ИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО. ТЕХНИКА В ЦЕЛОМ

В методических указаниях рассматриваются методы настройки элементов беспроводной сети, режимы ее функционирования и способы обеспечения ее безопасности. Комплекс из семи лабораторных работ предназначен для студентов и слушателей, изучающих вопросы разработки и эксплуатации беспроводных компьютерных сетей. Методические указания к лабораторным работам могут использоваться для самостоятельного изучения практических основ построения сетей Wi-Fi.

Рассмотрен один из методов расчета количественных параметров надежности приборов и систем ориентации, стабилизации и навигации в процессе выполнения домашнего задания на основе статистического моделирования работы сложной системы при заданных характеристиках работоспособности элементов, из которых состоит система и времени наработки. Приведены необходимые сведения для изучения терминологии, связанной с методикой статистического моделирования систем. Описаны основные этапы моделирования и правила, принятые при построении моделей функционирования систем. Представлен пример алгоритма программы моделирования.

Дано описание методики разработки проектов интеллектуальных систем конструкторского и технологического проектирования в машиностроении. Для студентов старших курсов МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Содержат теоретические сведения, необходимые для изучения основных схем асинхронных и синхронных триггеров в статическом режиме. Знакомят с функциональными возможностями триггеров, разными способами хранения информации в них. Рассматривают логику функционирования триггеров с раздельной установкой состояния 1 и 0 (RS-триггеры); счетным входом (T -триггеры); приемом информации по одному входу (D-триггеры); универсальные триггеры с раздельной установкой состояния 0 и 1 (JK-триггеры).

Знакомят с основными логическими элементами и их функциональными возможностями для построения сложных устройств. Рассмотрены простейшие основные (базовые) логические элементы, реализующие логические функции на элементах комбинационного типа.

Приведены правила и примеры преобразования структурных схем линейных непрерывных стационарных систем автоматического управления, необходимые для решения задач проектирования и исследования указанных систем.

Методические указания посвящены вопросам моделирования и анализа радиотехнических устройств на примере усилителя низких частот с использованием программно-аппаратной платформы Advanced Design System (ADS) фирмы Agilent Technologies. Рассмотрены основные вопросы создания и редактирования проектов, моделирования и отображения результатов в ADS.

Рассмотрены вопросы проектирования и реализации автоматизированных систем управления на основе программно-технических комплексов, включающих программируемые промышленные контроллеры и инструментальные программные средства. Основное внимание уделено системам двух уровней: нижнего, обеспечивающего решение задач автоматического регулирования, и верхнего, обеспечивающего возможность оперативного управления.

Обязательным компонентом любого современного мехатронного устройства является микропроцессорная система, реализующая алгоритмы управления программным способом. В пособии изложены этапы и подходы к проектированию алгоритмического и программного обеспечения для микропроцессорных модулей мехатронных систем.

В методических указаниях рассмотрены основные вопросы, связанные с выполнением домашнего задания по теме «Устойчивость линейных систем автоматического управления» (курс «Управление техническими системами»).

Рассмотрены вопросы, связанные с использованием методов и средств автоматической и автоматизированной настройки систем управления. Изложены вопросы автоматизации настройки ПИД-регуляторов как с методологической зрения, так и с точки зрения их практической реализации. Значительное внимание уделено существующим пакетам прикладных программ, реализующим оптимальную настройку: Concept, Unity Pro, Трейс Моуд и др.

В пособии представлен программный комплекс цифрового моделирования в режиме реального времени характеристик заметности целей в лазерных и инфракрасных локационных системах. Рассмотрены статистические, структурные и алгебраические методы, методики и алгоритмы формирования цифровых моделей отражательных и излучательных характеристик 3D-объектов в системах оптической локации. На основе современных методов интеллектуального анализа данных предложено решение важных практических задач сжатия информации, полученной в результате имитационного цифрового моделирования, а также формирования информативных признаков для распознавания и классификации целей. Комплекс гарантирует требуемую адекватность получаемых данных и позволяет заменить дорогостоящие полигонные измерения универсальным и гибким вычислительным экспериментом.

Рассмотрены устройство, принцип работы и основные характеристики магнетронных распылительных систем (МРС). Изложены физические процессы и особенности работы МРС. Перечислены основные типы и конструктивные схемы МРС. Дан пример конструкции МРС с электромагнитной системой.

Содержит основы теории технологической оптимизации микроэлектронных устройств СВЧ, систематизированные процедуры статистического моделирования, проведения оптимизации, схемы процессов технологической оптимизации, примеры их выполнения с указанием последовательности использования расчетных зависимостей, а также методические рекомендации и необходимую справочную информацию.

Дано описание современных оптико-электронных систем дистанционного зондирования с искусственных спутников Земли: спутниковых метеорологических систем NOAA и MetOp; спутников серии EOS; спутников с аппаратурой высокого и сверхвысокого разрешения; российских спутников «Метеор-М», «Ресурс ДК-1», «Электро-Л» и «Канопус-В», а также современных спутниковых радиометров AVHRR, MODIS и ASTER.

Рассмотрены направления лазерной обработки, часто встречающиеся в машиностроении — гравировка, прецизионная резка, сварка миниатюрных изделий.

Даны необходимые указания к выполнению лабораторных работ по измерению средней мощности и энергии в импульсе лазерного излучения, приведены методики обработки результатов и расчета неопределенностей измерений.

Представленный в методических указаниях учебный материал предназначен для обучения студентов различным видам чтения. Тексты, заимствованные из современных научных журналов, отражают передовые достижения в области радиосвязи, перспективы новых технологий беспроводной связи, принципы работы радиоприемников, радиопередатчиков, мобильных телефонов и других беспроводных устройств. Рассмотрены также различные виды антенн, принцип их действия, их сходство и различия. Задания на составление плана изложения текста подготавливают студентов к более осмысленному извлечению информации из научных источников, создают базу для развития умения писать аннотации и рефераты к научным статьям. Грамматические упражнения позволяют повторить грамматический материал, вызывающий наибольшие трудности при переводе.

Рассмотрены состав и характеристики мобильных роботов, а также основы проектирования робототехнических комплексов и управления ими. Для студентов МГТУ им. Н.Э. Баумана, изучающих курс «Управление роботами и робототехническими комплексами».

Рассмотрены основные теоретические сведения и расчетные формулы, используемые при построении аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей, основные их параметры. Приведено описание интерфейса программы моделирования NI MULTISIM 10.1.

Проанализированы различные определения терминов «робот» и «робототехническая система» (РТС). Приведены классификационные признаки робототехнических систем и выполнен анализ различных критериев классификации. Представлена обобщенная структура РТС. Рассмотрены категории рабочих сред, в которых функционируют мобильные РТС. Установлены границы параметрических рядов масс мобильных роботов.

Рассмотрены основные понятия и приемы построения амплитудно- и фазочастотных характеристик операционного усилителя и различных типов фильтров. Приведен алгоритм анализа активного фильтра с использованием метода логарифмических амплитудно-частотных и логарифмических фазочастотных характеристик. Изложена методика моделирования электронной схемы с помощью компьютерной программы Multisim 10.1.

Рассмотрены особенности программируемых логических интегральных схем фирмы Altera, основы языка описания аппаратуры VHDL, использование пакета проектирования Aldec-HDL. Приведены примеры описания цифровых устройств на языке VHDL и их функциональная верификация.

Изложены краткие теоретические сведения по теории переходных процессов с одним и с двумя накопителями энергии. Приведен порядок выполнения лабораторной работы.

Содержит задания к лабораторной работе № 5 «Исследование переходных процессов в линейных электрических цепях».

Изложены основы теории электромеханики - процессов взаимного преобразования электрической и механической энергий. Показана связь между электрическими, магнитными и механическими величинами на основе законов электромагнитной индукции и электромагнитного взаимодействия. Рассмотрены физические процессы в машинах постоянного тока, их устройство и функциональные особенности, а также характеристики двигателей постоянного тока.

Изложены принципы построения импульсных и фазовых дальномерных устройств. Приведены методики определения предельной измеряемой дальности и расчет точностных параметров дальномеров. Рассмотрены методы цифровой обработки сигналов, улучшающие характеристики приборов измерения дальности. Дано описание современной элементной базы.

Учебное пособие состоит из четырех разделов, посвященных лазерной обработке материалов, используемых в микроэлектронике. Рассмотрены такие часто используемые процессы, как обработка полупроводников и отжиг имплантированных слоев в полупроводниках, перекристаллизация и стабилизация параметров тонких слоев в полупроводниках, модифицирование и изменение химического состава поверхностных слоев путем лазерного напыления тонких пленок, осаждение пленок из газовой фазы и растворов. Большое внимание уделено вопросам обработки тонких пленок в виде лазерной подгонки пленочных резисторов, конденсаторов; вопросам лазерной литографии, записи информации.

Изложены вопросы, связанные с оценкой влияния на работоспособность РЭС климатических факторов, а также методы защиты РЭС от вредного воздействия повышенных влажности и температуры окружающей среды. Рассмотрены методы защиты РЭС от ионизирующих излучений и помех различной природы возникновения.

В работе рассмотрены основные этапы проектирования цифрового комбинационного устройства для трех входных переменных, алгоритм работы которого задан таблицей истинности в соответствии с технологическим процессом. Проектирование проводится с помощью логического преобразователя программой среды Multisim 10.1, который сразу по таблице истинности выдает модель требуемого устройства в разных базисах. Приведены описание интерфейса, технологии сборки схем цифровых устройств, устройств визуализации и инструментарии данной среды. На полученных моделях студенты проверяют работу данного устройства в программной среде моделирования цифровых устройств Multisim 10.1, которая установлена на персональных компьютерах в компьютерном классе кафедры ФН-7. Такое моделирование позволяет студентам наглядно проверить правильность проведенных расчетов и получить навыки работы с данной программой.

Представлены математический пакет МАTLAВ и его приложения для визуального моделирования силовых электрических устройств. На примере однофазной однополупериодной схемы выпрямления рассмотрены принципы построения моделей тиристорных преобразователей. Показаны особенности работы многофазных преобразователей в выпрямительном и инверторном режимах с нагрузкой в виде якорной цепи двигателей постоянного тока, а также построенных на их основе непосредственных преобразователей частоты для управления асинхронными двигателями. Приведены основные теоретические сведения по указанным разделам курсов и задание для выполнения работы.

Приведены варианты домашнего задания по расчету статических и динамических характеристик электропривода с примером выполнения и оформления, а также основные характеристики некоторых типов электродвигателей.

Рассмотрен принцип действия, основные погрешности и конструкция динамически настраиваемого гироскопа, приведены методика его испытаний, описание лабораторной установки и пользовательского интерфейса программы обработки результатов экспериментов, а также контрольные вопросы.

Рассмотрены особенности электромагнитных помех в устройствах электронной аппаратуры, различающихся функциональным назначением и схемотехническим исполнением. Приведены результаты исследований, позволяющие обеспечить электромагнитную совместимость в радиоприемных, радиопередающих, вычислительных и других устройствах электронной аппаратуры.

Приведены описание и методика выполнения двух лабораторных работ, связанных с измерениями характеристик (цепей с сосредоточенными параметрами. На примере измерения сопротивления резисторов, емкости конденсаторов и индуктивности дросселей приведена оценка возможностей двух методов измерений: мостового и резонансного. Особенностью работ является подробное изучение применяемых приборов и анализ точности полученных результатов.

Дано описание двух лабораторных работ по темам «Статистическое определение погрешностей установки частоты генератора» и «Определение нестабильности частоты генератора». В процессе выполнения лабораторных работ студенты проводят измерения, обрабатывают их результаты и делают оценки погрешностей измерений.

Представлена схема процесса проектирования изделий электронной аппаратуры, проанализированы основные этапы и задачи проектирования аппаратуры на каждом иерархическом уровне. Рассмотрены методы формализации задач при автоматизированном проектировании электронной аппаратуры. Даны основные понятия и определения из теории графов, приведены методы формального описания электрических принципиальных схем. Представлены структура домашнего задания по теме «Автоматизация проектирования электронной аппаратуры» и контрольный пример.

Рассмотрены основные области применения, конструктивные особенности и эксплуатационные характеристики импульсных ксеноновых ламп, инженерные методы расчета параметров электротехнического контура ламп, термодинамических, переносных и оптических свойств низкотемпературной неидеальной ксеноновой плазмы и спектрально-яркостных характеристик. Даны рекомендации по выбору оптимальных режимов работы импульсных трубчатых ламп и примеры расчета параметров плазмы и рабочих характеристик ламп, применяемых для решения практических задач.

Рассмотрено решение задачи придельного сбрасывания груза с авиационного носителя, описаны особенности работы и схемотехнического исполнения оптических прицелов бомбометания (ОПБ), а также систем наведения управляемых авиационных бомб (УАБ), приведен порядок выбора и расчета основных характеристик визирной системы и прицельных параметров ОПБ, дана количественная оценка ожидаемой методической погрешности наведения УАБ системами их управления трех поколений.

Рассмотрены основные методы расчета трехфазных электрических цепей и порядок построения векторных диаграмм. Дано краткое описание лабораторного стенда. Приведен порядок выполнения работы.

Журнал содержит задания к лабораторной работе № 4 «Исследование трехфазных электрических цепей». Для студентов МГТУ им. Н.Э. Баумана, изучающих курс «Электротехника и электроника».

Рассмотрены основные методы расчета цепей переменного тока, предусмотренные учебной программой. Представлены основные законы электротехники и методы расчета синусоидальных цепей, принятые обозначения электрических величин, используемые схемы замещения, электроизмерительные приборы.

Рассмотрены основные методы регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока и методы его торможения, приведены соответствующие схемы включения, формулы, необходимые для расчета исследуемых характеристик двигателей, выпускаемых в настоящее время промышленностью.

Приведены задание и порядок выполнения двух лабораторных работ по теме «Аналоговая электроника». Представлены электрические схемы исследуемых устройств, таблицы для экспериментальных данных и расчетных величин, оси координат необходимых графиков.

Методические указания содержат основные теоретические сведения, необходимые для понимания работы регистров, и знакомят с основными способами кодирования информации цифровыми сигналами, а также с алгоритмами сложения и вычитания чисел.

Содержат основные теоретические сведения, необходимые для понимания, анализа работы счетчиков и дешифраторов. Рассмотрено целевое назначение счетчиков, простых и реверсивных.

Содержит описание лабораторных работ по курсу «Электроника» и «Электроника и микропроцессорная техника». Практикум может выполняться на лабораторном стенде с традиционными измерительными приборами, на персональном компьютере с виртуальными измерительными приборами как локально, на стенде, так и в режиме удаленного доступа в сети Интернет. Предполагается, что пользователи знакомы с теоретическими положениями, относящимися к материалу лабораторных работ.

Приведены краткие теоретические сведения и указания по выполнению домашнего задания по курсу «Электротехника». Для студентов приборостроительных специальностей, выполняющих домашнее задание по курсам «Теоретические основы электротехники» и «Теория электрических цепей».

Рассмотрены типы волн и направляющих структур дискретного и непрерывного типов, в которых волны могут существовать. Показана связь телеграфных уравнений с уравнениями Максвелла. Подробно изучены распределения комплексных амплитуд тока и напряжения внутри непрерывной одномерной направляющей структуры (длинной линии) и ее частотные характеристики.

Журнал содержит задания и порядок выполнения лабораторных работ № 1 и 3 по разделу «Линейные электрические цепи», электрические схемы исследуемых устройств, таблицы для записи экспериментальных и расчетных данных, размерные сетки и свободное место для построения необходимых графиков зависимостей и векторных диаграмм соответственно.