Рабочая программа по дисциплине сд. 04 Идентификация и диагностика систем По специальности 220201 Управление и информатика в технических системах

Вид материала

Рабочая программа

Содержание 1. Цели и задачи дисциплины, требования 1.2. Требования к уровню освоения 1.3. Перечень дисциплин с указанием разделов (тем) 2. Содержание дисциплины Окончание таблицы 2.2. Содержание тем дисциплины Тема 2. Системный подход к анализу и синтезу систем управления Тема 3. Общие принципы идентификации технологических процессов и объектов управления Тема 4. Идентификация дискретных систем управления Тема 5. Статистическая идентификация систем управления Тема 6. Идентификация изображений Тема 7. Общие принципы диагностики Тема 8. Методы диагностирования Тема 10. Функциональные методы диагностики Тема 12. Прогнозирование надежности систем управления Тема 13. Прогнозирование изменения состояния объектов Тема 14. Прогнозирование состояния систем переработки информации как систем массового обслуживания (СМО) Тема 15. Прогнозирование качества процесса переработки текста Тема 16. Статистическая модель прогнозирования состояния печатных машин Тема 17. Прогнозирование запасных элементов ... Полное содержание

Подобный материал:

• Рабочая программа по дисциплине опд. Ф. 10 Моделирование систем По специальности 220201, 248.04kb.
• Рабочая программа по дисциплине опд. Ф. 04. 1 Теория автоматического управления, 494.24kb.
• Рабочая программа по дисциплине дс. 01. 05 Управление производственными процессами, 269.1kb.
• Рабочая программа по дисциплине опд. В. 02 Электромеханические системы По специальности, 298.79kb.
• Рабочая программа по дисциплине опд. Р. 01 Схемотехника По специальности 220201 Управление, 251.67kb.
• Рабочая программа по дисциплине дс. 01. 04 Электрооборудование полиграфических машин, 298.99kb.
• Рабочая программа по дисциплине опд. В. 01 Полупроводниковые приборы и структуры, 236.36kb.
• Рабочая программа по дисциплине сд. 01 Технические средства автоматизации и управления, 315.88kb.
• Рабочая программа по дисциплине опд. Ф. 09 Вычислительные машины, системы и сети, 265.93kb.
• Рабочая программа по дисциплине «Информационные сети и телекоммуникации» По специальности, 326.83kb.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ


Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПЕЧАТИ»


УТВЕРЖДАЮ

Т.В. Маркелова

« 17 » июня 2009 г.


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

По дисциплине	СД.04 Идентификация и диагностика систем
По специальности	220201 – Управление и информатика в технических системах
Факультет	Цифровых систем и технологий
Кафедра	Автоматизации полиграфического производства

Форма обучения	Курс	Семестр	Трудоемкость дисциплины в часах								Форма итогового контроля
			Всего часов	Аудиторных часов	Лекции	Семинарские (практические) занятия	Лабораторные занятия	Курсовая работа	Курсовой проект	Самостоятельная работа
Очная	5	9	150	68	34		34			82	Экзамен
Очно-заочная	5	9	150	51	34		17			99	Экзамен
Заочна

Москва – 2009 г.

Составитель:	Ефимов М.В., докт. техн. наук, профессор; Винокурова О.А., канд. техн. наук, доцент; Шурыгин В.Н., канд. техн. наук, доцент
Рецензент:

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры «Автоматизация полиграфического производства» 25.05.09 , протокол № 12 .


Зав. кафедрой Самарин Ю.Н.


Одобрена Советом факультета цифровых систем и технологий 02.06.09 , протокол № 10 .


Председатель Винокурова О.А.


1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ТРЕБОВАНИЯ

К ЗНАНИЯМ И УМЕНИЯМ


1.1. Цели и задачи изучения дисциплины


Цель дисциплины состоит в изучении теоретических основ идентификации и диагностики полиграфических объектов и оборудования, систем управления.

Задачи изучения дисциплины сводятся к задачам

идентификации:

• выбора структуры модели на основании изучения объекта;
  
• выбора структуры модели на основании изучения объекта;
  
• выбора критериев подобия объекта и модели;
  
• нахождения параметров модели при выбранных критериях;
  

технической диагностики:

• обнаружения дефекта;
  
• установления его местоположения;
  
• устранения неисправности;
  
• прогнозирования технического состояния объекта для эффективной организации обслуживания в процессе эксплуатации.
  

1.2. Требования к уровню освоения

содержания дисциплины


В результате изучения дисциплины студент должен

знать:

• современные методы построения математических моделей объектов и систем по экспериментальным данным;
  
• структурную и параметрическую идентификацию;
  
• методы построения статических и динамических моделей объектов управления;
  
• методы планирования эксперимента;
  
• построение оптимальных планов;
  
• принципы построения и описания сложных систем;
  
• декомпозицию и агрегирование сложных моделей;
  
• задачи технической диагностики систем;
  
• диагностические модели, методы диагностирования, прогнозирования изменения состояния объектов;
  

иметь навыки:

• в разработке математических описаний объектов управления, прогнозирования их состояния и диагностики.
  

1.3. Перечень дисциплин с указанием разделов (тем),

усвоение которых студентами необходимо

для изучения данной дисциплины

• Математика (математический анализ, теория вероятности и математическая статистика).
  
• Программирование и основы алгоритмизации.
  
• Электротехника и электроника.
  
• Вычислительные машины, системы и сети.
  

2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ


2.1. Наименование тем, их содержание и объем в часах

Наименование тем	Общая трудоемкость (часов)
	Аудиторные занятия (всего часов)	Лекции	Практические занятия (семинары)	Лабораторные занятия
1	2	3	4	5
Тема 1. Структура систем управления	1	1
Тема 2. Системный подход к анализу и синтезу систем управления	1	1
Тема 3. Общие принципы идентификации технологических процессов и объектов управления	2	2
Тема 4. Идентификация дискретных систем управления	6	2		4
Тема 5. Статистическая идентификация систем управления	6	2		4
Тема 6. Идентификация изображения	7	2		5
Тема 7. Общие принципы диагностики	2	2
Тема 8. Методы диагностирования	10	2		8
Тема 9. Информационная теория диагностического процесса	2	2
Тема 10. Функциональные методы диагностики	6	2		4
Тема 11. Технические средства диагностирования	2	2
Тема 12. Прогнозирование надежности систем управления	7	2		5
Тема 13. Прогнозирование изменения состояния объектов	2	2
Тема 14. Прогнозирование состояния систем переработки информации, как систем массового обслуживания	2	2
Тема 15. Прогнозирование качества процесса переработки текста	2	2

Окончание таблицы

1	2	3	4	5
Тема 16. Статистическая модель прогнозирования состояния печатных машин	4	4
Тема 17. Прогнозирование запасных элементов	6	2		4
Итого	68	34		34

2.2. Содержание тем дисциплины


Тема 1. Структура систем управления

Структура систем управления (СУ) как основная характеристика. Свойства систем управления. Элементы систем управления. Объект управления, внешняя среда, управляющий орган системы управления. Структурная схема системы автоматического управления, звенья, обратные связи. Принципы управления. принципы описания сложных систем. декомпозиция и агрегирование сложных моделей.


Тема 2. Системный подход к анализу и синтезу систем управления

Задачи анализа систем управления. Методы анализа устойчивости систем управления. Методы оценки качества непрерывных линейных, дискретных и нелинейных систем управления. Постановка задачи синтеза СУ. Синтез последовательных и параллельных корректирующих устройств. Задачи и цели коррекции.


Тема 3. Общие принципы идентификации технологических процессов и объектов управления

Задачи идентификации объектов управления и процессов. Общая характеристика методов идентификации. Структурная и параметрическая идентификация объектов управления. Общие принципы построения моделей технических систем. Классификация моделей. методы построения статических и динамических моделей объектов управления. описание модели при взаимодействии с внешней средой. Модели возмущений. Экспериментальные методы исследования. Проведение эксперимента по определению частотных характеристик. Определение частотных характеристик объектов по переходным характеристикам.


Тема 4. Идентификация дискретных систем управления

Математическое описание дискретных систем. Эквивалентная схема импульсной системы. Принципы анализа дискретных систем управления методом переходных характеристик, частотных характеристик. Анализ устойчивости ИСАУ.


Тема 5. Статистическая идентификация систем управления

Статистические методы идентификации. Построение математических моделей объектов и систем по экспериментальным данным Уравнение статистической идентификации Винера–Хопфа. Уравнение статистической идентификации в частотной области. Методы расширения уравнений идентификации. Типовая идентификация объектов управления. Оценка структуры и параметров модели объектов при типовой статистической идентификации. Методы оценивания параметров модели: метод наименьших квадратов, метод максимального правдоподобия, метод байесовского оценивания. методы планирования эксперимента. построение оптимальных планов. модели систем в пространстве состояний. оценивание адекватности моделей.


Тема 6. Идентификация изображений

Способы представления изображений в различных форматах данных. Применение искусственных нейронных сетей для идентификации изображения. Принципы построения нейронных сетей. Алгоритмы их обучения.


Тема 7. Общие принципы диагностики

Понятие технической диагностики Задачи технической диагностики систем. Виды диагностирования. Тестовое и функциональное диагностирование. Диагностируемые объекты. динамические (непрерывного и дискретного действия); статические (конструкции установок, компрессоров, энергоагрегатов и т.п.). Диагностика цифровых и аналоговых объектов. Диагностические модели. Модели объектов диагностирования. Модели неисправностей.


Тема 8. Методы диагностирования

Методы построения тестов дискретных систем. Метод активизации одномерного пути.


Тема 9. Информационная теория диагностического процесса

Определение понятия информации. Количество информации, получаемое при измерении реакции объекта на тестовое воздействие. Использование анализа количества информации для минимизации обнаруживающих и локализующих тестовых последовательностей.


Тема 10. Функциональные методы диагностики

Понятие класса функциональных неисправностей. Принципы организации функционального диагностирования. Функциональное диагностирование элементов памяти.


Тема 11. Технические средства диагностирования

Сигнатурные анализаторы. Логические анализаторы. Принципы организации систем встроенной диагностики.


Тема 12. Прогнозирование надежности систем управления

Основные термины и определения теории надежности. Показатели надежности невосстанавливаемых систем. Резервирование систем. Виды резервирования. Показатели надежности восстанавливаемых систем. Прогнозирование надежности невосстанавливаемых систем. Графы состояния и переходов. Дифференциальные уравнения надежности систем без учета восстановления. Прогнозирование надежности систем с учетом восстановления элементов системы управления. Графы состояний и переходов. Дифференциальные уравнения состояния системы.


Тема 13. Прогнозирование изменения состояния объектов

Прогнозирование технического состояния объектов при постепенных отказах. Виды аналоговой информации, подлежащие контролю. Прогнозирование технического состояния с использованием нейронных сетей.


Тема 14. Прогнозирование состояния систем переработки информации как систем массового обслуживания (СМО)

Сущность теории массового обслуживания (ТМО). Основные понятия и определения ТМО. Задачи, решаемые с помощью теории массового обслуживания. Структура систем переработки текстовой информации, ее функциональные элементы. Представление систем переработки информации как системы массового обслуживания. Графы состояний и переходов. Матрицы состояний. Дифференциальные уравнения функционирования системы переработки текстовой информации, их решение. Показатели эффективности функционирования систем переработки информации.


Тема 15. Прогнозирование качества процесса переработки текста

Структура систем переработки текста и иллюстраций. Устройства ввода и обработки текстовой информации. Вероятностные методы оценки качества технологического процесса переработки текста. Количество ошибок как важнейшая характеристика качества набора текста. Дискретные марковские процессы. Основные определения. Вектор состояния и матрица преобразования текста. Преобразование текста при кодировании. Преобразование текста при корректуре. Преобразование текста в процессе набора.


Тема 16. Статистическая модель прогнозирования состояния печатных машин

Сущность метода непрерывных марковских процессов. График состояний печатных машин и вероятности переходов из состояния в состояние. Вектор состояния печатной машины. Особенности определения возможных состояний печатной машины в процессе ее функционирования. Динамический режим функционирования печатной машины как СМО. Уравнения Колмогорова – Чепмена. Их решение. Установившийся режим функционирования печатной машины. Печатный цех – комплексная полиграфическая система массового обслуживания. СМО с отказами в обслуживании заявок. СМО с ожиданием в очереди. СМО с приоритетом с обслуживанием заявок. Надежность функционирования печатной машины как СМО с учетом отказов.


Тема 17. Прогнозирование запасных элементов

Математическая модель процессов отказов и восстановления исправного технического состояния. Применение теории массового обслуживания для оценки вероятности пребывания системы в одном из возможных состояний. Процедура поиска числа однотипных элементов замены, обеспечивающих показатель простоя оборудования не выше заданного. Процедура поиска числа разнотипных элементов замены, обеспечивающих показатель простоя оборудования не выше заданного.


2.3. Лабораторные занятия, их наименование

и объем в часах

№ п/п	Наименование лабораторных занятий	Объем в часах
1	Идентификация дискретных систем управления	4
2	Статистическая идентификация систем управления	4
3	Идентификация изображений	5
4	Методы построения тестов дискретных систем	8
5	Функциональные методы диагностики	4
6	Прогнозирование надежности систем управления	5
7	Прогнозирование запасных элементов	4

2.4. Курсовой проект (работа) и его характеристика


Не предусмотрен.


2.5. Организация самостоятельной работы

Наименование тем	Виды и формы самостоятельной работы * (распределение часов по формам обучения)
	Подготовка к практическому (семинару, лаб. работе)			Подготовка рефератов (докладов, сообщений, информационных материалов и т.п.)			Выполнение домашних, контрольных и иных заданий			Подготовка к промежуточной аттестационной работе (в т.ч. к коллоквиуму, тестированию и пр.)			Подготовка к зачету (экзамену)
	Очная	Очно-заочная	Заочная	Очная	Очно-заочная	Заочная	Очная	Очно-заочная	Заочная	Очная	Очно-заочная	Заочная	Очная	Очно-заочная	Заочная
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
Тема 1. Структура систем управления													2	2
Тема 2. Системный подход к анализу и синтезу систем управления								1		1	1		2	2
Тема 3. Общие принципы идентификации технологических процессов и объектов управления								1		1	1		2	2
Тема 4. Идентификация дискретных систем управления	4	5						1		1	1		2	2
Тема 5. Статистическая идентификация систем управления	4	5						1		1	1		2	2
Тема 6. Идентификация изображения	4	5						1		1	1		2	2
Тема 7. Общие принципы диагностики										1	1		2	2
Тема 8. Методы диагностирования	8	9						1		1	1		2	2
Тема 9. Информационная теория диагностического процесса										1	1		2	2
Тема 10. Функциональные методы диагностики	4	5						1		1	1		2	2
Тема 11. Технические средства диагностирования										1	1		2	2

Окончание таблицы

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
Тема 12. Прогнозирование надежности систем управления	4	5						1		1	1		2	2
Тема 13. Прогнозирование изменения состояния объектов										1	1		2	2
Тема 14. Прогнозирование состояния систем переработки информации, как систем массового обслуживания										1	1		2	2
Тема 15. Прогнозирование качества процесса переработки текста								1		1	1		2	2
Тема 16. Статистическая модель прогнозирования состояния печатных машин										1	1		2	2
Тема 17. Прогнозирование запасных элементов	4	5						1		1	1		2	2

* Могут быть предложены иные формы СРС.


3. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

3.1. Литература


Основная


1. Ефимов М.В., Шурыгин В.Н. Идентификация и диагностика систем: Учеб. пособие. – М.: Изд-во МГУП, 2002.

2. Ефимов М.В. Автоматизированное управление полиграфическим производством: Учебник для вузов. – М.: Изд-во МГУП «Мир книги», 1998.

3. Ефимов М.В. Теоретические основы переработки информации в полиграфии: Учебник для вузов: В 2-х кн. – М.: Изд-во МГУП, 2001.


Дополнительная


4. Алексеев А.А., Имаев Д.Х., Кузьмин Н.Н. Теория управления: Учебник для вузов. – СПб.: Изд-во СПбГЭТУ ЛЭТИ, 1999.

5. Льюнг Л. Идентификация систем. Теория для пользователя: Пер. с англ. / Под ред. Я.З. Цыпкина. – М.: Наука, 1991.


3.2. Перечень наглядных и других пособий,

методических указаний по проведению

конкретных видов учебных занятий,

а также используемых в учебном процессе

технических средств

• Винокурова О.А., Шурыгин В.Н. Идентификация и диагностика систем управления: Лабораторные работы для студентов, обучающихся по специальности 210100 «Управление и информатика в технических системах» – М.: Изд-во МГУП, 2003.
  

Программное обеспечение

• MathCAD.
  
• Statistika NetWorks.