Учебная программа для высших учебных заведений по специальности ІАвтоматическое управление в технических системах (стр. 5 )

Разработан на основании Образовательного стандарта РД РБ 02100.5.115-98.

Пояснительная записка

Типовая программа «Основы систем автоматизированного проектирования» разработана в соответствии с Образовательным стандартом РД РБ 02100.5.115-98 по специальностям ІАвтоматическое управление в технических системах, ІИнформационные технологии и управление в технических системах.

Данная дисциплина раскрывает содержание технических средств, математического, информационного, лингвистического и программного обеспечения, предназначенных для автоматизированного проектирования объектов и систем. Принципы автоматизации проектирования, архитектура САПР, состав компонент, машинные методы и алгоритмы рассматриваются с точки зрения применения средств САПР на всех этапах проектирования.

Преподавание дисциплины ставит целью дать студентам знания в области архитектуры, компонент САПР (в первую очередь информационного и программного обеспечения), методов, моделей, алгоритмов и технических средств для автоматизированного проектирования, а также умения по разработке и применению данных систем в практической деятельности.

В курсе изучается также широко применяемый пакет автоматизированного проектирования AutoCAD и его расширение для трехмерного параметрического проектирования Mechanical Desktop.

В результате освоения курса «Основы систем автоматизированного проектирования» студент должен:

знать:

— существующие в настоящее время подходы, методы и средства систем автоматизированного проектирования;

— методы и средства функционального, конструкторского и технологического проектирования объектов и систем;

— основные тенденции и направления в теории и технике автоматизации проектирования;

уметь:

— применять средства автоматизации для решения задач проектирования;

— работать с пакетом AutoCAD;

— писать приложения для системы AutoCAD.

Программа рассчитана на объем 80 учебных часов. Примерное распределение учебных часов по видам занятий: лекций – 48 часов, лабораторных работ – 32 часа.

Введение

Предмет дисциплины и ее задачи. Краткий исторический очерк развития вычислительной техники, автоматизированных расчетов и САПР. Текущее состояние развития САПР в Беларуси и в мире. Структура, содержание дисциплины, ее связь с другими дисциплинами учебного плана. Место данной дисциплины в подготовке инженера по специальности. Автоматическое управление в технических системах. Литература по курсу.

Тема 1. Анализ процессов проектирования

Определения проектной деятельности. Основные понятия процессов проектирования. Системный подход к проектированию СУ. Процесс проектирования проектного предприятия.

Базовые проектные процедуры САПР. Типовой интерактивный алгоритм проектирования. Понятия синтеза и анализа. Оценки эффективности применения САПР в процессе проектирования. Области типичных применений САПР.

Тема 2. Архитектура САПР

Классификация САПР: уникальные, универсальные, специализированные и индивидуальные САПР. Структура компонентов САПР. Краткое определение обеспечений САПР. Подсистемы САПР. Построение мониторов САПР.

Интерфейсы в САПР. Стандартизация интерфейса с базами данных - SQL. Организация обмена данными между различными САПР - IGES. Графические интерфейсы САПР - GKS, GKS-3D, PHIGS. Структура инструментов САПР.

Тема 3. Технические средства САПР

Структуры комплексов технических средств САПР. Одноуровневые, многоуровневые и сетевые САПР. Архитектура и характеристики центральных вычислительных комплексов. Многомашинные и многопроцессорные вычислительные системы.

Сети ЭВМ в САПР. Архитектура взаимосвязи открытых систем. Протоколы локальных вычислительных сетей (ЛВС). Протокол TCP/IP. Топология ЛВС. Методы доступа в локальных сетях. Сети Ethernet, Token Ring, FDDI. Оборудование ЛВС. Сетевые приложения.

Организация САПР на базе персональных ЭВМ. RISC-процессоры. Рабочие станции на базе RISC-процессоров. Файловые серверы. Специализированные ЭВМ в САПР. Графические ускорители.

Технические средства взаимодействия проектировщика и САПР. Графические дисплеи, координатографы, графопостроители, устройства кодирования графической информации, устройства управления маркером.

Тема 4. Программное и информационное обеспечение САПР

Организация общесистемного программного обеспечения. Классификация операционных систем (ОС). Системные управляющие и обрабатывающие программы. Windows 9x. Стандартизация пользовательских интерфейсов. Системные и служебные программы. Стандартные приложения Windows. Динамически компонуемые библиотеки. Средства обеспечения сетевой поддержки. Программные средства разработки Windows-программ.

