Лекции по дисциплине «Методы и средства автоматизации профессиональной деятельности»

1. Лекции по дисциплине «Методы и средства автоматизации профессиональной деятельности» Бурулько Лев Кириллович Доцент кафедры «Электропривода и электрооборудования»

2. Цель дисциплины • Подготовка специалистов, владеющих общими принципами и методами автоматизации инженерной деятельности и имеющих навыки их практического использования в области электромеханики и энергетики

3. Количество часов по дисциплине • Лекций – 18 ч., • Лабораторных работ (практических занятий) – 46 ч., • Всего аудиторных занятий – 64 ч., • Самостоятельная работа – 64 ч. • Всего по дисциплине 129 ч., • Итоговая аттестация зачет

4. Темы лекций • Введение • Моделирование электронных схем в программе «Electronics Workbench». • Прикладная программа «Mathcad» для решения численных и аналитических задач. • Моделирование в системе «MATLAB/Simulink». • Система автоматизированного проектирования печатных плат «P-CAD». • Применение пакета «T-Flex CAD». • Программа «ELCUT» для решения полевых задач

5. Требования к студенту • Знания информатики и вычислительной техники, • Знать основ математического анализа, • Знать теоретические основы электротехники и теоретические основы электроники, инженерной и компьютерной графики. • Студенты должны иметь уверенные навыки работы с персональным компьютером.

6. Виды профессиональной деятельности • Конструкторская и технологическая; • Организацинно-управленческая; • Научно-исследовательская. Адаптация к следующим видам профессиональной деятельности: • Монтажно-наладочные работы; • Эксплуатационное и сервисное обслуживание .

7. Учебно-методическое обеспечение Учебно-методическое обеспечение дисциплины включает в себя: • - учебники и учебные пособия, наименования которых приведены в списке учебной литературы; • - учебно-методическое пособие, разработанное на кафедре ЭПЭО, предназначенное для проведения лабораторных занятий и самостоятельной работы студента; • - комплект учебно-методических материалов к выполнению лабораторных работ; • - прикладное программное обеспечение MathCAD 200х; MS-Office Excel 200x; банк контрольных заданий для осуществления рубежного контроля; • банк контролирующих материалов для итогового контроля.

8. Список рекомендуемой литературы • 1. Макаров Е.Г. Инженерные расчеты в MathCAD. Учебный курс, СПб., 2004. • 2. КудрявцевЕ.М. MathCad 2000 Pro. Для пользователей, ДМК Пресс, 2001. • 3. Троицкий В.А., Иванова И.М., Старостин И.А., Шелест В.Д. Инженерные расчеты на ЭВМ. Справочное пособие.- Л.,1979. • 4. Рычков В. Excel 2000. – С-Петербург., 2004. • 5. Калиткин Н.Н. Численные методы. М., 1978. • 6. Дьяконов В.Д. Maple 7. Учебный курс. — СПб.: Питер, 2001. — 620с.; ил.

9. Учебно-методическое обеспечение лабораторныхзанятий и самостоятельной работы • Глазырин А. С., Ляпунов Д. Ю., Слащёв И. В., Ляпушкин С. В. Методы и средства автоматизации профессиональной деятельности. Учебное пособие. Часть 1. – Томск: Изд. ТПУ, 2007. – 156 с. • Глазырин А. С., Ляпунов Д. Ю., Слащёв И. В., Ляпушкин С. В. Методы и средства автоматизации профессиональной деятельности. Учебное пособие. Часть 1. – Томск: Изд. ТПУ, 2007. – 147 с. • Мальцева О. П., Кояин Н.В., Удут Л.С. Численные методы в электротехнике. Компьютерный лабораторный практикум. Томск, 2003. • Слащёв И. В. Конструирование печатных плат. Разработка конструкторской документации: учебное пособие / И. В. Слащёв.- Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2006. – 172 с.

10. Средства профессиональной деятельности • Это система автоматизированного проектирования (САПР), реализуемая с помощью компьютерный технологий. • САПР позволяет реализовать этапы функционального, алгоритмического, конструкторского и технологического проектирования.

11. Определение этапов • Функциональное проектирование – это разработка структурных, функциональных и принципиальных схем технических систем. • Алгоритмическое проектирование – разработка алгоритмов функционирования технических систем, и программного обеспечения для управления системой в целом и ее отдельными блоками с помощью ЭВМ и издание общего математического обеспечения. • Конструкторское проектирование – выбор формы и материалов, подбор унифицированных изделий, их пространственное расположение и т.п. • Технологическое проектирование – разработка процессов создания технической системы.

12. Методы профессиональной деятельности • Это – метод математического моделирования, с помощью которого проектные процедуры сводятся: - к расчету и проектированию отдельных устройств и системы в целом, - к анализу процессов в системе, - к оптимизации устройств и систем и их синтезу.

13. Современные компьютерные технологии • В настоящее время, имеется большое многообразие различных программных продуктов, которые позволяют автоматизировать решение задач любого вида деятельности. • Для решения задач, связанных с анализом, синтезом, расчетом и проектированием электромеханических и энергетических системам, достаточно эффективно используют такие прикладные программы как MathCAD, MatLAB (приложение Simulink),Electronics Workbench, Microsoft office excel, Elcut, T-flex CAD, P-CAD.

14. Система MathCAD • Позволяет выполнять: Решение дифференциальных уравнений различными численными методами Построение двух- и трёхмерных графиков функций Использование греческого алфавита как в уравнениях, так и в тексте Выполнение вычислений в символьном режиме Выполнение операций с векторами и матрицами Символьное решение систем уравнений Аппроксимацию кривых Выполнение подпрограмм Поиск корней многочленов и функций Проведение статистических расчётов и работа с распределением вероятностей Поиск собственных чисел и векторов, вычисления с единицами измерения Интеграцию с САПР системам, использование результатов вычислений в качестве управляющих параметров

15. Система MATLAB • Система MATLAB - это операционная среда и язык программирования. • MATLAB — систем автоматизации математических расчетов, построенная на расширенном представлении и применении матричных операций. • MATLAB/Simulink - интерактивный инструмент для моделирования, имитации и анализа динамических систем.

16. Система Electronics Workbench • Позволяет создавать модели принципиальной электрической схемы устройства и ее редактирование; расчет режимов работы модели; расчет частотных характеристик и переходных процессов; • Относится к интегрированным программным системам схемотехнического моделирования; • Позволяет провести оценку и анализ модели; наращивать библиотеку компонентов; представлять данные в форме, удобной для дальнейшей работы; разработка печатных плат; подготовку научно-технических документов и д. р. • Особенностью системы является наличие контрольно-измерительных приборов, по внешнему виду и характеристикам приближенных к их промышленным аналогам

17. Excel  • Excel— это программа для работы с электронными таблицами, входящая в состав пакета Microsoft Office и предназначена для математической обработки и визуализации числовых массивов данных. • С помощью Excel можно создавать и форматировать книги (наборы листов), можно отслеживать данные, разрабатывать модели анализа данных, создавать формулы для вычислений с этими данными, сводить данные множеством способов, а также отображать их на диаграммах различных видов.

18. ELCUT • ELCUT - это комплекс программ для инженерного моделирования электромагнитных, тепловых и механических задач методом конечных элементов. • ELCUT позволяет решать плоские и осе симметричные задачи по следующим темам: – Электростатика; – Электрическое поле переменных токов в неидеальном диэлектрике; – Растекание токов в проводящей среде; – Линейная и нелинейная магнитостатика; – Магнитное поле переменных токов (с учетом вихревых токов); – Нестационарное магнитное поле; – Линейная и нелинейная, стационарная и нестационарная теплопередача; – Линейный анализ напряженно-деформированного состояния; – Связанные задачи.

19. Система P-CAD • Система P-CAD – предназначена для проектирования и конструирования электронных устройств различной степени сложности. В первую очередь эта система широко используется для разработки печатных плат непосредственно на компьютере, и выпуском конструкторской документации в соответствии с ЕСКД.

20. Система T-FLEX CAD • Система T-FLEX CAD предназначена для создания конструкторской документации и автоматизации конструкторских работ различных подразделений предприятия; • Она содержит достаточный набор функций для формирования чертежей любой сложности. • Разработанные для системы с учетом последних достижений в области САПР функции эскизирования позволяют быстро, удобно и качественно создавать непараметрические чертежи.