Информационные технологии. Вычислительная техника. Обработка данных

Учебно-методическое пособие подготовлено на кафедре программирования информационных технологий факультета компьютерных наук Воронежского государственного университета.

Пособие подготовлено на кафедре технической кибернетики и автоматического регулирования.

Настоящее методическое пособие предоставляет студенту заочной формы обучения программу курса, темы контрольных работ, список рекомендуемой учебной литературы и некоторые справочные материалы, необходимые для выполнения контрольных работ, а также ряд организационных рекомендаций.

Выполнение курсовой и дипломной работ по специальности «Прикладная информатика в юриспруденции» преследует цель развития у студентов навыков самостоятельной творческой и научно-исследовательской работы, повышения правовой и математической культуры мышления, формирования и развития теоретических знаний и практических навыков оптимальной организации информационных процессов, разработки компьютерных и математических моделей для решения прикладных задач юриспруденции, применения современных информационных технологий в юридической деятельности.

Данное пособие направлено на формирование у студентов понимания того, каким образом можно управляя толщиной заготовки в ходе технологического процесса добиться наиболее рациональных экономических показателей для разрабатываемой технологии. Первая часть пособия содержит теоретические сведения о возможности формирования заданной толщины заготовки, вторая - посвящена использованию программного обеспечения ANSYS/LS-Dyna. Поскольку рассматриваемый класс задач требует значительных вычислительных ресурсов, то во второй главе также приведены способы повышения производительности вычислений, которые можно использовать при выполнении расчетов задач листовой штамповки с помощью режима параллельных вычислений.

Данное пособие ориентированно на студентов занимающихся научно-исследовательской работой в области листовой штамповки. В нем приведены основные методы изготовления листовых деталей летательных аппаратов и их двигателей. На примере использования программы DEFORM показаны приемы получения данных являющихся спецификой процессов вытяжки и обжима цилиндрической заготовки.

В учебном пособии изложены вопросы проектирования инструмента для обработки металлов давлением с помощью программ КОМПАС-3D V12 и КОМПАС-График V12.

Приведены требования к курсовому проектированию. Рассмотрены вопросы проектирования технологических процессов и штампового инструмента. Приведены задания. Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальности 150106 «Обработка металлов давлением», выполняющих курсовой проект по дисциплине «Теория и технология холодной штамповки» и для бакалавров, обучающихся по направлению 150700.62 «Машиностроение», выполняющих курсовой проект по дисциплине «Технология холодной штамповки» на 9 семестре.

В данном пособии рассмотрены быстрые алгоритмы дискретного косинусного преобразования (ДКП) различных длин. Показано применение ДКП в различных задачах обработки изображений. Для полноты изложения приведены основные сведения из теории быстрых алгоритмов дискретных преобразований. На ДКП основаны известные методы компрессии изображений (стандарты JPEG, MPEG и др.), эффективные методы фильтрации, методы извлечения признаков и т.д. Широкое применение ДКП обусловлено уникальным сочетанием его позитивных качеств. Во-первых, базисные функции ДКП для многих сигналов, описываемых моделями стационарных случайных процессов, близки к базисным функциям преобразования Карунена-Лоэва (ПКЛ), т.е. позволяют описывать сигнал с заданной точностью минимальным числом спектральных компонент. Во-вторых, в отличие от ПКЛ, для ДКП существуют быстрые алгоритмы вычисления. В-третьих, так называемое «четное периодическое» продолжение сигнала, предполагаемое в ДКП, позволяет устранить вредные краевые эффекты при блочной обработке изображений.

Представленное учебное пособие относится к пограничной области между информатикой (теория и практика анализа и обработки многомерных цифровых сигналов) и математикой (абстрактная алгебра и теория чисел). Основное внимание в книге уделяется методам синтеза быстрых алгоритмов многомерного дискретного преобразования Фурье с представлением данных в виде элементов конечномерных алгебр специального вида.

Содержание пособия относится к пограничной области между информатикой (теория и практика анализа и обработки многомерных цифровых сигналов) и математикой (абстрактная алгебра и теория чисел). Специалисты в области анализа и обработки цифровой информации давно и успешно используют алгебраические и теоретико-числовые методы, прежде всего в таких областях, как криптография, корректирующие коды, синтез быстрых алгоритмов дискретных ортогональных преобразований. Несмотря на это, существует относительно мало доступной монографической литературы, охватывающей не только одну или несколько из указанных уже традиционных областей применения методов абстрактной алгебры и теории чисел к решению задач информатики, но и рассматривающей относительно новые приложения указанных математических методов и теорий к решению перспективных задач анализа цифровых сигналов. Ряд монографий отечественных или зарубежных авторов давно уже стал библиографической редкостью, а книги, изданные за рубежом, практически недоступны широкому кругу специалистов. Данное пособие ставит своей целью частичное восполнение указанного пробела.

Учебное пособие содержит описание алгебро-арифметических методов синтеза быстрых алгоритмов дискретных ортогональных преобразований (БА ДОП). Рассмотрены как классические БА ДОП, так и оригинальные авторские методы, существенно снижающие вычислительную сложность алгоритмов. Приведены различные алгоритмы одно- и двумерного дискретного преобразования Фурье, дискретного косинусного преобразования, синтезированные в рамках единого алгебраического подхода. Также дано практическое применение части описанных алгоритмов.

Лекционный материал содержит описание частных решений волнового уравнения Гельмгольца для монохроматического излучения. Рассмотрены такие частные решения как плоские и сферические волны, используемые в оптике как базисы для описания распространения произвольных полей в среде с постоянным показателем преломления. Детально показано построение оператора распространения произвольного поля, заданного в некоторой плоскости, на основе разложения по базису плоских волн. Показана его связь с преобразованием Фурье, что существенно облегчает программную реализацию данного оператора распространения для моделирования. Использование базиса сферических волн позволяет получить более удобный для аналитических исследований вид оператора распространения. Среди решений параксиального волнового уравнения, кроме классических мод Гаусса-Эрмита, Гаусса-Лагерра и Бесселя, рассмотрено новое решение – гипергеометрические пучки.

Цель данного пособия — с учетом истинного положения дел дать практическое руководство по человеческому фактору для студентов факультета инженеров воздушного транспорта, проходящих обучение по направлениям бакалавров 162300.62 «Техническая эксплуатация летательных аппаратов и двигателей» и 162500.62 «Техническая эксплуатация авиационных электросистем и пилотажно-навигационных комплексов», изучающих дисциплину «Человеческий фактор» во 2 семестре, а для неспециалистов в этих областях — общее представление о роли человеческого фактора при техническом обслуживании воздушных судов. Задача пособия — показать, как возможности и ограничения человека могут повлиять на его деятельность и безопасность в определенных условиях проведения технического обслуживания.

В учебном пособии рассмотрен широкий круг вопросов по теории транспортной логистики, учитывающей специфику транспортной отрасли, транспортному обслуживанию логистических систем. Даны основные понятия транспортной логистики, раскрыты логистические аспекты функционирования транспорта, приведено описание процесса проектирования системы доставки грузов.

Учебное пособие содержит конспект лекций по курсу Компьютерные сети. Содержание соответствует вводному курсу по компьютерным сетям. Рассмотрены терминология и базовые концепции телекоммуникационных технологий. Модель OSI. Вопросы стандартизации компьютерных сетей. Характеристики линий связи, типы и устройство кабелей, принципы передачи цифровых данных на физическом уровне. Технологии локальных сетей на основе разделяемой среды и коммутируемые локальные сети. Технологии беспроводных сетей. Адресация, технологии и протоколы сетей на основе стека TCP/IP. Алгоритмы и протоколы маршрутизации.

Рассмотрены предпосылки развития и перспективные области применения мехатроники, изложены концепция построения, структура и принципы интеграции мехатропных систем, приведены методы построения и технические характеристики современных мехатронных модулей и систем, рассмотрена проблематика и современные методы интеллектуального управления в мехатронике.

Рассмотрены теоретические основы автоматизации работы ГПА, системы автоматического управления газотурбинными двигателями и нагнетателями газа, системы маслоснабжения двигателей и нагнетателей, системы очистки воздуха на входе в двигатель и газа на входе в нагнетатель, системы противопожарной сигнализации и пожаротушения.

Учебное пособие включает курс лекций, который разделен на две части: блок базовых лекций и блок инновационных лекций, отражающие специфику создания технологических процессов, реализуемых в условиях использования современного высокотехнологического оборудования и современного режущего инструмента.

В учебном пособии рассматриваются вопросы проектирования технологических процессов изготовления деталей двигателей летательных аппаратов. Дано представление о содержании и объёме курсового проекта, об основных положениях разработки технологических процессов и оснастки, о рациональной организации работы над проектом.

Электронное учебное пособие предназначено для студентов факультета «Двигатели летательных аппаратов», обучающихся по специальности 160301.65 – «Авиационные двигатели и энергетические установки» (ГОС- 2), в рамках дисциплины «Инновационные технологии производства авиационных двигателей и энергетических установок» в 9 и А семестре, для бакалавров 151900.62 – «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» (ФГОС – 3) изучающих дисциплины «Разработка оптимальных технологических процессов с использованием CAE/CAD/CAM/PDM – систем» и «Разработка технологических процессов механической обработки и их реализация на виртуальных станках» в 8 семестре, для специалистов 160700.65 «Проектирование авиационных и ракетных двигателей» (Контрактная подготовка специалистов для ОАО "Кузнецов") (ФГОС – 3) изучающих дисциплину «Инновационные технологии производства авиационных двигателей и энергетических установок» в 9 и А семестре.

Приведены концептуальные основы создания информационной среды для обучения студентов старших курсов технических университетов. Пособие подготовлено на кафедре конструкции и проектирования двигателей летательных аппаратов СГАУ.

Содержательная часть пособия включает инновационные методы, принципы и средства контроля, моделирования и диагностирование авиационных электросистем и пилотажно-навигационных комплексов (АЭС и ПНК), задачи контроля и диагностирования технического состояния авиационного оборудования, аппаратно-программное обеспечение, требования, предъявляемые к контрольно-поверочной аппаратуре, методы автоматизированного поиска отказов, организационные вопросы и контроль качества технического обслуживания.

Кратко изложены лабораторно-практические приложения на основе графической среды Lab VIEW, для моделирования принципов измерений, построений и состава конкретных авиационных приборов и информационно-измерительных систем воздушных судов гражданской авиации. Особое внимание уделено методам измерения пилотажно-навигационных параметров и принципам работы приборов и систем.

Учебное пособие содержат изложение лекционного материала темы «Стандарт OpenMP» по курсу «Параллельное программирование» и предназначено для бакалавров четвертого курса факультета информатики направления 010400.62 «Прикладная математика и информатика».

Учебное пособие содержат изложение лекционного материала темы «Библиотека MPI» по курсу «Параллельное программирование» и предназначено для бакалавров четвертого курса факультета информатики направления 010400.62 «Прикладная математика и информатика».

Рассмотрены принципы проектирования виброзащитных систем для различных объектов авиационной техники. Учебное пособие предназначено для подготовки специалистов 2 факультета по специальностей 080100.62 «Экономика» (по профилю «Организация производства»); 160301.65 «Авиационные двигатели и энергетические установки», специализирующихся по направлениям «Интегрированные информационные технологии и управление проектами в авиадвигателестроении», «Информационные технологии проектирования и моделирования в авиадвигателестроении», а также, с сокращениями, по направлению «Информационные технологии в инновационном производственном менеджменте» (Государственный образовательный стандарт второго поколения - ГОС-2), и по специальности 160700 «Проектирование авиационных и ракетных двигателей», специалистов и бакалавров по направлениям «Интегрированные информационные технологии и управление проектами в авиадвигателестроении», «Информационные технологии проектирования и моделирования в авиадвигателестроении», а также, с сокращениями, по направлению «Информационные технологии в инновационном производственном менеджменте» (Федеральный Государственный образовательный стандарт третьего поколения - ФГОС-3). Подготовлено на кафедре конструкции и проектирования двигателей летательных аппаратов СГАУ.

Курс лекций «Компьютерный инженерный анализ» позволяет получить начальные знания об основных аспектах использования метода конечных элементов при проектировании и разработке изделий ракетно-космической техники. В лекциях изложена технология проектирования конструкций с применением метода конечных элементов; сделан обзор применения метода конечных элементов на разных этапах разработки конструкции изделий.

Рассмотрены принципы и приемы конечно-элементного моделирования и расчетов типов конструкций, характерных для ракетно-космической техники, в среде современного программного продукта MSC.Nastran. Пособие содержит упражнения для освоения конечно-элементного моделирования в системе MSC.Nastran, а также справочные необходимые для выполнения этих упражнений.

Изложены основные сведения о колебаниях, методах расчета и пакетах прикладных программ для оценки динамического состояния роторов двигателей. Приведены методики расчетного и экспериментального определения собственных частот и форм крутильных колебаний для системы эквивалентного ротора (вала). В состав пособия включены методические рекомендации для проведения лабораторных исследований крутильных колебаний валов с использованием расчетов различных уровней.

В учебном пособии изложены рекомендации по конструированию двигателей внутреннего сгорания, необходимые для выполнения курсового проекта по курсу «Конструирование двигателей внутреннего сгорания». Представлены методика конструирования двигателей, назначения основных конструктивных параметров, расчета элементов и отдельных систем. Изложены требования к оформлению проекта. В пособии рассмотрены варианты конструирования поршневых двигателей внутреннего сгорания в виде 3D и 2D моделей.

Приведена краткая концепция и методология построения виртуальной модели камеры сгорания и расчет течения газа средствами программного обеспечения ANSYS. Рассматриваются вопросы создания геометрической модели корпуса камеры сгорания, форсунки с завихрителем, жаровой трубы, сборки элементов камеры сгорания. Приводится расчет параметров течения газа в камере сгорания.

Учебное пособие посвящено одному из самых известных языков программирования - языку С++. Предназначено для студентов факультета информатики, обучающихся по специальностям 010400.62 и 010400.68 "Прикладная математика и информатика".

Пособие представляет собой сборник методических указаний к лабораторным работам. Предназначено для студентов факультета информатики, обучающихся по специальностям 010400.62 и 010400.68 "Прикладная математика и информатика".

Пособие представляет собой сборник задач для практических занятий. Предназначено для студентов факультета информатики, обучающихся по специальностям 010400.62 и 010400.68 "Прикладная математика и информатика".

Даются сведения об информационных технологиях на предприятиях авиа- и ракетостроения. Рассматриваются элементы дискретной математики, на уровне моделей освещаются наиболее применяемые методы машинного проектирования технологий, даётся классификация моделей решения технологических задач. Приводится информация о бесплазовой увязке размеров элементов конструкций, об измерительных технологиях для поверхностей сложной конфигурации и крупных габаритов, обеспечении взаимозаменяемости за рамками применимости системы допусков и посадок. Даются общие сведения об ИПИ-технологиях, CAE/CAD/CAM/CAPP – системах, автоматизации разработки управляющих программ для оборудования с ЧПУ, аддитивных технологиях (прототипировании).

Представлено описание основных этапов моделирования конструкции «виртуального двигателя», включающих объёмное моделирование, кинематический, динамический, прочностной и вибрационный анализы функциональных групп двигателя. Рассмотрены программные продукты, с помощью которых данные этапы моделирования могут быть осуществлены. По ходу изложения материала даны учебные примеры моделирования конструкции «виртуального двигателя» и происходящих в ней процессов.

Исследование виброакустических характеристик технических систем является актуальной задачей. Для точной оценки динамических параметров объекта необходима регистрация его динамических параметров в различных точках. Программный комплекс LMS Test.Xpress с аппаратной платформой LMS Scadas Mobile позволяют не только проводить многоканальную запись быстропеременных процессов, но и выполнять их обработку методами спектрально-корреляционного анализа, отображать полученные результаты различными способами: 2D, 3D диаграммы, и т.п. Данное пособие направлено на изучение возможностей программы LMS Test.Xpress. Полученные знания позволят проводить динамические испытания агрегатов и систем ДЛА, с последующим анализом и формированием отчета.

Приведены общие алгоритмы автоматизации эксперимента. Рассматриваются основные понятия, связанные с формулированием цели, постановкой задачи, подбором датчиков, разработкой и отладкой программ. Учебное пособие предназначено для подготовки магистров 2 факультета 2 курса 3 семестра по специальности 160700.68 "Двигатели летательных аппаратов".

Обсуждаются методические вопросы исследования эффективности ракетно-космической техники. Рассматриваются вопросы моделирования целевого функционирования высокопроизводительных космических аппаратов детального оперативного наблюдения. Разрабатываются модели и алгоритмы для оценки основных показателей эффективности: разрешающей способности на местности при съёмке, периодичности наблюдения заданных объектов, оперативности доставки видеоинформации на Землю и производительности космической системы наблюдения.

Рассматриваются методы выбора основных характеристик и проектного облика космических аппаратов и ракет-носителей с помощью проблемно-ориентированных систем автоматизированного проектирования. Рассмотрены теоретические вопросы создания проблемно-ориентированных систем, описан программный комплекс для реализации проблемно-ориентированной системы автоматизированного проектирования в среде программирования DELPHI, позволяющий осуществлять выбор основных проектных характеристик летательных аппаратов с учетом показателей их целевой эффективности.

В пособии впервые описано целостное представление о теории и практики контроля и диагностики систем авиационной техники и достаточно подробно рассматриваются разделы этой теоретической и предметной области: основы системного анализа, теория качественной информации и практические приложения основ этой теории. Приводятся методы синтеза и анализа регулярных образующих, способствующих принятию эффективных решений диагностических задач. Излагаются новые методы анализа информации, автоматизации операций диагностики и рассматриваются программно-технические средства для реализации инновационных приложений в области контроля и диагностики авиационной техники.

Основная цель пособия заключается в ознакомлении читателей с современными технологиями автоматизации программирования и визуального моделирования параллельных вычислительных процессов, которые обладают достоинством наглядного представления информации и гораздо лучше соответствует природе человеческого восприятия, чем методы традиционного, текстового программирования.

Отражены общие сведения о принципах построения и конструктивных особенностях современных средств электроавтоматики, используемых в гидро- и пневмосистемах, а также их основные характеристики, позволяющие сделать обоснованный выбор того или иного элетроавтоматического устройства. Разработано на кафеде АСЭУ.

Рассмотрен адаптивный регулятор на основе ПИД регулятора и правил нечеткой логики. Приведены все необходимые теоретические сведения, необходимые для понимания принципов его работы и настройки. Сформулировано задание и приведена методика выполнения лабораторной работы с использованием имитационной модели данного регулятора.

Рекомендовано для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению 160400.68 «Ракетные комплексы и космонавтика» в рамках магистерской программы «Проектирование и конструирование космических мониторинговых и транспортных систем».

Изложена методика расчёта и проектирования смесеобразования в камере жидкостного ракетного двигателя (ЖРД). Приведены основные сведения, позволяющие выбрать тип, форму и конструктивную схему смесительной головки камеры, тип форсунок и элементарных смесителей, а также схему их расположения на смесительной головке. Представлены общие сведения об устройстве и принципах работы различных форсунок ЖРД, приведены их математические модели и алгоритмы проектирования. Даны рекомендации по выбору основных режимных и конструктивных параметров. Инновационным является проведение поверочного расчета и машинного эксперимента по параметрическому исследованию спроектированной форсунки в модернизированной САПР «Смесеобразование в ЖРД».

Изложена методика расчёта и проектирования смесеобразования в камере жидкостного ракетного двигателя (ЖРД). Приведены основные сведения, позволяющие выбрать тип, форму и конструктивную схему смесительной головки камеры, тип форсунок и элементарных смесителей, а также схему их расположения на смесительной головке. Представлены общие сведения об устройстве и принципах работы различных форсунок ЖРД, приведены их математические модели и алгоритмы проектирования. Даны рекомендации по выбору основных режимных и конструктивных параметров. Инновационным является проведение поверочного расчёта и машинного эксперимента по параметрическому исследованию спроектированной форсунки в САПР «Смесеобразование в ЖРД». Пособие снабжено необходимыми иллюстративными и справочными материалами.

В данном электронном учебном пособии рассмотрены основные вопросы распределенной обработки данных в современных системах управления базами данных. Даны краткие теоретические сведения по основным разделам, соответствующим рабочей программе. Основные понятия проиллюстрированы достаточным количеством примеров. Рассмотрены различные архитектуры распределенной обработки данных и перспективы развития этих методов применительно к современным СУБД.

В настоящей работе излагаются методики построения параллельных алгоритмов, вычисления по которым могут быть реализованы на системах с мультипроцессорной архитектурой. Рассматриваются особенности, связанные с декомпозицией исходного численного метода, организацией коммуникаций и объединением задач параллельного алгоритма. Приведены примеры алгоритмов для задач математической физики, решаемых посредством теории разностных схем.