Операционная система Windows NT. Основные модули Windows NT. Обеспечение межплатформенной переносимости. Исполняющая система Windows NT. Файловая система Windows NT.

Операционная система UNIX. Основные возможности UNIX. Обеспечение унифицированного пользовательского интерфейса. Иерархическая файловая система. Взаимодействие между процессами. Технологические средства разработки больших программных комплексов.

Сетевые операционные системы. Тенденции развития сетевых вычислений. Классификация сетевых ОС. Требования, предъявляемые к сетевым ОС. Функции и службы сетевых ОС. Сравнение наиболее распространенных сетевых ОС.

Базовое программное обеспечение (ПО). Общие пакеты графических программ. Специальные пакеты графических программ. Графические пакеты высокого уровня.

Прикладное ПО САПР. Принципы построения прикладных программ САПР. Режим диалога и его обеспечение. Проблемно-ориентированные языки (ПОЯ). Построение языковых процессоров ПОЯ. Требования к программным продуктам.

Информационное обеспечение САПР. Способы ведения информационного фонда. Терминология, используемая в описании данных. Модели представления объектов проектирования. Банки данных САПР. Требования к СУБД, используемой в САПР. Распределенные базы данных.

Тема 5. Автоматизация начального этапа проектирования

Алгоритмы поиска технических решений. Способы автоматизации поиска решений. Рациональная организация информации при поиске решений. Алгоритмы оценки решений. Экспертный анализ.

Тема 6. Автоматизация построения математических моделей технических систем

Требования к математическим моделям и их классификация. Топологические модели. Геометрические модели. Функциональные модели. Процедура получения математических моделей элементов.

Тема 7. Параметрический синтез и оптимизация систем

Классификация задач параметрического синтеза. Задачи назначения технических требований. Задачи расчета параметров элементов. Задачи идентификации математических моделей.

Формирование единого критерия оптимальности. Критерии и ограничения. Метод главного критерия. Линейная свертка. Минимаксные критерии. Паретооптимальные решения.

Методы преобразования и учета ограничений. Преобразование прямых ограничений. Метод штрафных функций. Метод модифицированных функций Лагранжа. Поиск при минимаксных постановках задачи оптимизации.

Сравнение методов оптимизации при их использовании в САПР. Классификация и краткая характеристика локальных методов безусловной оптимизации. Определение потерь на поиск как показателя эффективности метода оптимизации. Факторы, определяющие потери на поиск.

Тема 8. Автоматизация конструкторского проектирования объектов и систем управления

Классификация задач конструкторского проектирования. Топологическое проектирование. Геометрическое проектирование.

Тема 9. Автоматизация технологического проектирования

Структура и функции технологической подготовки производства (ТПП). Основные задачи ТПП. Группирование задач ТПП при их автоматизации. Автоматизация проектирования технологических процессов. Технологические маршруты, операции, переходы, ходы. Синтез структуры технологических процессов и операций для гибких производственных систем.

Системы автоматизированного программирования (САП). Построение систем автоматизированного программирования для станков с ЧПУ и роботов. Классификация САП.

Тема 10. Система автоматизированного проектирования AutoCAD

Графическая среда AutoCAD. Системы меню. Файлы AutoCAD. Система команд. Диалоговые окна.

Примитивы. Свойства примитивов. Системы координат. Режимы рисования. Управление изображением.

Текст и работа с ним. Штриховка. Размеры. Блоки и работа с ними.

Тема 11. Инструментальные средства написания приложений

под AutoCAD

Обзор средств написания приложений. AutoLISP, ADS, ARX и VBA. Типы данных AutoLISP, переменные и функции. Выражения. Функции ввода и вывода данных. Функции работы с файлами. Функции управления программой. Работа со списками. Доступ к примитивам AutoCAD. Язык управления диалогом – DCL.

Тема 12. Система трехмерного параметрического проектирования Mechanical Desktop

Создание эскизов, профилей трехмерных деталей, задание параметрических размерных и геометрических ограничений. Преобразование профилей в трехмерные объемные детали и их компоновка. Объединение деталей в сборки с использованием ограничений. Получение двухмерных чертежей документации из сборки.

Примерный перечень лабораторных работ

1. Графическая среда и меню AutoCAD - 4 часа.

2. Рисование на плоскости - 8 часов.

3. Работа с примитивами с помощью функций AutoLISP - 4 часа.

4. Разработка программы с диалоговыми окнами - 8 часов.

5. Рисование трехмерных параметрических чертежей - 8 часов.

Примерный перечень компьютерных программ (или другой информации, необходимого оборудования

И Т. П.)

Программное обеспечение

1. Операционная система Windows 9x.

2. AutoCAD 14 или 2000(15).

3. Autodesk Mechanical Desktop.

Аппаратное обеспечение (минимальные требования)

1. IBM, совместимый ПК с процессором Pentium 200 и выше, объем ОЗУ не менее 32 Мб, монитор «15» и более, манипулятор «мышь», НЖМД – не менее 1 Гб.

ЛИТЕРАТУРА

Основная

1. Системы автоматизированного проектирования: Учеб. пособие для вузов: В 9 кн. /Под ред. . – М.: Высш. шк., 1986; Мн.: Выш. шк., 1987, 1988.

2. Автоматизированное проектирование систем управления. – Л.: Машиностроение, 1989.

3. Разработка САПР: В 10 кн. – М.: Высш. шк., 1990.

4. Сольницев проектирования систем автоматического управления. – М.: Высш. шк., 1991.

5. Римский теории САПР. – Мн.: Наука и техника, 1994.

6. , Полищук КАД: Курс практ. работы. – М.: Диалог-МИФИ, 1996.

7. Кречко КАД: Программирование и адаптация. – М.: Диалог-МИФИ, 1996.

Дополнительная

1. Автоматизированное проектирование: основные понятия и архитектура систем. – М.: Радио и связь, 1986.

2. Автоматизированное проектирование в машиностроении. – М.: Машиностроение, 1988.

3. , , Скворцов и программы проектирования автоматических систем. – М.: Радио и связь, 1988.

4. Машинные методы анализа и проектирования электронных схем. – М.: Радио и связь, 1988.

5. Конструкторские базы данных. – М.: Машиностроение, 1990.

6. Искусственный интеллект: применение в интегрированных производственных системах / Под ред. Э. Кьюсиака. – М.: Машиностроение, 1991.

7. Секреты Windows 3.1. – Киев, 1994.

8. Foley James D., Dam van Andries, Feiner Steven K., Hughes John puter Graphics: Principles and Practice. Second Edition. – Adisson-Wesley, 1991.

9. Брюзгин в системе Windows: Практ. руководство. – М.: МП «Малип», 1992.

10. , , Гольдштейн постпроцессоров для оборудования гибких производственных систем. – Л.: Машиностроение, 1988.

11. Техтран — система программирования оборудования с ЧПУ. – Л.: Машиностроение, 1987.

12. , , Самохвалов и банки данных. –М.: Высш. шк., 1987.

13. Локальные вычислительные сети. – М.: Радио и связь, 1987.

14. Сухова операционная система Netware. – М.: Микроинформ, 1993.

15. Программа, методические указания и контрольные задания по курсу «Автоматизация проектирования систем управления». – Мн.: МРТИ, 1989.

16. Автоматизация исследования линейных систем управления: Лаб. работы по курсу АПСУ. – Мн.: МРТИ, 1990.

17. Технические и программные средства конструкторского проектирования в радиоэлектронике: Лаб. работы по курсу АПСУ. – Мн.: МРТИ, 1991.

18. Автоматизация моделирования и параметрическая оптимизация систем управления на ЦВМ: Лаб. работы по курсу АПСУ. – Мн.: МРТИ, 1993.

Утверждена

УМО вузов Республики

Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники

« 03 » июня 2003 г.

Регистрационный № ТД-53-011/тип.

Учебная программа для высших учебных заведений

по специальностям

ІАвтоматическое управление в технических системах,

ІИнформационные технологии и управление в технических системах

Согласована с Учебно-методическим управлением БГУИР

« 28 » мая 2003 г.

Составители:

, профессор кафедры автоматического управления Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», профессор, доктор технических наук;

, профессор кафедры автоматического управления Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», профессор, доктор технических наук;

, доцент кафедры автоматического управления Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», кандидат технических наук;

, ассистент кафедры автоматического управления Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»

Рецензенты:

, профессор Негосударственного высшего учебного учреждения «Институт управления и предпринимательства», доктор технических наук;

Кафедра автоматизации технологических процессов и электротехники Учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет» (протокол от 01.01.2001 г.)

Рекомендована к утверждению в качестве типовой:

Кафедрой автоматического управления Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол от 02.09.2002 г.);

Научно-методическим советом по направлению І-53 Автоматизация УМО вузов Республики Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники (протокол от 01.01.2001 г.)

Разработан на основании Образовательного стандарта РД РБ 02100.5.115-98.

Пояснительная записка

Типовая программа «Телемеханика» разработана в соответствии с Образовательным стандартом РД РБ 02100.5.115–98 по специальностям ІАвтоматическое управление в технических системах и ІИнформационные технологии и управление в технических системах. Она предусматривает перечень тем и вопросов, подлежащих изучению студентами, а также примерный перечень тем практических занятий, примерный перечень лабораторных работ и курсовых работ.

О телемеханике обычно говорят в двух смыслах: как о научной дисциплине и как об области техники. Как научная дисциплина телемеханика включает в себя теорию и принципы построения средств преобразования и передачи на расстояние информации для контроля и управления производственными процессами. Как область техники она представляет собой совокупность проектируемых, выпускаемых и эксплуатируемых устройств и систем для сбора, передачи и обработки информации о ходе технологических процессов и для их управления. Отличие телемеханических систем от систем местной автоматики состоит в том, что телемеханические системы осуществляют контроль и управление процессом через канал связи.

В системе подготовки специалиста по специальностям «Информационные технологии и управление в технических системах» и «Автоматическое управление в технических системах» дисциплина «Телемеханика» занимает одно из важнейших мест, так как является профилирующей.

Цель преподавания дисциплины «Телемеханика» состоит в сообщении студентам знаний по теории передачи сигналов для контроля и управления технологическими процессами и принципам построения и функционирования телемеханических устройств и систем, а также в развитии у студентов навыков их самостоятельной разработки.

Основной задачей изучения дисциплины «Телемеханика» является приобретение студентом знаний по телемеханическому управлению технологическими процессами и принципам построения телемеханических систем, а также навыков самостоятельной разработки телемеханической аппаратуры и необходимого для нее программного обеспечения.

В результате освоения курса студент должен:

знать:

– современную теорию кодирования;

– методы передачи сообщений;

– способы организации и особенности каналов связи;

– методы обеспечения высокой помехоустойчивости и эффективности временных схем;

уметь:

– проектировать системы телемеханики, работающие в различных отраслях народного хозяйства;

– приобрести навыки: по расчету частотных и временных параметров систем; по выбору элементной базы; по выбору кода; проектированию принципиальных электрических схем; расчету информационных параметров.

Изучение принципов построения и функционирования систем и устройств телемеханики и их функциональных блоков должно вестись исходя из современного состояния техники телемеханики, которое характеризуется тем, что промышленность в настоящее время выпускает только многофункциональные устройства четвертого и пятого поколений, подавляющее большинство которых являются кодовыми и адресными.

Успешное овладение курсом «Телемеханика» предполагает предварительное изучение студентом дисциплин: «Программирование и вычислительные машины», «Математические основы теории систем», «Электроника и микросхемотехника», «Элементы и устройства автоматики», «Вычислительные машины и системы», «Теория передачи информации».

Материал дисциплины «Телемеханика» используется при изучении дисциплин: «Локальные системы автоматики», «Проектирование оптимальных и адаптивных систем».

Программа рассчитана на объем 144 часа. Примерное распределение учебных часов по видам занятий: лекций – 80 часов, лабораторных работ – 48 часов, практических занятий – 16 часов.

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Введение

Телемеханика как научная дисциплина и область техники. Основное содержание дисциплины «Телемеханика». Дисциплины специальности, составляющие научный и технический базис телемеханики (ТМ).

Краткий теоретический обзор развития ТМ. Телемеханическая аппаратура различных поколений. Использование средств ТМ в промышленности, сельском хозяйстве, научных исследованиях, военном деле. Промышленное производство телемеханической техники.

Тема 1. Основные понятия телемеханики

1.1. Объекты телеуправления (ТУ), телесигнализации (ТС), телерегулирования (ТР). Пункт управления (ПУ), исполнительный (ИП) или контролируемый (КП) пункты. Телемеханические функции: ТУ, ТС, ТР и телеизмерения текущих (ТИТ) и интегральных (ТИИ) значений рабочих параметров, телепередача данных (ТПД).

Режим выполнения функций: циклический, спорадический, по запросу для ТС и по вызову для ТИ.

Сообщение в ТМ: команды ТУ и ТР, извещения ТС, непрерывные значения ТИ, буквенно-цифровые последовательности данных. Представление и передача сообщений в системах ТМ. Первичные и вторичные сигналы. Каналы и линии связи. Способы образования каналов ТМ.

1.2. Телемеханические системы: много - и малофункциональные, простые (одноуровневые) и иерархические (многоуровневые), односвязные (с одной линией связи и одним ИП) и многосвязные (со многими линиями связи и ИП), безадресные и адресные.