Основная образовательная программа 220400. 62 Управление в технических системах Уровень подготовки бакалавр
| Вид материала | Основная образовательная программа |
- Основная образовательная программа высшего профессионального образования Направление, 660.25kb.
- Список профилей направления подготовки 220400, 1059.18kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины " технические средства автоматизации и управления", 221.12kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине б б 09 Вычислительные машины, системы, 547.48kb.
- Ние, производство и эксплуатацию систем и средств управления в промышленной и оборонной, 176.46kb.
- Программа для поступающих на направление подготовки магистратратуры 220400 «управление, 117.63kb.
- Программа вступительного экзамена в магистратуру по направлению подготовки 220400., 71.95kb.
- Рабочей программы дисциплины Микроконтроллеры и микропроцессоры в системах управления, 19.08kb.
- Основная образовательная программа высшего профессионального образования Направление, 636.13kb.
- Основная образовательная программа по направлению подготовки 080400 Управление персоналом, 572.76kb.
3. Содержание дисциплины. Основные разделы.
Предмет, методы и история общей теории систем. Определения понятия «система». Категории «фазовое пространство», «событие», «явление», «поведение». Методы теории систем. Предпосылки возникновения общей теории систем. Проблема языка междисциплинарного обмена знаниями. Принципы системности, комплексности, моделирования, полного использования информации. Эволюция понятия «система». История становления системных воззрений. Возникновение, современное состояние и перспективы развития теории систем. Виды систем и их свойства. Системы статические и динамические; открытые и закрытые; детерминированные и стохастические; простые, большие, сложные и очень сложные. Свойства систем: целостность, сложность, связность, структура, организованность, разнообразие. Равновесные, переходные и периодические процессы. Системы управления. Понятие управляющей и управляемой подсистем, принцип обратной связи, закон Шеннона-Эшби. Понятие условной энтропии и его приложение к проблемам управления. Управляемость, достижимость, устойчивость. Связь сложности систем с управляемостью. Нелинейные динамические системы. Особенности поведения нелинейных динамических систем. Понятия «аттрактор» и «бифуркация». Прикладное значение теории нелинейных динамических систем. Понятие структуры в теории систем. Понятие структуры (по Б. Расселу). Понятия изоморфизма и гомоморфизма. Формальные критерии изоморфизма. Общность структуры — методологическая основа классификации систем. Категория свободы в теории систем. Значение свободы для адаптивных систем. Цели систем. Системный анализ целей аграрного производства. Понятие гомеостаза и его значение для теории целей. К. Циолковский, А. Колмогоров и Н. Моисеев об объективном характере целей систем любой природы. Диалектическая связь целей и поведения систем. Уровни целеполагания — сущностный, прикладной и поверхностный. Системный анализ целей. Формы представления структур целей. Синтез критериев эффективности на основе системного анализа целей. Системный анализ — основной метод теории систем. Цель, содержание и результат системного анализа. Принципы системности и комплексности. Принцип моделирования. Типы шкал. Системное описание экономического анализа. Методы организации сложных экспертиз с целью исследования структуры систем. Анализ информационных ресурсов. Теоретико-системные основы математического моделирования. Гомоморфизм — методологическая основа метода моделирования. Формы представления систем и соответствующие им математические методы. Понятие имитационного моделирования. Модель как средство экономического анализа. Принципы разработки аналитических экономико-математических моделей. Моделирование информационных систем: цели, методы, апробация. Синтетический метод в теории систем. Синтетический метод и его связь с прагматическим аспектом теории систем. Синтез систем организационного управления. Синтез информационных систем: критерии, методы, оценка качества, учёт факторов неопределённости. Понятие о формальных системах. Определение формальной системы. Понятие символа, алфавита, синтаксиса, аксиоматики и правил вывода. Метаязыковые средства задания формальных систем. Формальная теория и интерпретация. Уточнение понятия изоморфизма. Языковой и процедурный компоненты формальных систем. Формализмы как средство представления знаний. Формализм как средство представления знаний. Моделирование формальных систем и процесса логического вывода на ЭВМ. Практическое значение теории формальных систем для специалиста в области прикладной информатики.
Аннотация к рабочей программе дисциплины «Основы схемотехники»
1. Цели и задачи дисциплины
Целями освоения дисциплины «Основы схемотехники» являются получение знаний об основных разновидностях современных аналоговых и цифровых электронных устройств, их основных характеристиках, основных схемотехнических приёмах при проектировании аналоговых и цифровых устройств.
2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины.
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
- способностью владеть культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения (ОК-1);
- способностью логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь (ОК-2);
- способностью стремиться к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства (ОК-6);
- способностью критически оценивать свои достоинства и недостатки, намечать пути и выбирать средства развития достоинств и устранения недостатков (ОК-7);
- способностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);
- способностью владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, иметь навыки работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-12);
- способностью представить адекватную современному уровню знаний научную картину мира на основе знания основных положений, законов и методов естественных наук и математики (ПК-1);
- способностью выявить естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлечь для их решения соответствующий физико-математический аппарат (ПК-2);
- готовностью учитывать современные тенденции развития электроники, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности (ПК-3);
- способностью владеть методами решения задач анализа и расчета характеристик электрических цепей (ПК-4);
- способностью владеть основными приемами обработки и представления экспериментальных данных (ПК-5);
- способностью собирать, обрабатывать, анализировать и систематизировать научно-техническую информацию по тематике исследования, использовать достижения отечественной и зарубежной науки, техники и технологии (ПК-6);
- способностью производить расчеты 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);
- способностью проводить вычислительные эксперименты с использованием стандартных программных средств с целью получения математических моделей процессов и объектов автоматизации и управления (ПК-20).
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
- знать: основные разновидности современных аналоговых и цифровых электронных устройств, их основные характеристики, основные схемотехнические приёмы при проектировании аналоговых и цифровых устройств, справочный материал по выбору элементной базы, приёмы работы в системах автоматизированного схемотехнического проектирования
- уметь: составлять и использовать для расчетов эквивалентные схемы аналоговых, цифровых и импульсных устройств; обеспечивать стабилизацию режимов работы активного элемента в схеме по постоянному току; сделать расчет предварительного, промежуточного и оконечного каскадов усиления на транзисторах с различным типом нагрузок; сделать расчет цепей обратной связи в усилителях сигналов и определять устойчивость усилителей; обеспечить согласование между каскадами усиления; проектировать различные электронные устройства на операционных усилителях; синтезировать схему активного RC - фильтра по функции передачи; рассчитать схему электронного ключа на транзисторе; рассчитать схему генератора электрических сигналов.
- владеть: навыками интерпретации полученных результатов своей деятельности, критического оценивания результатов расчетов и экспериментов, навыками построения гипотез о причинах возможных несовпадений экспериментальных результатов исследований с результатами расчетов, навыками планирования своей деятельности при изучении дисциплины, а также при проведении эксперимента в лабораторных условиях; навыками адекватного самоконтроля и самооценки.
3. Содержание дисциплины. Основные разделы.
Усилители сигналов на полупроводниковых компонентах. Классификация усилителей, основные параметры и характеристики Эквивалентные схемы усилителей. Активный четырехполюсник. Обратная связь и её влияние на показатели и характеристики аналоговых устройств. Положительная и отрицательная обратная связь в усилителях сигналов. Петлевое усиление и глубина обратной связи. Устойчивость усилителей с ОС. Частотнозависимая ОС и АЧХ усилителей с ОС. Статический режим работы усилительных каскадов на транзисторах. Расчет режима работы транзистора по постоянному току. Режимы класса А, В, С, Д. Линия нагрузки. Выбор рабочей точки. Способы включения транзисторов в усилительных каскадах и особенности их расчета по постоянному току. Термостабилизация рабочей точки. Схемы подачи напряжения смещения на транзисторы. Усилительный каскад. Дифференциальные усилители постоянного тока. Схемотехника усилителей с непосредственными связями. Усилители низкой частоты, коэффициент усиления, АЧХ, основные схемы построения. Резонансные усилители. Мощные усилительные каскады. Особенности схемотехники многокаскадных усилителей в интегральном исполнении. Операционные усилители (ОУ) и их применение. Основные виды ОУ, их параметры и характеристики. Основы схемотехники, частотная коррекция, защита от перегрузок. ОУ охваченные обратной связью, погрешность и стабильность коэффициента усиления. Частотная и переходная характеристики. Основные схемы применения ОУ. Компараторы напряжения. Характеристики компараторов. Компараторы с положительной обратной связью. Схемотехника компараторов. Динамические характеристики компаратора. Активные RC - фильтры. Передаточная функция, методы аппроксимации. Методы расчета активных RC - фильтров НЧ, ВЧ, ППФ, ПЗФ. Активные фильтры с переключаемыми конденсаторами. Генераторы электрических сигналов. Генераторы синусоидальных колебаний. Основные принципы генерации. Обратная связь. RC - генераторы на транзисторах и на ОУ. Стабилизация частоты. Генераторы прямоугольных импульсов. Блокинг-генераторы. Генераторы линейно - изменяющегося напряжения и тока. Электронные ключи. Общие сведения об импульсных процессах и устройствах. Цифровые и аналоговые электронные ключи. Принцип действия, схемотехника и основные параметры. Статические и динамические характеристики ключей на транзисторах. Мощные быстродействующие ключи на составных транзисторах. Цифровая электроника. Основы импульсной и цифровой схемотехники. Логические элементы (ЛЭ). Интегральные схемы со структурами комбинационного типа. Триггеры, их классификация и основные схемные решения на транзисторах. Счетчики, регистры, элементы памяти. Таблицы состояний и прикладные уравнения. Примеры построения счетчиков, сдвиговых регистров, запоминающих устройств. Микропроцессорные комплексы и устройства. Основные характеристики и классификация микропроцессоров. Основы архитектуры микропроцессорных устройств.
Аннотация к рабочей программе дисциплины «Аппаратные средства систем управления»
1. Цели и задачи дисциплины
Целями освоения дисциплины «Аппаратные средства систем управления» являются изучение принципов действия, технических характеристик и областей применения технических средств, используемых при разработке систем автоматизации; изучение видов климатического, взрывозащищенного исполнения приборов, исполнений по устойчивости к воздействию влаги и вибрации; формирование у обучаемых умений производить выбор необходимых технических средств и составлять заказные спецификации на выбранные приборы и устройства.
Основными задачами дисциплины являются обеспечение студентов теоретическим материалом, формирование у студентов умения производить выбор средств измерения, контроля и управления с заданными техническими характеристиками; формирование у студентов практических навыков работы с техническими средствами.
2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины.
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
- способностью владеть культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения (ОК-1);
- способностью логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь (ОК-2);
- способностью находить организационно-управленческие решения в нестандартных ситуациях и готовностью нести за них ответственность (ОК-4);
- способностью использовать нормативные правовые документы в своей деятельности (ОК-5);
- способностью представить адекватную современному уровню знаний научную картину мира на основе знания основных положений, законов и методов естественных наук и математики (ПК-1);
- готовностью учитывать современные тенденции развития электроники, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности (ПК-3);
- способностью собирать, обрабатывать, анализировать и систематизировать научно-техническую информацию по тематике исследования, использовать достижения отечественной и зарубежной науки, техники и технологии (ПК-6);
- способностью осуществлять сбор и анализ исходных данных для расчета и проектирования систем и средств автоматизации и управления (ПК-9);
- способностью производить расчеты 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);
- готовностью к внедрению результатов разработок средств и систем автоматизации и управления в производство (ПК-13);
- способностью проводить техническое оснащение рабочих мест и размещение технологического оборудования (ПК-14);
- способностью организовывать работу малых групп исполнителей (ПК-23);
- готовностью участвовать в разработке технической документации и установленной отчетности по утвержденным формам (ПК-24);
- готовностью участвовать в разработке и изготовлении стендов для комплексной отладки и испытаний программно-аппаратных управляющих комплексов (ПК-27);
-способностью участвовать в монтаже, наладке, настройке, опытной проверке и сдаче опытных образцов программно-аппаратных средств и комплексов автоматизации и управления (ПК-28);
- способностью настраивать управляющие средства и комплексы и осуществлять их регламентное эксплуатационное обслуживание с использованием соответствующих инструментальных средств (ПК-29);
- готовностью осуществлять проверку технического состояния оборудования, производить его профилактический контроль и ремонт заменой модулей (ПК-30);
- способностью разрабатывать инструкции по эксплуатации используемого технического оборудования и программного обеспечения для обслуживающего персонала (ПК-32).
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
- знать: принципы работы приборов, предназначенных для измерения температуры, давления, уровня, расхода, концентрации и других величин; назначение, состав и характеристики исполнительных механизмов, регулирующих органов, средств передачи и отображения информации; современную элементную базу систем автоматики.
- уметь: производить выбор технических средств систем контроля и управления, систем, аварийной и технической сигнализации;
- владеть: информацией о тенденциях развития средств измерения, преобразования, обработки информации, средств отображения информации и воздействия на технологический процесс.
3. Содержание дисциплины. Основные разделы.
Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП). Общие принципы построения ГСП. Содержание принципов ограниченной номенклатуры, информационной, энергетической, конструктивной, метрологической и эксплуатационной совместимости между изделиями ГСП. Состав приборов электрической, пневматической и гидравлической ветвей. Типовые конструкции и унифицированные сигналы ГСП. Промышленные измерительные приборы и преобразователи. Классификация средств измерения давления по виду измеряемого давления и принципу действия. Жидкостные средства измерения давления с гидростатическим уравновешиванием. Деформационные приборы. Деформационные измерительные преобразователи давления на основе прямого преобразования. Примеры, технические характеристики и области применения тензорезисторных, пьезоэлектрических и емкостных преобразователей давления. Номенклатура и технические характеристики приборов, выпускаемых и подготавливаемых к выпуску АО «Манотомь», г. Томск. Классификация уровнемеров. Визуальные средства измерения уровня. Поплавковые уровнемеры. Буйковые средства измерения уровня. Гидростатические уровнемеры. Емкостные уровнемеры. Кондуктометрические сигнализаторы уровня. Акустические уровнемеры. Индуктивные уровнемеры, радиоволновые уровнемеры. Типы и технические характеристики промышленных уровнемеров (РОС, ДУЕ, ЭХО, ЗОНД, РУП). Классификация средств измерения расхода. Принципы действия, типы и характеристики объемных и скоростных счетчиков (СТВ-65, СТТВ-80, ВСКМ-25, СТВГ, СТВГД). Расходомеры переменного перепада давления. Достоинства дроссельного принципа измерения расхода, уравнения расхода. Схемы стандартных сужающих устройств. Основные сведения о выборе сужающих устройств. Погрешность измерения расхода по принципу переменного перепада. Расходомеры обтекания. Примеры и технические характеристики расходомеров обтекания. Ультразвуковые измерители расхода. Расходомеры переменного уровня. Электромагнитные и тепловые расходомеры. Примеры промышленных расходомеров. Классификация средств измерения температуры. Принципы действия и конструкции газовых и жидкостных манометрических термометров. Манометрические промышленные показывающие и сигнализирующие приборы. Технические характеристики, области применения. Термоэлектрические термометры. Основное уравнение термоэлектрического преобразователя. Схемы включения измерительных приборов в цепь ТЭП. Поправки на температуру свободных концов ТЭП. Термостатирование свободных концов ТЭП. Характеристики термоэлектрических преобразователей стандартных градуировок. Конструкции ТЭП и защитных гильз. Средства измерения сигналов ТЭП. Компенсационный метод измерения ЭДС. Измерительная схема автоматического потенциометра. Автоматическое введение поправки по температуре свободных концов ТЭП. Нормирующие преобразователи. Примеры, технические характеристики и области применения ТЭП и нормирующих преобразователей.
