05.13.05

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭКОНОМИКИ И СЕРВИСА»
(УГУЭС)
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по НИР УГУЭС
___________Р.Р. Сафин
«___» _______________ 2014 г.
Одобрено на заседании кафедры Машины,
аппараты, приборы и технологии сервиса
«___» _______2014 г.
Зав. кафедрой____М.А. Ураксеев
ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ЭКЗАМЕНА В АСПИРАНТУРУ ПО
СПЕЦИАЛЬНОСТИ
05.13.05 «ЭЛЕМЕНТЫ И УСТРОЙСТВА ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ И
СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ»
,
Уфа, 2014 г.
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». Программа разработана на
основании существующей программы - минимума кандидатского экзамена по
специальности 05.13.05 «Элементы и устройства вычислительной техники и систем
управления», разработанной Московским инженерно-физическим институтом
/государственным университетом/, Московским государственным институтом
электроники и математики /техническим университетом/, Институтом океанологии
им. П.П.Ширшова Российской Академии наук и одобренной Экспертным советом
Высшей аттестационной комиссии по управлению, вычислительной технике и
информатике.
1. Физические эффекты и явления
Гальваномагнитный
эффект
Холла.
Магниторезистивный
эффект.
Магнитодиодный эффект. Продольный магнитооптический эффект Фарадея.
Магнитооптический эффект Фарадея в оптическом волокне. Магнитооптический
эффект Керра. Акустооптические эффекты Рамана-Ната и Брэгга. Электрооптический
эффект Поккельса. Электрооптический эффект Керра. Эффект Доплера.
Пьезоэлектрический эффект. Тензорезистивный эффект. Эффект магнитострикции.
Термоэлектрические эффекты Зеебека, Пельтье и Томсона. Закон электромагнитной
индукции Фарадея.
2. Технические средства получения информации, преобразовательные
элементы и устройства
Датчики. Назначение, основные типы датчиков и физические принципы действия.
Датчики механических величин (линейных и угловых перемещений, скорости,
ускорений, давлений, сил и деформаций). Тензочувствительные элементы, интегральные
тензопреобразователи.
Средства
измерения
температуры,
напряженности
электрического
и
магнитного
поля.
Тензоэлектрические
преобразователи,
терморезисторы, термопары, датчики Холла, магниточувствительные интегральные
схемы.
Интерферометрические, дифракционные и волоконно-оптические датчики.
Ультразвуковые датчики. Пьезорезонансные датчики.
Акустооптические преобразователи и спектроанализаторы. Газоанализаторы,
концентратомеры жидкостей. Уровнемеры, расходомеры. Интеллектуальные датчики.
Основы теории погрешности и чувствительности преобразователей. Методы
математического описания чувствительности и точности средств преобразования.
3. 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 цифро-аналоговые преобразователи. Принципы
построения. Основные характеристики и параметры.
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 (1ЁЕЕ 488, IEC 625.1).
Интерфейсы устройств ввода/вывода. Последовательные интерфейсы: RS232C,
ИРПС, I2C, USB, RS422, RS485. Параллельные интерфейсы: Centronis, ИРПР, ИРПРМ, ЕРР/ЕСР.
4. Технические средства обработки, хранения информации и выработки
управляющих воздействий
Принципы
функционирования,
сравнительные
характеристики
и
предпочтительные области применения устройств хранения информации (магнитные,
оптические, магнито-оптические, полупроводниковые).
Цифровые средства обработки информации в системах управления.
Формирующие, импульсные и генерирующие элементы (формирователи импульсов,
триггерные схемы, регенеративные импульсные устройства, генераторы линейноизменяющегося напряжения и тока, синусоидальных колебаний, специальных функций).
Типовые
элементы
вычислительной
техники:
логические
элементы,
дешифраторы, шифраторы, преобразователи кодов, сумматоры, триггеры, ПЛИС.
Интегральные микросхемы запоминающих устройств (ПЗУ, ОЗУ, ППЗУ).
Сравнительная оценка характеристик ОЗУ, СОЗУ, ДОЗУ, ППЗУ и др.
Микропроцессорные средства обработки информации в системах управления.
Аппаратная реализация вычислительных алгоритмов в устройствах обработки сигналов,
процессоры быстрого преобразователя 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).
5. Исполнительные устройства и средства отображения информации
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. Видеотерминальные средства,
мнемосхемы, индикаторы. Операторские панели и станции.
6. Источники питания
Основные параметры и характеристики источников питания, основные пути
обеспечения 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.
Состояние и перспективы интегрального исполнения источников питания.
Источники бесперебойного питания.
7. 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 воздействия 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.
8.Оптимизация элементов и устройств вычислительной техники и
систем управления
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.
Список рекомендуемой литературы
1.
Физический энциклопедический словарь/Под ред. А.М.Прохорова. М.:Сов.энциклопедия, 1983. - 928с.
2.
Гонда С., Сэко Д. Оптоэлектроника в вопросах и ответах/Пер. с япон. Л.:Энергоатомиздат, 1989.- 184с.
3.
Электроника и микросхемотехника. Учебник / Под общ. ред.
Краснопрошиной – К.: Высшая школа. Голов, изд-во, 1989.
4.
Родионов В.Д., Терехов В.А., Яковлев В.Б. Технические средства АСУТП.
Учеб.пособие для вузов. — М.:Высш.шк., 1989. — 262с.
5.
Волоконно-оптические
датчики /Под ред. Т.Окоси: Пер. с япон. Л.:Энергоатомиздат, 1990. - 256с.
6.
Гусев В.Г.. Гусев Ю.М. Электроника - М.: Высшая школа, 1991.
7.
Датчики измерительных систем. В 2 кн. Кн. 1 / Ж. Аш и др. Пер. с франц.
М.: Мир, 1992.
8.
Кузнецов В.А., Якунина Г.В. Основы метрологии. - М: Изд-во стандартов,
1995.
9.
Лазарев В.Г. Интеллектуальные цифровые сети. Справочник. - М.: Финансы
и статистика, 1996.
10.
Макаров В.В., Лохин В.М., Петрыкин А.А. Дискретные системы
автоматического управления теплотехническими объектами. - М.: Наука; Физматлит,
1998.
11.
Корнеев В.В., Киселев А.В. Современные микропроцессоры. 2-е изд. М.:
НОЛИДЖ, 2000.
12.
Смит Дж. Сопряжение компьютеров с внешними устройствами: Пер. с англ.
- М.: Мир, 2000.
13.
Степаненко И.П. Основы микроэлектроники. Учеб. пособие для вузов. 2-е
изд., перераб. и доп. - М.: Лаборатория базовых знаний, 2000.
14.
Нивиков Ю.В. Основы цифровой схемотехники. Базовые элементы и схемы.
Методы проектирования. - М.:Мир, 2001.
15.
Гук М. Аппаратные средства IBM PC: Энциклопедия, 2-е изд. - СПб.: Питер,
2001.
16.
Хорвиц П., Хилл У. Искусство схемотехники/Пер. с англ. 6-е изд. перераб. М.:Мир, 2001.
17.
Новиков Ю.В. Основы цифровой схемотехники. Базовые элементы и схемы.
Методы проектирования. - М.: Мир, 2001.
18.
Фрайден Дж. Современные датчики. Справочник. - М.: Техносфера, 2006. –
592 с.
19.
Балдев Р., Раджендран В., Паланичами П. Применения ультразвука. – М.:
Техносфера, 2006. – 576 с.
20.
Джексон Р.Г. Новейшие датчики. – М.: Техносфера, 2007. – 384 с.
21.
Шмид Д. Управляющие системы и автоматика. – М.: Техносфера, 2007.
22.
Наундорф У. Аналоговая электроника: основы, расчет, моделирование. –М:
Техносфера, 2008.
23.
Волоконно-оптические датчики. Вводный курс для инженеров и научных
работников / Под ред. Э. Удда. – М.: Техносфера, 2008. – 520 с.
24.
Клаассен К. Основы измерений. Датчики и электронные приборы: Учебное
пособие. – Долгопрудный: Изд.дом «Интеллект», 2008. – 352 с.
25.
Хорвиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: Пер. с англ. 7-е изд. перераб.
М.: Бином, Мир, 2009.
26.
Базовые лекции по электронике (в 2-х томах) Том II: Твердотельная
электроника/ Сборник / Под общ. ред. Пролейко В.М. – М.: Техносфера, 2009.
27.
Букреев И.Н., Горячев В.И., Мансуров Б.М. Микроэлектронные схемы
цифровых устройств. – М.: Техносфера, 2009.
28.
Кангин В. В., Козлов В. Н. Аппаратные и программные средства систем
управления. Промышленные сети и контроллеры. Учебное пособие. - М: Бином.
Лаборатория знаний. 2011.
29.
Топильский В.Б. Микроэлектронные измерительные преобразователи.
Учебное пособие. - М: Бином. Лаборатория знаний. 2012.