Вопросы к ГЭК

1. Нелинейные САР. Понятия: «пространство состояний», «фазовая траектория», «фазовый портрет». 3

2. Автоколебания в САР. Какие графические построения позволяют определить параметры автоколебаний? 4

3. Представление импульсного элемента при исследовании импульсных САР. 5

4. Связь между спектрами сигналов на входе и выходе простейшего импульсного элемента. Теорема Котельникова. 6

5. Процессы конечной длительности в импульсных САР. 7

6. Алгебраический аналог критерия устойчивости Гурвица для ИСАР. 8

7. Метод гармонической линеаризации нелинейностей. 10

8. В чем основное отличие движения нелинейных САР от линейных? 12

9. Устойчивость линейных САР. Признаки устойчивости. Запасы устойчивости линейных САР. 13

10. Критерий устойчивости Найквиста для неустойчивых разомкнутых САР. 17

11. Критерий устойчивости А.М. Ляпунова для нелинейных систем. 19

12. Недостатки последовательной коррекции. 21

13. Физический смысл коэффициентов гармонической линеаризации. 22

14. Метод Л.С. Гольдфарба. 24

15. Частотный метод И.М. Попова. 26

16. Математические ожидания сигналов на выходе стационарных САР. 27

17. Промышленные регуляторы, их назначение и передаточные функции. 28

18. Оценка качества САР по временным характеристикам. 31

19. Синтез САР по логарифмическим характеристикам. 33

20. Классификация систем автоматического регулирования. 33

21. Методы определения оптимальных параметров настройки промышленных регуляторов. 34

22. Определение оптимальных параметров настройки ПИ – регуляторов. 36

23. Определение оптимальных параметров настройки ПИД – регуляторов. 36

24. Цифровые регуляторы. Структура и методы расчета их настроек. 36

25. Понятие о проблеме двойственности в линейном программировании. 37

26. Математическая постановка задач оптимального управления. Пример: «Нажимное устройство реверсивного прокатного стана». 39

27. Синтез САР оптимальной по быстродействию. 42

28. Анализ методов решения задач оптимального управления. 44

29. Метод динамического программирования. 45

30. Системы управления на основе нечеткой логики. 46

31. Системы управления на основе искусственных нейронных сетей. 51

32. Техническая диагностика. Математические основы технической диагностики. 54

33. Статистические методы распознавания. Метод Байеса. 56

34. Идентификация статических объектов. Планирование эксперимента. Полный факторный эксперимент. 60

35. Частотные методы идентификации динамических объектов. 74

36. Классификация объектов управления по статическим и динамическим характеристикам. 75

37. Идентификация объектов по временным характеристикам. Определение кривой разгона объекта по его импульсной характеристике. 77

38. Идентификация динамических систем. Активные и пассивные методы идентификации. 78

39. Методы аппроксимации кривых разгона объекта. 79

40. Аппроксимация кривых разгона методом площадей. 83

41. Обеспечивающие подсистемы ИУС и их характеристики. 84

42. Функциональные подсистемы ИУС и их характеристики. 85

43. Организационные подсистемы ИУС и их характеристики. 85

44. Принципы построения автоматизированных систем управления. 86

45. Состав интегрированной системы автоматизации предприятия. 88

46. Понятие и составляющие информационной системы (ИС). Модели жизненного цикла ИС. Классы задач, решаемые ИС. 91

47. Система моделей предметной области. Функционально-ориентированная модель предметной области. 93

48. Понятие и составляющие внутримашинного информационного обеспечения систем управления. Базы данных. Понятие и функции системы управления базами данных. 96

49. Модели управления передачей, обработкой и хранением данных. В информационных системах. 98

50. Оперативная аналитическая обработка данных: концепции и технологии. 100

51. Основные понятия реляционной модели данных. Понятие функциональной зависимости. Процесс нормализации базы данных. 103

52. Реляционная алгебра. Основные категории команд языка реляционных баз данных (SQL). 106

53. Стадии и этапы канонического проектирования информационных систем. 114

54. Понятие и составляющие внемашинного информационного обеспечения систем управления. Системы классификации и кодирования информации. 116

55. Определение, назначение и классификация компьютерных сетей. Базовые топологии локальных компьютерных сетей. 120

56. Определение, назначение и классификация компьютерных сетей. Топология глобальной компьютерной сети. 120

57. Эталонная модель взаимодействия открытых систем (ISO). Характеристика уровней ISO. 127

58. Программное обеспечение компьютерных сетей. 133

59. Назначение и характеристика базовых пользовательских технологий Интернета. 134

60. Протоколы взаимодействия функциональных блоков компьютерной сети: понятие, виды, иерархия. 135

61. Принципы адресации компьютеров в компьютерной сети. 137

62. Подходы к классификации моделей. Обоснование введения моделей. Классификация моделей по способу представления. 139

63. Классификация моделирования. Комбинация видов моделирования при исследовании сложных объектов. Имитационное и компьютерное моделирование. 141

64. Математическая модель и математическое моделирование. Этапы математического моделирования. 144

65. Принципы системного подхода в моделировании. Сетевые модели. 145

66. Непрерывно-стохастические модели на примере систем массового обслуживания. 145

67. Назначение, классификация и характеристика запоминающих устройств ЭВМ. 145

68. Назначение, классификация и характеристика устройств ввода и вывода информации ЭВМ. 149

69. Понятие регистра ЭВМ. Основные типы регистров и их функции. 152

70. Назначение и функции операционной системы. Классификация и характеристика операционных систем. 154

71. Понятие интерфейса в вычислительной системе. Типы и методы взаимодействия устройств вычислительной системы. 158

72. Архитектура процессора ЭВМ и назначение его функциональных блоков. 161

73. Система прерываний ЭВМ. Механизм обработки прерываний в архитектуре ЭВМ семейства INTEL. 164

74. Контроллер прерываний от внешних устройств в архитектуре ЭВМ семейства INTEL. Программно-аппаратное взаимодействие контроллера прерываний и микропроцессора. 166

75. Виртуальная память и ее реализация. Сегментно-страничная организация памяти и динамическое преобразование адресов. Механизм замещения страниц. 168

76. Процессы контроля и восстановления информации в ЭВМ. Коды Хемминга: исправление одиночных ошибок, обнаружение двойных ошибок. 173

77. Логические основы проектирования цифровых устройств. Понятие функционально- полного набора логических элементов. Полусумматор и сумматор. 177

Нелинейные САР. Понятия: «пространство состояний», «фазовая траектория», «фазовый портрет».

Для наглядного представления о сложных нелинейных процессах регулирования часто прибегают к понятию пространства состояний, или фазового пространства, которое заключается в следующем.

Дифференциальное уравнение 3-го порядка (мы взяли 3-ий порядок для возможности геометрической иллюстрации процессов, в общем же случае речь может идти о «n»-м порядке) замкнутой САР, представленное в форме Коши, имеет вид

при

Здесь - отклонения переменных системы от их установившихся значений; - любые функции (в том числе нелинейные) от этих переменных.

П еременные могут иметь различной физический смысл, однако здесь мы будем представлять их как координаты некоторого ортогонального трехгранника. В реальном процессе регулирования в каждый момент времени переменные имеют вполне определенные значения. Это соответствует вполне определенному положению в этом трехмерном пространстве.

С течение времени в реальном процессе координаты определенным образом изменяются. Это соответствует перемещению т. М в пространстве по определенным траекториям. Следовательно, траектория движения т. М может служить наглядной геометрической иллюстрацией динамического поведения системы в процессе регулирования. Точка М называется изображающей точкой, ее траектория называется фазовой траекторией, а пространство - фазовым пространством. Фазовое пространство, заполненное фазовыми траекториями для различных начальных условий, называется фазовым портретом. Итак, фазовое пространство и фазовые траектории представляют собой лишь геометрический образ динамических процессов, протекающих в системе. В этом геометрическом представлении участвуют координаты и исключено время. Фазовая траектория сама по себе дает лишь качественное представление о характере поведения системы.

Выше говорилось, что уравнения нелинейной системы (1) составлены в отклонениях от установившегося состояния, которое характеризуется . Следовательно, изображением установившегося состояния системы является начало координат. Отсюда вытекает, если использовать определение устойчивости по Ляпунову, что если фазовые траектории с течением времени стягиваются к некоторой малой окрестности вокруг начала координат, то система устойчива. Если же фазовые траектории приходят строго в начало координат, то имеет место асимптотическая устойчивость. И, наконец, если при фазовые траектории неограниченно удаляются от начала координат, то САР неустойчива.

Автоколебания в САР. Какие графические построения позволяют определить параметры автоколебаний?

В нелинейных САР возможны собственные колебания с постоянной амплитудой частотой при отсутствии внешних колебательных воздействий. Эти колебания могут быть устойчивыми и неустойчивыми. Устойчивые собственные колебания с постоянной амплитудой и частотой при отсутствии внешних колебательных воздействий называются автоколебаниями. Удобно рассматривать эти собственные колебания, привлекая фазовую плоскость, по осям которой откладываются координаты х – отклонение выходной переменной системы от установившегося значения и - скорость изменения этого отклонения.

а)