Московский энергетический институт (технический университет)




Скачать 238.63 Kb.
НазваниеМосковский энергетический институт (технический университет)
Дата03.02.2013
Размер238.63 Kb.
ТипДокументы
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ


(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)


ИНСТИТУТ ТЕПЛОВОЙ И АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ (ИТАЭ)
___________________________________________________________________________________________________________


Направление подготовки: 140700 Ядерная энергетика и теплофизика

Магистерская программа: Физика и техника низких температур

Квалификация (степень) выпускника: магистр

Форма обучения: очная


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"КОМПЬЮТЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В НАУКЕ И ОБРАЗОВАНИИ"



Цикл:

профессиональный




Часть цикла:

базовая




дисциплины по учебному плану:

ИТАЭ; М2.1




Часов (всего) по учебному плану:

288




Трудоемкость в зачетных единицах:

8

1 семестр – 3;
2 семестр - 5


Лекции

72 час

1,2 семестры

Практические занятия







Лабораторные работы

36 часов

1, 2 семестры

Расчетные задания, рефераты

36 час самостоят. работы

1, 2 семестры

Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)

180 час




Экзамены

54 часа сасостоят. работы

1, 2 семестры

Курсовые проекты (работы)









Москва - 2011

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является изучение проблем автоматизации физического эксперимента и использования техники микропроцессорных систем в АСНИ низкотемпературной техники

для последующего использования: при конструировании автоматизированных низкотемпературных систем, эксплуатации низкотемпературных систем и проведения экспериментальных исследований; изучение использования информационных технологий при проектировании новых низкотемпературных систем и установок.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

  • самостоятельно приобретать и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности, расширять и углублять своё научное мировоззрение, в том числе с помощью информационных технологий (ОК-6);

  • использовать современные и перспективные компьютерные и информационные технологии (ПК-9);

  • владеть основами проектирования и конструирования оборудования энергетических установок и энергетических комплексов и систем, проводить выбор стандартного и проектировать новое оборудование с использованием autocad и элементов систем автоматизированного проектирования(САПР) (ПК-21);

  • владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, имеет навыки работы с компьютером, как средством управления информацией;

  • использовать основные постулаты естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического и компьютерного моделирования в теоретических и расчетно-экспериментальных исследованиях.


Задачами дисциплины являются

  • познакомить обучающихся с проблемами и техникой проведения автоматизированного физического эксперимента и использования техники микропроцессорных систем в АСНИ криогенной техники;

  • дать информацию об автоматизированном физическом эксперименте и типовой схеме автоматизации, компьютерах и микропроцессорах используемых в системах реального времени, базовых электронных схемах и элементной базой автоматизации, блоках для автоматизации и интерфейсах связи с экспериментом.

  • дать информацию об измерительных преобразователях физических величин, преобразователях механических перемещений и давления, преобразователях перемещений, пьезоэлектрических преобразователях, преобразователях излучения и температуры, преобразователях расхода. и особенностях измерения расхода однофазных и двухфазных потоков при низких температурах;

  • научить принимать и обосновывать конкретные технические решения по использованию техники микропроцессорных систем при конструировании криогенных систем, эксплуатации криогенных систем и проведения экспериментальных исследований.

  • познакомить обучающихся с информационными технологиями применяемыми в процессе проектирования новых систем и установок низкотемпературной техники;

  • дать информацию программных приложениях, применяемых при проектировании новых систем и установок низкотемпературной техники;

  • научить принимать и обосновывать конкретные технические решения при проектировании новых систем и установок низкотемпературной техники;

  • научить использовать полученные знания в области информационных технологий к решению конкретных технических проблем возникающих при проектировании и создании низкотемпературных систем.


2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла М.2 основной образовательной программы подготовки магистров, обучающихся по программе "Физика и техника низких температур" направления 140700 Ядерная энергетика и теплофизика.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: "Информатика", "Вычислительная техника в расчетах низкотемпературных систем", "Низкотемпературный эксперимент", "Физика" и учебно-производственной практике.

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении выпускной квалификационной работы магистра, изучении дисциплины "Проектирование низкотемпературных систем" а также при конструировании низкотемпературных систем, эксплуатации низкотемпературных систем и проведении экспериментальных исследований.

.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

  • основные источники научно-технической информации по технике проведения автоматизированного физического эксперимента и использованию микропроцессорных систем в АСНИ криогенной техники;

  • типы измерительных преобразователей физических величин и особенности их применения в автоматизированном физическом эксперименте, их классификацию и маркировку;

  • источники научно-технической информации (журналы, сайты Интернет) по технике проведения автоматизированного физического эксперимента и использованию микропроцессорных систем в АСНИ низкотемпературной техники;

  • возможности использования полученных специализированных знаний для проектирования, создания и эксплуатации разнообразных установок низкотемпературной техники;

  • возможности использования специализированных знаний в области низкотемпературной техники для освоения смежных технических дисциплин;

  • возможности использования новейших информационных технологий при проектировании, создании и эксплуатации разнообразных низкотемпературных установок и систем;


Уметь:

  • самостоятельно разбираться в методах проведения автоматизированного физического эксперимента и использованию микропроцессорных систем в АСНИ криогенной техники и применять только соответствующие методики для решения поставленной задачи;

  • осуществлять поиск, анализировать научно-техническую информацию и выбирать необходимые методы и датчики для проведения качественного автоматизированного физического эксперимента;

  • выбирать микропроцессорные системы и отдельные блоки необходимые для проведения автоматизированного физического эксперимента в зависимости от условий их работы;

  • анализировать информацию о новых типах микропроцессорных систем, измерительных преобразователях физических величин и особенностях их применения в автоматизированном физическом эксперименте;

  • использовать современные информационные технологии на уровне пользователя для решения задач проектирования разнообразных аппаратов в низкотемпературных установках и системах;

Владеть:

  • терминологией в области микропроцессорных систем и измерительных преобразователей физических величин;

  • навыками поиска информации о новых методиках эксперимента и новых типах датчиков;

  • информацией о технических параметрах автоматизированных систем и оборудования используемого при конструировании низкотемпературных экспериментальных установок;

  • способностью использовать современные достижения науки и техники в соответствующей области, специальную литературу и другие информационные данные для решения профессиональных задач, отечественный и зарубежный опыт, современные компьютерные информационные технологии, методы анализа, синтеза и оптимизации в научно-исследовательских работах (ПК-16);

  • способностью применять методы моделирования высоко- и низкотемпературных теплогидравлических процессов в конкретных технических системах и математических моделях элементов, работающих на различных физических принципах, использовать пакеты прикладных программ моделирования и создавать программные продукты для моделирования процессов и систем (ПК-18);

  • способностью выполнять научные исследования в области проектирования и создания аппаратов новой техники (ПК-22);

  • готовностью использовать основы искусственного интеллекта, основные информационные и экспертные системы в областях проектирования и расчета научно-исследовательского и технологического оборудования, способностью разрабатывать элементы конструкций (ПК-24);

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 8 зачетных единиц, 288 часов.



п/п

Раздел дисциплины.

Форма промежуточной аттестации
(по семестрам)

Всего часов на раздел

Семестр

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и
трудоемкость (в часах)

Формы текущего контроля успеваемости

(по разделам)


лк

пр

лаб

сам.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

Автоматизированный физический эксперимент. Типовая схема автоматизации.

5

1

2







3

Тест на знание терминологии

2

Компьютеры и микропроцессоры в системах реального времени. Структура и основные физические параметры .

5

1

2







3

Тест на знание терминологии

3

Базовые электронные схемы и элементная база автоматизации. Схемы для аналоговой обработки сигналов на основе операционных усилителей.

5

1

2







3

Тест на знание терминологии

4

Базовые электронные схемы для обработки цифровых сигналов на основе операционных усилителей.

5

1

2







3

Тест на знание терминологии

5

Базовые электронные схемы для обработки цифровых сигналов на основе логических элементов.

11

1

4




4

3

Тест на знание терминологии

6

Блоки для автоматизации экспериментов. Электрические стандарты для устройств цифровой обработки сигналов.

9

1

2




4

3

Тест на знание терминологии

7

Преобразователи излучения и температуры


7


1


4








3

Тест на знание терминологии

8

Преобразователи температуры


5


1


2








3

Тест на знание терминологии

9

Преобразователи перемещений

5

1

2







3

Тест на знание терминологии

10

Преобразователи расхода

6

1

2







4

Тест на знание терминологии

11
Интерфейсы для связи с экспериментом

12

1

4




4

4

Допуск и сдача лабораторной работы

12
Интерфейсно - модульная система КАМАК. Логическая организация системы КАМАК

10

1

4




2

4

Допуск и сдача лабораторной работы

13

Интерфейсно - модульная система КАМАК. Протокол обмена между функциональными модулями и контроллером

12

1

4




4

4

Допуск и сдача лабораторной работы

14

Основные принципы процесса проектирования


6

2

2







4

Тест на знание материала

15

Автоматизация процесса создания технической документации


10

2

4




2

4

Тест на знание материала и подготовка к лабораторной работе

16

Автоматизация вычислений при создании проекта


12

2

4




2

6

Тест на знание материала и подготовка к лабораторной работе

17

Создание баз данных информации необходимой при проектировании


16

2

6




4

6

Тест на знание материала и подготовка к лабораторной работе

18

Основные понятия и возможности машинной графики


16

2

6




4

6

Тест на знание материала и подготовка к лабораторной работе

19

Программирование задач проектирования на языках высокого уровня


12

2

4




2

6

Тест на знание материала и подготовка к лабораторной работе

20

Основы построения автоматизированного технологического комплекса


10

2

4







6

Тест на знание материала

21

Конкретные системы САПР низкотемпературного оборудования


15

2

6




4

5

Тест на знание материала

22

Расчетное задание

36

1,2










36

Подготовка отчета




Зачет

4

1,2

--

--

--

4







Экзамен

54

1,2

--

--

--

54

Устный с применением ПК




Итого:

288




72




36

180





4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения

4.2.1. Лекции


1 семестр

1. Автоматизированный физический эксперимент

Предмет курса. Автоматизированный физический эксперимент. Типовая схема автоматизации. Технические средства автоматизации эксперимента. Режимы работы автоматизированных систем.

2. Компьютеры и микропроцессоры в системах реального времени

Компьютеры и микропроцессоры в системах реального времени. Структура и основные физические параметры компьютеров , работающих в системах реального времени. Организация системы прерываний. Периферийные устройства.

3. Базовые электронные схемы и элементная база автоматизации

Базовые электронные схемы и элементная база автоматизации. Схемы для аналоговой обработки сигналов на основе операционных усилителей с линейными и нелинейными элементами в цепи обратной связи. Основные характеристики операционных усилителей.

4. Базовые электронные схемы для обработки цифровых сигналов

Базовые электронные схемы для обработки цифровых сигналов на основе операционных усилителей. Дискриминаторы и формирователи логических сигналов. Устройство выборки и хранения. Генераторы и стабилизаторы.

5. Базовые электронные схемы для обработки цифровых сигналов

Базовые электронные схемы для обработки цифровых сигналов на основе логических элементов. Типы логических элементов. Схемотехническая реализация различной логики.


6. Блоки для автоматизации экспериментов

Блоки для автоматизации экспериментов. Электрические стандарты для устройств цифровой обработки сигналов. Технические характеристики и принцип действия аналого-цифровых преобразователей. Регистры и счётчики. Коммутаторы и мультиплексоры.

Блоки управления.

7. Преобразователи излучения и температуры

Измерительные преобразователи физических величин. Внешний и внутренний фотоэффект. Фотоприёмники и фотоумножители их характеристики и особенности их применения. Фоторезисторы, их устройство и основные характеристики.

8. Преобразователи температуры

Полупроводниковые датчики температуры. Терморезисторы, их устройство и основные характеристики. Термопары их характеристики и особенности применения. Способы стабилизации температуры холодного спая. Интегральные датчики температуры.

9. Преобразователи перемещений

Механические преобразователи перемещений. Полупроводниковые преобразователи перемещений. Тензорезисторы, их устройство и основные характеристики. Электрические преобразователи. Магнитные преобразователи. Датчик Холла и линейный дифференциальный трансформатор. Пьезоэлектрические преобразователи.

10. Преобразователи расхода

Датчики прямого и косвенного преобразования. Особенности преобразователей расхода Методы измерения объемного и массового расхода. Механические преобразователи расхода.

Тепловые преобразователи, их характеристики и особенности применения. Магнитные преобразователи. Измерение характеристик потока с помощью ультразвукового и лазерного зондирования.

11. Интерфейсы для связи с экспериментом

Интерфейсы для связи с экспериментом. Приборный интерфейс. Интерфейсно - модульная система КАМАК. Механический и электрический стандарты.

12. Интерфейсно - модульная система КАМАК

Логическая организация системы КАМАК. Структура команд. Временные характеристики цикла КАМАК.

13. Интерфейсно - модульная система КАМАК

Протокол обмена между функциональными модулями и контроллером. Развитие электронно-модульных систем для автоматизации научных исследований.


2 семестр

14. Основные принципы процесса проектирования

Классификация основных изделий криогенной техники. Основные понятия и принципы процесса проектирования. Их связь с разработкой программного обеспечения САПР. Уровни проектирования. Обобщенная схема проектирования на К-уровне. Информационное обеспечение для реализации этого алгоритма. Обобщенная схема информационного и программного обеспечения САПР. Основные характеристики элементов схемы.

15. Автоматизация процесса создания технической документации

Подготовка проектной технической документации САПР с использованием средств вычислительной техники. Возможности текстовых редакторов. Характеристики и практическая работа с текстовым редактором в САПР. Тенденции развития текстовых редакторов.

16. Автоматизация вычислений при создании проекта

Основные принципы организации вычислительных операций при работе с электронными таблицами в САПР. Возможности их использования. Решение с их помощью различных вычислительных и оптимизационных задач в САПР.

17. Создание баз данных информации необходимой при проектировании

Использование баз данных при проектировании изделий низкотемпературной техники. Основные понятия структурной организации баз данных. Требования предъявляемые к СУБД «гибких» баз данных. Изучение характеристик и практическая работа с базой данных.

18. Основные понятия и возможности машинной графики

Основные понятия инженерной графики и их связь с машинной графикой. Возможности машинной графики. Характеристики и практическая работа со средствами машинной графики. Возможности 3d проектирования.

19. Программирование задач проектирования на языках высокого уровня

Алгоритм проектирования конкретного изделия. Создание управляющей программы процесса проектирования. Алгоритмические языки позволяющие осуществить реализацию управляющей программы. Связь различных средств вычислительной техники САПР и управляющей программы между собой. Практическая работа по созданию элементов САПР.

20. Основы построения автоматизированного технологического комплекса

Технологический комплекс САПР. Автоматизация производства. Использование станков с числовым программным управлением и достижений робототехники. Подключение комплекса в общую структуру САПР.

21. Конкретные системы САПР низкотемпературного оборудования

Основные элементы низкотемпературного оборудования. Возможности создания САПР этих элементов. Примеры создания САПР отдельных элементов и низкотемпературных систем.


4.2.2. Практические занятия учебным планом не предусмотрены.

4.3. Лабораторные работы

1 семестр

№1 Изучение протокола обмена информацией между функциональными модулями и микропроцессорным контроллером. Запись информации в регистры функциональных модулей.

№2 Изучение протокола обмена информацией между функциональными модулями и микропроцессорным контроллером. Считывание информации из регистров функциональных модулей.

№3 Изучение алгоритма обработки сигналов датчиков с помощью счётного регистра.

№4 Изучение алгоритма обработки сигналов датчиков с помощью регистра с предварительной установкой.

№5 Изучение работы блоков синхронизации автоматизированной системы с внешними устройствами.

№6. Изучение работы амплитудно-цифрового преобразователя.


2 семестр

№1. Оформление документации в текстовом редакторе WORD (проведение вычислений, запись формул, построение диаграмм).

№2. Оформление документации в текстовом редакторе WORD (использование графики, оформление форм, работа с базой данных).

№3. Использование электронных таблиц EXCEL (проведение вычислений, решение оптимизационной задачи, фильтрация данных, использование функций работы с базой данных).

№4. Создание баз данных в ACCESS (оформление таблиц, создание форм, запросов, отчетов, работа с текстовым редактором и электронными таблицами).

№5. Создание чертежей конструкций изделий низкотемпературной техники в AUTOCAD, 3d max.

№6. Создание алгоритмических программ на VISUAL BASIC.

№7. Знакомство с элементами САПР по расчету криогенных емкостей и установок (вычерчивание схем установок, расчет теплопритоков, расчет теплообменников и компрессоров).

№8. Создание схемы низкотемпературной установки по индивидуальному заданию и проектирование отдельного блока схемы.


4.4. Расчетные задания

1 семестр

Расчёт элементов типовой схемы автоматизации и её характеристик на примере низкотемпературного эксперимента.

Создание алгоритмических программ на языке КАМАК-БЭЙСИК.


2 семестр

Расчет системы охлаждения радиоэлектронного оборудования.

Расчет характеристик элементов низкотемпературной схемы (теплообменник, компрессор, детандер)


4.5. Курсовые проекты и курсовые работы учебным планом не предусмотрены.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся в форме лекций с использованием мультимедийной техники и презентаций. Презентации лекций содержат большое количество фотоматериалов.

Самостоятельная работа включает использование Интернета для поиска информации о микропроцессорных системах и измерительных преобразователях физических величин. Изучение языка программирования микропроцессорных систем КАМАК-БЭЙСИК, подготовку к тестам и лабораторным работам, оформление отчета по расчетному заданию и подготовку его защиты, подготовку к зачету и экзамену.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, контрольные вопросы, устный опрос, защита расчетного задания.

Аттестация по дисциплине – экзамены в 1 и 2 семестрах.

Оценка за освоение дисциплины, определяется как оценка за экзамен.

В приложение к диплому вносится оценка за 2 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

  1. Певчев Ю.Ф. Финагенов К.Г. Автоматизация физического эксперимента. М; Энергоатомиздат, 1986 г.

  2. Г. Науман, В. Майлинг Стандартные интерфейсы для измерительной техники М; Мир,1982 г.

  3. Норенков ИП Основы автоматизированного проектирования М, Из-во МГТУ им Баумана, 2002

  4. Архаров А.М. и др. Криогенные системы. В 2 т. 3-е издание, М, Машиностроение, 1996

  5. Грувер М., Зиммерс Э. САПР и автоматизация производства. М., Мир, 1987

  6. Разработка САПР. Под ред. Петрова А.В. в 2 книгах , М, Высшая школа, 1999

  7. Кун Ву Ли Основы САПР (САД/САМ/САЕ) С-Пб, Питер, 2004

б) дополнительная литература:

  1. Описание языка КАМАК-БЭЙСИК.

  2. Описание лабораторных работ.

  3. Справочник по физико-техническим основам криогеники. Под ред. М.П.Малкова. Изд. 2-е перераб. и доп. М., «Энергия», 1973


7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

solidworks.ru, kompas.ru, solon-press.ru/sapr/html, gstarcad.ru microsoft.com/ru,

программный пакет LabVIEW 2001 фирмы National Instruments.

язык КАМАК-БЭЙСИК.

б) другие:

видеоматериалы об автоматизации производства, использовании ЧПУ и роботов,

описание программног пакета LabVIEW 2001,

описание языка КАМАК-БЭЙСИК.


8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций и показа учебных фильмов. Для выполнения лабораторных работ необходимо наличие дисплейного класса с персональными компьютерами и специальных экспериментальных стендов.


Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки магистров 140700 «Ядерная энергетика и теплофизика» и магистерской программе «Физика и техника низких температур».


ПРОГРАММУ СОСТАВИЛИ:

к.т.н., доцент Бухаров А.В.

к.т.н., доцент Алексеев ТА.


"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой Низких температур

д.т.н., профессор Дмитриев А.С.

Похожие:

Московский энергетический институт (технический университет) iconМосковский Энергетический Институт (Технический Университет) (мэи (ТУ)) Дата: 20 сентября 2010
Название компании: Московский Энергетический Институт (Технический Университет) (мэи (ТУ))
Московский энергетический институт (технический университет) iconМосковский энергетический институт (технический университет)

Московский энергетический институт (технический университет) iconМосковский энергетический институт (технический университет)

Московский энергетический институт (технический университет) iconМосковский энергетический институт (технический университет)

Московский энергетический институт (технический университет) iconМосковский энергетический институт (технический университет)

Московский энергетический институт (технический университет) iconМосковский энергетический институт (технический университет)

Московский энергетический институт (технический университет) iconМосковский энергетический институт (технический университет) российско-германский институт бизнеса

Московский энергетический институт (технический университет) iconМосковский энергетический институт (технический университет) институт электроэнергетики (иээ)

Московский энергетический институт (технический университет) iconМосковский энергетический институт (технический университет) институт электроэнергетики (иээ)

Московский энергетический институт (технический университет) iconМосковский энергетический институт (технический университет) институт
Магистерская программа: Автономные энергетические системы. Водородная и электрохимическая энергетика
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница