ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ИСПЫТАНИЯ

профессиональной направленности в магистратуру

Направление подготовки: 27.04.04 – Управление в технических системах.

Системы и средства автоматизации технологических процессов (МУС01)

Кафедра, обеспечивающая преподавание программы: "Автоматизация технологических процессов и производств".

 

 

- Современные средства и системы автоматизации,

- Теория автоматического управления,

- Технические средства автоматизации,

- Метрология, стандартизация и сертификация.

 

1. Кибернетика. Основанные понятия ТАУ. Принципы автоматического регулирования.

2. Общая характеристика линейных систем Дифференциальные уравнения динамики, свойства решений. Управляемость, наблюдаемость. Динамические характеристики линейных систем Типовые входные воздействия, их спектры и изображения. Временные характеристики - импульсная (весовая) и переходная. Свойства.

3. Типовые динамические звенья. Переходные и частотные характеристики типовых звеньев

4. Характеристики замкнутых АСР. Характеристики объекта и регулятора. Типовые регуляторы. Разомкнутая АСР. Передаточные функции и уравнения замкнутой АСР. Характеристики комбинированных и каскадных АСР. Условия абсолютной инвариантности.

5. Частотные характеристики: расчет и вид для основных видов типовых звеньев (2 – 3 вида звеньев)

6. Понятия о критериях устойчивости. Теоремы Ляпунова об оценке устойчивости по линеаризованным моделям. Оценка устойчивости по корням характеристического полинома. Анализ устойчивости систем с запаздыванием. Логарифмический критерий устойчивости

7. Выделение области устойчивости. Д-разбиение в плоскости одного и двух параметров. Стабилизация структурно-неустойчивых систем.

8. Понятие качества регулирования. Прямые и косвенные критерии качества. Анализ установившейся точности. Метод коэффициентов ошибки.

9. Косвенные критерии качества. Корневые критерии качества: степень устойчивости и степень колебательности. Частотные критерии качества. Запас устойчивости по модулю и по фазе. Показатель колебательности М и МЕ. Интегральные критерии качества, методы вычисления

10. Параметрический синтез типовых регуляторов Постановка задачи синтеза. Основные методики расчета настроек регуляторов. Условия компенсации низкочастотных возмущений.

11. Приближенные методики расчета настроек. Расчет настроек в комбинированных и каскадных АСР. Робастные методы расчета настроек

12. Нелинейные системы. Общая характеристика нелинейных АСР. Типовые нелинейные модели. Уравнения нелинейных систем.

13. Анализ нелинейных систем на фазовой плоскости. Классификация особых точек. Автоколебания. Метод точечных преобразований. Анализ релейных систем. Понятие устойчивости по Ляпунову. Устойчивость в малом, большом и целом. Абсолютная устойчивость положения равновесия. Критерий В.М. Попова

14. Метод гармонической линеаризации. Коэффициенты гармонической линеаризации типовых нелинейностей. Уравнение гармонически линеаризованной системы. Определение параметров автоколебаний. Метод Гольдфарба. Вибрационная линеаризация.

15. Особенности дискретных (цифровых) систем. Квантование, модуляция, демодуляция. Математический аппарат ЦАСР. Прямое и обратное дискретное преобразование Лапласа, Z-преобразование. Теорема Котельникова.

16. Анализ устойчивости дискретных систем. Необходимые и достаточные условия устойчивости.

17. Системы при случайных воздействиях.

18. Импульсные (цифровые) системы.

19. Адаптивные и оптимальные системы.

20. Системы управления с интеллектуальными управляющими элементами.

 

1. Классификация, назначение технических средств автоматизации.

2. Общие требования к электрическим системам автоматики. Нормирующие и межсистемные преобразователи: назначение, состав, принцип построения.

3. Параметрические датчики. Основные требования к параметрическим датчикам. Расчет или экспериментальное получение входных и выходных сопротивлений.

4. Потенциометрические преобразователи.

5. Виды погрешностей. Расчет погрешности статической характеристики при подключении нагрузки датчиков с электрическим выходом (по теореме Тэвенена)

6. Емкостные датчики. Индуктивные датчики. Магнитоупругие датчики.

7. Оптико-электрические преобразователи (ОЭП). Прямые ОЭП, фоторезисторы, вентильные ОЭП, обратные ОЭП. Световые, спектральные характеристики.

8. Релейные усилители. Вибрационная линеаризация.

9. Электромашинные усилители.

10. Логические переменные. Понятие переключательной функции. Конъюнктивная и дизъюнктивная нормальные формы. Синтез переключательной функции по таблице значений. Автоматные модели.

11. Синтез логических моделей комбинационного типа. Минимизация логических выражений. Карты Карно, диаграммы Вейтча. Реализация логических устройств с использованием микросхем и релейных элементов.

12. Понятие о логических устройствах последовательностного типа. Графы переходов, таблицы состояний, сети Петри. Синтез логических выражений и реализация устройств последовательностного типа. RS, D, T-триггеры.

 

1. Основные метрологические понятия и определения. Измерение, физическая величина, единицы измерения. Метрологическое обеспечение, требования, задачи, основы. Основные постулаты метрологии.

2. Электрический сигнал и формы его представления. Детерминированные и случайные сигналы. Гармонический анализ. Дискретизация и квантование. Представление сигналов в виде рядов Котельникова.

3. Виды и методы измерения. Виды измерений: прямые, косвенные, совокупные и совместные. Методы измерения: непосредственной оценки, сравнения с мерой.

4. Вероятностные оценки погрешностей измерений. Понятие "вероятность", аксиомы теории вероятности. Вероятностные характеристи­ки распределения случайных погрешностей: функция распределения, плотность распределения, мода, медиана, моменты распределения.

5. Числовые характеристики случайной погрешности: математическое ожидание, дисперсия, их свойства.

6. Законы распределения непрерывных случайных величин: нормальный, равномерный, Стьюдента.

7. Сложение погрешностей зависимых и независимых случайных величин (графическое и математическое суммирование).

8. Метрологические характеристики средств измерения и их нормирование. Сравнение метрологических характеристик нормируемых традиционно и стандартом.

9. Погрешность, точность, правильность, сходимость, воспроизводимость измерений. Модель средства измерения Классификация погрешностей средств измерений.

10. Средства измерения, их классификация. Структурные схемы и свойства средств измерения в статическом и динамическом режимах.

11. Средства измерения электрических величин: магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, ферродинамические, электростатические.

12. Средства измерения магнитных величин.

13. Средства преобразования физических величин. Параметрические преобразователи (реостатные, тензочувствительные, термочувствительные, электролитические, индуктивные, емкостные, ионизационные, фотоэлектрические). Генераторные преобразователи (термоэлектрические, индукционные, пьезоэлект­рические, гальванические). Измерительно- информационные системы.

14. Стандарты и отраслевые нормативы. Цели, задачи, методы стандар­тизации. Категории, виды стандартов, их объекты. Нормативные документы по утверждению типа, поверке и калибровке средств измерений, по аттестации методик выполнения измерений и метрологической экспертизе технической документации.

15. Государственный контроль и надзор за соблюдением требований государственных стандартов.

16. Сертификация продукции и средств измерений. Понятие сертификации. Основные цели, объекты, схемы и системы сертификации. Обязательная и добровольная сертификация. Правила и порядок проведения сертификации. Закон о защите прав потребителей. Закон РФ "О сертификации продукции и услуг". Система сертификации средств измерений. Сертифи­кат соответствия и знак соответствия. Нормативные базы системы сертификации в системе Минтопэнерго России.

 

1. Основные функции АСУТП (информационные, управляющие, вспомогательные). Стандартизация (унификация) сигналов и средств в АСУТП.

2. Задачи уровней I/O, Control интегрированного производства. Основные функции интегрированных систем управления (контроль технологических параметров, противоаварийная защита, диагностика).

3. Функциональные схемы подсистем АСУТП. Подсистемы контроля, управления, противоаварийной защиты (ПАЗ), их изображение на функциональных схемах. Типовые функциональные структуры распределенных АСУТП.

4. Комплекс технических средств АСУТП. Характеристики и назначение основных элементов.

5. Устройства сопряжения контроллеров с технологическими объектами. Устройства ввода аналоговых, дискретных, цифровых и др. сигналов.

6. Кабельные средства АСУТП. Электрические и оптические линии связи, проводные и беспроводные, их характеристики. Классификация помех в линиях связи АСУТП. Аппаратные способы подавления и ослабления помех на полезный сигнал. Виды кабельных средств: коаксиальные кабели, витые пары, волоконно-оптические линии связи.

7. Каналы передачи данных. Основные понятия и определения. Структура каналов связи. Классификация.

8. Методы кодирования информации. Основные понятия и определения. Цифровые нестатические коды. Помехоустойчивое кодирование. Коды исправляющие и корректирующие ошибки.

9. Состав программного обеспечения контроллеров. Общесистемное и прикладное программное обеспечение. Операционные системы реального времени (ОСРВ), их структура и основные характеристики.

10. Классификация АСУТП. Локальные, централизованные АСУТП. Принципы построения и характеристики распределенных АСУТП. Многоуровневые, закрытые и открытые АСУТП.

11. Многоуровневые распределенные АСУТП (РАСУТП). Принципы построения, требования к отдельным элементам РАСУТП. Перечень задач, решаемых отдельными подсистемами АСУТП. Типовые архитектуры РАСУТП.

12. Сетевое взаимодействие в РАСУТП. Сетевые операционные системы. Характеристика промышленных сетевых протоколов. Интерфейсы последовательной связи, RS-422/485 и др.

13. Общая характеристика промышленных сетей. Сети Profibus, организация взаимодействия, особенности протоколов. Протокол Modbus, область применения, Modbus ASCII и RTU. Структура сообщения, основные функции. Примеры запросов и команд.

14. Технические средства построения интегрированных систем проектирования и управления на основе промышленных контроллеров. Переменные каналов контроля и управления. Процедуры обработки данных в аналоговых каналах. Первичная и выходная обработка. Процедуры обработки данных для дискретных каналов.

15. Современные инструментальные и исполнительные средства АСУТП верхних уровней АСУТП. Архитектура SCADA пакетов, основные компоненты их взаимодействие.

16. Программно-аппаратные методы повышения надежности АСУТП. Дублирование, горячее резервирование различных компонентов АСУТП. Подсистемы ПАЗ. Примеры построения АСУТП повышенной надежности.

 

4. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины для подготовки абитуриентов

1. Методы робастного, нейро-нечеткого и адаптивного управления. Учебник / Под ред. Н.Д. Егупова. – М.: Изд-во МГТУ им.Баумана, 2002. – 744 с.

2. Теория автоматического управления: Учеб. для вузов /Под ред. В.Б. Яковлева - 3-е изд., стериат. -М.: Высш.шк., 2003.- 567с.

3. Ерофеев А.А. Теория автоматического управления: Учеб. для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Политехника, 2003.- 302с.

4. Методы классической и современной теории АУ: Учебник в 3-х томах. Т.3 Методы современной теории автоматического управления/Под ред. Н.Д. Егупова. – М.: Изд-во МГТУ им Н.Э. Баумана, 2000.-748 с.

5. Келим Ю.М. Электромеханические и магнитные элементы систем автоматики. Учеб. пособие для средн. проф. учеб. заведений. 2-е изд., исправл. и доп. – М.: Высш. шк. , 2004. – 352 с.

6. Белов М.П. Технические средства автоматизации и управления. - СПб: СЗТУ, 2006. -184 с.

7. Мордасов М.М. Мордасов Д.М., Трофимов А.В., Чуриков А.А. Технические средства автоматизации. Часть 1. Пневматическая ветвь. - Тамбов: Издательство ТГТУ, 2005. - 168 с.

8. Пищухин А.М. Теоретические основы выбора средств автоматизации технологических процессов Учеб. пос. – Оренбург: ГОУ ОГУ, 2004. - 111 с.

9. Щербина Ю.В. Технические средства автоматизации и управления. – М.: Высшая школа, 2002 г. - 448 стр.

10. Игумнов Н.П. Типовые элементы и устройства систем автоматического управления. 3-е изд., исправ. и доп. - Канск: КПК, 2009. - 180 с.

11. Келим Ю.М. Типовые элементы систем автоматического управления. Учеб. пособие для студентов средн. проф. образования, - М.: Форум-ИнфраМ, 2002. -384 с

12. Федоров Ю.Н. Справочник инженера по АСУТП: проектирование и разработка. - М.: Инфра-Инженерия, 2008 г. -928 стр.

13. Мордасов М.М., Трофимов А.В. Анализ и синтез пневматических устройств. Учеб. пос. - М.: Издательство "Машиностроение-1", 2005. 136 с.

14. Лазарева Т.Я. Интегрированные системы проектирования и управления: структура и состав: Учебник / Т.Я. Лазарева, Ю.Ф. Мартемьянова. –Старый Оскол: ТНТ, 2010. 236 с. (10 экз.)

15. Шемелин В.К. Управление системами и процессами: Учебник / В.К. Шемелин, О.В. Хазанов. - Старый Оскол: ТНТ, 2009. -320 с. (10 экз.)

16. Схиртладзе А.Г. Метрология, стандартизация и сертификация: учеб. для вузов. -Ст. Оскол: ТНТ, 2010.- 540с.

17. Браммер Ю.А., Пащук И.Н. Цифровые устройства: учеб. пособие для вузов. -М.: Высш. шк., 2004.- 229с.

18. Информационно-измерительная техника и электроника: Учеб. для вузов. /Под ред. Г.Г. Раннева. -М.: Академия, 2006.- 512с.

19. Гаскаров Д.В. Интеллектуальные информационные системы: учеб. для вузов. -М.: Высш.шк, 2003.- 431с.

20. Харазов В.Г. Техническое и программное обеспечение распределительных систем управления /Под ред. В.Г. Харазова. -СПб.: П-2, 2004.- 368с.

21. Советов Б.Я., Цехановский В.В. Информационные технологии: Учеб. для вузов. -М.: Высш.шк., 2003.- 263с.

22. Гриб В.С. Технические измерения и приборы в нефтедобыче: Учеб. пособ. /УГНТУ. -Уфа: УГНТУ, 2004.- 103с.

23. Ахметов С.А., Ишмияров М.Х., Веревкин и др. Технология, экономика и автоматизация процессов переработки нефти и газа: Учеб. пособ. -М.: Химия, 2005.- 736с.

24. Петров И.В. Программируемые контроллеры. Стандартные языки и приемы прикладного программирования /Под ред. В.П. Дьяконова. -М.: Солон-Пресс, 2004.- 256с.

25. Г. Оллсон, Д. Пиани, Цифровые системы автоматизации и управления.:-СПб.: Невский диалект, 2001.-557с.

 

1. Аязян Г.К. Расчет автоматических систем с типовыми алгоритмами регулирования. - Уфа, 1989. - 136 с.

2. Веревкин А.П., Кирюшин О.В. Автоматизация технологических процессов и производств в нефтепереработке и нефтехимии. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2005. -171 с.

3. Кирюшин О.В. Управление техническими системами: Учеб. пособие. –Уфа: Изд-во УГНТУ, 2005. -170 с.

4. Динкель В.Г., Прахова М.Ю. Методы и средства автоматического контроля состава многокомпонентных растворов. - Уфа: Изд. Уфим. нефт. ин-та. - 94 с.

5. Веревкин А.П., Динкель В.Г. Технические средства автоматизации химико-технологических процессов: Учеб. пособ. –Уфа: Изд. Уфим. нефт. ин-та, 1989. -87 с.

 

1. Электронно-библиотечная система образовательных и просветительских изданий: [электронный ресурс]. – URL http://www.iqlib.ru.

2. Образовательный математический сайт Exponenta.ru: [электронный ресурс]. – URL http://exponenta.ru.

3. Сайт кафедры «Автоматизация технологических процессов и производств»: [электронный ресурс]. – URL http://ahtp.rusoil.net

4. SENSORS. [электронный ресурс]. URL http://www.mdpi.com/journal/sensors.

5. Датчики и системы. [Электронный ресурс] URL http://www.datsys.ru/.

6. Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. [Электронный ресурс]. URL http://www.tgizd.ru/mag/pribor/.