238

2

УДК 519.2 : 519.6

Мещерякова А. А. Пакеты прикладных программ для анализа данных

[Электронный ресурс]: методические указания для самостоятельной работы

студентов по направлению подготовки 15.03.06 - Мехатроника и робототехника

/ А.А. Мещерякова; ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». – Воронеж, 2018. – 8 с.

Печатается по решению редакционно-издательского совета ВГЛТУ

Рецензент: д.т.н., профессор, зав. кафедрой электротехники и автоматики ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет имени Петра I» Афоничев Д.Н.

3

1. Введение

Учебным планом по направлению подготовки бакалавра 15.03.06 Мехатроника и робототехника профиль - Управление в мехатронных и робототехнических системах предусмотрено изучение курса «Пакеты прикладных программ для анализа данных».

Программа курса включает изучение классификации экспериментов, выбор необходимых факторов и составление факторных планов экспериментов различного вида, точечные оценки параметров регрессионной модели, анализировать свойства оценок параметров регрессионной модели, выполнять оптимальное планирование экспериментов с использованием различных критериев.

Врезультате освоения дисциплины студент должен:

-знать особенности процессов разработки программного обеспечения мехатронных и робототехнических систем;

-владеть навыками программной обработки данных в информационных системах;

-уметь разрабатывать и отлаживать программные средства мехатронных

иробототехнических систем, реализующие алгоритмы управления.

2.Общие указания

Методические указания предназначены для бакалавров 3-го курса (6-й семестр) очного обучения.

Цель лекций – дать основные направления по наиболее сложным разделам дисциплины, а также изложить материал по новейшим достижениям, не получившим достаточного освящения в учебной литературе.

Обзорный характер лекций не дает основание рекомендовать их в качестве единственного источника при подготовке к зачету.

Лабораторные занятия посвящены изучению области применения пакета STATISTICA, моделирования распределений при помощи пакета STATISTICA, осуществлению проверки гипотезы, аппроксимации результатов эксперимента на ЭВМ методом наименьших квадратов, оптимизации функции на ЭВМ методами дихотамии, гpафическим, аналитическим, симплексным и случайным поиском, определению функции желательности (обобщенный критерий качества), решению многокритериальных оптимизационных задач комплексным методом.

4

3. Содержание разделов дисциплины

Раздел 1 Структура программного обеспечения мехатронных и робототехнических систем.

Роль программного обеспечения в робототехнических системах. Связь программного обеспечения с применяемыми микропроцессорными системами. Программное обеспечение отдельных узлов и модулей сенсорной и исполнительной части. Исполнительная система робота. Высокоуровневое программное обеспечение - пользовательская задача. Среды программирования роботов и мехатронных систем. Жизненный цикл программного обеспечения роботов. Проектирование программного обеспечения мехатронной системы и организация коллективной разработки. Отладка программного обеспечения. Программное обеспечение для моделирования робототехнических систем.

Раздел 2 Программное обеспечение мехатронных модулей.

Особенности программного обеспечения для управления исполнительными механизмами. Зависимость программного обеспечения от типа устройства сопряжения с объектом. Математические модели манипуляторов и задачи управления движением. Управление с динамически изменяющимися параметрами. Применение методов самонастройки алгоритмов управления. Интерполяция управляющих сигналов. Формирование состояний мехатронного модуля для автоматного управления. Программное обеспечение связи между оператором и манипулятором.

Раздел 3 Программное обеспечение роботов.

Централизованные и распределенные модели управления робототехническими системами. Интеллект робота. Обучаемое программное обеспечение. Логический уровень системы управления многокомпонентными робототехническими комплексами. Представление системы управления как сети конечных автоматов. Программирование управляющей сети. Организация взаимодействия робота с оператором.

Раздел 4 Программное обеспечение многокоординатных.

Многокоординатное движение. Станки с числовым программным управлением. Формирование траектории многокоординатного движения. Методы управления, основанные на решении обратной задачи динамики. Управление энергетическими характеристиками многокоординатной исполнительной системы при решении задач механообработки.

5

4. Лабораторные занятия

Перечень лабораторных работ по курсу для студентов очного обучения представлен в табл.1.

Таблица 1 - Перечень лабораторных работ

5. Самостоятельная работа студентов

Часть материала курса вынесена на самостоятельное изучение студентами. Темы этой работы представлены в табл.2.

Таблица 2 - Перечень вопросов, выносимых на самостоятельное изучение

Контроль самостоятельной работы студентов осуществляется преподавателем. Контроль качества освоения дисциплины проводится посредством текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации обучающихся. Результаты контроля отражаются в баллах модульно-рейтинговой системы оценки знаний студента.

6

После прослушивания курса лекций, выполнения лабораторных работ студент допускается к сдаче зачета. Контрольные вопросы к зачету для бакалавров очного обучения приведены ниже.

6.Контрольные вопросы

1.Роль программного обеспечения в робототехнических системах. Связь программного обеспечения с применяемыми микропроцессорными системами.

2.Структура программного обеспечения робототехнической системы.

3.Программное обеспечение мехатронной системы.

4.Среды программирования роботов и мехатронных систем.

5.Жизненный цикл программного обеспечения роботов.

6.Проектирование программного обеспечения мехатронной системы и организация коллективной разработки.

7.Программное обеспечение для моделирования робототехнических

систем

8.Особенности программного обеспечения для управления исполнительными механизмами.

9.Математические модели манипуляторов и задачи управления движением.

10.Управление с динамически изменяющимися параметрами. Применение методов самонастройки алгоритмов управления.

11.Интерполяция управляющих сигналов.

12.Автоматное управление в мехатронных системах.

13.Программное обеспечение связи между оператором и манипулятором.

14.Централизованные и распределенные модели управления робототехническими системами.

15.Интеллект робота. Обучаемое программное обеспечение.

16.Логический уровень системы управления многокомпонентными робототехническими комплексами.

17.Представление системы управления как сети конечных автоматов. Программирование управляющей сети.

18.Организация взаимодействия робота с оператором.

19.Многокоординатное движение. Станки с числовым программным управлением.

20.Формирование траектории многокоординатного движения.

21.Методы управления, основанные на решении обратной задачи

динамики.

22.Управление энергетическими характеристиками многокоординатной исполнительной системы при решении задач механообработки.

7

Библиографический список

Основная литература

Основная литература

1. Кулаичев А.П. Методы и средства комплексного статистического анализа данных [Электронный ресурс]: учеб. пособие / А.П. Кулаичев. — 5-е изд., перераб. и доп. — М. : ИНФРА-М, 2017. — 484 с. — ЭБС "Знаниум". – (Высшее образование: Бакалавриат). — www.dx.doi.org/10.12737/25093.

Дополнительная литература

1. Шишов В. Ф. Статистический анализ данных в MS Excel [Электронный ресурс]: учеб. пособие / А.Ю. Козлов, В.С. Мхитарян, В.Ф. Шишов. – М. : ИНФРА-М, 2017. – 320 с. — ЭБС "Знаниум". – (Высшее образование:

Бакалавриат). — www.dx.doi.org/10.12737/2842.

2. Черников Б. В. Информационные технологии управления [Электронный ресурс]: учебник / Б.В. Черников. — 2-е изд., перераб. и доп. — М. : ИД «ФОРУМ» : ИНФРА-М, 2018. — 368 с. — ЭБС "Знаниум". – (Высшее образование: Бакалавриат).

8

Мещерякова Анна Анатольевна

Пакеты прикладных программ для анализа данных

Методические указания для самостоятельной работы

по направлению подготовки 15.03.06 Мехатроника и робототехника

профиль - Управление в мехатронных и робототехнических системах

и производств» для очной формы обучения

Редактор С.Ю. Крохотина

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова»