15.04.04 Автоматизация технологических процессов и производств (Автоматизация технологических процессов и производств в полиграфии), страница 3

Состав и основные компонентыпрограммных систем. Проектирование аппаратных и программных средств.Инструментальные средства разработки и отладки.Классификация и тенденции развития систем обработки данных. Вычислительныйкомплекс, система, сеть - как развитие понятия ВМ в процессе эволюции средстввычислительной техники.Принципы построения многопроцессорных систем. Классификация.

Уровни исредства связывания процессорных модулей. Топология вычислительных систем.Локальные вычислительные сети (ЛВС) как магистральное направление развитияинформационно-управляющих систем с распределенной обработкой данных: системчислового программного управления. Принципы построения ЛВС.РАЗДЕЛ 3.

ТЕОРИЯ УПРАВЛЕНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМПонятия об управлении и системах управления (СУ). Задачи теории управления.Принципы управления. Линейные модели «вход-выход»: дифференциальные уравнения;передаточные функции; временные и частотные характеристики. Линейные модели «входсостояние-выход» — системы уравнений в форме пространства состояний. Линейныемодели с раскрытой причинно-следственной структурой: структурные схемы; сигнальныеграфы. Типовые звенья и их характеристики. Преобразование форм представлениямоделей. Правила эквивалентного структурного преобразования графов.

Вычислениепередаточных функций. Задачи анализа СУ. Устойчивость по начальным условиям иустойчивость вход-выход. Алгебраические и частотные критерии устойчивости.Инвариантность СУ. Формы инвариантности. Селективная инвариантность к степенным игармоническим воздействиям.

Чувствительность СУ. Показатели качества процессов СУ:корневые, интегральные, частотные. Управляемость и наблюдаемость СУ. Алгебраическиекритерии управляемости и наблюдаемости. Принцип дуальности. Задачи синтеза СУ.Стабилизация неустойчивых объектов методами модального управления. Синтезнаблюдателя состояния. Синтез следящих систем частотным методом. Коррекция СУ.Понятия об импульсных и цифровых СУ. Решетчатые функции и разностныеуравнения. Математическое описание идеального импульсного элемента. Передаточныефункции и частотные характеристики разомкнутых и замкнутых дискретных СУ.Линейные модели дискретных СУ в форме пространства состояний. Устойчивостьдискретных СУ. Критерии устойчивости.

Процессы в дискретных СУ. Показатели качествапроцессов дискретных СУ. Синтез дискретных СУ.8Анализ линейных СУ при случайных воздействиях. Прохождение случайногосигнала через линейное звено. Замкнутая СУ при случайных воздействиях. Способывычисления дисперсии случайного сигнала в линейных СУ. Синтез линейных СУ прислучайных воздействиях. Синтез оптимальной СУ с заданной и с произвольнойструктурой.Особенности поведения нелинейных СУ. Характеристики типовых нелинейныхэлементов. Формы представления нелинейных моделей СУ. Определение равновесныхрежимов и построение статических характеристик СУ. Метод фазовой плоскости.Поведение нелинейных СУ в окрестности положения равновесия.

Методы построенияфазовых портретов нелинейных СУ. Особенности фазовых портретов нелинейных СУ.Устойчивость движений в нелинейных СУ. Исследование устойчивости невозмущенныхдвижений методами А.М. Ляпунова. Частотный метод исследования абсолютнойустойчивости. Исследование периодических режимов нелинейных СУ методомгармонического баланса. Методы определения параметров периодических режимов.Устойчивость и чувствительность периодических режимов. Анализ нелинейных СУ прислучайных воздействиях. Прохождение случайного сигнала через нелинейное звено.Исследование нелинейных СУ методом статической линеаризации.

Методы синтезанелинейных СУ.Задачи управления объектами с распределенными параметрами. Типовые моделиобъектов и типовые структуры СУ с распределенными параметрами. Особенности методованализа и синтеза СУ с распределенными параметрами.Задачи оптимального управления. Критерии оптимизации. Классическоевариационное исчисление. Принцип максимума. Метод динамического программирования.Принцип оптимальности. Уравнение Беллмана для непрерывных СУ. Синтез СУ,оптимальных по быстродействию.

Синтез СУ, оптимальных по расходу энергии (топлива).Особенности синтеза СУ, оптимальных по комбинированному критерию, учитывающемувремя процесса и расход топлива (энергии) на управление. Синтез СУ, оптимальных поквадратичному критерию (аналитическое конструирование регуляторов). Особенностисинтеза по критерию обобщенной работы А.А. Красовского.Задачи адаптивного управления. Целевые условия и уравнения адаптивных СУ.Алгоритмы адаптивного управления. Системы с алгоритмами прямого адаптивногоуправления. Системы идентификационного типа.

Дискретные адаптивные СУ с неявнойэталонной моделью. Дискретные адаптивные СУ с настраиваемой моделью объектауправления.Моделирование и модели, назначение и функции модели. Роль модели в процессепознания. Натурный (физический) эксперимент и вычислительный эксперимент. Примерымоделей систем различной природы (технические, биологические, экономические,экологические и т.п.). Принципы построения и исследования математических моделей.Способы построения математических моделей: аналитический, экспериментальный(идентификация).

Изоморфные модели. Преобразование подобия. Константы и критерииподобия. Теоремы подобия. Применение теории подобия при моделировании.Представление математических моделей систем по степени информативности Рангинеопределенности причинно-следственных отношений моделей. Модели структурного(топологического) ранга неопределенности, их формы представления: теоретикомножественные (теоретико-графовые), алгебраические (матричные). Модели структурнооператорного и параметрического рангов неопределенности. Модели внешней среды.Модели связей системы со средой.

Модели смешанных рангов неопределенности. Понятиямодели сложной системы. Аспекты сложности: структурная (статическая) сложность,динамическая сложность. Иерархия моделей. Декомпозиция и редукция моделей. Понятияаттракторов и странных аттракторов. Элементы теории бифуркаций. Математическиемодели теории катастроф. Хаотические модели. Примеры хаотических моделей.9Задачи анализа моделей. Этапы анализа: структурный, структурно-операторный,параметрический. Анализ моделей систем в статических и динамических режимах.Методы определения путей и контуров, методы установления отношений касания путей иконтуров.

Методы определения свойств достижимости и различимости. Проблемырешения задач статики на ЭВМ. Методы решения задачи статики: метод релаксации и егогеометрическая интерпретация; метод Ньютона и его геометрическая интерпретация;модификации метода Ньютона. Контроль и повышение сходимости методов.Аналитические и численные методы анализа динамики. Сеточные и проекционныеметоды. Скалярные и системные (матричные) методы численного моделирования.Одношаговые и многошаговые, явные и неявные методы.

Устойчивость разностныхметодов. Погрешности моделирования систем численными методами. Выбор шагаинтегрирования. Жесткие модели систем. Критерий жесткости. Устойчивость жесткихмоделей. Методы численного моделирования уравнений в частных производных. Моделичувствительности. Методы исследования систем по моделям чувствительности.Применение моделей чувствительности систем. Статистическое моделирование систем.Псевдослучайные последовательности и процедуры их машинной генерации.Моделирование случайных воздействий на СУ.

Планирование вычислительногоэксперимента. Задачи и методы обработки и представления результатов моделирования.Статистический анализ результатов моделирования.Задачи синтеза моделей систем (обратные задачи). Формализация требований ксистемам (модели требований). Методы построения моделей систем с заданнымистатическими характеристиками. Методы построения моделей систем с заданнымидинамическими характеристиками.Рекомендуемая литератураК разделу1.1. Шурыгин, В.Н. Технология программирования. Конспект лекций для студентов,обучающихся по спец. 230201.65. – М.: Изд-во МГУП, 2010.2.

Агеев, В.Н. Программирование и основы алгоритмизации. Конспект лекций. – М.:МГУП имени Ивана Федорова, 2012. – 92 с.3. Попов, Д.И. Программирование на языке высокого уровня СИ. Конспект лекций.–М.: МГУП, 2009.4. Шестаков, А.П., Семакин, И.Г. Основы программирования. Учебник.– М.:Академия, 2008.5. Агеев В.Н.

Вычислительные машины, системы и сети. Конспект лекций. Длястудентов, обучающихся по специальностям 220201.65 и 220301.65. – М.: Изд-во МГУП,2010.6. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети: принципы, технологии, протоколы:Учебник для вузов. 2-е изд. – СПб.: Питер, 2005.К разделу 2.1. Щербина Ю.В. Технические средства автоматизации : учеб. пособие. – М.: Изд-воМГУП, 2008.2. Елизаров Е.А.

Технические средства автоматизации. Программно-техническиекомплексы, контроллеры : учеб. пособие / Е.А. Елизаров, Ю.Ф. Мартемьянов, А.Г.Схиртладзе, С.В. Фролов. – М.: Машиностроение, 2004.3. Аристова Н.И. Промышленные программно-аппаратные средства на отечественномрынке АСУТП : практическое пособие для специалистов / Н.И. Аристова, А.И. Корнеева. – М.:Научтехлитиздат, 2001.4. Шишов О.В. Технические средства автоматизации и управления : Учебноепособие. – М.: ИНФРА-М, 2012.

– 397 с.105. Журналы «Современные технологии автоматизации», «Датчики и системы»,обзорные статьи в номерах за 2009–2013 годы.6. Кангин В.В. Аппаратные и программные средства систем управления.Промышленные сети и контроллеры / В.В. Кангин, В.Н. Козлов. – М.: Бином. Лабораториязнаний. – 2010.7. Немцов М.В. Электротехника и электроника. Учебник для вузов.

– М.: Высшаяшкола, 2007.8. Михайлова О.М., Волосатова С.В. Электротехника и электроника в полиграфическомпроизводстве. Ч.1 Электротехника. – М.: МГУП, 2010.К разделу 3.1. Ефимов М.В. Теория автоматического управления: Учеб. пособие. – М.: Изд-воМГУП, 2006.2. Ким Д.П. Теория автоматического управления: Учебное издание в 2-х томах. – М.:Физматлит, 2007.3.