В данном дипломном проекте рассматривается обучающая Интернет–подсистема для лабораторного исследования устойчивости разомкнутой и замкнутой САУ с помощью частотных критериев устойчивости. 1 страница

Аннотация

В данном дипломном проекте рассматривается обучающая Интернет–подсистема для лабораторного исследования устойчивости разомкнутой и замкнутой САУ с помощью частотных критериев устойчивости. Приводятся основные вопросы создания данной Интернет – подсистемы:

Ø структура Интернет – подсистемы;

Ø структура меню Интернет – подсистемы;

Ø методики обучения;

Ø методика допуска к лабораторному исследованию;

Ø методика лабораторного исследования;

Ø алгоритмическое обеспечение;

Ø программное обеспечение.

При проектировании данной подсистемы и оформлении дипломного проекта было использовано следующее техническое и программное обеспечение:

Ø персональный компьютер семейства x86;

Ø операционная система Windows XP;

Ø сервер Apache Server 2.2.4 for Windows;

Ø язык программирования PHP 5.2.4;

Ø графический редактор Adobe Photoshop CS3;

Ø html-редактор Macromedia Dreamweaver 4.0;

Ø текстовый редактор MS Word for Windows v.9.0.

В проекте так же рассматриваются технологические процессы операции фотолитографии и изготовления приборов (ИМС) по КМДП технологии.

В разделе охраны труда оцениваются возможные опасные и вредные факторы при разработке программного продукта и их влияние на разработчика, а также меры по защите от них воздействия.

В экономической части дается технико-экономическое обоснование разработки обучающей Интернет–подсистемы для лабораторного исследования устойчивости разомкнутой и замкнутой САУ с помощью частотных критериев устойчивости, проводится расчет ее сметной стоимости и стоимости эксплуатации.

Содержание.

		Содержание...............................................................................................
		Введение...................................................................................................
1.		Специальная часть................................................................................
	1.1	Описание предметной области по характеристикам и частотным показателям качества САУ...……………
	1.2	Обоснование выбора программных и технических средств Интернет – подсистемы………………………………………………..
	1.3	Разработка структуры Интернет - подсистемы для исследования устойчивости САУ ………………………………………
	1.4	Разработка структуры меню Интернет - подсистемы для исследования устойчивости САУ …………………………………
	1.5	Разработка методики обучения в Интернет - подсистеме для исследования устойчивости САУ ……………………..
	1.6	Разработка методики допуска к лабораторному исследованию устойчивости в Интернет - подсистеме ……..
	1.7	Разработка методики лабораторного исследования устойчивости разомкнутой и замкнутой САУ с помощью частотных критериев устойчивости в Интернет - подсистеме ……
	1.8	Разработка алгоритмического обеспечения Интернет - подсистемы для исследования устойчивости САУ …………………………………
	1.9	Разработка программного обеспечения Интернет - подсистемы для исследования устойчивости САУ ………………………………………
	1.10	Руководство разработчика Интернет - подсистемы для исследования устойчивости САУ ……………………………………… …
	1.11	Руководство пользователя Интернет - подсистемы для исследования устойчивости САУ ……………………………………… …
2.		Конструктивно – технологическая часть.......................….............
	2.1	Технологический процесс изготовления приборов (ИМС) по КМДП технологии……………………..…...………………...………...
	2.2	Технологический процесс операции фотолитографии.........………...
3.		Охрана труда………………………………………………………………….
	3.1	Оценка опасных и вредных факторов при эксплуатации ЭВМ и их влияние на пользователя……………………………………………….
	3.2	Методы и способы защиты пользователя от воздействия опасных и вредных факторов при эксплуатации ЭВМ………………………….
4.		Экономическая часть……………………………………………………….
	4.1	Технико – экономическое обоснование выбора темы……………….
	4.2	Сметная стоимость темы………………………………………………
	4.3	Оценка экономической эффективности проекта……………………..
		Заключение
		Литература

Введение

В последние десятилетия в зарубежных системах образования произошли существенные изменения, обусловленные бурным развитием научно-технического прогресса и его воздействием на все стороны жизни общества. Усиливается тенденция перехода к нетрадиционным технологиям, в которых дистанционные приемы обучения, базирующиеся на современных технологических достижениях играют основную роль. Как показывают расчеты, дистанционное образование (ДО) обходится на 50% дешевле традиционных форм.

В настоящее время ДО становится "особенно актуальным, так как именно эта система может наиболее адекватно и гибко реагировать на потребности общества и обеспечить реализацию конституционного права на образование каждого гражданина страны. ДО соответствует логике развития системы образования общества в целом. К началу этапа полного развертывания российского ДО должна располагать возможностями для обучения до 1.5 млн. человек в год по направлениям и специальностям основного высшего образования и до 2 млн. человек в год по направлениям дополнительного образования". (Концепция создания и развития единой системы дистанционного образования в России. Москва, 1995 г. ГК РФ по Высшему образованию).

То есть для Российской Федерации, с ее огромными территориями и рассредоточением населения, дистанционная форма образования представляется одним из основных достижении. В России из 67 161 школы лишь 20 623 (30%) расположены в городах, а 46 538 (70%) — в сельской местности. Молодежь 1 868 районов страны не имеет возможности получить образование, отвечающее отечественным и мировым стандартам.

Стратегическая цель ДО — обеспечить право получения образования любого уровня там, где студент живет или работает. Социальный аспект развития ДО отражает потребности современной цивилизации в массовой форме обучения. Мировоззренческий аспект связан с необходимостью смены стереотипов на образование как устоявшуюся и вечно неизменную систему. Теоретико-методологический аспект обусловлен необходимостью концептуального обоснования этой пока еще новой формы обучения. Юридический аспект отражает необходимость адекватного правового сопровождения данной формы образования в России и странах СНГ. В финансово-экономическом аспекте особенно важен вопрос финансирования инновационных технологий. Речь идет не о дополнительных бюджетных средствах, а о доступных кредитах, гарантиях и т.д. Как показал практический опыт, новые информационные технологии вполне способны к самофинансированию за счет платности образовательных услуг. Дидактический аспект отражает педагогические основы этой формы обучения. Главное здесь — вопросы подготовки педагогических кадров, способных плодотворно и с высоким качеством реализовать концепцию дистанционного обучения в регионах. Технологический аспект обусловлен прорывом в коммуникационных средствах, позволяющих реализовать передовые методы обучения на индивидуально-вариативной основе.

Центральное место в дистанционном образовании занимают компьютерные технологии и компьютерные учебники.

Необходимо создавать новые компьютерные учебники, учебные пособия для ДО. Это огромная по своим трудозатратам работа. Кроме того, для того, чтобы она была эффективной, требуется высочайшая квалификация.

Компьютерный учебник (учебное пособие) как и обычный учебник должен охватывать все основные вопросы программы данной дисциплины. Причем при строго научном содержании он должен учитывать уже накопленные знания учащихся. По сравнению с обычным учебником к нему предъявляется ряд дополнительный требований: текст должен быть квантован, т.е. разбит на страницы, охватывающие законченные смысловые порции; должна быть обеспечена возможность вызывать на экран любую страницу в любом порядке; текст должен быть красочно иллюстрирован, цветом выделены ключевые слова, основные законы, формулы, графики, иллюстрации, использована мультипликация и т.п.; на странице текста по желанию пользователя должны накладываться "окна" с вопросами и простейшими задачами, поясняющие и углубляющие текстовый материал и активизирующие обучаемого. По желанию обучаемого в целях самоконтроля могут вызываться ответы на поставленные вопросы и задачи; графики, диаграммы, иллюстрации должны быть красочными и представляться в динамике, т.е. их построение в целях наглядности должно показываться протяженным во времени; в целях оживления текста, привлечения внимания обучаемого желательно введение иллюстраций типа мультипликаций.

Меню учебника (учебного пособия), должно включать блок теорий, вопросы для самопроверки и ответов к ним, тестирующих вопросов и задач для расчетов.

Современные информационные технологии образования дадут новый импульс и существенно повысят качество непрерывного заочного образования, самообразования, повышение квалификации и переподготовки кадров. Создание и использование интеллектуальных обучающих систем (электронных учебников, справочников, энциклопедий, лабораторных имитаторов, компьютерных средств, тест контроля и пр.) на базе гипертекстовых систем обработки информации и баз знаний мультимедиа технологии позволит проводить программируемое обучение в диалоговом режиме на расстоянии, применять в обучении математические модели изучаемых явлений и устройств, автоматизировать эксперимент, обработку результатов, широко использовать машинную графику для повышения наглядности обучения. При использовании компьютерной технологии акцент в обучении переносится в сторону самостоятельной работы, которая, как известно, является высшей формой деятельности учащегося.

Поскольку технические средства построения систем обучения на расстоянии (компьютерные сети, модемы, серверы и т.д.) в настоящее время уже существует, технические вопросы более не являются проблемой. Существенным препятствием является отсутствие качественные приложений учебных автоматизированных обучающих систем (АОС) с широким использованием мультимедиа технологии, что требует совместных усилий предметников, разработчиков программного обеспечения, графических дизайнеров, радиоинженеров. Успех проектирования обучающих сред во многом зависит от педагогических концепций, воображения и идей, стоящих за применением ИОС. Необходимо разрабатывать новые педагогические идеи, организационные проекты, чтобы продемонстрировать богатые потенциальные возможности ПК.

В описанных контекстах Россия получает исторический шанс реализовать свой богатейший интеллектуальный потенциал высокотехнологичными средствами ДО. Речь идет о формировании системы отечественного ДО, претендующей на передовую роль в мире. Ее основу должны составить научно обоснованные средства обучения, качественные дидактические продукты, последние достижения информационных технологий. В этом случае ДО выполнит свою прогрессивную роль не только в России, но и в дружественном нам ближнем зарубежье.

В связи со всем, описанная в данном дипломном проекте обучающая Интернет–подсистема для лабораторного исследования устойчивости разомкнутой и замкнутой САУ с помощью частотных критериев устойчивости, становится весьма актуальной. С ее помощью можно обучать студентов, контролировать их знания и проводить лабораторные работы на расстоянии. В этой работе для примера в качестве базы знаний была выбрана база знаний по частотным характеристикам САУ и критериям их устойчивости. Но к данной Интернет – подсистеме можно подключить любую базу знаний, что позволит применять подсистему в различных учебных программах.

1.СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

В специальной части приводится исчерпывающая информация по проектированию и разработке обучающей Интернет–подсистеме для лабораторного исследования устойчивости разомкнутой и замкнутой САУ с помощью частотных критериев устойчивости. Приводятся так же сведения о структуре данных системы, алгоритмы программ, структура подсистемы и проводится обоснование выбора программных и технических средств:

· описание предметной области;

· обоснование выбора программных и инструментальных средств для реализации Интернет – подсистемы;

· описание структуры обучающей Интернет–подсистемы для лабораторного исследования устойчивости разомкнутой и замкнутой САУ с помощью частотных критериев устойчивости;

· описание структуры меню обучающей Интернет–подсистемы для лабораторного исследования устойчивости разомкнутой и замкнутой САУ с помощью частотных критериев устойчивости;

· методика проведения обучения по исследования устойчивости разомкнутой и замкнутой САУ с помощью частотных критериев устойчивости;

· методика допуска к лабораторному исследованию;

· методика лабораторного исследования в Интернет - подсистеме устойчивости разомкнутой и замкнутой САУ с помощью частотных критериев устойчивости;

· алгоритмическое обеспечение Интернет – подсистемы по частотным характеристикам и критериям устойчивости САУ;

· программное обеспечение Интернет – подсистемы по частотным характеристикам и критериям устойчивости САУ;

· инструкции пользователя и разработчика Интернет–подсистемы для лабораторного исследования устойчивости разомкнутой и замкнутой САУ с помощью частотных критериев устойчивости.

1.1. Описание предметной области по характеристикам разомкнутых и замкнутых САУ

1.1.1. Частотные и логарифмические частотные характеристики САУ

Частотными характеристиками обыкновенной линейной САУ (рис.1.1) называется Формулы и графики, характеризующие реакцию системы на гармоническое входное воздействие в установившемся режиме.

Рис. 1.1

Гармоническое входное воздействие - это функция времени, которая может быть представлена в виде линейных комбинаций функций и . Если на вход системы подать гармоническое воздействие

,

(1)

где – амплитуда воздействия; - угловая частота воздействия, то на выходе системы в установившемся режиме будет также гармоническая функция той же частоты , но в общем случае сдвинутая по фазе относительно входной величины на угол , т.е.

,

(2)

где - амплитуда выходной величины; - сдвиг фаз между выходной и входной величинами.

Одной из важнейших характеристик разомкнутой САУ является ее частотная передаточная функция (ЧПФ) , которая легко получается из обычной передаточной функции разомкнутой системы подстановкой . Она представляет собой комплексное число, модуль которого равен отношению амплитуды выходной величины и амплитуде входной величины , а аргумент - сдвигу фаз выходной величины по отношению к входной

,	(3)
,	(4)

ЧПФ может быть представлена в виде:(5)

,

(5)

где и - вещественная и мнимая составляющие ЧПФ. Для нахождения зависимостей , , , исполь­зуются следующие Формулы:

,	(6)
	(7)
	(8)
,	(9)

если .

Для наглядного представления частотных свойств САУ используются следующие частотные характеристики:

1) Амплитудно-фазовая частотная характеристика (АФЧX) -это кривая, описываемая концом вектора на комплексной плоскости U-V (годограф вектора ) при изменении частоты входного воздействия от -¥ до +¥ (рис.1.2). Длина вектора, проведенного из начала координат в точку АФЧК, соответствующую какой-либо выбранной частоте , равна модулю ЧПФ.

Угол между этим вектором и положительным направлением вещест­венной оси равен аргументу или фазе ЧПФ. АФЧХ соответствует выражение (5).

Рис. 1.2.	Рис.1.3	Рис. 1.4

2) амплитудная частотная характеристика (ЯЧХ) - это кривая
изменения отношения амплитуд выходной и входной величин в зави­симости от частоты (рис.1.3). Она показывает, как пропускает САУ сигнал различной частоты. АЧХ соответствует выражение (8).

3) Фазовая частотная характеристика (ФЧХ) - это кривая изме­нения сдвига фаз выходной величины по отношению к входной в зависимости от частоты (рис.1.4). Она показывает фазовые сдвиги, вно­симые САУ на различных частотах. ФЧХ соответствует выражение (9).

4) Вещественная частотная характеристика (ВЧК) - это кривая, которой соответствует вещественная составляющая ЧПФ (рис.1.5) и вы­ражение (6).

5) Мнимая частотная характеристика (МЧХ) - это кривая, которой
соответствует мнимая составляющая ЧПФ (рис.1.6) и выражение (7).

Рис.1.5. Вещественная частотная характеристика – ВЧХ	Рис.1.6. Мнимая частотная характеристика – МЧХ

Кривые АФЧХ, ФЧХ, ВЧХ, МЧХ обладают свойством симметрии. Поэтому по результатам вычисления кривых для положительных частот можно построить кривые для всего диапазона частот , так как , , , . В связи с этим исследование звеньев (систем) можно проводить только в положительном диапазоне частот, тем более, что отрицательные частоты реально не существуют.

Исследование САУ значительно упрощается при использовании логарифмических частотных характеристик.

Логарифмическая амплитудная частотная характеристика (ЛАЧХ) – это кривая (рис.1.7), построенная в логарифмическом масштабечастот в соответствии с выражением:

(10)

Единицей измерения величины , которая откладывается по оси ординат, является децибел. По оси абсцисс откладывается частота в логарифмическом масштабе . Равномерной единицей по оси абсцисс является декада – это любой отрезок, на котором значение частоты увеличивается в 10 раз.

Рис.1.7. Логарифмическая амплитудная частотная характеристика.

Точка пересечения ЛАЧХ с осью абсцисс называется частотой среза . Она определяется из условия

или

(11)

Ось абсцисс () соответствует значению =l, т.е. прохождению амплитуды сигнала через САУ без изменения. Верхняя полуплоскость ЛАЧХ соответствует значениям , т.е. усилению амплитуды, а нижняя полуплоскость – значениям , т.е. ослаблению амплитуды. ЛАЧХ может быть приближенно построена в виде асимптотической ЛАЧХ, представляющей собой совокупность отрезков прямых линий (асимптот) с наклонами, кратными величине 20 дб/дек.

Логарифмическая фазовая частотная характеристика (ЛФЧХ) - это кривая ФЧХ , построенная в логарифмическом масштабе частот (рис.8). Как и при построении ЛАЧХ по оси абсцисс откладывают значение частоты в логарифмическом масштабе , а записывают действительное значение частоты. По оси ординат откладывают значении функции . Таким образом, ЛФЧХ – это зависимость от логарифма частоты .

Рис.1.8. Логарифмическая фазовая частотная характеристика.

Для исследования замкнутой системы с передаточной функцией

(12)

используются понятия, формулы и характеристики, аналогичные тем, что рассмотрены выше для разомкнутой системы.

1.1.2. Частотные показатели (оценки) качества САУ

Частотными называются оценки качества, позволяющие по виду частотных характеристик разомкнутой и замкнутой САУ количественно оценить запас устойчивости и быстродействие системы.

Дата добавления: 2015-09-29