- •Дисциплина «Системное программирование» Теоретические вопросы
- •Операционные системы: история
- •Системные вызовы управления терминалом
- •Операционные системы: назначение и основные функции
- •Управление процессами в операционных системах
- •Конкуренция процессов
- •Базовые примитивы доступа к файлам
- •Файлы с несколькими именами
- •Каталоги, файловые системы и специальные файлы
- •Базовые примитивы для работы с процессами.
- •Обработка сигналов в unix Нормальное и аварийное завершение
- •Примитивы межпроцессного взаимодействия: программные каналы.
- •Дополнительные средства межпроцессного взаимодействия в unix.
- •14. Напишите аналог команды ls –l
- •15. Напишите «часы», выдающие текущее время каждые 3 секунды
- •16. Напишите программу, которая ожидает ввода с клавиатуры в течение 10 секунд.Если ничего не введено – печатает «Нет ввода», иначе – «Спасибо».
- •17. Используя файловую систему /proc, получите информацию об открытых всеми процессами файлах
- •18. Напишите функцию mysleep(n), задерживающую выполнение программы на n секунд.
- •19. Составьте программу вывода строк файла в инверсном отображении
- •20. Создайте аналог команды df
- •21. Напишите программу создания и записи образов дискет
- •22. Напишите функции включения и выключения режима эхо-отображения набираемых на клавиатуре символов
- •23. Напишите программу для запуска команды ls в качестве дочернего процесса
- •24. Создайте два процесса, взаимодействующих через программный канал.
- •25.Создайте аналог команды sync
- •Понятие алгоритма. Свойства, способы задания, основные структуры алгоритма. Понятие о структурном подходе к разработке алгоритма.
- •Алгоритмическая структура цикл. Типы циклов. Способы управления циклами. Итерационные циклы. Простые и вложенные циклы.
- •Типы данных в языке Паскаль. Действия над ними. Стандартные типы данных и типы пользователя.
- •Операторы циклов в языке Паскаль. Примеры использования.
- •Цикл с предусловием
- •5.Условный оператор и оператор выбора вариантов в языке Паскаль. Структурная схема. Примеры использования.
- •6 Структурные типы данных. Массивы. Записи, вариантные, вложенные.
- •7.Обработка строковых данных в Паскале. Особенности использования.
- •8.Процедуры и функции в Паскале. Особенности использования.
- •Стандартные файлы и файлы пользователя в Паскале. Типы файлов. Процедуры и функции для работы с файлами.
- •10.Прямая и косвенная рекурсия. Особенности использования.
- •11.Структура языка Паскаль. Структура программ на языке Паскаль.
- •Модульное программирование. Стандартные модули. Назначение и использование.
- •Образцы решений задач
- •1. Написать программу для вычисления функции:
- •2. Сформировать двухмерный массив, состоящий из n X n элементов.
- •5. Задан текст s. Сколько раз в тексте встречается заданное слово (слова разделены пробелами)
- •Дисциплина «Основы баз данных и знаний»
- •1. Архитектура бд. Понятие 3-вой архитектуры бд. Ее преимущества. Внешний уровень. Концептуальный уровень. Внутренний уровень.
- •2. Классификация моделей данных.
- •3. Иерархическая модель. Преимущества и недостатки иерархических структур.
- •4. Сетевая модель данных.
- •5. Реляционная модель данных.
- •6. Нормализация. Пять нормальных форм.
- •7. Физические модели бд.
- •8. Файловые структуры. Файлы прямого доступа. Файлы последовательного доступа.
- •9. Индексные файлы. Индексно-прямые файлы. Индексно-последовательные файлы.
- •10. Распределенные субд. Распределенная обработка данных. Параллельные субд.
- •11. Преимущества и недостатки сурбд.
- •12 Правил Дейта для сурбд.
- •12. Объектно-ориентированные субд. Требования к оосубд.
- •13. Объектно-реляционные субд.
- •14. Структура языка sql.
- •15. Типы данных языка sql.
- •16. Создание схем, бд, таблиц операторами языка sql.
- •17. Индексация в субд. Типы индексов. Создание и удаление индекса операторами языка sql.
- •18. Редактирование данных в таблице бд операторами языка sql.
- •19. Построение запросов операторами языка sql.
- •20. Понятие агрегирующих функций.
- •21. Объединение таблиц. Построение многотабличных запросов операторами языка sql.
- •22. Субд Access. Понятия таблицы, запроса, формы, отчета, макроса.
- •Примеры решений задач
- •Дисциплина «Организация и функционирование эвм»
- •Характеристики жесткого диска.
- •2.Структура дискового сектора. Коды исправления ошибок ecc.
- •3.Назначение коэффициента чередования секторов и коэффициента перекоса головки.
- •4.Сравнительная характеристика интерфейсов жестких дисков.
- •5.Позиционирование магнитной головки. Виды сервосистем.
- •6.Кэширование диска. Виды кэша. (Кэш считывания, кэш со сквозной записью, кэш с отложенной записью и элеваторный кэш).
- •7.Форматирование жесткого диска. Физическое форматирование. Организация разделов на жестком диске.
- •8.Логическое форматирование. Таблица размещения файлов, ее виды.
- •9. Основная оперативная память. Динамическая память, принцип действия запоминающих ячеек. Архитектура динамической памяти, виды сигналов.
- •Типы динамической памяти. Асинхронная, синхронная память.
- •Модули памяти. Организация банков памяти.
- •12.Статическая память, ее разновидности. Кэш-память. Первичный и вторичный кэш.
- •13.Энергонезависимая память, типы памяти. Флэш-память.
- •14.Логическая структура памяти пэвм.
- •15.Сравнительная характеристика видов оптических дисков.
- •16.Сравнительная характеристика видов мониторов.
- •17.Текстовый и графический режим работы монитора. Формирование цвета.
- •18.Сравнительная характеристика видов принтеров.
- •«Теория автоматического управления»
- •Классификация сау
- •Связь входа и выхода. Способы построения моделей. Переходная функция и импульсная характеристика.
- •Типовые звенья линейных систем (усилитель, апериодическое звено, интегрирующее звено, колебательное звено, звено запаздывания).
- •4. Типовые звенья линейных систем (усилитель, апериодическое звено, интегрирующее звено, колебательное звено, звено запаздывания).
- •5. Частотные характеристики. Понятие лачх и лфчх.
- •6. Логарифмические частотные характеристики типовых линейных звеньев.
- •7. Структурные схемы и правила их преобразования.
- •8. Требования к системам автоматического управления (перечислить). Понятие точности управления.
- •9. Частотные критерии устойчивости. Критерий Найквиста.
- •10. Алгебраические критерии устойчивости. Критерий Гурвица. Критерий Вишнеградского.
- •11. Оценка качества системы. Запасы устойчивости.
- •12. Синтез регуляторов. Задачи синтеза
- •13. Синтез линейны непрерывных сау. Коррекция сау
- •14. Разновидности и свойства сау в зависимости от параметров синтеза.
- •15. Приведение задач тау к нулевым начальным условиям. Линеаризация математического описания системы.
- •16. Математические модели. Способы их построения. Линейность и нелиней-ность систем и моделей.
- •17. Преобразование произвольного сигнала линейным звеном
- •18. Интегральные оценки качества переходных процессов: линейные, квадра-тичные.
- •19. Типовые линейные законы регулирования. Виды регуляторов.
- •20. Расчет оптимальных параметров настройки регуляторов.
- •8.Характеристическое уравнение замкнутой системы
Связь входа и выхода. Способы построения моделей. Переходная функция и импульсная характеристика.
Любой объект взаимодействует с внешней средой с помощью входов и выходов. Входы –это возможные воздействия на объект, выходы – это те сигналы, которые можно измерить. Например, для электродвигателя входами могут быть напряжение питания и нагрузка, а выходами– частота вращения вала, температура.Входы независимы, они «приходят» из внешней среды. При изменении информации навходе меняется внутреннее состояние объекта (так называют его изменяющиеся свойства) и,как следствие, выходы:
Это значит, что существует некоторое правило, по которому элемент преобразует вход x в вы-
ход y. Это правило называется оператором. Запись y =U[x] означает, что выход y получен в
результате применения оператора U ко входу x.
Построить модель – это значит найти оператор, связывающий входы и выходы. С его помощью можно предсказать реакцию объекта на любой входной сигнал.
Рассмотрим электродвигатель постоянного тока. Вход этого объекта – это напряжение питания (в вольтах), выход – частота вращения (в оборотах в секунду). Будем считать, что при напряжении 1 В частота вращения равна 1 об/сек, а при напряжении 2 В – 2 об/сек, то есть частота вращения равна по величине напряжению1. Легко вдеть, что действие такого оператораможно записать в видеU[x] = x .
Теперь предположим, что этот же двигатель вращает колесо и в качестве выхода объекта
мы выбрали число оборотов колеса относительно начального положения (в момент t = 0 ). В
этом случае при равномерном вращении произведение x ⋅Δt дает нам количество оборотов за время Δt , то есть y(t) = x ⋅Δt (здесь запись y(t) явно обозначает зависимость выхода от времени t ). Можно ли считать, что этой формулой мы определили оператор U ? Очевидно, что нет,
потому что полученная зависимость справедлива только для постоянного входного сигнала. Если напряжение на входе x(t) меняется (все равно как!), угол поворота запишется в виде итеграла
Оператор, который действует по такому правилу, называется оператором интгрирования. С помощью этого оператора можно, например, описать напонение пустого бака водой.
Если сечение бака S (в м2) постоянно по всей его высоте, то уровень воды h определяется какинтеграл от потока воды q (в м3/с), деленный на S:
Обратный оператор- оператор дифференцирования– вычисляет производную:
законы сохранения массы, энергии, импульса). Эти модели описываютвнутренние связи вобъекте и, как правило, наиболее точны.Рассмотрим RLC-цепочку, то есть последовательное соединение резистора с сопротивлением R (в омах), катушки индуктивности с индуктивностью L и конденсатора с емкостью C.Она может быть описана с помощью двух уравнений:
Первое уравнение означает, что разность потенциалов на концах RLC-цепочки равна сумме
разностей потенциалов на всех промежуточных участках. Разность потенциалов R⋅i(t) на резисторе вычисляется по закону Ома, а на катушке – по формуле, приведенной в предыдущем параграфе. Второе уравнение описывает связь между напряжением и током для конденсатора.
Вход этого объекта – напряжение u(t) на концах цепочки, а выход – разность потенциалов
u (t) c на пластинах конденсатора.
Второй способ – построение модели в результате наблюдение за объектом при различных входных сигналах (этим занимается теория идентификации). Объект рассматривается как
«черный ящик», то есть, его внутреннее устройство неизвестно. Мы смотрим, как он реагирует на входные сигналы, и стараемся подстроить модель так, чтобы выходы модели и объекта совпадали как можно точнее при разнообразных входах.
На практике часто используется смешанный способ: структура модели (вид уравнения,
связывающего вход и выход) определяется из теории, а коэффициенты находят опытным путем. Например, общий вид уравнений движения корабля хорошо известен, однако в этих уравнениях есть коэффициенты, которые зависят от многих факторов (формы корпуса, шероховатости поверхности и т.п.), так что их крайне сложно (или невозможно) найти теоретически. В этом случае для определения неизвестных коэффициентов строят масштабные модели и испытывают их в бассейнах по специальным методикам. В авиастроении для тех же целей используют аэродинамические трубы.
Для любого объекта управления можно построить множество различных моделей, кото-
рые будут учитывать (или не учитывать) те или иные факторы. Обычно на первом этапе стараются описать объект как можно более подробно, составить детальную модель. Однако при этом будет трудно теоретически рассчитать закон управления, который отвечает заданным требованиям к системе. Даже если мы сможем его рассчитать, он может оказаться слишком сложным для реализации или очень дорогим.
С другой стороны, можно упростить модель объекта, отбросив некоторые «детали», кото-
рые кажутся разработчику маловажными. Для упрощенной модели закон управления также получается проще, и с его помощью часто можно добиться желаемого результата. Однако в этом случае нет гарантии, что он будет так же хорошо управлять полной моделью (и реальным объектом).
Обычно используется компромиссный вариант. Начинают с простых моделей, стараясь
спроектировать регулятор так, чтобы он «подходил» и для сложной модели. Это свойство называют робастностью (грубостью) регулятора (или системы), оно означает нечувствительность к ошибкам моделирования. Затем проверяют работу построенного закона управления на полной модели или на реальном объекте. Если получен отрицательный результат (простой регулятор «не работает»), усложняют модель, вводя в нее дополнительные подробности. И все начинается сначала.
Понятие передаточной функции. Преобразования Лапласа.
Передаточная функция — один из способов математического описания динамической системы. Используется в основном в теории управления, связи, цифровой обработке сигналов. Представляет собой дифференциальный оператор, выражающий связь между входом и выходом линейной стационарной системы. Зная входной сигнал системы и передаточную функцию, можно восстановить выходной сигнал.
В теории управления передаточная функция непрерывной системы представляет собой отношение преобразования Лапласа выходного сигнала к преобразованию Лапласа входного сигнала при нулевых начальных условиях.
Преобразова́ние Лапла́са — интегральное преобразование, связывающее функцию комплексного переменного (изображение) с функцией вещественного переменного (оригинал). С его помощью исследуются свойства динамических систем и решаются дифференциальные и интегральные уравнения.
Одной из особенностей преобразования Лапласа, которые предопределили его широкое распространение в научных и инженерных расчётах, является то, что многим соотношениям и операциям над оригиналами соответствуют более простые соотношения над их изображениями. Так, свёртка двух функций сводится в пространстве изображений к операции умножения, а линейные дифференциальные уравнения становятся алгебраическими.
Прямое преобразование Лапласа
Преобразованием Лапласа функции вещественной переменной , называется функция комплексной переменной s = σ + iω, такая что:
Правая часть этого выражения называется интегралом Лапласа.
Обратное преобразование Лапласа
Обратным преобразованием Лапласа функции комплексного переменного , называется функция вещественной переменной, такая что:
где — некоторое вещественное число (см. условия существования). Правая часть этого выражения называется интегралом Бромвича.
Двустороннее преобразование Лапласа
Основная статья: Двустороннее преобразование Лапласа
Двустороннее преобразование Лапласа — обобщение на случай задач, в которых для функции участвуют значения x< 0.
Двустороннее преобразование Лапласа определяется следующим образом:
Дискретное преобразование Лапласа
Применяется в сфере систем компьютерного управления. Дискретное преобразование Лапласа может быть применено для решётчатых функций.
Различают -преобразование и -преобразование.
-преобразование
Пусть — решётчатая функция, то есть значения этой функции определены только в дискретные моменты времени , где — целое число, а — период дискретизации.
Тогда применяя преобразование Лапласа получим:
-преобразование
Основная статья: Z-преобразование
Если применить следующую замену переменных:
z = esT,
получим Z-преобразование: