Точная механика. Автоматика. Приборостроение

Данное пособие представляет вторую часть учебного пособия «Основы системного анализа», изданного в 2022 году. В него включены четыре раздела: качественные методы оценки сложных систем, измерительные шкалы, количественные методы оценки сложных систем и примеры решения системных задач.

Предлагаемое вниманию читателей учебное пособие составлено в первую очередь для студентов Института высоких технологий и пьезотехники Южного федерального университета и ориентировано на будущих специалистов в области современного приборостроения, информационных и информационно-измерительных технологий. Оно может быть использовано студентами при изучении дисциплины «Основы информационно-измерительных технологий в приборостроении» и написании выпускной квалификационной работы бакалавра.

Представлены сведения о возможностях и ограничениях современных волоконно-оптических систем передачи по наращиванию скорости и дистанций при использовании DWDM, оптического усиления и современных форматов представления оптических сигналов. Рассмотрены принципы построения волоконно-оптических систем передачи нового поколения с применением пространственного мультиплексирования SDM в многосердцевинных MCF одномодовых и маломодовых FMF волоконных световодах, технологий многоуровневых форматов модуляции PDMmQAM, суперканалов O-OFDM с терабитными, петабитными скоростями и поддержкой flex grid superchannel, когерентными оптическими приёмниками. Приведены характеристики перспективной элементной базы для построения оптических систем и сетей и примеры реализации оптических систем передачи. Рассмотрены программные продукты для моделирования и дана методика расчётов суперканалов. Рассмотрены элементы технологии программно-конфигурируемых оптических транспортных сетей T-SDN.

Пособие представляет первую часть дисциплины «Системный анализ, управление и обработка информации», ориентированной в первую очередь на аспирантов направления «Информатика и вычислительная техника» (09.06.01). Поскольку указанная дисциплина носит междисциплинарный характер, то пособие может быть полезным как аспирантам, так и магистрантам других направлений – философских, социальных, экономических, юридических, организационных и т.д. Оно будет также полезно всем тем, кто интересуется системным подходом и его применениями в самых разных областях целенаправленной деятельности людей.

Рассмотрены основные теоретические сведения в области измерения давления, температуры и расхода, включая методы проведения поверок средств измерений. Приведены описания экспериментальных установок, изложен порядок проведения лабораторных работ при изучении следующих дисциплин: «Управление техническими системами», «Системы управления технологическими процессами», «Системы управления технологическими процессами и информационные технологии», «Системы управления химико-технологическими процессами», «Метрология, сертификация, технические измерения и автоматизация тепловых процессов», «Автоматизация и управление технологическими процессами», «Автоматизированные системы управления», «Автоматизированные системы управления технологическими процессами», «Основы автоматизации технологических процессов нефтегазового производства», «Технологические измерения и приборы» и «Технические измерения и приборы».

Приведены материалы, предназначенные для приобретения навыков анализа переходных процессов в элементарных динамических звеньях систем автоматического регулирования, их расшифровки и определения параметров звеньев. Представлены материалы, посвященные анализу устойчивости систем автоматического регулирования.

Рассмотрено моделирование двухлинзового склеенного объектива в программе ZEMAX, выполнен аберрационный расчет объектива. Показано формирование таблиц и графиков оптического выпуска на основании данных расчета. Учебно-методическое пособие предназначено для самостоятельного выполнения студентами домашнего задания по учебной дисциплине «Прикладная оптика».

Рассмотрены особенности технологических процессов управления формообразованием поверхностей плоских оптических деталей на этапах шлифования и полирования на современных станках рычажного типа. Дано обоснование структуры многофакторной математической модели процессов шлифования и полирования плоских оптических поверхностей на основе изучения законов движения исполнительных механизмов и зоны обработки оптических станков рычажного типа. Приведен анализ влияния технологических факторов и физико-химических особенностей процессов обработки поверхностей плоских оптических деталей на функцию съема оптического материала модели химико-механического метода обработки.

Представлены лабораторные работы, которые содержат технологические процессы управления формообразованием плоских оптических поверхностей и интерференционные методы контроля их статистических параметров, методики контроля параметров форм и радиуса кривизны сферических оптических поверхностей, а также методики контроля двойного лучепреломления и оптической однородности в плоских оптических заготовках из бесцветного стекла. Подробно рассмотрены процессы обработки на стадиях шлифования и полирования плоских оптических деталей и факторы, влияющие на эффективность формообразования. Приведены особенности технологии склеивания поверхностей сферических линз, оптические функциональные схемы и реализованные на их основе методики контроля децентричности, возникающей в процессе сборки блока (склейки из двух оптических линз).

Учебное пособие состоит из двух частей. В первой части представлена классификация основного оборудования для нефтехимического производства. Изложены основные требования к выбору оборудования, материала для изготовления конструкционных элементов. Приведены описание, принцип работы и основы расчета оборудования для процессов нефтепереработки, а также особенности его эксплуатации.

Рассмотрены основные теоретические сведения, приведены примеры решения задач с иллюстрациями. Предложены задачи для самостоятельного решения студентами, изучающими дисциплину «Основы теории управления».

Является руководством по использованию пакета Inventor для проектирования. Содержит рекомендации по выполнению лабораторных работ, описание основных возможностей программного комплекса при решении задач проектирования и моделирования.

Рассмотрены основные теоретические сведения в области измерения давления и температуры, включая методы проведения поверок средств измерений. Приведены описания экспериментальных установок, изложен порядок проведения лабораторных работ.

В учебном пособии на примере оптико-электронных приборов астроориентации и навигации показаны особенности их проектирования и испытаний.

Учебное пособие содержит изложение основ проведения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. Приводятся практические примеры оформления результатов исследовательской работы в виде отчета по НИР, статьи в научный журнал, заявки на выдачу патента на изобретение.

В учебном пособии изложены основы классической теории автоматического управления, приведены сведения о методах анализа и синтеза систем автоматического управления.

Рассмотрены основы распределенной обработки информации и проблемы, связанные с проектированием и разработкой распределенных систем. Детально описаны процессы параллельной обработки данных и показаны современные подходы к решению возникающих при параллельной обработке информации задач. Особое внимание уделено вопросам распределенной обработки информации и управления при решении производственных задач. Представлены модели оценки программного обеспечения распределенных систем.

В учебном пособии изложены математические основы теории линейных систем автоматического регулирования и управления, представлены описание и характеристики восьми основных типовых звеньев. Включены разделы структурного анализа и преобразования схем. Рассмотрены основные методы определения устойчивости, вопросы повышения точности, а также основные методы коррекции автоматических систем.

учебном пособии приведены общие сведения о САПР, дана их классификация, а также рассмотрены виды обеспечения САПР.

Предлагается метод синтеза цифровых регуляторов систем управления с электрогидравлическим исполнительным приводом, основанный на сочетании метода синтеза цифровой части системы по непрерывному прототипу и экспертного подхода На первом этапе синтезируется непрерывный регулятор на основе известных методик. На втором этапе происходит переход к цифровому регулятору с помощью z-преобразования, определяется разностное уравнение. Осуществляется выбор периода дискретизации при частоте, большей, чем частота, определяющая полосу пропускания непрерывной системы управления электрогидравлическим приводом (насколько большей — определяется из дальнейшего моделирования и оценки получаемых результатов). На третьем этапе проводится моделирование для вариантов цифрового регулирования с выбранными частотами дискретизации и пересчитанными значениями параметров регуляторов. Приведен пример синтеза цифрового регулятора на конкретном примере электрогидравлической системы управления.

В статье рассмотрены исследования, направленные на улучшение основных технических характеристик монохроматического оптического преобразователя температуры. Описана новая конструкция оптического преобразователя температуры с улучшенными характеристиками, позволяющая измерять температуру в широком диапазоне

Излагается подход к формированию аналитических решений “дискретных” и “непрерывных” линейных алгебраических матричных уравнений Сильвестра и Ляпунова. В основе лежит процедура приведения квадратной матрицы к жордановой нормальной форме. Приводятся методические примеры, алгоритмы и программные реализации решений в среде Matlab

В работе изложен теоретический материал, который может быть использован для решения задач анализа, синтеза и моделирования линейных непрерывных систем автоматического управления (САУ) в программной среде Simulink пакета MATLAB. Приведено описание восьми лабораторных работ, в результате выполнения которых студенты научатся проводить исследование динамических характеристик и устойчивости САУ, анализировать процессы, в них протекающие. Последние четыре работы посвящены синтезу замкнутых систем управления на основе различных методов: частотного, модального и метода типовых регуляторов.

Рассматривается постановка задачи моделирования организационной структуры уникальных проектов. Искомая структура должна обеспечить реализацию проекта будучи оптимальной как по составу, количеству и свойствам (в общем случае) активных штатных единиц системы управления, так и по показателям эффективности системы управления в целом. Моделирование проводится на максимально абстрактном уровне в терминах теории информации

Рассматриваются возможности оптимизации процесса технологической подготовки производства деталей на станках путем создания параметрических управляющих программ с применением структурного моделирования на базе возможностей современных систем ЧПУ. Приведены примеры использования стандартных макроопределений и макровыражений, предусмотренных в математике современных систем ЧПУ, для создания параметрических управляющих программ

Рассматриваются возможности оптимизации процесса технологической подготовки производства деталей на станках путем создания параметрических управляющих программ с использованием структурного моделирования на базе возможностей современных систем ЧПУ. Приведены примеры использования стандартных макроопределений и макровыражений предусмотренных в математике современных систем ЧПУ для создания параметрических управляющих программ

В статье представлена методика определения компетентности менеджеров инновационного проекта в соответствии с таксономией оценки компетенций P2M на основе правил нечеткого вывода Для построения функции принадлежности используется экспертный метод соотнесения количества критериальных признаков с качественной шкалой оценки компетенции.

Рассмотрены вопросы дефектоскопии в литейном производстве. Подчеркнута значимость неразрушающего контроля на всех стадиях технологического процесса и необходимость использования современных информационно-диагностических средств. Представлена классификация основных групп и видов дефектов литья. Выделены важнейшие операции процесса контроля. Определена физическая задача визуально-оптической дефектоскопии. Представлена структура формирования первичной информации. Рассмотрены проблемы формирования оптического контраста. Проанализированы преимущества и недостатки основных методов оптических измерений. Показаны преимущества 3D-метода для измерения линейных размеров дефектов

Проведено сравнение точности различных численных схем решения уравнений движения в ситуациях, типичных для систем формирования винтовых электронных пучков с большим питч-фактором, когда захваченные в адиабатическую ловушку частицы совершают сойти и тысячи оборотов по ларморовской окружности, и необходимо точное вы-числение фазы колебательного движения часпшц. Проанализированы такие широко известные методы как метод Бориса, Адамса—Ботфорта и различные варианты метода Рунге—Кутты 4, 5 и 7-го порядков. Показано, что при анализе движения часпшц длительностью сотни и тысячи периодов циклотронной частоты с ошибкой вы*шслеш1я фазы осцилляторного движения порядка 0,1 % от периода гирочастоты наиболее экономичным оказывается метод Рунге—Кутты 4-го порядка в модификации правила "3/8", обеспечиваю ищи указанную точность уже при 15—20 шагах интегрирования на циклотронном периоде

Введение: при решении современных задач в областях моделирования и идентификации нелинейных и нестационарных систем, а также при анализе и фильтрации данных экспериментов все большее распространение получают методы оптимизации и, в частности, нелинейного программирования. Эти задачи относятся к классу задач многомерной оптимизации при ограничениях. К сожалению, в настоящий момент не существует эффективных численных методов для решения подобных задач в случае, когда число ограничений m многократно превосходит число варьируемых параметров n. Цель: разработать новые методы и алгоритмы для решения задач многопараметрической оптимизации при ограничениях. Результаты: разработан новый метод нелинейного программирования, который назван «метод многомерных оболочек». Этот метод позволяет решать задачи условной многопараметрической оптимизации для случая n << m. Он использует как необходимые, так и достаточные условия оптимальности для целевых функций, имеющих вид метрик. Показано, что если единственный минимум (максимум) метрики находится вне области допустимых значений, образованной ограничениями, тогда решение задачи будет находиться на границе области допустимых решений. Тогда задача может иметь несколько решений, которые будут соответствовать одинаковым минимальным (максимальным) значениям целевой функции, и все эти решения могут быть получены с помощью метода многомерных оболочек. Основой данного метода является построение области допустимых решений путем анализа ограничений произвольного вида и их аппроксимации кусочно-полиномиальными ограничениями или рациональными дробями, что позволяет свести исходную задачу к набору взаимосвязанных подзадач с линейными ограничениями, формирующими выпуклые многомерные оболочки, что существенно сужает область поиска. Практическая значимость: предложенный метод нелинейного программирования апробирован и найдет применение при решении задач условной оптимизации в областях физической метрологии, оптимальных систем управления и логико-интервальных систем. Данный алгоритм может быть улучшен путем разработки более эффективных алгоритмов для новых типов ограничений.

В результате проведенных исследований показана актуальность разработки нового класса мониторинговых систем, для которых разработана структура и сформулированы требования. Для формирования оценок показателей надежности использовалось распределение Вейбулла – Гнеденко и получены зависимости, рекомендуемые для проведения инженерных расчетов на основе использования статистики об отказах.

В статье рассматривается новое уравнение для исходного коэффициента истечения стандартной диафрагмы. Новое уравнение отличается от предыдущих тем, что не зависит от числа Рейнольдса, которое заменяется значением перепада давления на сужающем устройстве. Дается сравнительный анализ нового уравнения с существующим уравнением для коэффициента истечения Ридер- Харриса/Галлахера, которое утверждено нормативными документами. В результате сравнительного анализа было выявлено, что относительная разница между сравниваемыми коэффициентами истечения достигает 6, 3 %, что говорит о недопустимо большой погрешности измерения расхода и количества газа при существующем коэффициенте истечения.

Скважины битумных месторождений эксплуатируются при температурах потоков жидкости, достигающих 100 [градусов] С. Авторами осуществлена доработка конструкции первичного измерительного преобразователя (датчика) влагомера сырой нефти ВСН-ПИК. В статье представлены результаты его эксплуатации на месторождении битумной нефти.

Определены стадии оптимизации параметров регулирования систем автоматического регулирования давления с применением имитационной модели нефтеперекачивающей станции. Приведена сравнительная характеристика реализации программно-аппаратного комплекса. Описаны структурные подсистемы имитационной модели насосной станции, выделены свойства каждой из них. На основании апробирования сделаны выводы о применимости имитационного стенда с целью оптимизации работы систем регулирования давления.

Исследуется задача оптимального распределения объемов добычи нефти по залежам многопластового месторождения при ограничениях на производительность всего месторождения и каждой залежи (пласта). Предлагаемое аналитическое решение, определяя сроки разработки каждого пласта и распределяя объемы добычи нефти по пластам, позволяет перейти к моделированию и оптимизации разработки каждого пласта в отдельности.

Приведено описание измерительной установки сепарационного типа, созданной в ООО "Научно-производственное предприятие "ГКС" для измерения количества извлекаемой из недр нефти и нефтяного газа. Анализируется методика испытаний таких установок и мультифазных расходомеров, применяемых для измерения количества извлекаемой из недр нефти и нефтяного газа, на расходомерных испытательных установках, рабочим телом в которых является смесь нефтепродукта, водопроводной воды и воздуха. Рассмотрены испытательные возможности испытательных центров для мультифазных расходомеров, существующие за рубежом. Показана область применения и ограничения в применении испытательных установок и методики испытаний на установках, использующих смесь нефтепродукта, воды и воздуха.

Вибрационная диагностика, основанная на измерении и анализе параметров вибрации оборудования, занимает особое место среди прочих методов оценки технического состояния нефтегазовых объектов. При этом интерпретация результатов обработки вибрационных сигналов является наиболее сложным этапом процесса диагностирования объектов. В статье представлены схемы формирования фазовых портретов на цифровом отображающем устройстве при решении задачи вибрационной диагностики насосно-компрессорного оборудования. Исследовано влияние погрешностей измерения и преобразования вибрационных сигналов на достоверность распознавания элементов изображения, размещенных на матричном отображающем устройстве. Рассмотрено решение оптимизационной задачи повышения достоверности распознавания изображения за счет минимизации вероятности ошибки первого рода. Приведен пример расчета погрешностей диагностики погружного электродвигателя методом фазовых портретов для различных дефектов, такие, как дисбаланс, несоосность валов, потеря жесткости опор роторного оборудования.

В статье рассматривается метод линейной аппроксимации, предназначенный для обработки статистической информации по инвестиционному проекту. Даются краткая характеристика прикладного пакета обработки информации и основные статистические зависимости, на основе которых производится корректировка базы данных нормативных экономических показателей по вариантам разработки месторождений нефти и газа. Данный метод прост в использовании и является наиболее эффективным для получения значений экономических показателей и поправочных коэффициентов к нормативным показателям.

Многие системы измерений количества и показателей качества нефти, газа и нефтепродуктов (СИКН, СИКГ и СИКНП) были введены в эксплуатацию более 10 лет назад. Поэтому значительная часть технологического оборудования, трубопроводов и средств измерений, используемых при изготовлении данных систем, подверглась сильному физическому износу, отдельные компоненты морально устарели. Кроме того, изменились требования госрегулирования в части организации и ведения учета жидких и газообразных углеводородов. В статье рассмотрен опыт реконструкции, модернизации и технического перевооружения систем измерения количества и показателей качества нефти и нефтепродуктов.

В статье рассмотрена проблема метрологического обеспечения повсеместно внедряемых сепарационных измерительных установок, соответствующих метрологическим требованиям ГОСТ Р 8. 615-2005, как средств измерения количества извлекаемых из недр нефти и нефтяного газа. На примере первичного эталона ГЭТ 195-2011 показано, что существующие эталоны, функционирующие на средах-заменителях (вода + нефтепродукт + воздух), не обеспечивают достоверность оценок метрологических характеристик испытываемых сепарационных установок измерения количества извлекаемых из недр сырой нефти и нефтяного (попутного) газа. На основе анализа опыта испытаний одного из средств измерений на эталоне ГЭТ 195-2011 представлены технические и метрологические недостатки эталона, не позволяющие использовать его как средство сличения при испытании сепарационных средств измерений количества нефти.

Приведен анализ и тенденции развития IT-технологий и услуг в центрах обработки данных. Представлены характеристики и возможности программных продуктов функционирующих корпоративных и коммерческих data-центров. Показаны направления программно-аппаратного наполнения и методология организации облачных вычислений для различных категорий пользователей IT-технологий в топливно-энергетическом комплексе.

Показано применение откалиброванных на государственном первичном эталоне критических сопел из состава рабочих эталонов (поверочных установок) для передачи единицы расхода подчиненным средствам измерений – расходомерам и счетчикам газа.

В методических указаниях к двум лабораторным работам по курсу «Волоконно-оптические системы передачи» приводится подробное описание лабораторной установки, рассмотрены методики и схемы проведения измерений характеристик оптического тракта ВОСП.

В данной монографии рассматривается обработка сигналов с датчиков вихревых расходомеров с целью определения частоты срыва вихрей при прохождении измеряемой среды (жидкость, газ) в области расположения тела обтекания. На основе данной частоты можно рассчитывать скорость и движения среды и расход.

О номинантах четвертой ежегодной премии "IT-ЛИДЕР", присуждаемой корпоративным организациям и их IT-руководителям за вклад в развитие информационных технологий в России.

Пособие разработано в соответствии с учебной программой и ГОС ВПО, а также с учетом современных требований к подготовке специалистов высших учебных заведений в связи с широкой информатизацией различных отраслей производства, управления, экономики и образования. Пособие охватывает широкий круг вопросов, связанных с разработкой программных систем, в нем рассмотрена технология объектно-ориентированного программирования (ООП). Предназначено для студентов, обучающихся по направлению 210700.62 – Инфокоммуникационные технологии и системы связи, а также студентов, аспирантов и магистрантов соответствующих специальностей.

Лабораторный практикум по дисциплине «Объектно-ориентированное программирование» разработан в соответствии с учебной программой и ГОС ВПО и содержат рекомендации по выполнению лабораторных работ, а также варианты заданий и требования к оформлению отчетов. Целью лабораторного практикума является формирование у студентов теоретических знаний и практических навыков разработки систем объектно-ориентированного программирования (LAZARUS: Free Pascal) с использованием методов визуального программирования. Предназначен для студентов, обучающихся по направлению 210700.62 – Инфокоммуникационные технологии и системы связи, а также студентов, аспирантов и магистрантов соответствующих специальностей.

Пособие включает курс лекций, который содержит теоретический материал по вопросам физических основ телевидения, основных принципов функционирования телевизионных систем и формирования телевизионного сигнала, приведены конструктивные особенности телевизионной аппаратуры, особенности построения телевизионных систем и сетей. Предназначено для студентов, обучающихся по направлению подготовки 210700.62 – Инфокоммуникационные технологии и системы связи, профиль подготовки «Сети связи и системы коммутации», квалификация (степень) выпускника - бакалавр

Во второе пособие по специальности «Системы автоматического управления» авторы включили оригинальные тексты из американских и британских научных изданий, посвященные проблемам классической и современной теории управления, а также лексико-грамматические задания и упражнения, позволяющие усвоить соответствующую терминологию, развить и закрепить навыки чтения и перевода научно-технической литературы на английском языке.

Рассмотрены особенности проектирования автоматических систем идентификации голограмм, методика кодирования оптических сигналов с помощью алгоритмов векторно-матричного умножения. Представлен анализ преобразования оптического сигнала в системе контроля подлинности защитной голограммы от получения защитного элемента до восстановления и декодирования скрытого изображения на матричном фотоприемнике в устройстве контроля подлинности.