Программа вступительного экзамена в аспирантуру по специальности "Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям )"

Аспирантура при ОАО «НИИ приборостроения им. В.В. Тихомирова»

У Т В Е Р Ж Д А Ю

Генеральный директор ОАО «НИИП»

Председатель НТС ___________Ю.И. Белый

«_____»________________2003 г.

                                         П Р О Г Р А М М А

вступительного экзамена в аспирантуру  по специальности  05.13.06                                  

«Автоматизация и управление технологическими процессами и

производствами  (по отраслям )».

I.   Предмет и основные понятия специальности.

Понятие системы. Цели и принципы управления. Автоматические и автоматизированные системы. Объект управления и система управления. Классификация объектов управления по назначению.

Непрерывные и дискретные системы. Определение состояний. Информация. Обратная связь. Проблемы адаптации и самоорганизации.

Моделирование как метод исследования сложных систем. Адекватность моделей. Проблема идентификации.

II.  Основы построения информационных систем управления.

Структура систем управления и наблюдения движущихся объектов. Типы систем специального назначения, их состав ( подсистемы),   структура требования к характеристикам, решаемые задачи.

Средства обработки информации. Контуры управления в сложных системах. Разбиение системы на подсистемы.

Радиолокационные, оптические и акустические информационные средства.

Уравнения распространения сигналов. Оценки пропускной способности информационных средств. Разрешающая способность и точность.

Автономные (инерционные) средства измерения информации. Уравнения движения.

Движущиеся объекты – аэродинамические и неаэродинамические, в том числе ИСЗ.

Управляемые движущиеся объекты. Уравнения движения. Кинематические и динамические параметры. Модели процессов движения и возмущений. Средства управления.

Особенности проектирования сложных систем. Декомпозиция на подсистемы. Агрегирование сложной системы. Цели и этапы операционного исследования.

Методы многокритериальной оптимизации. Метод экспертных оценок для критериев с разноразмерными и неформализуемыми компонентами. Метод последовательных уступок.

             III. Методы и технические средства обработки информации.

Случайные процессы. Нормальные и марковские случайные процессы Корреляционный и спектральный анализ процессов.

Последовательный анализ. Алгоритмы обнаружения движущихся объектов. Основы теории оценивания. Байесовские оценки. Оценки максимального правдоподобия. Оценки наименьших квадратов.

Оптимальный линейный фильтр. Модель сообщения и модель наблюдения. Дискретные алгоритмы фильтрации Калмана. Оптимальные линейные непрерывные фильтры Калмана и Винера.

Нелинейное оценивание. Оценивание с помощью условного   среднего. Приближения первого и второго порядка. Линеаризованный фильтр Калмана.

Методы реализации алгоритмов фильтрации в реальном времени. Алгоритмы оценивания параметров траекторий движущихся объектов.

Технические средства систем обработки информации. Вычислительные системы, сети, комплексы и среды. Их характеристики и классификация.

Организация информационного обмена между компонентами вычислительных систем и источниками потребления информации. Методы сегментирования программ. Управление ходом вычислительного процесса. Диспетчеризация вычислений. Работа вычислительной системы с разделением времени.

Особенности работы вычислительной системы в реальном масштабе времени.

Классификация систем отображения информации. Использование ЭВМ в диалоговых системах «Человек-ЭВМ».

            IV. Методы управления.

Общая постановка задачи синтеза систем управления, находящихся под воздействием случайных и неопределенных факторов.

Классы стратегий управления. Целевые функции управления. Чувствительность к изменениям параметров. Устойчивость систем управления в малом и большом.

Основы теории систем автоматического управления (САУ).

Линейные и нелинейные, непрерывные и дискретные САУ, их математические модели, характеристики САУ.

Методы анализа устойчивости и качества. Понятие пространства состояний. Управляемость и наблюдаемость.

Передаточные и переходные матрицы линейных систем. Оценка точности системы. Расчет детерминированных и случайных процессов в САУ. Теория чувствительности САУ.

Теория оптимального управления. Методы классического вариационного исчисления, принципы максимума Понтрягина, динамическое программирование.

Совместное оценивание и управление при квадратичной функции стоимости и гауссовой модели. Анализ чувствительности алгоритмов совместного оценивания и управления.

Разработка и исследование систем управления. Выбор структуры и параметров стохастических систем управления в условиях работы с неполной информацией. Квазиоптимальное управление на этапе отработки начальных рассогласований по критерию минимума времени переходного процесса.

