Точная механика. Автоматика. Приборостроение

В курсе лекций рассмотрены теоретические основы САПР технологических процессов (ТП), состав, структура и классификация САПР ТП. Подробно изложены особенности обеспечивающих и функциональных подсистем САПР ТП, вопросы практической реализации автоматизированного проектирования ТП в современных САПР. Приведены наиболее широко применяемые методы разработки технологических процессов.

В методических указаниях рассмотрены функции и режимы работы устройства числового программного управления, изложены особенности формата управляющей программы (УП). Подробно разобран пример разработки УП обработки вала. Описаны особенности разработки управляющей программы при перемещении инструмента по дуге окружности. Разобраны примеры программирования круговой интерполяции.

Одной из ключевых процедур оптимального управления техноценозом является процедура потенширования. Она заключается в определении потенциала энергосбережения, на величину которого на данном временном интервале может быть сокращено электропотребление техноценоза без ущерба его нормальному функционированию. Потенциал энергосбережения — полученная на расчетную глубину времени абсолютная разница между электропотреблением техноценоза без реализации энергосберегающих процедур, с одной стороны, и электропотреблением, соответствующим нижней границе переменного доверительного интервала, с другой. Тонким дополнением к стандартной процедуре потенширования является ZP-анализ, под которым понимается тонкая процедура управления электропотреблением, осуществляемая на этапе потенширования с целью разработки ZP-плана энергосбережения техноценоза. В основе ZP-анализа лежит методика оценки Z-потенциала, причем в качестве конечного рассматривается ранговое параметрическое распределение, соответствующее нижней границе переменного доверительного интервала, полученного в процедуре интервального оценивания после ZP-нормирования. ZP-планирование предусматривает для каждого объекта на каждом временном интервале управляющие воздействия, поставленные в зависимость от дифлекспараметров. Весьма важным элементом ZP-анализа является мониторинг результативности энергосбережения, который осуществляется с помощью показателя конверсии.

В достаточно полной форме рассматриваются философские и математические основания, а также методологическое содержание и прикладные следствия закона оптимального построения техноценозов. Дается современное определение техники и технической реальности в онтологическом ряду реальностей: «неживая — биологическая — техническая — гипертехническая». Показывается ключевое эволюционное значение информации. Вводится критериальная система, на основе которой делается вывод о том, что техническая реальность в настоящее время является высшей формой организации материи окружающего мира. Излагается методология рангового анализа как важнейшего инструмента исследования, управления и оптимизации больших технических систем техноценологического типа, базирующегося на трех основаниях: технократическом подходе к окружающей реальности как элементе третьей научной картине мира понятии техноценоза негауссовой математической статистике устойчивых безгранично делимых гиперболических распределений. Формулируется закон оптимального построения техноценозов как прямое следствие применения начал термодинамики к объектам техноценологического типа. Дается математическое обоснование закона, а также следующая из него критериально алгоритмическая система. Как прикладное следствие закона оптимального построения техноценозов обосновывается теоретически и раскрывается содержательно методика оптимального управления электропотреблением на системном уровне, включающая стандартные процедуры рангового анализа: интервальное оценивание, прогнозирование, нормирование и потенширование. Вводятся понятия тонких процедур управления электропотреблением: дифлексанализа (на этапе интервального оценивания), GZ-анализа (на этапе прогнозирования), ASR-анализа (на этапе нормирования) и ZP-анализа (на этапе потенширования). Далее раскрывается методология динамического моделирования и оптимизации процессов электропотребления, опирающаяся на уравнения закона оптимального построения техноценозов.

В книге рассматриваются измерительные и силовые электронные датчики: гироскопы и акселерометры, магниточувствительные элементы и тензорезисторы, магнитоэлектронные датчики, а также устройства считывания информации с датчиков. Даны справочные данные, а также показаны инновационные инженерные разработки новых датчиков.

В книге представлены схемные решения электронных датчиков, которые можно изготовить своими руками, описаны конструкции промышленных устройств, позволяющих организовать охрану комнаты и автомобиля, защитить помещение от пожара, выявить наличие жучков и др. Приводимого краткого описания вполне достаточно для самостоятельного изготовления понравившейся конструкции или применения соответствующего датчика промышленного изготовления.

Обзор содержит основную информацию о датчиках Freescale Semiconductor. Представлены краткие теоретические сведения, отражающие общие принципы построения систем и тенденции развития приборов, которые помогут читателю лучше ориентироваться в информационных материалах. Таблицы с основными характеристиками приборов дают возможность предварительно выбрать необходимый тип датчика. Приводится и методика поиска подробной информации на веб-сайте Freescale, а также на сайте издательства, содержащем справочные данные по всем активным датчикам Freescale Semiconductor (Data Sheets) и статьи по их применению (Application Notes).

Вы держите в руках практическое справочное пособие по бытовым счетчикам газа и газоанализаторам, в котором помимо технических характеристик популярных устройств для газового оборудования и практических рекомендаций по эксплуатации дан анализ развития газовой отрасли. Информация об устройстве современного газового хозяйства приведена для понимания принципов выбора и методов установки газового оборудования, а также для контроля за его состоянием. Воспользовавшись данной книгой как справочником, вы всегда сможете выбрать для себя наиболее экономичные варианты работ и материалов.

Эта манга — о системах автоматического управления, которые окружают нас везде: в лифтах, светофорах, стиральных машинах и другой технике. Они делают нашу жизнь легче и удобнее, позволяют экономить трудозатраты на производстве. Вы узнаете про управляющие контуры, микроконтроллеры, контакты разных типов и другую электронную начинку систем управления. А заодно о том, что хихикомори — это затворник по-японски, ведь юноше по имени Ооя лифт не нужен — он не выходит из дома.

В учебном пособии рассматривается работа в программе nanoCAD Механика, созданной на базе САПР-платформы nanoCAD российской компанией «Нанософт». За основу взяты две предыдущие работы автора «nanoCAD PLUS 10. Адаптация к учебному процессу» (М.: ДМК Пресс, 2019) и «nanoCAD МЕХАНИКА 9.0. Инженерная 2D- и 3D-графика» (М.: ДМК Пресс, 2019), содержание которых систематизировано, переработано и дополнено рядом новых необходимых сведений, включая вопросы автоматизированного проектирования крепежных соединений деталей, фланцевых соединений и валов на основе специализированных инструментов и модулей nanoCAD Механика. Приведены многочисленные примеры поэтапного проектирования учебных и натурных деталей и изделий.

В учебном пособии рассматриваются основы работы в nanoCAD Plus 10, созданном на базе САПР-ПЛАТФОРМЫ nanoCAD. В части I «Основы 2D-графики» и в части II «Основы 3D-графики» на многочисленных примерах натурных образцов учебных и реальных деталей рассмотрена методика выполнения заданий по дисциплине «Компьютерная графика». Из учебного курса «Начертательная геометрия» разобраны примеры построения линий пересечения поверхностей. Выполнение заданий обеспечено кратким содержанием необходимых стандартов ЕСКД или ссылками на них в списке литературы. Приведены краткие сведения и возможности использования встроенной системы NormaCS. Отличительной особенностью учебного пособия является то, что для повышения наглядности выполнения примеров учебных заданий по 2D- и 3D-графике, помимо текстового сопровождения, использовались таблицы с рисунками поэтапных действий.

В книге рассматриваются практические аспекты разработки приложений для промышленных систем измерения и управления в среде программирования Microsoft Visual Studio 2010 с использованием интегрированного пакета Measurement Studio фирмы National Instruments. Measurement Studio включает программные средства и библиотеки классов, позволяющие разработчикам Visual Basic .NET и Visual C# .NET в короткие сроки создавать высокопроизводительные приложения для систем автоматизации. Материал книги содержит практические примеры разработки простых систем измерения и управления, которые могут служить в качестве «рабочих кирпичиков» при работе над комплексными проектами.

Учебное пособие содержит лабораторный практикум, предназначенный для изучения цифровых элементов вычислительной и информационно-измерительной техники. Практикум разработан с применением технологии виртуальных приборов. В качестве платформы используются персональный компьютер и станция NI ELVIS II, укомплектованная лабораторными модулями, на которых расположены исследуемые цифровые элементы. Оригинальное прикладное программное обеспечение практикума разработано в среде LabVIEW.

Учебное пособие содержит лабораторный практикум, предназначенный для изучения аналоговых элементов информационно-измерительной техники. Практикум разработан с использованием технологии виртуальных приборов. В качестве платформы используются персональный компьютер и станция NI ELVIS II, укомплектованная лабораторной платой, на которой собраны исследуемые аналоговые схемы. Оригинальное прикладное программное обеспечение практикума разработано в среде LabVIEW.

С помощью этой книги начинающие компьютерные гении и смогут собрать на базе платформы Arduino световую гирлянду, аппарат азбуки Морзе, двигатель постоянного тока и другие полезные вещи и запрограммировать режимы их работы. В доступной и интересной форме с прекрасными примерами детям объясняются азы электроники, электротехники и программирования на диалекте языка С++ для Arduino.

В книге представлено 77 экспериментов для Arduino — ценнейшего практического материала для обучения. Каждый эксперимент подразумевает поэтапное изучение электроники и программирования путем создания проектов на Ардуино. Процесс обучения от начала работы до готового устройства занимает не очень много времени. В рамках нашей программы обучения можно собрать полноценный проект. Например, игру «Змейка», домашнюю метеостанцию, WEB-опросник, бегущую строку, электронные часы с будильником, FM радио, электронный компас и многое другое! Для сборки проектов не требуется паяльник, а порог вхождения в электронику очень легкий, что соответствует нашему девизу: «Arduino — это очень просто!» Авторы книги использовали современные методики обучения. Книгу можно использовать, как методическое пособие. Она содержит подробные иллюстрации к каждому занятию. Теория полностью совмещена с практикой и излагается постепенно, от простого к сложному, не упуская всех деталей.

Рассмотрены основные вопросы математического моделирования стохастических и детерминированных процессов на основании эмпирических данных, а также формирования аналитических математических моделей. Приведены примеры построения математических моделей и задачи для самостоятельного решения.

Рассматриваются нормативные требования к современным узлам коммерческого учета нефти, нефтепродуктов и природного газа, варианты схем их исполнения и аппаратный состав для реализации динамических и статических режимов функционирования. Описаны физические принципы работы, устройство и условия применения рекомендуемых для их комплектации технических средств.

Во второе издание (первое вышло в 2017 г.) внесен ряд дополнений и исправлений. В частности, дополнены и исправлены разделы и главы, в которых рассматриваются физические принципы преобразования различных технологических параметров в стандартные сигналы связи, технические структуры и области практического применения. Дополнительно представлена информация о способах метрологического обеспечения значительного числа типов современных средств формирования измерительных сигналов различного формата.

Рассматриваются основы создания трех- и двухмерных компьютерных геометрических моделей изделий, содержащих резьбовые соединения, приемы выполнения и оформления чертежа на базе компьютерной системы геометрического моделирования Autodesk Inventor.

Рассмотрены основные теоретические сведения в области измерения основных параметров технологических процессов, включая методы проведения поверок средств измерений. Приведено описание экспериментальных установок, изложен порядок проведения лабораторных работ.

Рассмотрены процедуры контроля достоверности исходной информации в АСУТП, датчики технологической информации, автоматические системы регулирования, принципы работы регулятора температуры, методы динамического программирования для решения задач оптимального управления, алгоритмы идентификации и адаптивного управления.

Представлены лабораторные работы с подробным описанием порядка их выполнения, вариантами заданий и контрольными вопросами.

Содержат краткие теоретические материалы по изучению дисциплины и методические материалы по выполнению курсовой работы.

Учебное пособие посвящено применению программного пакета SimInTech для изучения методов исследования систем автоматического управления путем компьютерного моделирования. В нем рассматривается краткое описание пакета моделирования SimInTech. Даются основные особенности построения в этом пакете моделей исследуемых систем на примере исследования системы автоматического управления температурой. Приводятся основные теоретические сведения, схемы набора моделей в SimInTech, порядок исследования и содержание отчетов по исследованию ряда систем автоматического управления. Кроме того, приведены контрольные вопросы и списки литературы по каждому исследованию. Учебное пособие позволяет закрепить теоретические знания по системам автоматического управления и практические навыки исследования этих систем как теоретически, так и практически путем компьютерного моделирования с использованием SimInTech.

Разработка и сервисное обслуживание средств измерения, автоматизации, телемеханизации и связи, АСУТП, ИИС, САПР и метрологическому, математическому, программному обеспечению. До 2022 г. журнал назывался "Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности".

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».

Учебное пособие предназначено для самостоятельной проработки студентами дисциплины «Технология автоматизированных производств» и, в частности, изучения основ прикладных и научных исследований при создании новой техники. Приведены описания современных технологий и способов автоматизации и роботизации создаваемого оборудования, а также представлены решения и расчеты конкретных конструкторско-технологических задач, направленных на создание и эксплуатацию принципиально нового энергосберегающего оборудования повышенной производительности для производства паркета, ламелей, обрезной доски, двухкантного бруса высокого качества.

Унифицированы требования, предъявляемые к содержанию, форме, составу и глубине проработки отдельных разделов выпускной квалификационной работы (ВКР). Приведены сведения об организации работ, определении задач, о принципах защиты ВКР на итоговой аттестации. Материал пособия составлен в соответствии с Самостоятельно устанавливаемым образовательным стандартом, основной профессиональной образовательной программой по направлению подготовки 15.03.04 «Автоматизация технологических процессов и производств» с учетом положения «О порядке подготовки и защиты выпускной квалификационной работы студентов МГТУ им. Н.Э. Баумана, обучающихся по основным образовательным программам бакалавриата».

Издание предназначено для самостоятельного выполнения студентами двух домашних заданий по учебной дисциплине «Прикладная оптика». В домашнем задании № 1 требуется построить ход лучей через линзу и двухкомпонентную оптическую систему, заданную кардинальными элементами, в задании № 2 — выполнить аналитический расчет положения и диаметров диафрагм в двухкомпонентном телеобъективе. Приведены краткие теоретические сведения, исходные данные, последовательность выполнения домашних заданий, требования к оформлению.

Изложены основы теории управления с прогнозированием. Рассмотрены общая схема управления с предсказанием в непрерывном и дискретном времени, алгоритмы управления с линейными и нелинейными прогнозирующими моделями, средства пакета Model Predictive Control Toolbox среды MATLAB.

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.

Приведены основные теоретические и методические сведения по созданию автоматизированных систем управления специального назначения в интересах обеспечения деятельности органов управления: состав, структура, классификация, а также базовые требования, предъявляемые к системам и ее компонентам. Рассмотрены вопросы организации разработки и содержания работ на предпроектных стадиях и стадиях разработки, оценки качества автоматизированных систем управления специального назначения с учетом требований как национальных, так и международных стандартов и практических рекомендаций по порядку разработки сложных организационно-технических систем.

Книга посвящена одному из видов электрических приводов — частотно-управляемому с асинхронными электродвигателями, наиболее сложному и широко распространенному в современной технике. Рассмотрены проблемы теории и практики частотного управления асинхронными электродвигателями. Подробно изложены вопросы расчета статических характеристик, проанализированы режимы работы и управления частотно-управляемыми приводами. Теория работы частотно-управляемого привода рассмотрена применительно ко всем возможным приложениям, а особенности его работы, основные примеры и расчеты — к тяговому приводу. Предполагается знание читателем основ теории электротехники, электрических машин, преобразовательной техники, электроприводов и автоматического управления.

Настоящее пособие подготовлено к изданию на основе конспекта лекций профессора Г.М. Мосягина по дисциплине «Теория оптико-электронных систем», которые он читал студентам кафедры «Лазерные и оптико-электронные системы» МГТУ им. Н.Э. Баумана. Целью дисциплины является эффективное освоение методов математического моделирования оптико-электронных приборов, используемых при выполнении базовых проектных процедур анализа и параметрической оптимизации.

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).

Издание подготовлено в помощь студентам, выполняющим курсовую работу по учебной дисциплине «Прикладная оптика». На конкретном примере рассмотрен габаритный, аберрационный и светоэнергетический расчет оптической системы призменного монокуляра. Дана оценка качества изображения полученной оптической системы.

Учебно-методическое пособие для выполнения лабораторных работ является практическим руководством, предназначенным для самостоятельного овладения алгоритмическими методами контроля авиационных измерительных систем. Изучение методов предполагается проводить с использованием исследовательского кабины-тренажера и лабораторной базы научно-образовательного центра «Авионика». Отрабатывается функционирование системы контроля в процессе имитации маневров ЛА при заходе на посадку на движущийся авианосец.

Исследованы алгоритмы комплексной обработки информации современных навигационных систем летательных аппаратов. Представлены структуры навигационных комплексов, прицельно навигационных комплексов высокоточных летательных аппаратов. Разработаны критерии степени наблюдаемости переменных состояния моделей и критерии степени параметрической идентифицируемости, которые использованы для повышения точности алгоритмов оценивания и построения моделей погрешностей навигационных систем. Представлены оригинальные: подход динамического системного синтеза моделей исследуемых процессов, алгоритм коррекции в структуре навигационной системы на базе SDC-представления, комплексный критерий определения эффективности алгоритмов обработки информации в полете, а также редуцированная система контроля работоспособности навигационного комплекса.

Издание содержит материалы лекций по курсу «Методы контроля проникающими веществами». Представлены сведения о физических основах капиллярных методов контроля. Подробно рассмотрены физические основы методов капиллярной дефектоскопии, оборудование и технология капиллярной дефектоскопии. В приложении даны варианты типовых заданий для проведения промежуточной аттестации студентов.

Приведен материал для дополнительных занятий по курсу «Научная работа студентов», который основан на работах в области ультразвукового контроля, позволяющих студентам получить практические навыки измерения акустических параметров ультразвуковых волн, построения диаграммы направленности преобразователей.

В сборник включены доклады, представленные на Одиннадцатой Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения России», которая состоялась в сентябре 2018 г. в МГТУ им. Н.Э. Баумана. Структура сборника отражает тематическую направленность конференции. Тексты докладов размещены в Научной электронной библиотеке eLIBRARY.RU.

Предназначено для самостоятельной подготовки к выполнению лабораторной работы «Качество системы стабилизации курса самолета» по дисциплине «Управление техническими системами». Издание будет способствовать углубленному изучению раздела «Качество управления линейными системами автоматического регулирования (САР)» указанной дисциплины, освоению интегрального метода оценки качества САР, приобретению навыков построения системы дифференциальных уравнений, описывающих поведение САР, синтеза и построения структурных схем, соответствующих этим уравнениям, редактирования параметров, получения, визуализации и анализа результатов расчетов, формулировки выводов о характере и качестве переходных процессов САР.

В статье рассматривается разработка на стадии проектирования мобильных канатных комплексов методики формирования эффективной технико-экономической стратегии восстановления критически опасных структурных элементов канатной системы во время плановых ремонтов. Методика базируется на прогнозировании кинетики вероятности безотказной работы канатной системы в целом в течение всего срока ее эксплуатации, исходя из прогнозирования безотказной работы тех структурных элементов системы, отказ которых приводит к аварийному нарушению работы мобильного канатного комплекса. Моделирование включает интегрирование системы дифференциальных уравнений Колмогорова-Чепмена, модифицированной в связи с необходимостью дискретного изменения вероятности безотказной работы элементов, подлежащих замене в моменты времени проведения плановых ремонтов. В качестве технико-экономического критерия эффективности стратегии восстановления канатной системы принято условие получения минимально возможной суммарной стоимости ремонтов канатной системы в течение всего срока ее эксплуатации при обеспечении среднего значения вероятности безотказной работы в течение всего срока эксплуатации, нормируемого в техническом задании на проектирование мобильного канатного комплекса. Формирование указанной стратегии включает планирования графиков проведения, числа, моментов времени, объемов и стоимости плановых ремонтно-восстановительных мероприятий канатной системы. Дано описание компьютерной программы, которая реализует разработанную методику восстановления работоспособности канатной системы. Представлены результаты тестового примера расчета применительно к конкретному проектируемому мобильному канатному комплексу.

В статье представлен метод компьютерного моделирования протекания во времени процесса изменения показателей надежности ключевого структурного элемента мобильного канатного комплекса – канатной системы в целом. Метод базируется на разработанной вероятностной математической модели. На стадии проектирования мобильного канатного комплекса она позволяет прогнозировать кинетику показателей надежности при эксплуатации канатной системы как в целом, так и ее отдельных подсистем и конструктивных элементов с учетом сроков и объемов проведения ремонтно-восстановительных работ, а также проводить моделирование эксплуатационной стадии жизненного цикла. Расчет вероятности нахождения канатной системы в возможных сочетаниях ее состояний в произвольный момент времени основан на решении системы линейных дифференциальных уравнений Колмогорова-Чепмена, которая периодически перестраивается в моменты времени проведения плановых ремонтов мобильного канатного комплекса. Представлены результаты тестового примера расчета применительно к конкретному проектируемому мобильному канатному комплексу.

Представлен теоретический материал, а также компьютерные лабораторные работы и задания для самоконтроля по дисциплине «Измерительная техника, датчики». В практический раздел включены задачи, приведены оптимальные варианты их решения.

В учебном пособии представлены основные законы систем автоматического управления, их математическое описание, а также особенности в применении. Рассмотрена система автоматического проектирования принципиальных схем, в которой помимо сборки требуемой схемы можно произвести моделирование её работы.

Рассмотрена роль систем пожарной автоматики в обеспечении взрывопожарозащиты промышленных объектов. Изложены основы расчета водяных, пенных и газовых автоматических установок пожаротушения; принцип действия, правила монтажа и требования к эксплуатации систем автоматического пожаротушения и автоматической пожарной сигнализации, а также систем оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре.