Введение в специальность (стр. 5 )

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 01.01.2001 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.

Оборудование телемеханических систем, устанавливаемое на ПУ и ИП.

Основные характеристики систем ТМ: емкость, дальность действия, информационные характеристики, точность ТИ.

Тема 2. Сигналы в телемеханике

2.1. Непрерывные виды модуляции. Модулируемый и модулирующий сигналы. Виды непрерывной модуляции: амплитудная (АМ), частотная (ЧМ), фазовая (ФМ). Принципы построения модуляторов и демодуляторов.

2.2. Импульсные виды модуляции: амплитудно-импульсная (АИМ), широтно-импульсная (ШИМ), времяимпульсная (ВИМ). Временные и спектральные характеристики сигналов. Принципы построения модуляторов и демодуляторов.

2.3. Дискретные виды модуляции. Дискретная модуляция по амплитуде, фазе, частоте. Спектральные характеристики сигналов с дискретной модуляцией. Принципы построения модуляторов и демодуляторов.

2.4. Сложные виды модуляции. Спектральные характеристики. Спектральные характеристики радиоимпульсов.

Тема 3. Коды в телемеханике

3.1. Классификация кодов. Общие способы представления кодов: табличный, графический, геометрический.

3.2. Коды, используемые в ТМ в качестве первичных: единичный, единичный позиционный, двоичный, двоично-десятичный, семиразрядный и восьмиразрядный для обмена информацией (КОИ-7 и КОИ-8 и др.). Коды на основе теории соединений. Принципы построения кодопреобразователей. Неравномерные коды. Оптимальные и неоптимальные по длине неравномерные коды.

3.3. Корректирующие коды. Классификация корректирующих кодов: блоковые и непрерывные (рекуррентные), разделимые и неразделимые, систематические и несистематические, линейные и нелинейные, циклические и нециклические.

Принципы обнаружения и исправления ошибок. Основные характеристики корректирующих кодов.

3.4. Линейные блоковые коды. Порождающая и проверочная матрицы линейного кода Хэмминга. Способы образования комбинаций линейных блоковых кодов. Способы обнаружения и исправления ошибок. Многомерные линейные (итеративные) блоковые коды.

Принципы построения кодеров и декодеров линейных кодов.

3.5. Рекуррентные коды. Кодеры и декодеры. Алгоритм декодирования Витерби.

3.6. Циклические коды. Применение многочленов для представления линейных блоковых кодов. Порождающие многочлен и матрица циклических кодов. Проверочные многочлен и матрица циклических кодов.

Тема 4. Каналы телемеханики

4.1. Каналы связи. Классификация каналов. Структура каналов связи. Виды линий, на которых организуются каналы связи: проводные (воздушные) и кабельные, линии электропередач (ЛЭП), распределительные силовые сети (РСС), радиорелейные, волоконно-оптические. Частотные и электрические характеристики линий связи.

4.2. Способы организации телемеханических каналов. Способы организации на физических цепях, занятых и уплотненных линиях. Принцип действия аппаратуры уплотнения. Принципы коррекции линейных и нелинейных искажений.

Тема 5. Методы передачи телемеханических сообщений

и структуры телемеханических систем

5.1. Методы передачи сообщений в безадресных кодовых телемеханических системах одноразрядными и многоразрядными последовательными и параллельными кодами. Методы передачи сообщений в адресных кодовых телемеханических системах.

5.2. Классификация устройств ТУ-ТС. Кодовые, аналоговые и кодоаналоговые системы ТМ. Методы управления. Виды и методы сигнализации. Классификация объектов управления. Оборудование, располагаемое на ПУ и КП. Основные технические требования к устройствам ТУ-ТС.

5.2.1. Обобщенные структурные схемы частотных устройств ТУ-ТС. Структуры сигналов. Назначения отдельных узлов и требования, предъявляемые к их характеристикам.

5.2.2. Обобщенные структурные схемы временных устройств ТУ-ТС. Структуры сигналов. Назначения отдельных узлов и требования, предъявляемые к их характеристикам.

5.2.3. Обобщенные структурные схемы кодовых устройств ТУ-ТС. Современные тенденции к построению кодовых систем ТМ. Прямой и обратный информационные потоки между ПУ и КП.

5.3. Обобщенные структурные схемы многофункциональных устройств ТМ. Особенности выполнения каждой функции. Приоритеты и интерфейсы. Сравнение кодовых и аналоговых систем ТМ. Применение ЭВМ и микропроцессоров. Программная реализация ТМ-функций. Принципы задач распределения между аппаратными и программными средствами системы ТМ при выполнении каждой из телемеханических функций.

5.4. Синхронизация и синфазирование в устройствах ТМ. Способы тактовой синхронизации. Способы синфазирования распределителей.

5.5. Классификация систем ТИ и их характеристики. Особенности систем ТИ погрешности, быстродействие и динамические характеристики. Суммирование значений измеряемых величин. Примеры использования ТИ в промышленности, в научных исследованиях.

5.5.1. Принципы построения аналоговых систем ТИ. Многоканальные системы ТИ с ЧРК. Структурная схема. Переходные и перекрестные искажения. Выбор амплитуд и частот поднесущих. Сравнение аналоговых систем с различными видами модуляции.

5.5.2. Многоканальные системы ТИ с ВРК. Структурная схема. Временные диаграммы. Искажения в системах: междуканальные и при восстановлении сигналов. Влияние способа синхронизации на помехоустойчивость. Сравнительная оценка устройств ТИ с различными видами модуляции.