Рабочая программа для направления (специальности) 550200 "Автоматизация и управление"

Вид материала

Содержание

Автоматики и вычислительной техники (АВТФ)
1. Цели и задачи учебной дисциплины
2. Содержание теоретического раздела
3. Содержание практического раздела дисциплины
4. Программа самостоятельной познавательной
5. Текущий и итоговый контроль результатов
6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

Подобный материал:

Министерство образования Российской Федерации

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

УТВЕРЖДАЮ

Декан АВТФ

_______________Мельников Ю.С.

“_____” ________________ 2000 г.

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ

И СРЕДСТВ УПРАВЛЕНИЯ

Рабочая программа для направления (специальности)

550200 – “Автоматизация и управление”

210100 - “Управление и информатика в технических системах”

Факультет Автоматики и вычислительной техники (АВТФ)

Обеспечивающая кафедра Автоматики и компьютерных систем

Курс 4_

Семестр 8_

Учебный план набора 1999 года с изменениями _______ года

Распределение учебного времени

Лекций ------- 48 часов (ауд.)

Лабораторных работ ------- 32 часа (ауд.)

Всего аудиторных занятий ------- 80 часов

Самостоятельная (внеаудиторная)

работа ------- 48 часов

Общая трудоемкость ------- 128 часов

Зачет в 8 семестре

Томск 2000 г.

Предисловие

1. Рабочая программа составлена на основе учебного плана и ГОС (утвержденного в 1995 г.) по специальности 210100 “Управление и информатика в технических системах”.

РАССМОТРЕНА и ОДОБРЕНА на заседании кафедры автоматики и компьютерных систем “ 3_” февраля__ 2000 г. протокол № 7_.

2. Разработчик:

доцент кафедры АиКС ____________________ Е.М.Яковлева

3. Зав. кафедрой АиКС ____________________ Г.П.Цапко

4. Рабочая программа СОГЛАСОВАНА с факультетом, выпускающими кафедрами специальности; СООТВЕТСТВУЕТ действующему плану.

Зав. выпускающей кафедрой ____________________ Г.П.Цапко

Аннотация

Рабочая программа учебной дисциплины “Автоматизация проектирования систем и средств управления” предназначена для подготовки бакалавров ТПУ по направлению “Автоматизация и управление”.

Обязательный минимум содержания программы соответствует ГОС и включает в себя следующие разделы: анализ существующих процессов проектирования систем управления (СУ); структура САПР СУ; автоматизация анализа и синтеза СУ; автоматизация конструкторского, технологического проектирования и испытаний СУ.

Abstract

The paper presents the work plan of the «Computer-Aided Design Of Control Systems and Tools» subject belonging to the TPU bachelor’s course in «Automation and Control» direction. The compulsory minimum of the plan contents fits GOS (the state standard) and includes the following parts: the analysis of control system design processes; the structure of control systems CAD; the automation of the mathematical model development of control systems; the automation of the control system analysis and synthesis; the automation of the development, the technological design and the test of control systems.

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

1.1. Целью преподавания дисциплины

является формирование у студентов знаний о способах и методах проектирования систем управления (СУ) и получение навыков по использованию САПР для анализа и синтеза СУ, для конструкторского и технологического проектирования систем и средств управления.

В результате изучения данной дисциплины студент должен понимать:

- научно-техническую лексику (терминологию);

- общие принципы автоматизации проектирования систем и средств управления;

- что требуемые знания и умения студент реализует только в результате формирования у себя активной познавательной деятельности;

знать:

- возможности автоматизации процесса проектирования СУ;

- структуру и обеспечение САПР СУ;

- методы построения математических моделей СУ;

уметь:

- применять эти знания для анализа существующих САПР и выбора необходимых для автоматизации проектирования СУ;

- использовать пакеты прикладных программ (ПП) Mathcad, Classic для анализа и синтеза СУ;

- использовать ПП MATLAB для анализа импульсных СУ;

- использовать САПР Autocad и Accel Eda для создания принципиальных электрических схем и проектирования печатных плат;

- применять современные информационные технологии в задачах автоматизации проектирования СУ.

2. СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА

ДИСЦИПЛИНЫ (ЛЕКЦИИ)

Введение, основные понятия и определения. Цели и задачи курса.

2.1. Анализ существующих процессов проектирования систем управления

Системы управления (СУ) как объекты проектирования и их особенности. САПР как новые средства проектирования. Цели, критерии и условия ограничений процесса проектирования. Техническое задание на проектирование СУ.

Этапы проектирования СУ и проектные процедуры. Модели процесса проектирования СУ. Анализ возможностей автоматизации процесса проектирования.

2.2. Структура САПР систем управления

Концепция, принципы и их структурная реализация. обеспечение САПР СУ: техническое, математическое, лингвистическое, программное, информационное, методическое и организационное.

2.3. Автоматизация построения математических моделей

систем управления

Методы построения математических моделей (ММ) и их применение в САПР: графические модели; аналитическое построение ММ; численные методы формирования ММ.

Упрощение и преобразование ММ на ЭВМ. Подсистема САПР СУ “Построение ММ”.

2.4. Моделирование систем управления

Методы моделирования и их применение в САПР. Приведение ММ СУ к виду, удобному для моделирования.

Численные методы и алгоритмы моделирования.

Контроль и оценка точности моделирования.

Подсистема САПР СУ “Моделирование”.

2.5. Автоматизация анализа систем управления

Методы анализа СУ и их применение в САПР: алгебраические, частотные и корневые методы оценки устойчивости; временные, частотные и корневые оценки качества.

Машинные и машинно-аналитический методы анализа.

Подсистема САПР СУ “Анализ”.

2.6. Автоматизация синтеза систем управления

Методы синтеза СУ и их применение в САПР: алгебраические, частотные, корневые, машинные.

Подсистема САПР СУ “Синтез”.

2.7. Автоматизация конструкторского и технологического

проектирования СУ

Методы конструкторской разработки и их применение в САПР. Автоматизация разработки и изготовления конструкторской документации. Подсистема САПР СУ “Конструирование”.

Методы технологического проектирования и их применение в САПР. Автоматизация технологической подготовки обработки деталей. Подсистема САПР СУ “Технологическое проектирование” и ее связь с производством.

2.8. Автоматизация испытаний систем управления

Методы испытаний СУ и их применение в САПР. Динамические моделирующие комплекс и стенды.

Подсистема САПР СУ “Испытания”.

3. СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛИНЫ

3.1. Лабораторные занятия и их содержание (32/16)

3.1.1. Программный пакет (ПП) MATHCAD и его применение для анализа линейных систем управления

3.1.2. ПП CLASSIC и его использование для синтеза линейных

СУ

3.1.3. ПП MATLAB для анализа импульсных СУ

3.1.4. Создание принципиальной электрической схемы электронного устройства с помощью САПР AUTOCAD

3.1.5. Создание принципиальной электрической схемы электронного устройства с использованием САПР ACCEL EDA

3.1.6. Разработка печатной платы с использованием САПР ACCEL EDA

3.1.7. Создание символьного и технологического описания интегральной микросхемы в САПР ACCEL EDA

- 2 часа

- 4 часа

- 4 часа

- 4 часа

- 6 часов

-10 часов

- 2 часа

4. ПРОГРАММА САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПОЗНАВАТЕЛЬНОЙ

ДЕЯТЕЛЬНОСТИ (48 часов)

Самостоятельная деятельность студента рассматривается как вид учебного труда, позволяющего целенаправленно формировать и развивать его самостоятельность как личностное качество.

Самостоятельная работа студента организована в двух формах:

- аудиторной (на лабораторных занятиях при выполнении работ);

- внеаудиторной (проработка лекций, в том числе разделов, вынесенных на самостоятельное изучение) (24 часа); подготовку к лабораторным занятиям и оформление отчетов по лабораторным работам (24 часа).

5. ТЕКУЩИЙ И ИТОГОВЫЙ КОНТРОЛЬ РЕЗУЛЬТАТОВ

ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

5.1. В дисциплине используются следующие виды контроля (см. рейтинг-лист):

- входной контроль на каждом лабораторном занятии для оценки самостоятельной работы студента при подготовке к занятиям;

- контроль понимания правильности и полноты выполнения лабораторных заданий;

- контроль усвоения лекционного материала.

По результатам проведения контролей формируется допуск студента к итоговому контролю - зачету.

5.2. Рейтинг-лист дисциплины

5.2.1. Виды учебной нагрузки:

- лекции (48 часов) - Яковлева Елена Максимовна

- лабораторные занятия (32 часа) - Яковлева Елена Максимовна

5.2.2. Основные положения по рейтингу дисциплины

5.2.2.1. На дисциплину выделено 1000 баллов, которые распределены следующим образом:

- на текущий контроль - 867 баллов;

- на итоговый (зачет) - 133 балла.

5.2.2.2. Текущий контроль в семестре предполагает следующее распределение баллов:

- контроль посещения лекций 24 х 8 = 192 балла;

- контроль усвоения лекционного материала 2 х 180 = 360 баллов;

- контроль подготовки к лабораторным

занятиям 7 х 20 = 140 баллов;

- контроль выполнения лабораторных работ 7 х 28 = 196 баллов.

5.2.2.3. Для получения зачета сумма баллов по всем видам контроля должна быть не менее 550 баллов, при этом обязательно выполнение всех лабораторных работ и написание контрольных работ.

5.2.2.4. Студентам, допустившим по результатам текущего контроля отставание в освоении учебной дисциплины, для ликвидации задолженностей в течение семестра: при наличии уважительных причин (утверждается деканом) предоставляются дополнительные занятия или консультации; в случае неуважительной причины предлагается, согласно действующему в ТПУ “Положению”, дополнительные плотные образовательные услуги.

5.2.2.5. Если по результатам текущей успеваемости студент набрал менее 45% от баллов текущего контроля, то есть 417 баллов, то он не допускается к итоговому контролю - зачету.

5.2.2.6. После двух неудовлетворительных оценок итогового контроля решается вопрос об отчислении из университета или переводе на коммерческое отделение.

5.3. Образцы контролирующих материалов

5.3.1. Назовите особенности систем управления как объектов проектирования.

5.3.2. Дайте понятия: проектирование, конструирование, технология производства.

5.3.3. Что собой представляет САПР ?

5.3.4. Чем определяются цели создания САУ, и что собой представляет иерархия - “дерево” целей ?

5.3.5. Назовите этапы проектирования СУ и дайте краткое их содержание.

5.3.6. Словесная и геометрическая модели процесса проектирования.

5.3.7. Назовите возможности автоматизации процесса проектирования.

5.3.8. Назовите инструменты (подсистемы) САПР СУ.

5.3.9. Какие технические средства САПР используются при проектировании СУ ?

5.3.10. Что включает в себя математическое обеспечение ? Раскройте их содержание.

5.3.11. Сущность языковой иерархии.

5.3.12. Раскройте суть базового, общесистемного и прикладного программного обеспечения.

5.3.13. Назначение информационного обеспечения.

5.3.14. Перечислите методы построения ММ и дайте их краткую характеристику.

5.3.15. Какие семь компонентов включает в себя подсистема САПР СУ “Построение математических моделей” ?.

5.3.16. Понятие моделирования какого-либо объекта. Аналоговое и цифровое моделирование.

5.3.17. Какие методы используются для оценки точности моделирования ?

5.3.18. Отметьте особенности использования лингвистического обеспечения в подсистеме САПР “Моделирование”.

5.3.19. Какие методы используются при автоматизированном анализе СУ ?

5.3.20. Назовите методы синтеза СУ и их применение в САПР.

5.3.21. Назовите методы конструкторского проектирования и дайте их краткую характеристику.

5.3.22. Раскройте содержание “новый” и “вариантный” методы составления “проекта” конструкции с помощью САПР.

5.3.23. Назовите проектные процедуры технологического проектирования.

5.3.24. Что собой представляет управляющая программа для станков с ЧПУ ?

5.3.25. Раскройте суть методов испытаний СУ.

5.3.26. Приведите состав динамического моделирующего комплекса.

5.3.27. Назначение динамического моделирующего стенда.

5.3.28. Приведите функциональные возможности САПР ACCEL EDA.

5.3.29. Интерфейс пользователя ACCEL EDA.

5.3.30. Назовите общие сведения о графическом редакторе схем ACCEL SCHEMATIC.

5.3.31. Порядок создания принципиальных схем в редакторе ACCEL SCHEMATIC.

5.3.32. Графический редактор печатных плат ACCEL PCB; общие сведения, основное меню.

5.3.33. Разработка печатных плат в редакторе ACCEL PCB.

5.3.34. Что собой представляет интегрирована библиотека компонентов САПР ACCEL EDA ?

5.3.35. В чем заключается подготовка к автоматической трассировке печатных плат ?

5.3.36. Назовите особенности программ автоматической трассировки: Quick Route, PRO Route, Specctra.

6. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

6.1. При освоении дисциплины используются программные пакеты CLASSIC, MATHCAD, MATLAB, САПР, AUTOCAD и ACCEL EDA.

6.2. Перечень рекомендуемой литературы

Основная

6.2.1. Сольницев Р.И. Автоматизация проектирования систем автоматического управления. - М.: Высшая школа, 1991. - 335 с. : ил.

6.2.2. Трофимов А.И. и др. Методы теории автоматического управления, ориентированные на применение ЭВМ. - М.: Энергоатомиздат, 1997. - 656 с.: ил.

6.2.3. Системы автоматизированного проектирования: Учеб. пособие для втузов: В 9 кн. / И.П.Норенков. Кн. 1. Принципы построения и структура. - М.: Высш. шк., 1986. - 127 с. : ил.

6.2.4. Системы автоматизированного проектирования. В 9 кн. Кн. 6. Автоматизация конструкторского и технологического проектирования. Учеб. пособие для втузов / Н.М.Капустин, Г.Н.Васильев; Под ре. И.П.Норенкова. - М.: Высш. шк., 1986. - 191 с. : ил.

6.2.5. Корячко В.П. и др. Теоретические основы САПР. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 400 с. : ил.

Дополнительная

6.2.6. Вермишев Ю.Х. Основы автоматизации проектирования. - М.: Радио и связь, 1988. - 280 с.: ил.

6.2.7. Разевич В.Д. Система проектирования печатных плат ACCEL EDA 12.1 (Р-САД для Windows). - М.: СК Пресс, 1997. - 355 с.: ил.

6.2.8. Романычева Э.Т. и др. AutoCAD 14. - М.: ДМК, 1999. - 480 с.

6.2.9. Очков В.Ф. Mathcad 7 Pro для студентов и инженеров. - М.: СК Пресс, 1998. - 384 с.: ил.

6.2.10. Дьяконов В.П., Абраменко И.В. MatLAB. Система символьной математики. - М.: Нолидж, 1999. - 640 с.: ил.

Blog

Рабочая программа для направления (специальности) 550200 "Автоматизация и управление"

Содержание