CC BY
6Л. С. Ломакина
Внедрение пакета прикладных программ «техническая диагностика» ...
Использовали модели двух характерных уровней: базовые (основные) и диагностические.
Базовые модели есть результат изучения системы и отображают её поведение как в исправном, так и при всевозможных неисправностях, а диагностические модели ориентированы на те или иные методы решения задач диагностики.
Студенты исследуют методы применения теории графов, теории информации, теории булевых функций и исследования операций, теории вероятностей, статистического моделирования в процессе проектирования и эксплуатации технических систем.
На основании введенного информационного критерия, который позволяет учесть вероятности отказов блоков, вводится количественная характеристика определения состояния систем, и решаются следующие задачи:
- определение минимального множества точек контроля, необходимого для обеспечения заданной глубины диагностирования;
- определение глубины диагностирования при заданном количестве точек контроля;
- распределение элементов системы по конструктивным блокам с целью повышения контролепригодности;
- принятие решения о состоянии системы по критерию максимума апостериорной вероятности.
Студенты изучают предложенные методы и алгоритмы проектирования контролепригодных систем. В отличие от известных, предлагаемый метод позволяет локализовать дефект произвольной кратности с учетом вероятностей отказа блоков.
Нижегородский государственный технический университет.
603600, Нижний Новгород, ул. Минина 24. E-mail: vt@nntu.sci-nnov.ru
THE INTRODUCTION OF THE PACKAGE OF APPLIED PROGRAMS “TECHNICAL DIAGNOSTICS” IN THE TE ACHING PROCESS OF NSTU
L. S. Lomakina
The author considers students of any technical college to have an idea of the problems of technical diagnostics and the methods of their solution.
УДК 372.862/621.37
ПРИМЕНЕНИЕ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ДИСЦИПЛИН
Т. В. Кубышкина, В. И. Плющаев
R работе рассматривается опыт использования пакета Electronics Workbench версия
5 для шучения радиотехнических дисциплин.
Государственные образовательные стандарты высшего профессионального образования устанавливают жесткие требования к подготовке специалистов. Современные технические специалисты должны обладать совокупностью знаний и навыков, обеспечивающих их успешную профессиональную деятельность как в производственной, так и в эксплуатационно-технологической, проектно-конструкторской, научно-исследовательской и организационно-управленческой сферах.
Однако современное финансовое состояние ВУЗов существенно затрудняет реализацию основной задачи - подготовку высококвалифицированных технических специалистов, в том числе, за счет снижения доли практических исследований с использованием лабораторных стендов и аппаратуры, сужения возможных баз . проведения реального курсового и дипломного проектирования, учебных и производственных практик. Оборудование одного рабочего места для проведения лабораторных работ по радиотехническим специальностям в «скромной» комплектации (осциллограф, генератор, мультиметр, источник питания, стенд) обходится в 60-80 тысяч рублей. Использование более сложной аппаратуры (генераторы сигналов специальной формы, спектроанализаторы и т.п.) может увеличить стоимость рабочего места в несколько раз. Поэтому большие затруднения вызывает организация однотипных рабочих мест для фронтального изучения дисциплин (вся группа делает одну и ту же работу после изложения материала на лекции). По многим дисциплинам лабораторные стенды выполняются в единичных экземплярах, поэтому студентам приходится выполнять лабораторные работы по темам, которые еще не рассматривались в лекционном курсе.
Существенно исправить положение может разумное сочетание инструментальных методов исследования и методов компьютерного моделирования с использованием современных программных пакетов. Такой подход реализован на кафедре радиоэлектроники Волжской государственной академии водного транспорта по дисциплинам новой специальности «Техническая эксплуатация транспортного радиооборудования». Создана специализированная лаборатория «Компьютерных технологий моделирования и проектирования радиоэлектронной аппаратуры», оборудованная 12 компьютерами (на базе процессора Pentium - 4), мульгимедиапроектором «Toshiba», сетевыми лазерными принтерами, экраном (Рис. 1).
В лаборатории, в частности, организовано проведение занятий с использованием пакета Electronics Workbench версия 5. (далее EWB [1]) фирмы Interactive Image Technologies.
Пакет EWB обладает широкими возможностями. С его помощью можно создавать и редактировать принципиальную электрическую схему устройства; редактировать и наращивать библиотеку компонентов; проводить расчет статического режима по постоянному току; рассчитывать переходные процессы и частотные характеристики; проводить анализ спектра и т.п. Отличительной особенностью данного пакета является наличие виртуальной лаборатории - контрольно-измерительных приборов, передние панели и органы управления которых похожи на промышленные аналоги, что позволяет студентам приобретать навыки практической работы с приборами (осциллографом, генератором, мультиметром, измерителем амплитудно-частотных характеристик и др.).
Использование пакета EWB позволяет существенно сократить время на подготовку лабораторных работ и реализовать широкий спектр индивидуальных заданий по разным дисциплинам. В частности, пакет EWB на кафедре радиоэлектроники используется в 2002-2003 учебном году для проведения лабораторных работ по двум дисциплинам - «Основы теории цепей» и «Схемотехника». В последующем этот список будет дополнен и другими дисциплинами («Радиотехнические цепи и сигналы», «Физические основы электроники» и др.).
Основное достоинство пакета - возможность организации фронтального обучения и синхронизация изучения материала на лекционных и практических занятиях.
Пакет EWB позволяет строить задания разной степени сложности - от простых для освоения основных понятий изучаемой дисциплины до сложных исследовательских работ, позволяющих развивать творческие навыки обучаемых.
Лабораторные занятия проводятся в подгруппах, каждый студент имеет индивидуальное рабочее место, оснащенное компьютером, методическими указаниями по выполнению лабораторных работ. Темы, изучаемые во время лабораторных занятий, тесно связаны с материалом, рассмотренным на предыдущей лекции. В начале семе-
стра студенты выполняют задания, помогающие им усвоить основные понятия данной дисциплины. Наличие проектора позволяет преподавателю в наглядной форме объяснить и показать студентам основные приемы и методику выполнения работ по данной теме. По мере изучения материала задания лабораторных работ усложняются.
Рис. 1. Лаборатория «Компьютерных технологий моделирования и проектирования радиоэлектронной аппаратуры»
В качестве примера можно привести названия некоторых лабораторных работ по дисциплине «Основы теории цепей»:
- на начальном этапе изучения дисциплины: «Идеальный источник тока. Идеальный источник напряжения. Снятие нагрузочных характеристик с помощью амперметра и вольтметра», «Зависимые источники напряжения и тока. Снятие нагрузочных характеристик»;
- в середине семестра: «Исследование фильтров нижних частот», «Исследование активных полосовых фильтров второго порядка».
Существенно повысить качество подготовки студентов к лабораторным работам и их ответственность позволяет проведение миниконференций. При этом студент работает на компьютере с подключенным проектором, демонстрируя этапы выполнения работы на экране. Он должен изложить задачу, методику выполнения, продемонстрировать приемы работы с контрольно-измерительной аппаратурой, объяснить полученные результаты. При этом преподаватель и другие студенты принимают участие в обсуждении этапов работы, разбирают ошибки, вместе выбирают оптимальный путь решения задачи. Одновременно остальные студенты группы на своих рабочих местах имеют возможность самостоятельно выполнить все этапы работы.
Организация фронтального обучения на базе пакета EWB открывает широкие возможности по контролю знаний студентов. Преподаватель имеет возможность контроля выполнения задания на экране монитора; оценки уровня проведения миниконференции; получения с помощью сетевого принтера распечатки результатов лабораторных работ для дальнейшего их совместного обсуждения. Все этапы выполнения заданий находятся под непрерывным наблюдением преподавателя, что невозможно осуществить при традиционном подходе - выполнении лабораторных работ отдельными бригадами по разным темам.
Ниже приводится пример фрагменга отчета по выполненной работе.
Впоследствии по отчету проводится индивидуальное собеседование со студентом.
Таким образом, создание лаборатории «Компьютерных технологий моделирования и проектирования радиоэлектронной аппаратуры» и внедрение в учебный процесс пакета Е\¥В позволило:
- обеспечить индивидуальным рабочим местом для проведения лабораторных работ каждого студента;
- реализовать фронтальный метод изучения материала;
- синхронизовать по времени изучение материала на лекционных и лабораторных занятиях;
- обеспечить непрерывный контроль выполнения работ и повысить объективность оценки знаний студентов;
- обеспечить более глубокий уровень усвоения материала.
Впоследствии по отчету проводится индивидуальное собеседование со студентом.
Таким образом, создание лаборатории «Компьютерных технологий моделирования и проектирования радиоэлектронной аппаратуры» и внедрение в учебный процесс пакета Е\¥В позволило:
- обеспечить индивидуальным рабочим местом для проведения лабораторных работ каждого студента;
- реализовать фронтальный метод изучения материала;
- синхронизовать по времени изучение материала на лекционных и лабораторных занятиях;
- обеспечить непрерывный контроль выполнения работ и повысить объективность оценки знаний студентов;
- обеспечить более глубокий уровень усвоения материала.
ИССЛЕДОВАНИЕ АКТИВНОГО ФИЛЬТРА НИЖНИХ ЧАСТОТ ВТОРОГО ПОРЯДКА.
М. А. Иванов группа Р-22
Цель работы: Исследовать амплитудно-частотные и фазо-частотные характеристики фильтра, оценить влияние параметров фильтра на характеристики.
Схема измерений
Стр. I
RI-R2-1 KOlii С1-С2—1 inkF
R1-RÎ=1 KOm Cl -C2-10 MkF
Frequency (K»)
Frequency (Hz)
é<Tжасу (Hi'
Frequency (Ht)
Стр. 2
Рис. 2. Фрагмент отчета по лабораторной работе «Исследование активного фильтра нижних частот второго порядка»
Список литературы
1. Карлащук В.И. Электронная лаборатория па IBM PC. Программа Electronics Workbench и ее применение. - М.: Изд. «Солон - Р», 2001.-726 с.
2. Попов В.И. Основы теории цепей. - М.: Высшая школа, 2000.-576 с.
3. Плющаев В.И. Компьютерное схемотехническое моделирование радиоэлектронных устройств: Методические указания по выполнению лабораторных работ. - Н. Новгород: Издательство ВГАВТ, 2002.-64 с.
Волжская государственная академия водного транспорта.
603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5.
К. В. Марков, О. П. Шураев Проблемы развития тренажерной подготовки судовых механиков ...
THE APPLICATION OF THE COMPUTER TECHNOLOGIES FOR THE STUDYING OF RADIOTECHNICAL SUBJECTS
T. V, Kubishhina, V I. Plushaev
The experience of the usage of Electronics Workbench package version 5 for the studying of radiotechnical subjecís has been analysed in the work.
УДК 681.322
ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ ТРЕНАЖЕРНОЙ ПОДГОТОВКИ СУДОВЫХ МЕХАНИКОВ НА РЕЧНОМ ТРАНСПОРТЕ
К. В. Марков, О. П. Шураев
Выполнен анализ тренаж ерной подготовки механиков речных судов с использованием специализированных компьютерных тренажеров. Рассматриваются причины, сдерживающие широкое применение тренажеров в учебном процессе. Оцениваются возможные пути решения поставленных проблем.
Подготовка судовых механиков включает в себя две обязательные составляющие: теоретическую подготовку на берегу, в стенах учебного заведения, и плавательскую практику. Во время прохождения плавательской практики будущий судовой механик должен приобрести навыки эксплуатации судовой энергетической установки (СЭУ) на различных режимах ее работы. Однако, вследствие ряда причин, это не всегда возможно. Например, аварийные ситуации сознательно создавать никто не будет, а отработка действий в нештатных ситуациях составляет неотъемлемую часть подготовки судовых механиков. Восполнить этот пробел позволяет использование в процессе обучения тренажерных комплексов. «Лишь компьютерные тренажеры, имитирующие реальные системы, устройства корабля и разнообразные ситуации, способны постоянно поддерживать высокий профессиональный уровень штурманов, механиков, электриков и других судовых специалистов» [1].
Тренажерный практикум уже давно используется при подготовке судоводителей. Тренажеры для подготовки механиков еще только начинают завоевывать свое место под солнцем (И эго несмотря на то, что отдельным тренажерам уже более 15 лет). В нашей стране тренажерная подготовка судомехаников получила наибольшее распространение в приморских тренажерных цешрах: Калининграде, Санкт-Петербурге, Мурманске, Астрахани, Владивостоке. В последнее время тренажеры появились и в центральных районах, в том числе и в Волжском регионе: в Москве, Нижнем Новгороде, Самаре.
Тренажеры судовых механиков (ТСМ) имеют различные варианты реализаций. Изначально ТСМ состоял из физической модели реальных постов управления судовых энергетических установок. Впоследствии тренажеры стали дополняться компьютерной техникой. И, наконец, появились так называемые компьютерные тренажеры, где все реальные посты управление выполнены в виде компьютерных мнемосхем управления.
Несмотря на разнообразие реализаций, тренажеры судовых механиков имеют общую структуру (см. рис. 1), которая представлена взаимодействием двух основных модулей: имитационной модели и модели системы управления (интерфейса). Имитационная модель СЭУ определяет:
- полноту и точность воспроизведения работы реальных систем;
- функциональные возможности тренажера.