Термопреобразователи сопротивления. Области применения платиновых и медных термометров сопротивления. Технические характеристики термометров сопротивления. Средства измерений, работающие в комплекте с термопреобразователями сопротивления. Уравновешенные и неуравновешенные мосты, логометры. Двухпроводные, трехпроводные и четырехпроводные схемы подключения термометров сопротивления. Технические характеристики промышленных нормирующих преобразователей. Пирометры излучения. Оптические пирометры, фотоэлектрические пирометры, радиационные пирометры. Типы и технические характеристики промышленных пирометров. Средства измерения физико-химических свойств жидкости и газа. Средства измерения плотности жидкостей и газов. Гидростатические, весовые, радиоизотопные плотномеры. Средства для измерения вязкости. Вибрационные, капиллярные, шариковые вискозиметры. Средства измерения концентрации. Классификация средств измерения концентрации. Теоретические основы анализа состава бинарных и псевдобинарных смесей жидкостей и газов. Термокондуктометрические и диффузионные газоанализаторы. Магнитные газоанализаторы. Термохимические и электрокондуктометрические анализаторы. Абсорбционные ультрафиолетовые и инфракрасные анализаторы. Многопараметрические методы и средства автоматического анализа состава (хроматографы). Контроль загрязненности окружающей среды. Метрологическое обеспечение средств измерения, образцовые приборы и методики. Регулировки, градуировки и поверки средств измерений. Метрологическое обеспечение средств измерений давления, температуры, уровня, качества, концентрации и состава. Состав исполнительного устройства. Характеристики исполнительных устройств. Ходовая и конструктивная характеристика, условный, действительный и приведенный ход. Пропускная способность. Классификация исполнительных устройств. Общие признаки классификации. Классификация по виду вспомогательной энергии, конструкции регулирующего органа, функциональному назначению, виду пропускной характеристики, характеру воздействия при отключении энергии, защищенности от воздействия окружающей среды. Классификация ИУ по особенностям регулирующего органа. Регулирующие органы для больших, средних и малых расходов, низкого и высокого давлений. Заслоночные, односедельные, двухседельные, трехходовые, шланговые, диафрагмовые и шаровые регулирующие органы. Классификация исполнительных механизмов (ИМ) по виду используемой энергии, характеру движения выходного звена и виду чувствительного элемента, преобразующую энергию командного сигнала в перемещение. Прямоходные и поворотные ИМ, мембранные, поршневые, сильфонные и лопастные ИМ. Пружинные и беспружинные ИМ. Конструкция, характеристики и области применения мембранных, поршневых и электродвигательных ИМ. Показатели качества работы электродвигательных ИМ. Тиристорные устройства бесконтактного управления. Промышленные исполнительные устройства (ИУ). Конструкция и технические характеристики плунжерных исполнительных устройств. Односедельные и двухседельные ИУ. Трехходовые и клеточные ИУ. Бесплунжерные исполнительные устройства. Область применения, конструкция и технические характеристики шланговых и диафрагмовых ИУ. Поворотные ИУ. Шаровые и заслоночные ИУ. Дополнительные блоки. Позиционеры, усилители мощности, дублеры. Инженерные методики выбора исполнительных устройств. Учет перепада давлений при выборе ИУ. Определение условной пропускной способности и условного прохода. Назначение и классификация устройств отображения информации Аналоговые и показывающие регистрирующие вторичные приборы. Милливольтметры и логометры. Автоматические приборы следящего уравновешивания серий КП1, КС1, КПМ140, КС2, РП160, КС3, ДИСК-250, КС4, А100, А100Н, А500, А600. Приборы с дифференциально-трансформаторной схемой. Узкопрофильные приборы. Цифровые показывающие вторичные приборы. Цифровые приборы, устройства цифровой индикации. Приборы сигнализации и защиты. Назначение агрегатных комплексов технических средств. Принципы построения. Назначение, состав и особенности агрегатных комплексов АКЭСР, АСКР, Контур, Каскад, МикроДАТ, СТАРТ. Назначение и состав средств АСЭТ. Аналоговые функциональные устройства для электроэнергетики (Е824, Е825, Е828, Е824, Е831, Е832, Е748, Е842, Е848, Е854-Е857, Е858-Е860, Е7087). Преобразователи Ш-71, Ш-72, Ш-73, Ш-74, Ш-78, Ш-701, Ш-703, Ш-705, Ш-707, Ш-708, Ш-704, Ш-710. Аналого-цифровые электроизмерительные средства. Коммутаторы измерительные, АЦП, калибраторы. Средства представления информации: показывающие (Ф5071, Ф5246, Ф5262 и др.) и регистрирующие (Ф5033К, Щ68000С, Н306К и др.). Стабилизированные источники питания. Комплектация средствами автоматики и управления.