Учебная программа для высших учебных заведений по специальности і-53 01 07 Информационные технологии и управление в технических системах



страница7/10
Дата11.11.2016
Размер1.15 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

ТЕЛЕМЕХАНИКА

Учебная программа для высших учебных заведений

по специальностям

І-53 01 03 Автоматическое управление в технических системах,

І-53 01 07 Информационные технологии и управление в технических системах

Согласована с Учебно-методическим управлением БГУИР

« 28 » мая 2003 г.

Составители:

А.П. Кузнецов, профессор кафедры автоматического управления Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», профессор, доктор технических наук;

А.П. Пашкевич, профессор кафедры автоматического управления Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», профессор, доктор технических наук;

Н.И. Сорока, доцент кафедры автоматического управления Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», кандидат технических наук;

Г.А. Кривинченко, ассистент кафедры автоматического управления Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»

Рецензенты:

В.В. Кругликов, профессор Негосударственного высшего учебного учреждения «Институт управления и предпринимательства», доктор технических наук;

Кафедра автоматизации технологических процессов и электротехники Учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет» (протокол № 8 от 23.05.2000 г.)

Рекомендована к утверждению в качестве типовой:

Кафедрой автоматического управления Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол № 1 от 02.09.2002 г.);


Научно-методическим советом по направлению І-53 Автоматизация УМО вузов Республики Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники (протокол № 1 от 16.09.2002 г.)
Разработана на основании Образовательного стандарта РД РБ 02100.5.115-98.


Пояснительная записка

Типовая программа «Телемеханика» разработана в соответствии с Образовательным стандартом РД РБ 02100.5.115–98 по специальностям І-53 01 03 Автоматическое управление в технических системах и І-53 01 07 Информационные технологии и управление в технических системах. Она предусматривает перечень тем и вопросов, подлежащих изучению студентами, а также примерный перечень тем практических занятий, примерный перечень лабораторных и курсовых работ.

О телемеханике обычно говорят в двух смыслах: как о научной дисциплине и как об области техники. Как научная дисциплина телемеханика включает в себя теорию и принципы построения средств преобразования и передачи на расстояние информации для контроля и управления производственными процессами. Как область техники она представляет собой совокупность проектируемых, выпускаемых и эксплуатируемых устройств и систем для сбора, передачи и обработки информации о ходе технологических процессов и для их управления. Отличие телемеханических систем от систем местной автоматики состоит в том, что телемеханические системы осуществляют контроль и управление процессом через канал связи.

В системе подготовки специалиста по специальностям «Информационные технологии и управление в технических системах» и «Автоматическое управление в технических системах» дисциплина «Телемеханика» занимает одно из важнейших мест, так как является профилирующей.

Цель преподавания дисциплины «Телемеханика» состоит в сообщении студентам знаний по теории передачи сигналов для контроля и управления технологическими процессами и принципам построения и функционирования телемеханических устройств и систем, а также в развитии у студентов навыков их самостоятельной разработки.

Основной задачей изучения дисциплины «Телемеханика» является приобретение студентом знаний по телемеханическому управлению технологическими процессами и принципам построения телемеханических систем, а также навыков самостоятельной разработки телемеханической аппаратуры и необходимого для нее программного обеспечения.

В результате освоения курса студент должен:

знать:


  • современную теорию кодирования;

  • методы передачи сообщений;

  • способы организации и особенности каналов связи;

  • методы обеспечения высокой помехоустойчивости и эффективности временных схем;

уметь:

  • проектировать системы телемеханики, работающие в различных отраслях народного хозяйства;

  • приобрести навыки: по расчету частотных и временных параметров систем; по выбору элементной базы; по выбору кода; проектированию принципиальных электрических схем; расчету информационных параметров.

Изучение принципов построения и функционирования систем и устройств телемеханики и их функциональных блоков должно вестись исходя из современного состояния техники телемеханики, которое характеризуется тем, что промышленность в настоящее время выпускает только многофункциональные устройства четвертого и пятого поколений, подавляющее большинство которых являются кодовыми и адресными.

Успешное овладение курсом «Телемеханика» предполагает предварительное изучение студентом дисциплин: «Программирование и вычислительные машины», «Математические основы теории систем», «Электроника и микросхемотехника», «Элементы и устройства автоматики», «Вычислительные машины и системы», «Теория передачи информации».

Материал дисциплины «Телемеханика» используется при изучении дисциплин: «Локальные системы автоматики», «Проектирование оптимальных и адаптивных систем».

Программа рассчитана на объем 144 часа. Примерное распределение учебных часов по видам занятий: лекций – 80 часов, лабораторных работ – 48 часов, практических занятий – 16 часов.


СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Введение

Телемеханика как научная дисциплина и область техники. Основное содержание дисциплины «Телемеханика». Дисциплины специальности, составляющие научный и технический базис телемеханики (ТМ).

Краткий теоретический обзор развития ТМ. Телемеханическая аппаратура различных поколений. Использование средств ТМ в промышленности, сельском хозяйстве, научных исследованиях, военном деле. Промышленное производство телемеханической техники.
Тема 1. Основные понятия телемеханики

1.1. Объекты телеуправления (ТУ), телесигнализации (ТС), телерегулирования (ТР). Пункт управления (ПУ), исполнительный (ИП) или контролируемый (КП) пункты. Телемеханические функции: ТУ, ТС, ТР и телеизмерения текущих (ТИТ) и интегральных (ТИИ) значений рабочих параметров, телепередача данных (ТПД).

Режим выполнения функций: циклический, спорадический, по запросу для ТС и по вызову для ТИ.

Сообщение в ТМ: команды ТУ и ТР, извещения ТС, непрерывные значения ТИ, буквенно-цифровые последовательности данных. Представление и передача сообщений в системах ТМ. Первичные и вторичные сигналы. Каналы и линии связи. Способы образования каналов ТМ.

1.2. Телемеханические системы: много- и малофункциональные, простые (одноуровневые) и иерархические (многоуровневые), односвязные (с одной линией связи и одним ИП) и многосвязные (с многими линиями связи и ИП), безадресные и адресные.

Оборудование телемеханических систем, устанавливаемое на ПУ и ИП.

Основные характеристики систем ТМ: емкость, дальность действия, информационные характеристики, точность ТИ.
Тема 2. Сигналы в телемеханике

2.1. Непрерывные виды модуляции. Модулируемый и модулирующий сигналы. Виды непрерывной модуляции: амплитудная (АМ), частотная (ЧМ), фазовая (ФМ). Принципы построения модуляторов и демодуляторов.

2.2. Импульсные виды модуляции: амплитудно-импульсная (АИМ), широтно-импульсная (ШИМ), времяимпульсная (ВИМ). Временные и спектральные характеристики сигналов. Принципы построения модуляторов и демодуляторов.

2.3. Дискретные виды модуляции. Дискретная модуляция по амплитуде, фазе, частоте. Спектральные характеристики сигналов с дискретной модуляцией. Принципы построения модуляторов и демодуляторов.

2.4. Сложные виды модуляции. Спектральные характеристики. Спектральные характеристики радиоимпульсов.
Тема 3. Коды в телемеханике

3.1. Классификация кодов. Общие способы представления кодов: табличный, графический, геометрический.

3.2. Коды, используемые в ТМ в качестве первичных: единичный, единичный позиционный, двоичный, двоично-десятичный, семиразрядный и восьмиразрядный для обмена информацией (КОИ-7 и КОИ-8 и др.). Коды на основе теории соединений. Принципы построения кодопреобразователей. Неравномерные коды. Оптимальные и неоптимальные по длине неравномерные коды.

3.3. Корректирующие коды. Классификация корректирующих кодов: блоковые и непрерывные (рекуррентные), разделимые и неразделимые, систематические и несистематические, линейные и нелинейные, циклические и нециклические.

Принципы обнаружения и исправления ошибок. Основные характеристики корректирующих кодов.

3.4. Линейные блоковые коды. Порождающая и проверочная матрицы линейного кода Хэмминга. Способы образования комбинаций линейных блоковых кодов. Способы обнаружения и исправления ошибок. Многомерные линейные (итеративные) блоковые коды.

Принципы построения кодеров и декодеров линейных кодов.

3.5. Рекуррентные коды. Кодеры и декодеры. Алгоритм декодирования Витерби.

3.6. Циклические коды. Применение многочленов для представления линейных блоковых кодов. Порождающие многочлен и матрица циклических кодов. Проверочные многочлен и матрица циклических кодов.
Тема 4. Каналы телемеханики

4.1. Каналы связи. Классификация каналов. Структура каналов связи. Виды линий, на которых организуются каналы связи: проводные (воздушные) и кабельные, линии электропередач (ЛЭП), распределительные силовые сети (РСС), радиорелейные, волоконно-оптические. Частотные и электрические характеристики линий связи.

4.2. Способы организации телемеханических каналов. Способы организации на физических цепях, занятых и уплотненных линиях. Принцип действия аппаратуры уплотнения. Принципы коррекции линейных и нелинейных искажений.
Тема 5. Методы передачи телемеханических сообщений

и структуры телемеханических систем

5.1. Методы передачи сообщений в безадресных кодовых телемеханических системах одноразрядными и многоразрядными последовательными и параллельными кодами. Методы передачи сообщений в адресных кодовых телемеханических системах.

5.2. Классификация устройств ТУ-ТС. Кодовые, аналоговые и кодоаналоговые системы ТМ. Методы управления. Виды и методы сигнализации. Классификация объектов управления. Оборудование, располагаемое на ПУ и КП. Основные технические требования к устройствам ТУ-ТС.

5.2.1. Обобщенные структурные схемы частотных устройств ТУ-ТС. Структуры сигналов. Назначения отдельных узлов и требования, предъявляемые к их характеристикам.

5.2.2. Обобщенные структурные схемы временных устройств ТУ-ТС. Структуры сигналов. Назначения отдельных узлов и требования, предъявляемые к их характеристикам.

5.2.3. Обобщенные структурные схемы кодовых устройств ТУ-ТС. Современные тенденции к построению кодовых систем ТМ. Прямой и обратный информационные потоки между ПУ и КП.

5.3. Обобщенные структурные схемы многофункциональных устройств ТМ. Особенности выполнения каждой функции. Приоритеты и интерфейсы. Сравнение кодовых и аналоговых систем ТМ. Применение ЭВМ и микропроцессоров. Программная реализация ТМ-функций. Принципы задач распределения между аппаратными и программными средствами системы ТМ при выполнении каждой из телемеханических функций.

5.4. Синхронизация и синфазирование в устройствах ТМ. Способы тактовой синхронизации. Способы синфазирования распределителей.

5.5. Классификация систем ТИ и их характеристики. Особенности систем ТИ погрешности, быстродействие и динамические характеристики. Суммирование значений измеряемых величин. Примеры использования ТИ в промышленности, в научных исследованиях.

5.5.1. Принципы построения аналоговых систем ТИ. Многоканальные системы ТИ с ЧРК. Структурная схема. Переходные и перекрестные искажения. Выбор амплитуд и частот поднесущих. Сравнение аналоговых систем с различными видами модуляции.

5.5.2. Многоканальные системы ТИ с ВРК. Структурная схема. Временные диаграммы. Искажения в системах: междуканальные и при восстановлении сигналов. Влияние способа синхронизации на помехоустойчивость. Сравнительная оценка устройств ТИ с различными видами модуляции.

5.5.3. Принципы построения цифровых систем ТИ. Алгоритм функционирования устройств. Структурная схема. Временная диаграмма. Цикловая и тактовая синхронизация. Погрешности устройств с КИМ. Масштабирование. Использование ЭВМ для автоматической обработки информации. Сопряжение ЭВМ с системами ТМ.

5.5.4. Принципы построения адаптивных систем ТИ. Общие сведения об адаптивных системах ТИ. Классификация адаптивных систем ТИ. Структурные схемы передающих устройств с адаптивной коммутацией, дискретизацией, автоматически регулируемой частотой опроса датчиков, с рациональным построением телеметрического кадра. Основные характеристики различных адаптивных систем. Использование сжатия данных для улучшения характеристик систем.
Тема 6. Функциональные блоки и узлы систем и устройств телемеханики

6.1. Функциональные узлы частотных устройств. Шифраторы и дешифраторы параллельных и последовательных частотных кодов. Генераторы. Аналоговые и цифровые фильтры. Применение интегральных схем для построения основных узлов.

6.2. Функциональные узлы временных и кодовых устройств. Шифраторы и дешифраторы кодов. Использование интегральных мультиплексоров для построения преобразователей параллельного кода в последовательный. Распределители и регистры сдвига. Блоки сравнения кодовых комбинаций. Схемы подключения выходных исполнительных элементов, устройств отображения информации. Применение микроконтроллеров и программных методов для построения блоков систем.

6.3. Модемы, используемые в системах ТМ. Линейные узлы для сопряжения устройств ТМ с физическими цепями.


Тема 7. Системы и устройства телемеханики

Принципы построения и особенности функционирования промышленных систем ТМ для: трубопроводного транспорта; промышленных предприятий; объектов коммунального хозяйства и энергоснабжения городов; энергосистем и энергообъединений; нефтеперерабатывающих предприятий; железных дорог; научных исследований; контроля и управления подвижными объектами.


Тема 8. Системы передачи дискретной информации

8.1. Характеристики информационных сетей. Сети с коммутацией каналов, сообщений, пакетов.

8.2. Системы передачи данных с РОС. Алгоритмы функционирования, структурные схемы, временные диаграммы работы.

8.3. Системы передачи данных с ИОС. Алгоритмы функционирования, структурные схемы, временные диаграммы работы.


Тема 9. Помехоустойчивость систем телемеханики

9.1. Помехи, действующие в каналах ТМ. Виды помех: флуктуационные, импульсные и гармонические. Энергетический спектр случайных помех. Спектральная плотность мощности помехи. Отношение сигнал/помеха.

9.2. Элементы теории потенциальной помехоустойчивости. Искажения сигналов под действием помех. Оценка помехоустойчивости непрерывных сигналов с различными видами модуляции.

9.3. Критерии вероятности передачи дискретных сигналов. Прием дискретных сигналов. Методы приема: одно- и многократный отсчеты, интегральный, корреляционный. Критерии принятия решения.

9.4. Критерии вероятности передачи кодовых сообщений. Методы повышения вероятности передачи кодовых сообщений с использованием корректирующих кодов, обратной связи и др.
Заключение

Направления и перспективы развития ТМ как научной дисциплины в области техники: дальнейшее развитие теории, методов оптимизации структур телемеханических устройств и комплексов; повышение степени агрегатируемости и универсальности средств ТМ. Совершенствование и унификация математического обеспечения для программируемых устройств ТМ; поиск более совершенных методов защиты от помех.


Примерный перечень лабораторных работ


  1. Исследование информационных характеристик источников дискретных сообщений.

  2. Исследование спектров периодических сигналов и методов борьбы с импульсными помехами.

  3. Исследование непрерывных видов модуляции.

  4. Исследование импульсных видов модуляции.

  5. Исследование манипулированных сигналов.

  6. Исследование корректирующих свойств кода Хэмминга.

  7. Кодопреобразователи.

  8. Построение и исследование кодеров и декодеров рекуррентных кодов.

  9. Исследование кодов с обнаружением искажений.

  10. Программные методы кодирования и декодирования корректирующих кодов.

  11. Исследование временных систем ТУ-ТС.

  12. Исследование частотных систем ТУ-ТС.

  13. Исследование кодовых систем телемеханики.

  14. Исследование распределителей на ИС и способов преобразования параллельного кода в последовательный.


Примерный перечень курсовых работ


  1. Многоканальные телеизмерительные системы.

  2. Системы телеуправления и телесигнализации.

  3. Многофункциональные телемеханические системы.

  4. Системы передачи данных.


Примерный перечень практических занятий


  1. Алгоритмы функционирования частотных, временных и кодовых систем.

  2. Расчет частотных и временных параметров.

  3. Расчет спектральных характеристик сигналов.

  4. Расчет помехоустойчивости телемеханических устройств.

  5. Расчет информационных характеристик.

  6. Кодирование сообщений помехозащищенными кодами.

  7. Декодирование помехозащищенных кодов.


Литература
Основная

  1. Ильин В.А. Телеуправление и телеизмерение. – М.: Энергия, 1983.

  2. Тутевич В.Н. Телемеханика. – М.: Высш.шк., 1985.

  3. Боккер П. Передача данных. – М.: Связь, 1980.

  4. Авдеев Б.Я. и др. Адаптивные телеизмерительные системы. – Л.: Энергия, 1981.

  5. Сорока Н.И., Кривинченко Г.А. Конспект лекций по курсу "Телемеханика" для студентов специальности «Автоматическое управление в технических системах». Ч. 1: Сообщения и сигналы. – Мн.: БГУИР, 2000.

  6. Сорока Н.И., Кривинченко Г.А. Конспект лекций по курсу "Телемеханика" для студентов специальности «Автоматическое управление в технических системах». Ч. 2: Коды и кодирование. – Мн.: БГУИР, 2001.


Дополнительная

    1. Пшеничников А.М., Портнов М.Л. Телемеханические системы на интегральных микросхемах. – М.: Энергия, 1977.

    2. Помехоустойчивость и эффективность систем передачи информации /Под ред. А.Г.Зюко. – М.: Радио и связь, 1985.

    3. Шастова Г.А. Кодирование и помехоустойчивость передачи телемеханической информации. – М.: Энергия, 1966.


Утверждена

УМО вузов Республики

Беларусь по образованию в области

информатики и радиоэлектроники

« 03 » июня 2003 г.

Регистрационный № ТД-53-008/тип.




Локальные системы автоматики
Учебная программа для высших учебных заведений

по специальностям

І-53 01 03 Автоматическое управление в технических системах,

І-53 01 07 Информационные технологии и управление в технических системах

Согласована с Учебно-методическим управлением БГУИР

« 28 » мая 2003 г.



Составители:

А.П. Кузнецов, профессор кафедры автоматического управления Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», профессор, доктор технических наук;

А.Я. Красовский, доцент кафедры автоматического управления Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», кандидат технических наук;

А.Т. Доманов, доцент кафедры автоматического управления Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», кандидат технических наук

Рецензенты:

В.В. Кругликов, профессор Негосударственного высшего учебного учреждения «Институт управления и предпринимательства», доктор технических наук;

Кафедра автоматизации технологических процессов и электротехники Учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет» (протокол № 8 от 23.05.2000 г.)

Рекомендована к утверждению в качестве типовой:

Кафедрой автоматического управления Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол № 1 от 02.09.2002 г.);


Научно-методическим советом по направлению І-53 Автоматизация УМО вузов Республики Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники (протокол № 1 от 16.09.2002 г.)

Разработана на основании Образовательного стандарта РД РБ 02100.5.115-98.



1   2   3   4   5   6   7   8   9   10


База данных защищена авторским правом ©bezogr.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница