[ Программа вступительных испытаний
по специальности
05.13.05 «Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления»
Содержание программы
Раздел1. Технические средства получения информации. Преобразовательные элементы и
устройства
Датчики. Назначение, основные типы датчиков и физические принципы действия.
Датчики механических величин (линейных и угловых перемещений, скорости, ускорений, давлений и напряжений). Тензочувствительные элементы, интегральные тензопреобразователи.
Средства измерения температуры, напряженности магнитного поля. Термоэлектрические преобразователи, терморезисторы, термопары, датчики Холла, магниторезисторы, магнитотранзисторы, магнитные варикапы, магниточувствительные интегральные схемы.
Интерферометрические, дифракционные и волоконно-оптические датчики. Ультразвуковые датчики. Пьезорезонансные датчики. Акустооптические преобразователи и спектроанализаторы.
Интеллектуальные датчики.
Основы теории погрешности и чувствительности преобразователей. Методы математического описания чувствительности и точности средств преобразования.
Раздел 2. Технические средства приема, преобразования и передачи измерительной и управляющей информации Устройства приема информации оптического излучения (инфракрасного, видимого, ультрафиолетового диапазонов). Многоэлементные фотоприемники, матрицы на приборах с зарядовой связью, вакуумные и газонаполненные фотоэлементы.
Устройства ввода и вывода дискретных и число-импульсных сигналов. Устройства гальванической развязки.
Аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи. Принципы построения.
Основные характеристики и параметры.
Усилители: импульсные, широкополосные, операционные, резонансные, полосовые, селективные. Усилители постоянных сигналов. Основные характеристики и параметры.
Особенности анализа и проектирования.
Устройства связи с объектом управления (УСО). Основные типы УСО, принципы организации.
Интерфейсы систем управления. Классификация, основные характеристики интерфейсов.
Системные (внутримашинные) интерфейсы. Интерфейсы персональных компьютеров. Приборные интерфейсы (IEEE 488, IEC 625.1). Интерфейсы устройств ввода-вывода. Последовательные интерфейсы: RS232C, ИРПС, I2С, USB, RS422, RS485. Параллельные интерфейсы: Centronis, ИРПР, ИРПР-М, EPP/ECP.
Раздел 3. Технические средства обработки, хранения информации и выработки управляющих воздействий Принципы функционирования, сравнительные характеристики и предпочтительные области применения устройств хранения информации (магнитные, оптические, магнитооптические, полупроводниковые).
Цифровые средства обработки информации в системах управления. Формирующие, импульсные и генерирующие элементы (формирователи импульсов, триггерные схемы, регенеративные импульсные устройства, генераторы линейно изменяющегося напряжения и тока, синусоидальных колебаний, специальных функций).
Типовые элементы вычислительной техники: логические элементы, дешифраторы, шифраторы, преобразователи кодов, сумматоры, триггеры, программируемые логические интегральные схемы.
Интегральные микросхемы запоминающих устройств (ПЗУ, ОЗУ, ППЗУ). Сравнительная оценка характеристик ОЗУ, СОЗУ, ДОЗУ, ППЗУ и др.
Микропроцессорные средства обработки информации в системах управления.
Аппаратная реализация вычислительных алгоритмов в устройствах обработки сигналов, процессоры быстрого преобразования Фурье. Цифровые сигнальные процессоры.
Специализированные микропроцессорные контроллеры, программируемые компьютерные контроллеры.
Системы автоматизации проектирования цифровых и аналоговых устройств. Типы систем автоматизации. Моделирование функциональное и временное. Проектирование устройств на программируемых логических интегральных схемах (ПЛИС).
Раздел 4. Исполнительные устройства и средства отображения информации Исполнительные устройства. Типовые структуры, состав и характеристики.
Исполнительные механизмы и регулирующие органы на базе электропривода постоянного тока, асинхронного электропривода и с шаговыми двигателями.
Информационные электрические микромашины автоматических устройств.
Тахогенераторы, сельсины, вращающиеся трансформаторы.
Интеллектуальные исполнительные устройства, системы позиционирования.
Интеллектуальные механотронные исполнительные устройства.
Средства звуковой и оптической сигнализации. Типовые средства отображения и документирования информации, устройства связи с оператором. Принципы построения, классификация и технические характеристики. Видеотерминальные средства, мнемосхемы, индикаторы. Операторские панели и станции.
Раздел 5. Источники питания Основные параметры и характеристики источников питания, основные пути обеспечения их высоких эксплуатационных показателей.
Стабилизаторы напряжения линейного типа. Стабилизаторы напряжения параметрического типа. Стабилизаторы напряжения и тока с обратной связью. Принципы построения. Основные характеристики и параметры. Пути и методы повышения эксплуатационных показателей.
Импульсные стабилизаторы напряжения. Принципы построения, основные характеристики.
Преобразователи постоянного напряжения в переменное. Принципы построения и характеристики.
Эталонные источники напряжения и тока.
Состояние и перспективы интегрального исполнения источников питания.
Источники бесперебойного питания.
Раздел 6. Надежность элементов и устройств вычислительной техники и систем управления Устойчивость элементов и устройств к внешним воздействиям. Характеристики климатических воздействий. Механическая прочность.
Радиационная стойкость элементов и устройств. Виды воздействующих излучений:
корпускулярные, квантовые, волновые. Обратимые и остаточные эффекты. Изменение параметров пассивных и активных компонентов под воздействием радиации. Пути повышения радиационной стойкости элементов и устройств.
Надежность элементов и устройств, ее количественные характеристики. Внезапные и постепенные отказы. Влияние электрических и тепловых режимов элементов на их надежность.
Методы повышения надежности. Ускоренные методы испытаний на надежность.
Раздел 7. Оптимизация элементов и устройств вычислительной техники и систем Расчет разброса параметров устройств. Детерминированные методы расчета. Варианты расчета на наихудший случай. Численные вероятностные расчеты. Оценка точности. Сравнение методов вероятностного расчета.
Оптимизация элементов и устройств. Формулировки задачи оптимального расчета.
Алгоритмы одновременного поиска. Одновременный поиск при наличии ограничений и в многоэкстремальных задачах. Простейшие методы многомерного поиска без ограничений.
Методы сопряженных направлений. Алгоритмы случайного поиска. Поиск в многоэкстремальных задачах. Многомерный поиск при наличии ограничений. Методы штрафных функций.
Основная литература Родионов В.Д., Терехов В.А., Яковлев В.Б. Технические средства АСУТП: Учеб.
пособие для вузов. М.: Высш. школа, 1989.
Корнеев В.В., Киселев А.В. Современные микропроцессоры. 2-е изд. М.: НОЛИДЖ, Макаров В.В., Лохин В.М., Петрыкин А.А. Дискретные системы автоматического управления теплотехническими объектами. М.: Наука; Физматлит, 1998.
Лазарев В.Г. Интеллектуальные цифровые сети. Справочник. М.: Финансы и Гук М. Аппаратные средства IBM PC: Энциклопедия, 2-е изд. СПб.: Питер, 2001.
Степаненко И.П. Основы микроэлектроники. Учеб. пособие для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Лаборатория базовых знаний, 2000.
Новиков Ю.В. Основы цифровой схемотехники. Базовые элементы и схемы. Методы проектирования. М.: Мир, 2001.
Хорвиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: Пер. с англ. 6-е изд. перераб. М.: Мир, Датчики измерительных систем. В 2 кн. Кн. 1 / Ж. Аш и др. Пер. с франц. М.: Мир, Дополнительная литература 10. Программно-информационные комплексы автоматизированных производственных систем: Учеб. пособие для вузов. М.: Высш. школа, 1990.
11. Смит Дж. Сопряжение компьютеров с внешними устройствами: Пер. с англ. М.: Мир,
«