программа-минимум - Самарской академии государственного и

УТВЕРЖДАЮ
Ректор АМОУ ВПО «САГМУ»
_____________В.К.Семёнычев
«___»________________2012г.
Администрация городского округа Самара
Автономное муниципальное образовательное учреждение высшего
профессионального образования «Самарская академия государственного и
муниципального управления»
ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ЭКЗАМЕНА
в аспирантуру по специальности
05.13.05 «Элементы и устройства вычислительной техники и систем
управления»
(технические науки)
Самара
2012г.
Программа вступительного экзамена составлена в соответствии
- с Положением о подготовке научно-педагогических и научных кадров в
системе послевузовского профессионального образования в Российской
Федерации (с изменениями от 16 марта, 27 ноября 2000 г., 17 февраля 2004
г.) Приказ Минобразования России от 27 марта 1998 г. № 814;
- с Положением о подготовке научно-педагогических и научных кадров в
АМОУ ВПО «САГМУ» Приказ № 01/66 от 17.05.10;
- с Государственными образовательными стандартами высшего
профессионального образования.
Составители программы:
доктор технических наук, профессор Тарасов Е.М.;
доктор технических наук, профессор Митрофанов А.Н.
Рабочая программа обсуждена и одобрена на заседании кафедры
Математических методов и информационных технологий
Протокол № ____ от «___»___________________20____года
Заведующий кафедрой
«___»____________2012г.
______________________/л__В.К.Семёнычев_
(подпись)
(Ф.И.О.)
Введение
В основу настоящей программы положены следующие дисциплины:
общая электротехника и электроника; метрология, стандартизация и
сертификация; основы теории управления; микропроцессорные системы;
информационная техника; конструирование, проектирование и технология
автоматических электронных и микроэлектронных систем физических
установок и автоматизированных систем научных исследований;
технические средства автоматизации и управления; схемотехника ЭВМ.
1. Технические
средства
получения
Преобразовательные элементы и устройства
информации.
Датчики. Назначение, основные типы датчиков и физические принципы
действия. Датчики механических величин (линейных и угловых
перемещений,
скорости,
ускорений,
давлений
и
напряжений).
Тензочувствительные элементы, интегральные тензопреобразователи.
Средства измерения температуры, напряженности магнитного поля.
Термоэлектрические преобразователи, терморезисторы, термопары, датчики
Холла, магниторезисторы, магнитотранзисторы, магнитные варикапы,
магниточувствительные интегральные схемы. Интерферометрические,
дифракционные и волоконно-оптические датчики. Ультразвуковые датчики.
Пьезорезонансные
датчики.
Акустооптические
преобразователи
и
спектроанализаторы. Интеллектуальные датчики.
Основы теории погрешности и чувствительности преобразователей.
Методы математического описания чувствительности и точности средств
преобразования.
2. Технические средства приема, преобразования и передачи
измерительной и управляющей информации
Устройства
приема
информации
оптического
излучения
(инфракрасного,
видимого,
ультрафиолетового
диапазонов).
Многоэлементные фотоприемники, матрицы на приборах с зарядовой
связью, вакуумные и газонаполненные фотоэлементы.
Устройства ввода и вывода дискретных и число-импульсных сигналов.
Устройства гальванической развязки.
Аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи. Принципы
построения. Основные характеристики и параметры.
Микроконтроллеры, микроконвертеры, микроэлектронные устройства
сбора и обработки данных.
Усилители:
импульсные,
широкополосные,
операционные,
резонансные, полосовые, селективные. Усилители постоянных сигналов.
Основные характеристики и параметры. Особенности анализа и
проектирования.
Устройства связи с объектом управления (УСО). Основные типы УСО,
принципы организации.
Интерфейсы
систем
управления.
Классификация,
основные
характеристики интерфейсов. Системные (внутримашинные) интерфейсы.
Интерфейсы персональных компьютеров. Приборные интерфейсы (IEEE 488,
IEC 625.1). Интерфейсы устройств ввода-вывода. Последовательные
интерфейсы: SPI/Microware, SMBus,RS232C, ИРПС, I2С, USB, RS422, RS485.
Параллельные интерфейсы: Centronis, ИРПР, ИРПР-М, EPP/ECP.
3. Технические средства обработки, хранения
и выработки управляющих воздействий
информации
Принципы функционирования, сравнительные характеристики и
предпочтительные области применения устройств хранения информации
(магнитные, оптические, магнитооптические, полупроводниковые).
Цифровые средства обработки информации в системах управления.
Формирующие, импульсные и генерирующие элементы (формирователи
импульсов, триггерные схемы, регенеративные импульсные устройства,
генераторы линейно изменяющегося напряжения и тока, синусоидальных
колебаний, специальных функций).
Типовые элементы вычислительной техники: логические элементы,
дешифраторы, шифраторы, преобразователи кодов, сумматоры, триггеры,
программируемые логические интегральные схемы.
Микропроцессорные средства обработки информации в системах
управления. Аппаратная реализация вычислительных алгоритмов в
устройствах обработки сигналов, процессоры быстрого преобразования
Фурье.
Цифровые
сигнальные
процессоры.
Специализированные
микропроцессорные
контроллеры,
программируемые
компьютерные
контроллеры.
Системы автоматизации проектирования цифровых и аналоговых
устройств. Типы систем автоматизации. Моделирование функциональное и
временное. Проектирование устройств на программируемых логических
интегральных схемах (ПЛИС).
Системы автоматического резервирования в системах управления.
Цифровые регистраторы сигналов. SCADA-системы.
4. Исполнительные
устройства
отображения информации
и
средства
Исполнительные устройства. Типовые структуры, состав и
характеристики. Исполнительные механизмы и регулирующие органы на
базе электропривода постоянного тока, асинхронного электропривода и с
шаговыми двигателями.
Информационные электрические микромашины автоматических
устройств. Тахогенераторы, сельсины, вращающиеся трансформаторы.
Интеллектуальные
исполнительные
устройства,
системы
позиционирования. Интеллектуальные механотронные исполнительные
устройства.
Средства звуковой и оптической сигнализации. Типовые средства
отображения и документирования информации, устройства связи с
оператором. Принципы построения, классификация и технические
характеристики.
Сенсорные графические операторские панели. Видеотерминальные
средства, мнемосхемы, индикаторы.
5. Источники питания
Основные параметры и характеристики источников питания, основные
пути обеспечения их высоких эксплуатационных показателей.
Стабилизаторы
напряжения
линейного
типа.
Стабилизаторы
напряжения параметрического типа. Стабилизаторы напряжения и тока с
обратной связью. Принципы построения. Основные характеристики и
параметры. Пути и методы повышения эксплуатационных показателей.
Импульсные стабилизаторы напряжения. Принципы построения,
основные характеристики.
Преобразователи постоянного напряжения в переменное. Принципы
построения и характеристики.
Эталонные источники напряжения и тока. Эквиваленты сети.
Состояние и перспективы интегрального исполнения источников
питания.
Источники бесперебойного питания.
6.
Надежность
элементов
и
устройств
вычислительной техники и систем управления
Устойчивость элементов и устройств к внешним воздействиям.
Характеристики климатических воздействий. Механическая прочность.
Радиационная стойкость элементов и устройств. Виды воздействующих
излучений: корпускулярные, квантовые, волновые. Обратимые и остаточные
эффекты. Изменение параметров пассивных и активных компонентов под
воздействием радиации. Пути повышения радиационной стойкости
элементов и устройств.
Надежность элементов и устройств, ее количественные характеристики.
Внезапные и постепенные отказы. Влияние электрических и тепловых
режимов элементов на их надежность. Методы повышения надежности.
Ускоренные методы испытаний на надежность.
7. Оптимизация
элементов
и
вычислительной техники и систем управления
устройств
Расчет разброса параметров устройств. Детерминированные методы
расчета. Варианты расчета на наихудший случай. Численные вероятностные
расчеты. Оценка точности. Сравнение методов вероятностного расчета.
Оптимизация элементов и устройств. Формулировки задачи
оптимального расчета. Алгоритмы одновременного поиска. Одновременный
поиск при наличии ограничений и в многоэкстремальных задачах.
Простейшие методы многомерного поиска без ограничений. Методы
сопряженных направлений. Алгоритмы случайного поиска. Поиск в
многоэкстремальных задачах. Многомерный поиск при наличии
ограничений. Методы штрафных функций.
Основная литература
1. Пятибратов А.П. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации:
Учеб.- 4-е изд, перераб. И доп.- М: Финансы и статистика, Инфра-М, 2008.
2. Истомин Е.П, Новиков В.В. Высокоуровневые методы информатики и
программирования: Учеб.- 3-е изд.- СПБ: Андреевский издат. дом, 2010.
3. Аттетков А.В. Введение в методы оптимизации/ А.В.Аттетков,
В.С.Зарубин, А.Н.Капатников.-М.: Финансы и статистика; ИНФРА-М, 2008.-.
4. Кижаев С.А. Аналитические методы синтеза систем автоматического
управления.-Самара:Изд-во «НТЦ», 2006.
Трояновский В.М. информационно-управляющие системы и прикладная
теория случайных процессов.: Учебное пособие.-М.: Гелиос АРВ, 2004.
Дополнительная литература
Зайдель З. А.Ошибки измерений физических величин. М:Лань, 2005 г.
Атамалян Э. Г. Приборы и методы измерения электрических величин.
2005 г.
3.
Шарапов В., Мусиенко М., Шарапова Е. Пьезоэлектрические датчики. М:
Техносфера, 2006 г.
4.
Джексон Р. Г. Новейшие датчики. М: Техносфера, 2008 г.
Твердый переплет,
5.
Ромашов В.В., Булкин В.В. Методы и устройства передачи и обработки
информации, 2008 г.
6.
Колосовский Е. А. Устройства приема и обработки сигналов. 2007 г.
7.
Бух М. А., Зайцева Л. П. Microelectronics: Present and Future /
Микроэлектроника. Настоящее и будующее. 2008 г.
8.
Мишин Г. Т. Современная аналоговая микроэлектроника. Теория и
практика, 2007г.
9.
Барыбин А. А. Электроника и микроэлектроника. Физикотехнологические основы, 2008 г.
10.
Марголин В. И., Жабрев В. А., Тупик В. А. Физические основы
микроэлектроники, 2008 г.
11.
Ефимов И. Е., Козырь И. Я. Основы микроэлектроники. 2008 г.
12.
Галкин В.И., Пелевин Е.В. Промышленная электроника и
микроэлектроника. 2006г.
13.
Браславский И. Я., Ишматов З. Ш., Поляков В. Н. Энергосберегающий
асинхронный электропривод. 2004 г.
14.
Белов М. П., Новиков В. А., Рассудов Л. Н. Автоматизированный
электропривод типовых производственных механизмов и технологических
комплексов. 2007 г.
15.
Браун М. Источники питания. Расчет и конструирование. 2005 г.
16.
Хрусталева З. А., Парфенов С. В. Источники питания радиоаппаратуры.
2009 г.
17.
Мэк Р. Импульсные источники питания. Теоретические основы
проектирования и руководство по практическому применению. 2008 г.
18.
Готтлиб И. М. Источники питания. Инверторы. Конверторы. Линейные и
импульсные стабилизаторы. 2000 г.
19.
Шишмарев В. Ю. Надежность технических систем. 2010 г.
20.
Ушаков И. А. Курс теории надежности систем. 2008 г.
21.
Гончаров В. А. Методы оптимизации. 2010 г.
1.
2.
Гук М. Аппаратные средства IBM PC: Энциклопедия, 2-е изд. СПб.:
Питер, 2001.
23.Степаненко И.П. Основы микроэлектроники. Учеб. пособие для вузов. 2-е
изд., перераб. и доп. М.: Лаборатория базовых знаний, 2000.
24.Новиков Ю.В. Основы цифровой схемотехники. Базовые элементы и схемы.
Методы проектирования. М.: Мир, 2001.
25.Хорвиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: Пер. с англ. 6-е изд. перераб.
М.: Мир, 2001.
26.Смит Дж. Сопряжение компьютеров с внешними устройствами: Пер. с англ.
М.: Мир, 2000.
22.