Контрольно-измерительные приборы и системы в робототехнике в АУЭС

Описание образовательной программы 6B07110 Контрольно-измерительные приборы и системы в робототехнике в АУЭС

Цель образовательной программы заключается в подготовке высококвалифицированных специалистов в области контрольно-измерительных приборов и систем в робототехнике, которые способны самостоятельно определять и осваивать необходимые знания и навыки для улучшения своей профессиональной деятельности.

Языки обучения: русский, казахский, английский.
Срок обучения: 4 года.
Двудипломная образовательная программа: Вуз-партнёр Институт Радиотехники и Электроники им.В.А. Котельникова, Москва

Вузовские компоненты — обязательная общеобразовательная дисциплина.

• Модуль вузовского компонента ООД (Основы этики и антикоррупционной культуры, экология и безопасность жизнедеятельности, экономика, предпринимательство, лидерство и инновации). Учебный курс, позволяющий помочь студенту получить знания о государственных мерах противодействия коррупции, дает возможность понимания сущности современных мировоззренческих проблем, их источников и теоретических вариантов решения, а также принципов и идеалов, определяющих цели, средства и характер деятельности людей. Изучает воздействие технологических процессов на состояние окружающей среды, виды и источники загрязнений, способы и методы очистки, категорирование экологической опасности производства и санитарно-защитных зон, а также параметры и характеристики чрезвычайных ситуаций различного характера, прогнозирование их последствий, методику определения количества и структуры потерь. Освоение концепции современной экономики, перехода экономики Казахстана на принципиально новую траекторию развития. Организация предпринимательской деятельности по производству и реализации востребованной конкурентоспособной продукции. Изучение основных теорий мотивации, лидерства для решения управленческих задач. Владение современными технологиями управления персоналом. Изучение основных моделей инновационного развития, методов реализации инноваций; взаимосвязей инновационной активности и конкурентоспособного развития предприятий.

Вузовские компоненты — перечень базовых учебных дисциплин для освоения образовательной программы.

1. Интегральная и микропроцессорная схемотехника. Рассматриваются вопросы схемотехники цифровых элементов, узлов и устройств, микросхем, явлющиеся основой реализации различных средств обработки информации, систем автоматики, телекоммуникаций и измерений. Лабораторные работы выполняются на комплексе плат Degem System, программных сред Eletronic Workbench, Proteus.
2. Источники бесперебойного питания. Назначение и конструкции источников бесперебойного питания (ИБП). Основные технические характеристики ИБП. Электрические генераторы и аккумулирующие батареи, используемые в ИБП. Проектирование электрических схем, автоматики и сигнализации ИБП. Особенности выбора ИБП в гибридных системах электроснабжения, Вопросы эксплуатации и обслуживания. Техника безопасности при его эксплуатации.
3. Компьютерные технологии в приборостроении. Рассматриваются этапы проектирования и разработки прототипов электронных приборов и систем, включая моделирование электронных схем, тепловых и механических процессов. Изучаются редактор ISIS — для создания цифровых систем и редактор ARES — для разработки печатных плат программы Proteus VSM. Результатом обучения является создание реального электронного устройства на базе платы Apduino
4. Математика 1. Овладение методами высшей алгебры и аналитической геометрии для их применения при решении математических и прикладных задач. Изучаются основные понятия математического анализа: числовые последовательности и пределы, пределы функций; производная функции от одной переменной и ее приложения, неопределенный интеграл, определенный интеграл, геометрические приложения определенного интеграла и важные для будущего специалиста понятия комплексного числа и комплексной функции
5. Математика 2. В дисциплине изучаются методы решения дифференциального и интегрального исчисления функции нескольких переменных, методы решения дифференциальных уравнений и теории рядов в решении прикладных задач, формируются навыки доказательства теорем, вывода основных формул, выбора методов математического моделирования для решения конкретных инженерных задач.
6. Метрология стандартизация и сертификация. Изучение измерительных технологий, объединяющих совокупность методов, подходов, программного и логического обеспечения к организации измерений; состояния и тенденции развития измерительных средств и основных методов измерения характеристик электронных цепей и сигналов, оценка их точности. Стандартизация, сертификация и метрология имеет своей целью ознакомить обучающихся основами метрологии, методами и средствами измерения и контроля применительно к условиям радиотехники, электроники и телекоммуникаций, основам управления качеством продукции, со стандартизацией и ее методическими основами, ознакомить с правилами и принципами сертификации, а также с методами проведения сертификации.
7. Микропроцессорные системы управления и контроля. Изучаются архитектура, технические характеристики, функциональные возможности и режимы работы микрокон-троллеров серии AVR. Лабораторные работы посвящены разработке программ управления реле, дисплеем, шаговым двигателем, светодидами и прошивке памяти микроконтроллера платы Arduino. Результатом обучения является создание студентом цифрового термометра, манометра, пульсометра, свеотофора, умного дома и т.д
8. Основы алгоритмизации и программирования. Обучение студентов навыкам подготовки и решения инженерно-технических и информационных задач, освоение и получение навыков работы с помощью современных вычислительных средств. По окончанию курса студент будет владеть современной технологией разработки алгоритмов и программ, языком программирования С, технологией отладки и решения задач.
9. Основы научного исследования и академическое письмо. Дисциплина представляет собой комплекс теоретического материала и практических примеров, необходимых для освоения принципов и способов представления данных в академическом письме. Уделено особое внимание на алгоритм действий для написания научных статей и научно-исследовательских работ. Отрабатываются такие навыки, как постановка целей и задач, описание методик исследования, описание статистической информации, графиков и диаграмм, формулирование выводов исследования, реферирование научной литературы, оформление ссылок на источники и другие.
10. Теория механизмов и машин. ТММ рассматривает общие методы и алгоритмы анализа и синтеза механизмов и машин, изучение которых преследует следующие цели: 1) закрепление и обобщение знаний, полученных студентами при изучении естественно-научных и инженерных дисциплин. 2) формирование у будущих бакалавров общетехнических, конструкторских и исследовательских навыков высокотехнологичных, надежных и экономичных машин
11. Теория электрических цепей. Изучается применение электрических явлений в прикладных целях систем управления, обработки сигналов в радиоэлектронике и телекоммуникаций; процессы в электрических цепях постоянного и переменного токов. Полученные теоретические знания закрепляются на практических и лабораторных занятиях на базе универсальных лабораторных стендов и с помощью программных продуктов EWB, MathCad.
12. Углубленная физика. Повышение самостоятельности студентов в изучении современных теорий физики и классической физики, основных законов физики, методов решения задач теоретической и практической отработки в различных областях физики, формирование у студентов понимания современной картины физического мира и научного мировоззрения.
13. Физика. Дисциплина создает основу профессиональной деятельности бакалавров в области автоматизации и управления. Изучаются разделы: механика, статистическая физика и термодинамика, электростатика и постоянный ток, магнетизм, формируются умения и навыки использования фундаментальных законов, а также методов физического исследования для решения теоретических и экспериментальных задач из различных областей физики, анализа результатов физического эксперимента.
14. Физические основы электроники. наука изучающая явления взаимодействия электронов и других заряженных частиц с электрическими, магнитными и электромагнитными полями, что является физической основой работы электронных приборов и устройств (вакуумных, газоразрядных полупроводниковых и других), используемых для передачи, обработки и хранения информации.
15. Элементы и схемотехника аналоговых и цифровых устройств. Изучение базовых электронных аналоговых и цифровых устройств таких, как операционные усилители, каскадные усилители, различные схемы драйверов и т.д. Исследование схемотехнических решений основных устройств аналоговой и цифровой электроники. Формирование знаний о строении аналоговых устройств и основ цифровой электроники

Компоненты по выбору – перечень базовых учебных дисциплин, которые можно выбрать самостоятельно.

1. Надежность контрольно-измерительных приборов. Знакомство обучающихся с методами расчета показателей надежности систем, общими принципами теории надежности. Теория надежности – научная дисциплина, в которой разрабатываются и изучаются методы обеспечения эффективности работы объектов (изделий, систем). Ознакомить обучающихся с общими закономерностями эксплуатационной надежности контрольно-измерительных приборов
2. Надежность приборов и систем. Знакомство обучающихся с методами расчета показателей надежности систем, общими принципами теории надежности. Теория надежности – научная дис-циплина, в которой разрабатываются и изучаются методы обеспечения эффективности работы объектов Ознакомить обучающихся с общими закономерностями эксплуатационной надежности приборов и систем в приборостроении.
3. Основы автоматического управления. Обучаюшиеся изучают методы составления структурных схем систем автоматического управления и регулирования; основные законы управления и анализ статических и динамических характеристик систем; передаточные функции узлов и элементов систем автоматизации; методы расчета устойчивости систем; синтез систем частотным методом и методом распределения корней.
4. Основы аддитивных технологий. Обучашиеся изучают задачи приобретение обучающимися необходимых знаниях о компьютерном управлении техническими системами ОАТ, ознакомление с техническими, алгоритмическими, программными и технологическими решениями, используемыми при разработке систем компьютерного управления 3D моделей, выработка практических навыков аналитического и экспериментального исследования с помощью основных методов и средств компьютерного моделирования и реализации готовых изделий с помощью 3D принтеров, вооружение методологическими принципами исследований реальных процессов.
5. Основы мехатроники и робототехники. Изучение дисциплины состоят в изучении основ теории электромеханических преобразователей электрической энергии; физических процессов, конструкции и исполнения электромеханических преобразователей, основ теории, конструкции и исполнения электрических машин; рабочих свойств, характеристик и эксплуатационных качеств электромеханических преобразователей.
6. Основы моделирования приборов в LabView. Изучаются основы написания программ на языке «G» в среде графичесого программирования LabVIEW. Лабораторные работы посвящены изучению основных элементов и структур, входящих в состав виртуального прибора, разработке алгоритмов анализа данных и специализированных интерфейсов пользователя. Результатом обучения является приобретение студентом навыков разработки и моделирования виртуальных приборов.
7. Теоретическая механика. Обучашиеся изучают задачи расширение фундамента общеинженерной подготовки специалистов и освоение теоретических основ механики, на которых базируются многие общеинженерные дисциплины в рамках образовательной специальности. Эта дисциплина необходима для формирования у обучающегося инженерного мышления. Задачи дисциплины – изучение основных положений, связанных с законами равновесия твердых тел, движения точек и твердых тел как с учетом внешних, геометрических форм движения, так и под действием факторов, вызывающих те или иные виды движения.
8. Теория автоматического управления. Обучающиеся изучают методы и принципы моделирования систем автоматического управления; временные и частотные характеристики типовых звеньев; передаточные функции разомкнутых и замкнутых систем; алгебраические и частотные критерии устойчивости непрерывных и цифровых систем; синтез систем по заданным показателям качества регулирования, а также проводят анализ статических и динамических характеристик систем;.
9. Техническая механика. Обучашиеся изучают задачи расширение фундамента общеинженерной подготовки специалистов и освоение теоретических основ механики, на которых базируются многие общеинженерные дисциплины в рамках образовательной специальности. Эта дисциплина необходима для формирования у обучающегося инженерного мышления. Задачи дисциплины – изучение основных положений, связанных с законами равновесия твердых тел, движения точек и твердых тел как с учетом внешних, геометрических форм движения, так и под действием факторов, вызывающих те или иные виды движения.

Вузовские компоненты

1. Моделирование робототехнических систем. Изложенный материал ориентирован на формирование у обучающихся знаний о современном состоянии и перспективах развития средств и методов моделирования роботехнические систем; умения ставить задачу моделирования, выбирать структуру, а также алгоритмическую и программную реализацию имитационной модели сложного динамического объекта управления; умения получать математические модели объектов с элементами различной физической природы и оценивать их адекватность; умения ориентироваться в средствах и методах моделирования, выбирать и настраивать современную среду автоматизированного моделирования.
2. Основы информационно-измерительных технологий. Приобретаются знания по проведению и оценке измерений, обработке измерительных сигналов. Знакомятся с современными принципами построения измерительной техники, измерительно-информационных систем и комплексов, Овладевают знаниями по неопределенностям в измерении. Используемое по данной дисциплине ПО – это LabVIEW 8.5, EWB, стенды Degem System, стенд «Современные средства измерений».
3. Программные средства визуального контроля. Студенты знакомятся с современными и перспективными направлениями развития промышленных контроллеров;о языках программирования промышленных контроллеров; об области применения различных промышленных контроллеров. Познают стандарты оформления конструкторской документации; принципы программирования в программной среде TIA PORTAL; назначение и функции блоков связи; основные операции в контроллерах Siemens; научатся программировать различные типы контроллеров; моделировать работу программы; анализировать полученные результаты моделирования.
4. Промышленные контроллеры. обзор современных программных и аппаратных продуктов промышленных контроллеров; основы программирование систем нижнего уровня: логические задачи управления, таймерные функции, функции счета, арифметических операций, выбор конфигурации и проектирование промышленного контроллера.
5. Промышленные контроллеры в гидравлических системах. Целью дисциплины является получение теоретических знаний и практических навыков по программированию ПЛК с применением пневматических систем. Гидравлическая система – это соединение взаимосвязанных компонентов для передачи и распределения энергии жидкости. В ходе изучения дисциплины студент освоит принципы построения пневматических систем, а также программирование ПЛК для управления ими.
6. Промышленные сети информационно-управляющих систем робототехники. Контроллер – это программные устройства необходимые для контроля, управления различными аппаратами, процессами, комплексами. Контроллером можно назвать базовый основной элемент автоматизации. Существуют различное количество вендеров, занимающихся производством, обслуживанием контроллеров, такие как: Siemens, SchneiderElectric, ABB. В данной методичке все работы выполнены с использованием контроллером и программного обеспечения TIA Portal компании Siemens. Цель дисциплины – развитие навыков проектирования промышленных сетей, освоение основных свойств микропроцессорных систем, изучение структурного и программного построения промышленных контроллеров, закрепления навыков программирования контроллеров.
7. NVIDIA Jetson. Nvidia Jetson — это серия встраиваемых вычислительных плат от Nvidia. Все модели Jetson TK1, TX1 и TX2 оснащены процессором Tegra (или SoC) от Nvidia, который объединяет центральный процессор (CPU) архитектуры ARM. Jetson — это система с низким энергопотреблением, предназначенная для ускорения приложений машинного обучения. В ходе изучения дисциплины студенты освоят принципы программирования контроллеров Jetson и строить роботизированные системы с их применением

Компоненты по выбору

1. Датчики и преобразователи. Целью данного курса является освоение принципов построения, особенностей применения и организация основных схем включения датчиков неэлектрических величин. Основными задачами изучения дисциплины являются получение практических навыков работы со средствами измерений, постановке и проведению измерит-ельного эксперимента, обработке и представлению его результатов. Для углубления и закрепления теоретических знаний по изучению методов анализа сигналов датчиков используется стенд «Современные средства измерений, преобразователи и датчики»
2. Измерительные преобразователи. Целями освоения дисциплины является усвоение студентом теории и практики методов и исполь-зования средств измерения физических величин любой природы с использованием как традиционных, так и современных информа-ционных технологий, а также формирование у обучающихся устойчивой мотивации к самообразованию путем организации их самостоятельной деятельности. Использование в лабораторных работах программной среды Lab-View
3. Малые беспилотные летательные аппатары. Целью дисциплины является получение теоретических знаний и практических навыков по по построению и моделированию МБПЛА. МБПЛА (БЛА, БПЛА) – в разговорной речи также «беспилотник»; дрон, от англ. drone — трутень) — летательный аппарат без экипажа на борту. В ходе изучения дисциплины студент освоит принципы построения и моделирования МБПЛА, дронов, квадрокоптеров, а также их электронное строение и программное обеспечение.
4. Основы проектирования SCADA — систем. Курс построен на изучении и применении основных компонентов проверенного временем, надежного и многофункционального SCADA-пакета для разработки человеко-машинного интерфейса системы промышленной автоматизации. Обучающиеся изучают методы построения СКАДА системы, который позволит разрабатывать удобные и эргономичные экраны оператора с мнемосхемой технологического процесса.
5. Приводные системы в мехатронике. Изложенный материал ориентирован на формирование у обучающихся знаний о современном состоянии и перспективах развития средств и методов моделирования приводных систем; умения ставить задачу моделирования, выбирать структуру, а также алгоритмическую и программную реализацию имитационной модели разных типов приводов; умения получать математические модели объектов с элементами различной физической природы и оценивать их адекват- ность;
6. Промышленные контроллеры в пневматических системах. Целью дисциплины является получение теоретических знаний и практических навыков по программированию ПЛК с применением пневматических систем. Пневматическая система – это соединение взаимосвязанных компонентов для передачи и распределения энергии газа. В ходе изучения дисциплины студент освоит принципы построения пневматических систем, а также программирование ПЛК для управления ими
7. Технология CUDA. CUDA (изначально аббр. от англ. Compute Unified Device Architecture) — программно-аппаратная архитектура параллельных вычислений, которая позволяет существенно увеличить вычислительную производительность благодаря использованию графических процессоров фирмы Nvidia. В ходе изучения этой дисциплины студенты освоят принципы программирования и алгоритмы, выполнимые на графических и тензорных процессорах Nvidia.