Особенности управления движущимися объектами. Кинематика и динамика управления, обеспечивающие максимальную точность, при неполной координатной информации и ограниченных ресурсах. Структурные схемы систем.

Разработка математических моделей системы для различных этапов проектирования.

Определение предписанного движения объекта управления для характерных режимов функционирования. Линеаризация системы «Замораживание» коэффициентов дифференциального уравнения. Оценка устойчивости.

Оценка точности стохастических систем аналитичекими графо-аналитическими  методами и расчетными методами на ЭВМ.

Адаптивные системы управления. Методы оптимизации адаптивных стохастических систем.

Системы управления с эталонными моделями, их синтез и свойства.

                     V. Моделирование, автоматизация проектирования

               и планирование испытаний систем

Принципы и правила построения модели. Классификация ошибок моделирования. Оценка погрешностей модели проектируемой системы. Уточнение параметров и структуры модели функционирующей системы по результатам натурного эксперимента. Опытно-теоретический метод оценки характеристик систем. Совместные оценки. Методы моделирования.

Имитация случайных воздействий. Методы генерации случайных чисел. Равномерно распределенные случайные числа, метод преобразования, метод композиции.

Вычислительные аспекты моделирования. Процедуры численного интегрирования уравнений состояния, оптимизация целевых функций, оценки устойчивости систем управления.

Процедуры диспетчеризации событий. Составление списков событий. Языковое обеспечение систем моделирования, примеры построения языков моделирования.

Планирование эксперимента (испытаний). Выбор факторов и модели при планировании эксперимента. Полный и дробный факторный эксперименты.

Проведение и обработка результатов эксперимента на основе статистической теории. Оценка количества экспериментов. Процедуры обработки и анализа результатов эксперимента.

Автоматизация проектирования систем управления. Автоматическое формирование модели системы на основе библиотеки стандартных процедур обработки информации, решения уравнений состояния и оптимального управления. Алгоритмы поиска проектных решений.

Уточнение параметров системы методами моделирования.

Комплексные моделирующие стенды. Области применения.

Л И Т Е Р А Т У Р А

1.  Вентцель Е.С. Исследование операций. – М.: Сов.радио, 1972.

2.  Жимерин Д.Г., Мясников В.А. Автоматизированные и автоматические системы управления. – М.: Энергия, 1979.

3.  Мамиконов А.Г. Основы построения АСУ.- М.: Высшая школа, 1981.

4.  Якубайтис Э.А. Информационно-вычислительные сети. – М.: Финансы и статистика, 1984.

5.  Жданюк Б.Ф. Основы статистической обработки траекторных измерений. – М.: Сов. Радио, 1978.

6.  Кузьмин С.З. Основы теории цифровой обработки радиолокационной информации. – М.: Сов.радио, 1974.

7.  Мартин Дж. Организация баз данных  в вычислительных системах.-М.: Мир, 1980.

8.  Панфилов И.В., Половко А.М. Вычислительные системы. /Под ред. А.М.Половко.- М.: Сов.радио, 1980.

9.  Балашов Е.П., Пузанов Д.В. Микропроцессоры и микропроцессорные системы./ Под ред. В.В.Смолова. – М.: Радио и связь, 1981.

10. Техническая кибернетика. Теория автоматического регулирования./ Под ред. Солодовникова: в 3-х книгах.- М.: Машиностроение, 1967-1969.

11. Математические основы теории автоматического регулирования: в 2-х томах./ Под ред. Б.К. Чемоданова.- М.: Высшая школа, 1977.

12. Воронов А.А. Теория автоматического управления. Ч.1-2.-М.: Высшая школа, 1977.

13. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования: М.: Наука, 1975.

14. Саридж ДЖ. Самоорганизующиеся стохастические системы управления. – М.: Наука, 1980.

15. Шенон Р. Имитационное моделирование систем, искусство и наука. – М.: Мир, 1978.

16. Норенков И.П. Введение в автоматизированное проектирование технических устройств и  систем. – М.: Высшая школа, 1980.

17. Математическая теория планирования эксперимента. /Под. ред. С.М.Ермакова. – М.: Наука, 1983.

Программу составил:

Кандидат технических наук,

старший научный сотрудник                                                      П.И.Артамонов

                    .

  .. .