НИУ ИТМО Каф. Систем управления и информатики Вопросы

НИУ ИТМО
Каф. Систем управления и информатики
Вопросы
к Государственному экзамену по направлению подготовки
27.04.03 ( 220100 ) – Системный анализ и управление.
2015 – 2016 учебный год.
Раздел 1. Современная теория систем управления
Консультатнт проф. Фуртат И.Б.
1.1 Адаптивное управление объектами без возмущений с полностью измеряемым
вектором состояния.
1.2 Адаптивное управление объектами с возмущениями с полностью измеряемым
вектором состояния.
1.3 Метод расширенной ошибки
1.4 Алгоритмы адаптации высокого порядка.
1.5 Модифицированный алгоритм адаптации высокого порядка.
1.6 Робастная версия последовательного компенсатора (наблюдатель А.А.
Бобцова).
1.7 Робастный метод вспомогательного контура.
1.8 Адаптивный алгоритм оценивания параметров внешнего гармонического
возмущения.
1.9 Управление объектами с запаздыванием по состоянию при полностью
измеряемом векторе состояния.
1.10 Модифицированный алгоритм адаптации высокого порядка для объектов с
запаздыванием по состоянию.
1.11 Метод вспомогательного контура для объектов с запаздыванием по
состоянию.
1.12 Управление объектами с запаздыванием по состоянию при полностью
измеряемом векторе состояния.
Раздел 2. Интеллектуальное управление в условиях неопределенностей.
Консультант проф. Ушаков А.В.
2.1 Управляемость и наблюдаемость. Критерии управляемости и наблюдаемости
непрерывных и дискретных объектов управления.
2.2 Каноническая структурная декомпозиция многомерного объекта по
Р. Калману на компоненты со свойствами управляемости-неуправляемости и
наблюдаемости – ненаблюдаемости.
2.3 Понятие устойчивости. Виды устойчивости: устойчивость по Ляпунову,
асимптотическая устойчивость, экспоненциальная асимптотическая
устойчивость непрерывных и дискретных систем.
2.4 Методы Ляпунова в исследовании устойчивости непрерывных систем.
2.5 Показатели качества переходных процессов непрерывных систем при
ступенчатом входном воздействии. Связь показателей с локализацией
собственных значений матрицы состояния и полюсов передаточной функции
системы .
2.6 Достижение абсолютной инвариантности при конечномерном задающем
воздействии, принцип внутренней модели, обобщенное изодромное
управление
2.7 Синтез непрерывных систем с помощью аппарата логарифмических
частотных характеристик.
2.8 Алгоритм синтеза модального управления непрерывным объектом при полной
измеримости его вектора состояния
2.9 Синтез наблюдающего устройства на основе использования матричного
уравнения Сильвестра.
2.10 Алгоритм синтеза динамического модального управления непрерывным
объектом при неполной измеримости его вектора состояния.
2.11 Статическая локальная линеаризация, секторная линеаризация и
гармоническая линеаризация.
2.12 Аппарат функций траекторной чувствительности . Модели траекторной
чувствительности непрерывных объектов.
2.13 Использование модели траекторной чувствительности непрерывных объектов
управления для априорного ранжирования варьируемых параметров. Пример.
2.14 Алгоритм оценки вариаций показателей качества систем в переходном
режиме с помощью функций траекторной чувствительности.
2.15 Алгоритм оценки вариаций показателей качества систем в установившемся
режиме с помощью функций траекторной чувствительности.
2.16 Оценка наихудшего сочетания варьируемых параметров с помощью матрицы
функций траекторной чувствительности.
2.17 Построение модели траекторной чувствительности дискретных объектов
управления. Пример.
2.18 Построение модели траекторной чувствительности дискретных систем
управления. Пример.
2.19 Алгоритм оценки вариаций показателей качества дискретных систем с
помощью функций траекторной чувствительности при вариации интервала
дискретности.
2.20 Функции чувствительности собственных значений матрицы и алгоритм их
вычисления. Пример.
2.21 .Интегральная оценка параметрической чувствительности собственных
значений линейной алгебраической задачи с помощью числа обусловленности
матрицы диагонализирующего преобразования. Пример.
2.22 Сингулярное разложение матриц. Вычисление компонентов сингулярного
разложения: сингулярных чисел матрицы , элементов левого и правого
сингулярных базисов матрицы. Пример.
2.23 Функции чувствительности сингулярных чисел и алгоритм их вычисления.
Пример.
2.24 Конструирование переходных матриц по состоянию и выходу для
многомерных непрерывных систем управления.
2.25 Алгоритм построение мажорант и минорант переходных функций по
состоянию и выходу для многомерных непрерывных систем управления на
спектре сингулярных чисел переходных матриц.
2.26 Алгоритм оценки чувствительности мажорант и минорант переходных
функций многомерных систем с помощью аппарата функций чувствительности
сингулярных чисел.
2.27 Алгоритм вычисления глобальных мажоранты и миноранты переходных
функций по состоянию и выходу для многомерных непрерывных систем
управления с заданными пределами вариаций параметров.
2.28 Алгоритм вычисления матриц дисперсий по состоянию, выходу и ошибки при
стохастическом воздействии типа «окрашенный шум» непрерывных систем.
2.29 Алгоритм вычисления минорант и мажорант дисперсий по состоянию,
выходу и ошибки непрерывных систем.
2.30 Параметрическая инвариантность выхода непрерывных систем относительно
неопределенности задания матричных компонентов модельного представления
непрерывного ОУ, условия ее достижимости.
2.31 Синтез параметрически инвариантных систем методом обобщенного
модального управления.
2.32 Синтез систем с заданной оценкой относительной неопределенности
матричных компонентов методом модального управления.
2.33 Системы с интервальными параметрами. Метод В.Л.Харитонова контроля
робастной устойчивости интервальных характеристических полиномов.
2.34 Синтез систем с гарантированной интервальностью показателей качества
методом модального управления
2.35 Косвенное адаптивное управление или идентификационный подход.
2.36 Прямое адаптивное управление или безидентификационный подход.
2.37 Принципы построения систем адаптивного управления: этапы синтеза
адаптивных систем.
2.38 Принципы построения систем адаптивного управления: базовые структуры
алгоритмов адаптации.
2.39 Нелинейное робастное управление многомерным объектом: постановка
задачи и синтез регулятора.
Раздел 3. Моделирование систем и комплексов.
Консультант доц. Блинников А.А.
3.1 Виды моделирования (реальное(материальное) и мысленное(идеальное)), виды
реального (натурное, физическое и аналоговое) и идеального (описательное и
символическое) моделирования.
3.2 Теорема Нетера. Получение математической модели системы на основе
физических законов природы (законы сохранения), на примере закона
сохранения импульса.
3.3 Преобразования Галилея. Инвариантность уравнений относительно сдвига
пространства, сдвига времени, поворота пространства и равномерного
движения.
3.4 Получение математической модели системы на основе формализма Лагранжа,
на примере описания колебаний в системе Гука.
3.5 Принцип Гамильтона. Вывод уравнений Лагранжа. Применение принципа
Гамильтона на примере электрического колебательного контура.
3.6 Уравнение Лагранжа для диссиапативных систем, в скалярной и векторной
форме.
3.7 Принцип динамического сжатия-расширения фазового пространства.
3.8 Получение математической модели системы на основе метода балансных
соотношений, на примере: цистерны со стоком и истоком жидкости,
системыхищник-жертва, эпидемии или товарного обмена (любой из
перечисленых).
3.9 Метод конечных элементов для приближенного моделирования систем с
распределенными параметрами.
3.10 Типовые распределенные блоки и передаточные функции систем с
распределенными параметрами.
3.11 Параллельное и последовательное соединение распределенных блоков.
3.12 Применения операционного исчисления для стандартной формы систем с
распределенными параметрами.
3.13 Применение конечных интегральных преобразований к системам с
распределенными параметрами.
3.14 Модальная модель систем с распределенными параметрами. Матричная
форма записи модальной модели.
3.15 Линеаризация нелинейных систем с распределенными параметрами.
3.16 Приближенное моделирование систем с распределенными параметрами с
использованием метода малого параметра.
3.17 Разностные методы приближенного моделирования систем с
распределенными параметрами.
3.18 Понятие шаблона разностного метода моделирования систем с
распределенными параметрами. Абсолютная и условная устойчивость
разностного метода.
3.19 Точность аппроксимации исходных систем с распределенными параметрами
бесконечномерной и конечномерной модальной моделью.
3.20 Псевдомодальные методы приближенного моделирования систем с
распределенными параметрами.
Раздел 4. Сетевые технологии в процессах управления
Консультант проф. Ушаков А.В.
4.1 Типы информационных сетей (LAN,MAN,WAN –типа). Сетевые топологии.
4.2 Базовые функциональные компоненты сетевого оборудования: повторители,
концентраторы, мосты, маршрутизаторы, шлюзы.
4.3 Типовые сетевые технологии: ETHERNET.
4.4 Типовые сетевые технологии: FDDI.
4.5 Типовые сетевые технологии: Token Ring.
4.6 Базовые стеки протоколов: OSI.
4.7 Базовые стеки протоколов: TCP/IP.
4.8 Базовые топологии и форматы кодов телемеханических протоколов.
4.9 Аппаратурный состав пунктов управления и контролируемых пунктов СТМ.
4.10 Методы обеспечения помехоустойчивости передачи телемеханической
информации.
4.11 Пример конструирования формата помехозащищенного кода
4.12 Эвристические и систематические помехозащищенные коды (ПЗК).Примеры
эвристических ПЗК: распределительные коды С25 и С27, инверсный,
корреляционный, итеративный.
4.13 Систематические помехозащищенные коды (ПЗК): групповые и циклические.
Построение матриц группового ПЗК на примере кода Хэмминга (7,4).
4.14 Построение аналитических представлений помехозащитного кодирования и
декодирования на примере кода Хэмминга (7,4).
4.15 Построение генераторов управляющих и тестовых последовательностей с
помощью аппарата передаточных функций. Пример синтеза генератора для
приема кода Хэмминга.
4.16 Устройства умножения модулярных многочленов.
4.17 Устройства деления модулярных многочленов.
4.18 Свойства матриц состояния линейной двоичной динамической системы над
двоичным конечным полем. Пример синтеза генератора скремблирующей
последовательности.
4.19 Циклические коды. Методы формирования циклических кодов: матричные и
дивидендные.
4.20 Циклические коды, исправляющие ошибки произвольной кратности . БЧХтехнология формирования образующих модулярных многочленов циклических
кодов.
4.21 Техническая реализация циклических кодирующих устройств методом
деления модулярных многочленов. Пример.
4.22 Связь матричных и дивидендных форм представления циклических кодов.
4.23 Техническая реализация циклических декодирующих устройств.
4.24 Коррекции циклических кодов с использованием синдрома ошибки
4.25 Коррекция циклических кодов с использованием квазисиндрома ошибки
4.26 Двоичное динамическое наблюдение в задаче помехоустойчивого
кодирования.
4.27 Передаточные функции линейных дискретных устройств телемеханики.
4.28 Автоматный синтез дискретных устройств телемеханики, базовый алгоритм.
4.29 Булевы производные. Способы их вычисления. Пример.Область применения.
4.30 Пример синтеза автоматной реализации дискретного устройства
телемеханики.
Раздел 5. Интегрированные системы проектирования и управления
Консультатнт доц. Сударчиков С.А.
5.1 Иерархия систем.
5.2 Определение интегрированной автоматизированной системы управления
(ИАСУ). Состав и структура ИАСУ.
5.3 Тенденции развития интегрированных систем
5.4 Принципы построения интегрированных систем управления
5.5 Основные стадии создания интегрированной автоматизированной системы
управления
5.6 Организация проектирования интегрированной автоматизированной системы
управления
5.7 Роль человека в интегрированной автоматизированной системы управления
5.8 Автоматизированные системы управления технологическими процессами
5.9 Автоматизированные системы управления гибкими производственными
системами
5.10 Автоматизированные системы управления предприятием
5.11 Системы автоматизированного проектирования
5.12 Автоматизированная система технологической подготовки производства
5.13 Автоматизированные системы научных исследований
5.14 Координация компонентов интегрированных систем управления
5.15 Интегрированные системы и стандарты на системы управления
5.16 Интегрированные системы и заинтересованные стороны организации
5.17 Последовательность расширения интегрированной системы управления
Литература
1. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического управления изд.4-е,перераб. и доп..-СПб.:Изд-во "Профессия",2003.-752с.
2. Бобцов А.А. Адаптивное и робастное управление неопределенными
системами по выходу. – СПб.: Наука, 2011. – 174 с.
3. Бобцов А.А., Никифоров В.О., Пыркин А.А., Слита О.В., Ушаков А.В. Методы
адаптивного и робастного управления нелинейными объектами в
приборостроении: Учебное пособие для вузов.–СПб.: НИУ ИТМО, 2013.-с.277,
ил.65.
4. Дударенко Н.А., Нуйя О.С., Сержантова М.В., Слита О.В., Ушаков А.В.
Математические основы теории систем: лекционный курс и практикум. Учебное
пособие для высших учебных заведений / Под ред. А. В. Ушакова – изд. 2–е,
расширенное и дополненное.– СПб.: НИУ ИТМО , 2014. 292 с., 15 ил.
5. Григорьев В.В., Лукьянова Г.В., Сергеев К.А. Современная теория систем
управления. Учебное пособие. 2009,- 264 с
6. Никифоров В.О. , Слита О.В., Ушаков А.В. Интеллектуальное управление в
условиях неопределенности. СПб.: СПбГУИТМО, 2011.
7. Дударенко Н.А., Слита О.В., Ушаков А.В. Математические основы
современной теории управления: аппарат метода пространства состояний:
учебное пособие. / Под ред. Ушакова А.В. – СПб: СПбГУ ИТМО, 2008. – 323 с.
8. Григорьев В.В., Бойков В.И., Болтунов Г.И., Быстров С.В., Коровьяков А.Н.,
Мансурова О.К. Проектирование регуляторов стохастических систем с
неопределенностями: учебное пособие.- СПб.:НИУ ИТМО, 2013.- 176с.
9. Душин С.Е. Моделирование систем и комплексов. Учебное пособие.СПБГУИТМО, 2009, 183 с.
10.
Рапопорт Э.Я. Структурное моделирование объектов и систем
управления с распределёнными параметрами // М.: Высш. шк., 2003. 299 с.: ил.
11. Ушаков А.В. Прикладная теория информации: элементы теории и практикум:
учебное пособие /Под ред. А.В.Ушакова. – СПб.: СПбГУИТМО.2012.–326с.
12. ГОСТ 26.205 – 88:Комплексы и устройства телемеханики (Общие технические
условия)
13. Компъютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для
вузов.24-е изд. /В.Г.Олифер, Н.А.Олифер. -СПб.:Питер,2010.
14. Ушаков А.В., Быстров П.С., Нуйя О.С. Сетевые технологии в процессах
управления: Учебное пособие для вузов. – СПб. НИУ ИТМО, 2012. 350с.
15. Мансурова О.К. Интегрированные системы проектирования и управления
Учебное пособие. 2009,- 283 с.
16. Информационная поддержка жизненного цикла изделий машиностроения:
принципы, системы и технологии CALS /ИПИ : Учебное пособие для студентов
высших учебных заведений. / А.Н. Ковцов, Ю.Ф. Назаров, И.М. Ибрагимов, А.Д.
Никифоров. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 304 с
17. Федоров Ю.Н. Справочник инженера по АСУ ТП. Проектирование и
разработка. Учеб.-практ. пособие. – М.: Инженерие, 2008.