Машиностроение

Пособие посвящено одному из важнейших этапов конструирования плазменных установок различного назначения – математическому моделированию комплекса процессов, протекающих как в самой высокотемпературной среде – плазме, так и в элементах конструкции, обеспечивающих работоспособность технических устройств. Рассмотрены методы аналитического и численного решения систем уравнений различных типов, приведены решения ряда практически важных задач, которые встречаются студентам при выполнении домашних заданий по основным дисциплинам специальностей 140403 и 140505, курсовом и дипломном проектировании. Пособие основано на материалах лекций, семинарских и лабораторных занятий по методам математического моделирования процессов в плазменных установках, проводимых автором в течение ряда лет в МГТУ им. Н.Э. Баумана

Приведены основные сведения о характеристиках, устройстве и принципах работы комплекса средств автоматизации ряда «Фундамент». Пособие предназначено для подготовки специалистов радиотехнических войск Военно-воздушных сил Российской Федерации, изучающих курс «Военно-техническая подготовка».

Рассмотрены типовые контакторные схемы управления электроприводами в функции времени, скорости и пути с асинхронными двигателями и двигателем постоянного тока. Процессы управления проиллюстрированы механическими характеристиками.

Рассмотрены методики подготовки и проведения тренажа на комплексе средств автоматизации «Фундамент». Для студентов МГТУ им. Н.Э. Баумана, обучающихся по специальности «Радиоэлектронные системы и комплексы».

Приведены краткие теоретические сведения по анализу данных. Рассмотрены примеры обработки результатов компьютерного моделирования электронных схем в среде Multisim 10 и MATLAB.

Рассмотрены основы проектирования микрополосковых устройств СВЧ с помощью пакета программ Microwave Office 2009 производства компании Applied Wave Research. На примере балансных смесителей описаны основные операции, которые необходимо выполнить при проектировании электрической принципиальной схемы устройства, создании его топологии, расчете и оптимизации рабочих параметров.

Рассмотрены устройство и программирование однокристальных микроконтроллеров на примере широко распространенного восьмиразрядного микроконтроллера семейства MCS-51. Предполагаетcя знание первой части учебного пособия «Функции, структура и элементная база систем автоматического управления», в которой заложены основы единого подхода к проектированию механических, электронных и программных компонентов технологического оборудования, и умение постановки четких технических заданий и технических предложений на начальных этапах проектирования.

Приведены варианты задания по проектированию синхронного счетчика mod7 с произвольным порядком счета для использования в автомате управления технологическим процессом и пример поэтапного выполнения расчета и последующего моделирования его функционирования в программной среде NI Multisim 10.1. Дана последовательность сборки схем и проведения моделирования в виртуальной лаборатории. Практические занятия выполняются с целью закрепления теоретических знаний и приобретения навыков работы в программной среде моделирования цифровых устройств Multisim 10.1 по дисциплине «Электротехника и электроника».

Рассмотрены основы применения решателя инженерных задач, предназначенного для автоматизации решения расчетных и логических задач. Изложены способы описания знаний предметной области с использованием естественного языка и табличных форм представления методик исходных нормативно-справочных документов. Основное внимание уделено процессу создания специалистами информационного обеспечения для автоматизированного решения различных задач технологического проектирования. Приведена методика формализации технологических знаний средствами решателя инженерных задач и ее использование в учебном процессе.

Методические указания посвящены анализу и синтезу систем автоматического регулирования. Описана методика моделирования линейной и нелинейной систем регулирования, системы с запаздыванием, исследовано влияние некоторых параметров названных систем на вид переходного процесса. Проведен анализ влияния параметров регулятора на выбранные критерии качества работы системы. Представлено описание универсальной программы «Моделирование в технических устройствах (МВТУ 3.7)», позволяющей проводить моделирование и оптимизацию систем автоматического регулирования и управления теплоэнергетических установок на ЭВМ.

В методических указаниях приведено описание экспериментальной установки по исследованию системы автоматического регулирования (САР) давления в проточной пневматической емкости. Описаны лабораторные работы по исследованию статических и динамических характеристик элементов САР и всей системы 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.

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.

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.

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

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.

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.

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.

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.