birmaga.ru
добавить свой файл

1



ПРОГРАММА
ВСТУПИТЕЛЬНОГО ЭКЗАМЕНА В АСПИРАНТУРУ

по специальности

05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность)
1 Программа вступительного экзамена в аспирантуру
В программу вступительного экзамена в аспирантуру по специальности 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность) положены вопросы, изучаемые в следующих вузовских дисциплинах: «Теория автоматического управления», «Диагностика и надежность автоматизированных систем», «Технические средства автоматизации», «Автоматизация технологических процессов и производств», «Проектирование автоматизированных производств», «Моделирование систем», «Вычислительные машины, системы и сети», «Автоматизация машиностроительного производства».
1.1 Основы теории управления

Основные понятия теории управления. Классификация систем управления (СУ). Информация и принципы управления. Примеры СУ техническими, экономическими и организационными объектами. Линейные непрерывные модели и характеристики СУ. Модели вход-выход: дифференциальные уравнения, передаточные функции, временные и частотные характеристики. Модели вход-состояние-выход. Преобразования форм представления моделей. Анализ основных свойств линейных СУ: устойчивости, инвариантности, чувствительности, управляемости и наблюдаемости. Качество переходных процессов в линейных СУ. Задачи и методы синтеза линейных СУ. Линейные дискретные модели СУ: основные понятия об импульсных СУ, классификация дискретных СУ. Анализ и синтез дискретных СУ. Нелинейные модели СУ. Анализ равновесных режимов. Методы линеаризации нелинейных моделей. Анализ поведения СУ на фазовой плоскости. Устойчивость положений равновесия: первый и второй методы Ляпунова, частотный метод исследования абсолютной устойчивости. Исследование периодических режимов методом гармонического баланса. Линейные стохастические модели СУ: модели и характеристики случайных сигналов. Прохождение случайных сигналов через линейные звенья. Анализ и синтез линейных стохастических систем при стационарных случайных воздействиях. Оптимальные системы управления: задачи оптимального управления, критерии оптимальности. Методы теории оптимального управления: классическое вариационное исчисление, принцип максимума, динамическое программирование. Системы управления, оптимальные по быстродействию, оптимальные по расходу ресурсов и расходу энергии. Аналитическое конструирование оптимальных регуляторов. Робастные системы и адаптивное управление. Основные понятия и определения надёжности. Качественные показатели надёжности технических и программных средств автоматизации. Методы определения показателей надежности. Надежность и эффективность систем автоматизации. Схема формирования отказов в системах автоматизации, управления и программно-технических средствах. Классификация отказов. Система обеспечения надёжности. Методы повышения надёжности и эффективности систем автоматизации, управления и программно-технических средств. Диагностирование – средство повышения надёжности на стадии эксплуатации. Методы диагностирования систем автоматизации, управления и программно-технических средств. Алгоритмы диагностирования.


1.2 Объекты управления

Технологические процессы промышленности: классификация, основное оборудование и аппараты. Принципы функционирования, технологические режимы и показатели качества функционирования технологических процессов. Расчет основных характеристик технологических процессов. Оптимальные режимы работы. Анализ технологических процессов и оборудования для их реализации, как объектов автоматизации и управления, управляемые выходные переменные, управляющие и регулирующие воздействия. Статические и динамические свойства технологических объектов управления. Производства отрасли: структурные схемы построения, режимы работы. Математические модели производств. Анализ производств как объектов управления. Технико-экономические критерии качества функционирования и цели управления. Государственная система приборов: принципы построения, классификация средств измерения и автоматизации, основные ветви системы. Нормирование характеристик средств измерения и автоматизации.
1.3 Техническое обеспечение АСУ

Типовые структуры средств измерения, информационно-измерительная система. Виды технических измерений. Измерение геометрических и механических величин, температуры. Измерение давления, уровня, расхода. Определение свойств и состав веществ, экологических параметров, контроль качества продукции. Метрологическое обеспечение технических измерений. Принципы построения вычислительных машин (ВМ). Модели вычислений, многоуровневая организация вычислительных процессов. Аппаратные и программные средства, классификация, назначение. Понятия о функциональной, структурной организации и архитектуре ВМ. Основные характеристики ВМ, методы оценки. Влияние технологии производства интегральных схем на архитектуру и характеристики. Система памяти, средства реализации, иерархическая организация, характеристики, архитектурные методы повышения производительности. Процессоры, устройства для программной обработки данных. Организация управления, адресация, система команд, производительность процессора, методы оценки. Архитектурные способы повышения производительности. Современные микропроцессоры, тенденции развития. Микроконтроллеры, тенденции развития. Типы и основные принципы построения периферийных устройств. Организация ввода-вывода, прерывания. Персональные компьютеры. Принцип открытой архитектуры. Шины, влияние на производительность. Системный контроллер и контроллер шин. Организация внутримашинных обменов. Особенности организации рабочих станций и серверов. Многомашинные комплексы. Стандартные интерфейсы для связи компьютеров. Многопроцессорные системы, оценки производительности. Телекоммуникации и компьютерные сети. Влияние сетевых технологий на архитектуру компьютеров. Индустриальные системы, унификация. Комплексирование информационных и управляющих систем. Типовые технические средства автоматизации: классификация, назначение, основные характеристики. Электрические, электронные, пневматические, гидравлические и комбинированные средства автоматизации. Регулирующие устройства и автоматические регуляторы. Исполнительные механизмы. Интерфейсные устройства. Микропроцессорные средства. Подготовка технологических процессов и производств к автоматизации: модернизация и механизация оборудования, диспетчеризация. Характеристики и модели оборудования. Автоматизация технологических процессов на базе локальных средств. Выбор, разработка и внедрение локальных автоматических систем.

1.4 Интегрированные системы автоматизации и управления технологическими процессами

Автоматизированные системы управления технологическими процессами, их функции и структуры. Автоматизация управления на базе программно-технических комплексов. Обоснование и разработка функций системы управления, информационного, математического и программного обеспечения. Интегрированные системы автоматизации и управления технологическими процессами, производствами и предприятиями, этапы разработки и внедрения. Системный подход к проектированию. Стадии и этапы проектирования систем автоматизации управления. Организация проектирования, проектная документация. Автоматизированное проектирование систем автоматизации и управления. Классификация моделей и виды моделирования. Примеры моделей систем. Основные положения теории подобия. Этапы математического моделирования. Принципы построения и основные требования к математическим моделям систем. Цели и задачи исследования математических моделей систем. Общая схема разработки математических моделей. Формализация процесса функционирования системы. Понятие агрегативной модели. Формы представления математических моделей. Методы исследования математических моделей систем и процессов. Имитационное моделирование. Методы упрощения математических моделей. Технические и программные средства моделирования.
1.5 Автоматизация механообрабатывающего производства

Основные понятия и определения в области автоматизации: механизация, автоматизация, автоматика, автомат, полуавтомат, производственный процесс, технологический процесс, цикл безлюдной работы. Уровни автоматизации производственного оборудова­ния. Компьютерная интеграция производства, ее место и роль в обществен­ном производ­стве. Понятие «гибкость» производственных систем. Виды гибкости. Количест­венная оценка гибкости. Преимущества ГПС по срав­нению с традиционным произ­водством. Трудности гибкой автоматизации и меры по их преодолению. Система основного технологического оборудования ГПС механообра­ботки. Транспортные устройства автоматизированных производств. Понятие АСИО. Структура АСИО; организация обмена инструментами между под­разделениями АСИО. Методы идентификации режущих инструмен­тов в ГПС. Методы автоматического контроля состояния режущих инструмен­тов. Назначение автоматизированной системы обеспечения качества. Задачи и технические средства реализации кон­троля в авто­мати­зированном производ­стве. Проблема сокращения сроков окупаемости затрат на ГПС. Условие не­убы­точ­ности создания ГПС. Критерии эффективности создания и использования ГПС. Пути повыше­ния коэффициента загрузки и производительности обору­дования. Классификация внутрисменных потерь времени в ГПС. Механизм об­ра­зо­вания и уровни проявления внутри­цикловых простоев оборудования. Пути улучшения использования действительного фонда времени ра­боты обору­дова­ния. Циклограммы производственного процесса. Примеры циклограмм производственного процесса разных уровней детализации. Последовательность разработки проекта ГПС. Содержание этапов разра­ботки техни­ческого задания, техниче­ского предложения, конструкторского проекта. Исходные данные и последовательность разработки планировки ГПС. Компьютерное моделирование работы ГПС. Исходные данные для моделирования работы ГПС на уровне технологиче­ской операции.

2 Рекомендуемая литература
2.1 Основная литература
Барботько, А. И.  Основы теории математического моделирования : учеб. пособие для вузов / А. И. Барботько, А. О. Гладышкин . – 2-е изд., перераб. и доп. – Старый Оскол : ТНТ, 2009. – 212 с. – ISBN 978-5-94178-148-5.

Бесекерский, В. А. Теория систем автоматического управления / В. А. Бесекерский, Е. П. Попов. - 4-е изд., перераб. и доп. - CПб.: Профессия, 2007. - 752 с.

Дорф, Р. Современные системы управления / Р. Дорф, Р. Бишоп; пер. с англ. - М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2004. – 832 с.

Евсюков В.Н. Основы теории автоматического управления: линейные системы: учебное пособие для студентов вузов/В.Н. Евсюков. - Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2006. - 561 с.

Ерофеев, А. А. Теория автоматического управления: учеб. для студентов вузов / А. А. Ерофеев. - 2-е изд. перераб. и доп. – СПб.: Политехника, 2002. – 301 с.

Зайцев, М. Г. Методы оптимизации управления и принятия решений: примеры, задачи, кейсы : учеб. пособие / М. Г. Зайцев, С. Е. Варюхин. – М.: Дело, 2008. - 664 с. – ISBN 978-5-7749-0492-1.

Интегрированные системы проектирования и управления в машиностроении. Структура и состав : учеб. пособие для вузов / Т. Я. Лазарева [и др.] . – 2-е изд. – Старый Оскол : ТНТ, 2010. – 236 с. – ISBN 978-5-94178-159-1.

Пятибратов, А. П. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации : учебник для вузов / А. П. Пятибратов, Л. П. Гудыно, А. А. Кириченко. - 4-е изд., перераб. и доп. - М. : Финансы и статистика, 2008. - 736 с. - ISBN 978-5-279-03285-3. - ISBN 978-5-16-003418-8.

Сердюк, А. И.  Метод циклограмм в исследовании гибких производ­ственных ячеек. Мо­дели и алгоритмы : монография / А. И. Сердюк, Р. Р. Рахма­туллин, А. П. Зеленин. - Оренбург : ГОУ ОГУ – 2009. – 214 с.

Сердюк, А.И. Разработка инженерных приложений в среде Delphi: учеб. пособие для ву­зов с грифом минобр./ А.И. Сердюк, А.И. Сергеев, Ф.Ф. Гильфанова, А.С. Русяев; М-во образова­ния и науки Рос. Федерации, Федер. аген­ство по образованию, Гос. образов. учреждение высш. проф. образования "Орен­бург. гос. ун-т". - Оренбург : ГОУ ОГУ, 2009. - 173 с. : ил.. - Библиогр.: с. 172. - ISBN 978-5-7410-0868-3.


Сердюк, А. И.  Переход от технического задания к техническому предложению на созда­ние ГПС: учеб. пособие с грифом УМО АМ / А. И. Сердюк, Л. В. Карагулова . - Оренбург : ОГУ, 2006. - 130 с. : ил. - ISBN 5-7410-0650-7.

Черноусова, А. М. Программное обеспечение автоматизированных систем проектирования и управления: учебное пособие / А. М. Черноусова, В. Н. Шерстобитова. – Оренбург: ОГУ, 2006. – 301 с. – ISBN 5-7410-0667-1.
2.2 Дополнительная литература
Бондаренко, В. А. Основы создания ГПС механообработки: учеб. по­собие / В. А. Бондаренко, А. И. Сердюк. - Оренбург : ОГУ, 2001. - 206 с. - Библи­огр.: с. 214-215. - ISBN 5-74100647-7.

Драчёв, О. И. Основы расчёта и проектирования систем автоматического управления в машиностроении /О.И. Драчёв, Д.А. Расторгуев, А.А. Солдатов, А.Г. Схиртлаздзе. - М.: ТНТ, 2009.

Зарубин, В. С. Математическое моделирование в технике : учеб. для вузов / Под ред. В. С.Зарубина, А. П. Крищенко. – М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2001. – 496 с.

Кузьмин, А.В. Теория систем автоматического управления / А.В. Кузьмин, А.Г. Схиртладзе. - М.: ТНТ, 2009.

Моделирование систем : учеб. для студ. вузов / С. И. Дворецкий [и др.]. – М.: Академия, 2009. – 317 с. – ISBN 978-5-7695-4737-9.

Павлов, В. В. Cals-технологии в машиностроении (математические модели): учеб. пособие для вузов / В. В. Павлов. – М. : ИЦ МГТУ СТАНКИН, 2002. – 328 с. 

Павловский, Ю. Н. Имитационное моделирование : учеб. пособие для вузов / Ю. Н. Павловский, Н. В. Белотелов, Ю. И. Бродский . – М. : Академия, 2008. – 236 с. – ISBN 978-5-7695-3967-1.

Погонин, В. А. Интегрированные системы проектирования и управления. Корпоративные информационные системы: учебное пособие [Электронный ресурс] / В. А. Погонин, А. Г. Схиртладзе // База и Генератор Образовательных Ресурсов. – Электрон. дан. – Copyright (C), 2006. – Тамбовский государственный технический университет. – Режим доступа: http://window.edu.ru. – Загл. с экрана.


Рогов, В.А. Методика и практика технических экспериментов: учеб. пособие / В.А. Рогов, Г.Г. Позняк – М.; 2005. – 288 с.

Рыжиков, Ю. И.  Имитационное моделирование : теория и технологии / Ю. И. Рыжиков. – М. : Альтекс ; CПб. : Корона Принт, 2004. – 384 с. – ISBN 5-94271-021-х. – ISBN 5-7931-0278-7.

Скурихин, В.И. Математическое моделирование / В. И. Скурихин, В. В. Шифрин, В. В. Дубровский. – К.: Техника, 1983. – 270 с.

Спицнадель, В. Н. Теория и практика принятия оптимальных решений: учеб. пособие / В. Н. Спицнадель. – CПб.: Изд. дом «Бизнес-пресса», 2002. – 400 с. – ISBN 5-8110-0045-6.

Таненбаум, Э. Архитектура компьютера = Structured Computer Organization / Э. Таненбаум .- 4-е изд. - CПб. : Питер, 2006. - 699 с. : ил.. - (Классика computer science). - Парал. тит. л. на англ. яз. - ISBN 5-318-00298-6.

3 Вопросы для вступительного экзамена


  1. Основные понятия теории управления.

  2. Классификация систем управления (СУ).

  3. Информация и принципы управления.

  4. Примеры СУ техническими, экономическими и организационными объектами.

  5. Линейные непрерывные модели и характеристики СУ.

  6. Модели вход-выход: дифференциальные уравнения, передаточные функции, временные и частотные характеристики.

  7. Модели вход-состояние-выход. Преобразования форм представления моделей.

  8. Анализ основных свойств линейных СУ: устойчивости, инвариантности, чувствительности, управляемости и наблюдаемости.

  9. Качество переходных процессов в линейных СУ.

  10. Задачи и методы синтеза линейных СУ.

  11. Линейные дискретные модели СУ: основные понятия об импульсных СУ, классификация дискретных СУ.

  12. Анализ и синтез дискретных СУ.

  13. Нелинейные модели СУ.

  14. Анализ равновесных режимов.

  15. Методы линеаризации нелинейных моделей.
  16. Анализ поведения СУ на фазовой плоскости.


  17. Устойчивость положений равновесия: первый и второй методы Ляпунова, частотный метод исследования абсолютной устойчивости.

  18. Исследование периодических режимов методом гармонического баланса.

  19. Линейные стохастические модели СУ: модели и характеристики случайных сигналов.

  20. Прохождение случайных сигналов через линейные звенья.

  21. Анализ и синтез линейных стохастических систем при стационарных случайных воздействиях.

  22. Оптимальные системы управления: задачи оптимального управления, критерии оптимальности.

  23. Методы теории оптимального управления: классическое вариационное исчисление, принцип максимума, динамическое программирование.

  24. Системы управления, оптимальные по быстродействию, оптимальные по расходу ресурсов и расходу энергии.

  25. Аналитическое конструирование оптимальных регуляторов.

  26. Робастные системы и адаптивное управление.

  27. Основные понятия и определения надёжности.

  28. Качественные показатели надёжности технических и программных средств автоматизации.

  29. Методы определения показателей надежности.

  30. Надежность и эффективность систем автоматизации.

  31. Схема формирования отказов в системах автоматизации, управления и программно-технических средствах.

  32. Классификация отказов.

  33. Система обеспечения надёжности.

  34. Методы повышения надёжности и эффективности систем автоматизации, управления и программно-технических средств.

  35. Диагностирование – средство повышения надёжности на стадии эксплуатации.

  36. Методы диагностирования систем автоматизации, управления и программно-технических средств.

  37. Алгоритмы диагностирования.

  38. Технологические процессы промышленности: классификация, основное оборудование и аппараты.
  39. Принципы функционирования, технологические режимы и показатели качества функционирования технологических процессов.


  40. Расчет основных характеристик технологических процессов.

  41. Оптимальные режимы работы.

  42. Анализ технологических процессов и оборудования для их реализации, как объектов автоматизации и управления, управляемые выходные переменные, управляющие и регулирующие воздействия.

  43. Статические и динамические свойства технологических объектов управления.

  44. Производства отрасли: структурные схемы построения, режимы работы.

  45. Математические модели производств.

  46. Анализ производств как объектов управления.

  47. Технико-экономические критерии качества функционирования и цели управления.

  48. Государственная система приборов: принципы построения, классификация средств измерения и автоматизации, основные ветви системы.

  49. Нормирование характеристик средств измерения и автоматизации.

  50. Типовые структуры средств измерения, информационно-измерительная система.

  51. Виды технических измерений.

  52. Измерение геометрических и механических величин, температуры.

  53. Измерение давления, уровня, расхода.

  54. Определение свойств и состав веществ, экологических параметров, контроль качества продукции.

  55. Метрологическое обеспечение технических измерений.

  56. Принципы построения вычислительных машин (ВМ).

  57. Модели вычислений, многоуровневая организация вычислительных процессов.

  58. Аппаратные и программные средства, классификация, назначение.

  59. Понятия о функциональной, структурной организации и архитектуре ВМ.

  60. Основные характеристики ВМ, методы оценки.

  61. Влияние технологии производства интегральных схем на архитектуру и характеристики.

  62. Система памяти, средства реализации, иерархическая организация, характеристики, архитектурные методы повышения производительности.
  63. Процессоры, устройства для программной обработки данных.


  64. Организация управления, адресация, система команд, производительность процессора, методы оценки.

  65. Архитектурные способы повышения производительности.

  66. Современные микропроцессоры, тенденции развития.

  67. Микроконтроллеры, тенденции развития.

  68. Типы и основные принципы построения периферийных устройств.

  69. Организация ввода-вывода, прерывания.

  70. Персональные компьютеры.

  71. Принцип открытой архитектуры.

  72. Шины, влияние на производительность.

  73. Системный контроллер и контроллер шин.

  74. Организация внутримашинных обменов.

  75. Особенности организации рабочих станций и серверов.

  76. Многомашинные комплексы.

  77. Стандартные интерфейсы для связи компьютеров.

  78. Многопроцессорные системы, оценки производительности.

  79. Телекоммуникации и компьютерные сети.

  80. Влияние сетевых технологий на архитектуру компьютеров.

  81. Индустриальные системы, унификация. Комплексирование информационных и управляющих систем.

  82. Типовые технические средства автоматизации: классификация, назначение, основные характеристики.

  83. Электрические, электронные, пневматические, гидравлические и комбинированные средства автоматизации.

  84. Регулирующие устройства и автоматические регуляторы.

  85. Исполнительные механизмы.

  86. Интерфейсные устройства.

  87. Микропроцессорные средства.

  88. Подготовка технологических процессов и производств к автоматизации: модернизация и механизация оборудования, диспетчеризация.

  89. Характеристики и модели оборудования.

  90. Автоматизация технологических процессов на базе локальных средств.

  91. Выбор, разработка и внедрение локальных автоматических систем.
  92. Автоматизированные системы управления технологическими процессами, их функции и структуры.


  93. Автоматизация управления на базе программно-технических комплексов.

  94. Обоснование и разработка функций системы управления, информационного, математического и программного обеспечения.

  95. Интегрированные системы автоматизации и управления технологическими процессами, производствами и предприятиями, этапы разработки и внедрения.

  96. Системный подход к проектированию.

  97. Стадии и этапы проектирования систем автоматизации управления.

  98. Организация проектирования, проектная документация.

  99. Автоматизированное проектирование систем автоматизации и управления.

  100. Классификация моделей и виды моделирования. Примеры моделей систем.

  101. Основные положения теории подобия.

  102. Этапы математического моделирования.

  103. Принципы построения и основные требования к математическим моделям систем.

  104. Цели и задачи исследования математических моделей систем.

  105. Общая схема разработки математических моделей.

  106. Формализация процесса функционирования системы.

  107. Понятие агрегативной модели.

  108. Формы представления математических моделей.

  109. Методы исследования математических моделей систем и процессов.

  110. Имитационное моделирование.

  111. Методы упрощения математических моделей.

  112. Технические и программные средства моделирования.

  113. Основные понятия и определения в области автоматизации: механизация, автоматизация, автоматика, автомат, полуавтомат, производственный процесс, технологический процесс, цикл безлюдной работы.

  114. Уровни автоматизации производственного оборудова­ния.

  115. Компьютерная интеграция производства, ее место и роль в обществен­ном производ­стве.

  116. Понятие «гибкость» производственных систем. Виды гибкости. Количест­венная оценка гибкости.
  117. Преимущества ГПС по срав­нению с традиционным произ­водством.


  118. Трудности гибкой автоматизации и меры по их преодолению.

  119. Система основного технологического оборудования ГПС механообра­ботки.

  120. Транспортные устройства автоматизированных производств.

  121. Понятие АСИО. Структура АСИО; организация обмена инструментами между под­разделениями АСИО.

  122. Методы идентификации режущих инструмен­тов в ГПС.

  123. Методы автоматического контроля состояния режущих инструмен­тов.

  124. Назначение автоматизированной системы обеспечения качества.

  125. Задачи и технические средства реализации кон­троля в авто­мати­зированном производ­стве.

  126. Проблема сокращения сроков окупаемости затрат на ГПС. Условие не­убы­точ­ности создания ГПС.

  127. Критерии эффективности создания и использования ГПС.

  128. Пути повыше­ния коэффициента загрузки и производительности обору­дования.

  129. Классификация внутрисменных потерь времени в ГПС.

  130. Механизм об­ра­зо­вания и уровни проявления внутри­цикловых простоев оборудования.

  131. Пути улучшения использования действительного фонда времени ра­боты обору­дова­ния.

  132. Циклограммы производственного процесса. Примеры циклограмм производственного процесса разных уровней детализации.

  133. Последовательность разработки проекта ГПС. Содержание этапов разра­ботки техни­ческого задания, техниче­ского предложения, конструкторского проекта.

  134. Исходные данные и последовательность разработки планировки ГПС.

  135. Компьютерное моделирование работы ГПС.

  136. Исходные данные для моделирования работы ГПС на уровне технологиче­ской операции.