭИ, 2009г.

б) дополнительная литература:

1. Батасова В.С. Реализация алгоритмов в среде Delphi. Сборник заданий для лабораторных работ. Методическое пособие. - М.: Издательский дом МЭИ, 2009.-40с.

2. Маран М.М. Delphi. Начальный курс: учебное пособие/М.М.Маран. -М.:

Издательство МЭИ,2002.-100с.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

1. www.ChibizovaNV@mpei.ru;

2. www.GRECHKINAPV.NAROD.ru б) другие:

1.Луканина В.И. Электронная версия пособия. Решение задач на языке Turbo Pascal 7.0.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Для проведения лабораторных работ необходим компьютерный класс, оснащенный следующим программным обеспечением: OS Windows, Borland Developer Studio или Delphi.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки «Управление в технических системах» и профилям «Управление и информатика в технических системах», «Автоматизированное проектирование систем управления».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

к.т.н.,доцент Луканина В.И.

"СОГЛАСОВАНО":

Зав. кафедрой УиИ д.т.н.,профессор Березин В.М.

"СОГЛАСОВАНО":

Директор АВТИ д.т.н.профессор Лунин В.П.

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. Кафедрой ПМ д.т.н.,профессор Еремеев А.П.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) ИНСТИТУТ АВТОМАТИКИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ (АВТИ) Направление подготовки: 220400 «Управление в технических системах»

Профиль(и) подготовки: «Автоматизированные системы обработки информации и управления»

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ «ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ, СИСТЕМЫ И СЕТИ»

Цикл: Профессиональный Часть цикла: Базовая № дисциплины по учебному Б.3. плану:

Часов (всего) по учебному плану:

5 семестр - Трудоемкость в зачетных единицах: 6 семестр - 5 семестр Лекции 6 семестр Практические занятия Не предусмотрены Лабораторные работы 33 часа 5,6 семестры Уч. планом не Расчетные задания, рефераты предусмотрены Объем самостоятельной работы по учебному плану 81 час (всего) Уч. планом не Экзамены предусмотрены 5,6 семестры Зачеты Уч. планом не Курсовые проекты (работы) предусмотрены Москва - 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Целью дисциплины является изучение построения и основных характеристик элементов и узлов ЭВМ и периферийных устройств, например, триггеров, счетчиков, регистров, кодовых преобразователей, дешифраторов, арифметико-логических устройств, логических блоков, программирования логических интегральных микросхем.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

воспринимать, обобщать, анализировать информацию, связанную проектированием и использованием микросхем элементной базы цифровой техники (ОК-1) самостоятельно работать, принимать решения в рамках профессиональной деятельности. (ОК-4) анализировать научно-техническую информацию, изучать отечественный и зарубежный опыт применения микросхем вычислительной техники.(ОК-1) принимать и обосновывать конкретные технические решения при выборе элементной базы для построения периферийных устройств и устройств сопряжения их с ЭВМ.(ПК-6) участвовать в создании аппаратных средств в составе информационных и автоматизированных систем.(ПК-10) Исследовать характеристики элементов цифровых устройств для их использования при создании аппаратных средств для периферийных устройств ЭВМ.(ПК-9) проектировать узлы периферийных устройств и ЭВМ. Проводить их экспериментальную проверку (ПК-9);

устанавливать и настраивать телекоммуникационные средства (ПК-11);

владеть основными методами, средствами и способами получения, хранения и переработки информации при построении вычислительных сетей.(ОК-11);

Задачами дисциплины являются:

ознакомить обучающихся с серийно выпускаемыми микросхемами элементов цифровой техники и областями их применения.

Научить принимать и обосновывать технические решения по выбору элементной базы и проектированию экономичных устройств сопряжения разных устройств с ЭВМ.

научить разрабатывать аппаратные и программные средства сопряжения для информационных и автоматизированных систем, изучить принципы построения структурных, функциональных и принципиальных схем узлов ЭВМ.


научить принимать и обосновывать конкретные технические решения при построении вычислительных сетей 2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю «Автоматизированные системы обработки информации и управления», направления 220400 «Управление в технических системах».

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: математика, физика, алгебра, информатика и электроника.

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

основные источники научно-технической информации по материалам разработок и выпуска микросхем цифровой техники (ОК-6);

применение элементной базы цифровой техники для разработок устройств сопряжения в иформационных и автоматизированных системах (ПК-10) ;

источники научно-технической информации по проектированию устройств сопряжения в информационных и автоматизированных системах (ПК-4) архитектуру современных вычислительных сетей (ПК-1);

протоколы современных вычислительных сетей (ПК-7);

Уметь:

самостоятельно разбираться в нормативных методиках расчетов узлов усиройств сопряжения в информационных и автоматизированных систем и применять их для решения поставленной задачи (ОК-5);

использовать программы моделирования разрабатываемых узлов и устройств информационных и автоматизированных систем (ОК-10);

осуществлять поиск и анализировать научно-техническую информацию и выбирать необходимые материалы (ПК-6);

* самостоятельно разрабатывать структуру и выбирать состав технических средств вычислительных сетей (ПК-6);

* осуществлять поиск научно-техническую информацию при построении вычисли тельных сетей (ПК-7);

Владеть:

навыками дискуссии по профессиональной тематике (ОК-2);

терминологией в области использования микросхем цифровой техники в информационных и автоматизированных системах (ОК-5);

умением разрабатывать модели компонентов информационных и автоматизированных систем (ПК-4);

навыками применения полученной информации при проектировании узлов ЭВМ и устройств сопряжения в информационных и автоматизированных системах (ПК-6).

* навыками применения полученной информации при построении вычислительных сетей (ОК-1);

* информацией о параметрах телекоммуникационного оборудования (ПК-7);

СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.

4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единицы, 180 часов.

Виды учебной работы, Всего часов на Формы текущего Раздел дисциплины. включая № контроля Семестр самостоятельную работу раздел Форма промежуточной п/ успеваемости студентов и аттестации п (по разделам) трудоемкость (в часах) (по семестрам) лк пр лаб сам.

1 2 3 4 5 6 7 8 Основы алгебры логики.Логические функции от одной и Тест на знание двух основных свойств 10 5 2 - - переменных.Основные функций свойства элементарных функций.

Триггеры, типы, их Тест: свойства характеристики, 19 5 3 - 8 триггеров применение Функциональные узлы регистры, счетчики, Тест : разновидности умножители, счетчиков, их 39 5 14 - 7 мультиплексоры, характеристики дешифраторы Сумматоры, Тест: классификация инкременторы, 8 5 3 - сумматоров компараторы.

Арифметико- Тест: классификация 11 5 3 - логические устройства АЛУ Постоянные запоминающие устройства (ПЗУ). Тест на знание ОЗУ 11 5 3 - Оперативные и ПЗУ запоминающие устройства (ОЗУ).

Программирующие Тест:

логические программирование 8 5 2 - интегральные схемы ПЛМ Виды учебной работы, Всего часов на Формы текущего Раздел дисциплины. включая № контроля Семестр самостоятельную работу раздел Форма промежуточной п/ успеваемости студентов и аттестации п (по разделам) трудоемкость (в часах) (по семестрам) лк пр лаб сам.

1 2 3 4 5 6 7 8 Основные предпосылки перехода от централи- Тест:

зованных систем к классификация 6 4 -- -- вычм\ислительным сетей сетям.

Базовые технологии Тест: виды ЛВС 6 6 -- -- 4 локальных сетей Обзор распространен- Тест: на знание ОС ных семейств сетевых 6 6 4 -- -- ОС Глобальные сети. Осно вные понятии и опреде- Тест: разновидности ления.Передача дан- выделннных 8 6 6 -- -- ных с использованием линий выделенных линий Компьютерная сеть Тест: на знание протоколов INTERNET.Протоколы. 26 6 14 -- 8 Адресация Ресурсы INTERNET. Тест: классификация Информационно- пои- поисковых 8 6 4 -- 2 сковые системы. систем Создание страниц Тест: программиро WWW. Язык HTML. вание на HTML 10 6 4 -- 4 Понятие аплета Защита Зачет 4 5,6 -- -- -- лабораторных работ Учебным планом не Экзамен -- -- -- -- -- - предусмотрен Итого: 180 66 33 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции 1. Системы элементов цифровой техники.

Потенциальные системы элементов ТТЛ, МДП (КМДП). Базовые элементы И-НЕ, НЕ, И-ИЛИ-НЕ. Выходные каскады элементов. Основные параметры элементов. Особен ности базисов логических элементов. Гонки. Гонки по входу Классификация микро схем логических элементов цифровой техники.

2. Триггеры.

RS- триггеры, их основные свойства. Классификация триггеров. Разновидности триггеров. Триггеры с динамическим управлением, двухступенчатые триггеры, синхронные триггеры. D- триггеры, DV- триггеры, T- триггеры, JK- триггеры, шестиэлементные триггеры.

3. Функциональные узлы цифровой техники.

Регистры, мультиплексоры, дешифраторы, шифраторы, преобразователи произвольных кодов, их основные свойства, области применения. Счетчикти, их основные параметры и свойства. Компараторы, сумматоры, инкременторы, декременторы, их основные параметры и свойства.

4. Арифметико-логические устройства.

Арифметико-логические устройства (АЛУ), их классификация, методы построения.

АЛУ для выполнения операций над числами с фиксированной и плавающей точкой. Представление чисел для операций в АЛУ.

5. Программируемые логические интегральные микросхемы (ПЛИС).

Программируемые логические схемы, их разновидности. Программируемые логические матрицы (ПЛМ), постоянные запоминающие устройства (ППЗУ), программируемые матрицы логики (ПМЛ). Оперативные запоминающие устройств.

6. Устройства управления ЭВМ.

Устройства управления с « жесткой» логикой и хранимой в памяти логикой работы.

7. Согласование логических элементов в составе цифровых устройств.

Совместная работа цифровых элементов в составе узлов и устройств.

Согласование связей элементов.

8. Основные предпосылки перехода от систем к вычислительным сетям.

Классификация средств вычислительной техники по критерию скорость передачи расстояние. Локальные и глобальные сети. Отличие локальных сетей от глобаль ных. Эталонная модель открытых систем OSI. Применение модели OSI.

9. Базовые технологии локальных вычислительных сетей (ЛВС).

Семейство стандартов IEEE802.x. Стандарты технологий ETHERNET, FAST ETHERNET, Gigabit ETHERNET, TOKEN RING, FDDI, 100VG-AnyLAN.

Параметры протоколов, влияющих на производительность сети.

10. Обзор семейств сетевых операционнных систем (ОС) Сетевая ОС Novel Netware, семейство ОС UNIX, семейство ОС WINDOWS.

Сетевые ОС с выделеннымы серверами, сетевые ОС для одноранговых сетей.

Требования к современным ОС. Сетевой уровень как средство построения боль ших сетей.

11. Глобальные сети. Основные понятия и определения.

Передача данных с использованием выделенных линий. Аналоговые выделен ные линии. Цифровые выделенные линии. Вычислительные сети на основе теле фонных сетей с коммутацией каналов.

12. Компьютерная сеть INTERNET.

Сеть INTERNET пример глобальной информационной сети. Основные провай деры. Модель функционирования. Протоколы TCP/IP, UDP, PPP, SLIP, ARP.

Адресация в INTERNET. Программа BIND. Технология CIDR.

13. Ресурсы INTERNET.

Электронная почта. Протоколы FTP,TELNET. Поиск файлов на удаленных компью терах. Доступ к ресурсам Usernet, wais, whois, Word wide web. Поиск информации на WWW – серверах. Информационно- поисковые системы Yahao, LYCOS, ALTA VISTA, Rambler.

14. Создание страниц WWW.

Язык HTML. Понятие о портальных платформах. Технологии и этапы построения порталов. Рекомендации по выбору портальных платформ. Понятие аплета. Орга низация распределенных вычислений на сетях.

4.2.2. Практические занятия Практические занятия учебным планом не предусмотрены.

4.3. Лабораторные работы 5 семестр № 1. Исследование логических элементов ЭВМ.

№ 2. Регистры, дешифраторы.

№ 3. Счетчики, мультиплексоры № 4. Сумматоры.

6 семестр № 1. Изучение протокола TELNET.

№ 2. Изучение почтовых протоколов SMTP и POP3.

№3. Изучение протокола FTP.

№4. Сетевые анализаторы.

4.4. Расчетные задания Учебным планом не предусмотрены 4.5. Курсовые проекты и курсовые работы Учебным планом не предусмотрены 5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Лекционные занятия проводятся в форме лекций с использованием слайдов схем, с отображением их на экран с видеопроектора в оборудованной аудитории.

Самостоятельная работа включает подготовку к лекционным занятиям, к защите выполненных лабораторных работ. подготовку к зачету.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Для текущего контроля успеваемости используется устный опрос.

Аттестация по дисциплине – зачет.

Оценка за освоение дисциплины определяется как оценка на зачете за 5 и 6 семестры.

В приложение к диплому вносится оценка за 6 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Е.Угрюмов, «Цифровая схемотехника". Изд-во «БХВ-Санкт-Петербург», 2000. –с 2. «Основы схемотехники ЭВМ", Методическое пособие по курсу «Схемотехника ЭВМ»/Н.С. Белоцицкий – Издательский дом МЭИ, 2010. – с 130 (Электронная версия).


3. Дж.Ф. Уэйкерли « Проектирование цифровых устройств ». Москва,изд-во «Постмаркет» 2002.-544 с.

4. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. – СПб.: Питер 2003.- 627 с.

б) дополнительная литература:

1. Г.П. Митин «Условные обозначения в отечественных и зарубежных электрических схемах» Москва – Изд-во «Изумруд» 2003 – с 2. Ю.Ф.Опадчий, О.П.Глудкин, А.И. Гуров «Аналоговая и цифровая электроника» Москва Изд-во «Горячая линия-Телеком» 2000 – с 3. Таненбаум Э. Компьютерные сети. СПб.: Питер 2007.-902с.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 220400 «Управление в технических системах » и профилю «Автоматизированные системы обработки информа ции и управления».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛИ :

к.т.н., доцент Капорский А.В.

к.т.н., доцент Данилин Г.Г.

СОГЛАСОВАНО:

Зав. кафедрой «управления и информатики»

д.т.н., профессор Беседин В.М.

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой Вычислительных машин, систем и сетей к.т.н., профессор Крюков А.Ф.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) ИНСТИТУТ АВТОМАТИКИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ (АВТИ) _ Направление подготовки: 220400 – Управление в технических системах Профиль подготовки: 1. Управление и информатика в технических системах Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ “ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ” Цикл: профессиональный Часть цикла: базовая № дисциплины по учебному Б3. плану:

Часов (всего) по учебному плану:

Трудоемкость в зачетных 6 семестр - единицах:

Лекции 28 час 6 семестр Лабораторные работы 42 час 6 семестр Расчетные задания, рефераты 6 семестр Объем самостоятельной работы по учебному плану 69 час (всего) Экзамены 36 час 6 семестр Курсовые проекты (работы) Не предусмотрены 6 семестр Москва - 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Целью дисциплины является изучение принципов построения и настройки автоматизированных систем управления техническими объектами на базе типовых аппаратных и программных средств, включающих комплексы технических и программных средств, получения, обработки и визуализации информации о состоянии объекта автоматизации.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

самостоятельно работать, принимать решения в рамках своей профессиональной деятельности (ОК-7);

учитывать современные тенденции развития электроники, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности (ПК-3);

анализировать научно-техническую информацию, изучать отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования (ПК-6);

участвовать в подготовке технико-экономического обоснования проектов создания систем и средств автоматизации и управления (ПК-8);

осуществлять сбор и анализ исходных данных для расчета и проектирования систем и средств автоматизации и управления (ПК-9);

производить расчёты и проектирование отдельных блоков и устройств систем автоматизации и управления и выбирать стандартные средства автоматики, измерительной и вычислительной техники для проектирования систем автоматизации и управления в соответствии с техническим заданием (ПК-10);

к участию в работах по изготовлению, отладке и сдаче в эксплуатацию систем и средств автоматизации и управления (ПК-15).

Задачами дисциплины являются:

познакомить обучающихся с принципами построения и настройки автоматизированных систем управления техническими объектами;

дать информацию о типовых аппаратных и программных средствах, включающих комплексы технических и программных средств, получения, обработки и визуализации информации о состоянии объекта автоматизации;

научить принимать и обосновывать конкретные технические решения при проектировании автоматизированных систем управления техническими объектами и их элементов.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО Дисциплина относится к циклу профессиональных дисциплин (модуль профессиональной подготовки) основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю "1. Управление и информатика в технических системах" направления 220400 Управление в технических системах.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Информационные технологии», «Электротехника и электроника», «Метрология и измерительная техника», «Программирование и основы алгоритмизации», «Вычислительные машины, системы и сети».

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы, изучении дисциплины "Теория автоматического управления", а также программы магистерской подготовки.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ В результате освоения учебной дисциплины, обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

современные тенденции развития электроники, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности, (ПК-3);

основные принципы и методологию разработки прикладного программного обеспечения, включая типовые способы организации данных и построения алгоритмов обработки данных, синтаксис и семантику универсального алгоритмического языка программирования высокого уровня;

основные принципы организации и построения вычислительных машин (ПК-5);

методы анализа научно-технической информации по техническим средствам автоматизированных систем (ПК-6);

основные принципы организации и построения автоматизированных систем на основе универсальных ЭВМ и программируемых логических контроллеров (ПК-9);

технологию работы на ПК в современных информационных средах, основные методы разработки алгоритмов и программ, типовые алгоритмы обработки данных (ПК-18, ПК-23).

Уметь:

осуществлять поиск и анализ научно-технической информации о новых технологиях и технических средствах построения компонентов автоматизированных систем (ПК-6, ПК-17);

использовать типовые технические средства и пакеты прикладных программ для решения практических задач управления объектом автоматизации (ПК-10);

использовать инструментальные программные средства в процессе разработки и эксплуатации автоматизированных систем управления (ПК-1).

Владеть:

навыками дискуссии по профессиональной тематике (ОК-12);

способностью стремиться к саморазвитию, повышению своей квалификации (ОК-6);

методами построения современных аппаратно-программных комплексов для решения задач автоматизации управления техническими объектами (ПК-3);

основными приемами обработки и представления экспериментальных данных (ПК 5);

навыками поиска информации о свойствах компонентов автоматизированных систем (ПК-6);

информацией о технических параметрах оборудования для использования при проектировании и эксплуатации автоматизированных систем (ПК-17 );

способностью выполнять эксперименты на действующих объектах автоматизации и обрабатывать результаты с применением современных информационных технологий и технических средств (ПК-19);

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единицы, 144 часа.

Виды учебной работы, Всего часов на Формы текущего Раздел дисциплины. включая № контроля Семестр самостоятельную работу раздел Форма промежуточной п/ успеваемости студентов и аттестации п (по разделам) трудоемкость (в часах) (по семестрам) лк пр лаб сам.

1 2 3 4 5 6 7 8 Типовые структуры и средства Тест: назначение, автоматизированных принципы принципы систем управления организации техническими 12 6 4 4 передачи объектами, комплексы информации, технических и функции интерфейса.

программных средств.

Методы и технические Лабораторные средства программно работы, тест:

управляемого обмена принципы данными между ЭВМ и организации 22 6 6 8 устройствами программно– управления объектом управляемого обмена автоматизации. данными.

Технические средства Лабораторные обмена данными между работы, тест:

ЭВМ и внешними техническая устройствами (ВУ) с реализация 16 6 8 8 прерыванием программ интерфейса обмена мы процессора. данными с прерыванием текущей программы.

Технические средства синхронизации элементов Лабораторные автоматизированной работы, тест:

12 6 4 4 системы. счетчики Intel 8254, Программируемые 8253.

интервальные таймеры– счетчики (ПИТ).

Автоматизированные системы на основе унифицированных Лабораторные магистрально- работы, тест:

20 6 4 13 модульных интерфейс КАМАК интерфейсов.

Технические средства Лабораторные 6 8 6 4 8 обмена данными между работы, тест:

ОЗУ ЭВМ и объектом контроллер ПДП автоматизации в Intel 8237A.

режиме прямого доступа к оперативной памяти (ПДП).

Зачет 2 6 -- -- -- Экзамен (рекомендуется до 1 устный 36 6 -- -- -- з.е.) Итого: 144 30 45 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции 1. Типовые структуры и средства автоматизированных систем Функциональные компоненты для автоматизации исследований технических объектов.

Особенности проектирования и основные требования к автоматизированным системам.

Принципы построения автоматизированных систем. Общая характеристика средств управления в автоматизированных системах, основные критерии выбора ЭВМ для построения автоматизированной системы. Архитектурные возможности ЭВМ в автоматизированных системах. Структура магистрали ЭВМ, назначение основных сигналов магистрали, принципы организации передачи данных по магистрали, функции интерфейса. Технические средства обработки, хранения, отображения информации и выработки командных воздействий. Технические средства получения информации о состоянии объекта управления, датчики, измерительные преобразователи. Технические средства использования командной информации и воздействия на объект управления, исполнительные устройства, регулирующие органы.

2. Методы и технические средства программного обмена данными между ЭВМ и устройствами управления объектом автоматизации.

Принципы организации программно–управляемого обмена данными между ЭВМ и ВУ.

Общая методика программного управления внешними устройствами и оценки их состояния. Технические средства обработки, хранения, отображения информации и выработки командных воздействий. Технические средства получения информации о состоянии объекта управления. Технические средства использования командной информации и воздействия на объект управления. Алгоритмы одноканальных и многоканальных измерений входных сигналов по готовности устройства измерения.

3. Технические средства обмена данными между ЭВМ и внешними устройствами (ВУ) с прерыванием программы процессора Обмен данными между ЭВМ и автоматизированной системой в режиме прерывания текущей программы процессора: идея метода, последовательность действий процессора при обмене, алгоритм, техническая реализация интерфейса автоматизированной системы, программирование интерфейса автоматизированной системы для обмена данными. Методы идентификации устройства, затребовавшего обслуживание и их техническая реализация. Принципы организации и техническая реализация многоуровневых векторных прерываний. Реализация приоритетных векторных прерываний в автоматизированной системе с программируемой логикой управления обслуживанием устройств. Архитектура, программная модель и методика программирования работы типовых программируемых контроллеров прерываний.

Основные способы идентификации внешнего устройства затребовавшего прерывание программы процессора, их отличия, достоинства и недостатки. Основные функциональные элементы интерфейса ВУ для обмена данными с прерыванием программы процессора. Техническая реализация вложенных векторных прерываний текущей программы процессора при обмене данными. Схема каскадирования программируемого контроллера прерываний, алгоритмы работы ведущего и ведомых контроллеров. Методика программирования ввода-вывода данных с прерыванием программы 4. Технические средства синхронизации элементов автоматизированной системы.

Программируемые интервальные таймеры–счетчики (ПИТ).

Назначение ПИТ, принципы работы, входные и выходные сигналы. схема подключения к магистрали автоматизи-рованной системы, к внешним устройствам. Программная модель канала ПИТ, возможные операции процессора с регистрами ПИТ.

Системный таймер–счетчик ЭВМ семейства IBM AT: схема включения таймера, назначение каналов, адресация регистров таймера, возможности программирования каналов. Методика инициализации канала ПИТ, режимы работы, варианты чтения содержимого счетного элемента, методика чтения состояния каналов ПИТ. Технические средства и методика синхронизации работы устройств в реальном времени:

синхронизация ввода–вывода данных при достижении заданного момента времени, с прерыванием текущей программы процессора, синхронизация многоканального ввода вывода данных.

5. Автоматизированные системы на основе унифицированных магистрально-модульных интерфейсов.

Принципы унификации средств сопряжения ЭВМ с экспериментальными установками.

Структуры функциональных и управляющих модулей и приборов на основе унифицированных средств сопряжения. Аппаратная реализация элементов систем.

Методика программирования основных операций в системах на основе унифицированных средств. Архитектуры типовых системы сбора данных, управления объектом автоматизации и оперативной обработки информации. Аппаратная реализация типовых приборов для автоматического измерения и генерации сигналов с заданными амплитудно частотными характеристиками.

6. Технические средства обмена данными между ОЗУ ЭВМ и объектом автоматизации в режиме прямого доступа устройства к оперативной памяти (ПДП).

Общая организация обмена данными в режиме ПДП. Алгоритм взаимодействия процессора, ОЗУ, контроллера ПДП и интерфейса внешнего устройства при обмене.

Методика запуска обмена данными по каналу ПДП. Основные характеристики, режимы работы контроллера ПДП, схема связи контроллера с системной шиной и ВУ.

Технические средства обмена данными в режиме ПДП между ЭВМ и ВУ: основные характеристики, режимы работы контроллера ПДП, схема связи контроллера с системной шиной и ВУ.

Структура и аппаратная реализация однокристального микропроцессорного контроллера ПДП. Управление техническими объектами и измерения сигналов объекта в режиме ПДП. Каскадирование контроллеров ПДП, особенности работы основного и дополнительных контроллеров. Методика программирования канала контроллера ПДП для реализации обмена.

4.2.2. Практические занятия Практические занятия учебным планом не предусмотрены.

4.3. Лабораторные работы 6 семестр № 1. Разработка и исследование аналогового канала управления техническими объектами. (Технические и программные средства реализации безусловного способа обмена данными между ЭВМ и внешними устройствами.) № 2. Разработка и исследование аналогового канала измерения параметров объекта.

(Технические и программные средства реализации обмена данными между ЭВМ и внешними устройствами по готовности внешнего устройства.) № 3, 4. Исследование технических средств синхронизации процессов управления объектом и измерения характеристик объекта (системный таймер ЭВМ Intel 8254).

№ 5, 6. Исследование средств измерения характеристик объекта управления в режиме прерывания текущей задачи (программируемый контроллер прерываний Intel 8259A).

№ 7. Автоматизированная система на основе ЭВМ и интерфейса КАМАК.

№ 8. Разработка и исследование аппаратно-ориентированной библиотеки процедур для управления унифицированными аппаратными средствами системы КАМАК.

№ 9. Аппаратно-программная реализация каналов управления объектом автоматизации в автоматизированной системе на основе ЭВМ и унифицированных средств сопряжения с объектом.

№ 10. Аппаратно-программная реализация каналов измерения временных (частотных) параметров импульсных сигналов в автоматизированной системе на основе ЭВМ и унифицированных средств сопряжения с объектом автоматизации.

№ 11,12. Разработка и исследование технических средств передачи информации от внешнего устройства в автоматизированную систему по каналу прямого доступа (ПДП).

4.4. Расчетные задания:

Расчетные задания учебным планом не предусмотрены.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы:

Курсовые проекты и курсовые работы учебным планом не предусмотрены.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Лекционные занятия проводятся в форме традиционных лекций и лекций с использованием раздаточного материала. На лекциях используются наглядные пособия в виде конкретных микропроцессорных элементов.

Самостоятельная работа включает подготовку к тестам и лабораторным работам, подготовку к зачету и экзамену.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, устный опрос, коллоквиум перед началом лабораторных работ.

Аттестация по дисциплине – экзамен.

Оценка за освоение дисциплины рассчитывается из условия: 0,6 * (среднеарифметическая оценка за контрольные и тесты) + 0,4 * (оценка на экзамене).

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Электронный конспект лекций по курсу "Технические средства автоматизации и управления" – МЭИ, 2008.

2. Есюткин А.А. Проектирование компонентов автоматизированных систем. – М.

Из-дательство МЭИ, 2000. – 20с.

3. Есюткин А.А. Методы и технические средства программного обмена данными ЭВМ с техническими объектами. Лабораторные работы. Методическое пособие по курсу “Информационные технологии реального времени”. М.: Изд-во МЭИ, 2003.-20с.

4. Виноградова Н. А. Есюткин А. А. Автоматизированные системы на основе интерфейса КАМАК. Лабораторные работы. Изд. МЭИ, 2006 г. - 40 с.

5. А. А. Есюткин Технические средства программного управления объектами автоматизации: Сборник лабораторных работ. Методическое пособие по курсу "Технические средства автоматизации и управления" - М.: Издательство МЭИ, 2010.- 36с.

б) дополнительная литература:

1. Финогенов К.Г. Программирование измерительных систем реального времени: М.:

Энергоатомиздат, 1990.-256с.

2. Есюткин А. А. Обмен данными между ЭВМ и внешними устройствами в режиме прямого доступа к памяти. Лабораторная работа по курсу “Программно–аппаратные средства автоматизации”- М.: Изд-во МЭИ, 1998.-8с.

3. 2B ProGroup: Вегнер В.А., Крутяков А.Ю., Серегин В.В., Сидоров В.А., Спесивцев А.В.

Аппаратура персональных компьютеров и ее программирование. М: Радио и связь, 1995. 224с.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

www.labview.ru;

www.labview.ru/education.php;

digital.ni.com/worldwide/russia.nsf/web/ decibel.ni.com/content/groups/ni-labs;

decibel.ni.com/content/docs;

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной следующими техническими средствами:



Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 | 10 |   ...   | 11 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.