6B07109 Промышленная электроника и системы управления в КазНУ им. аль-Фараби

Формирование знаний о физических закономерностях и явлений при работе и созданий различного оборудования в отраслях промышленности. Механика; молекулярная физика и термодинамика; молекулярно-кинетическая теория газов; изопроцессы; электростатика; электрический заряд; электрическое поле; закон Гаусса; электрические цепи и их элементы; плотность магнитной энергии; диа-, пара-, ферромагнетики; электромагнитные колебания; электромагнитные волны; электрическое поле; ток смещения; электромагнитная индукция и уравнения Максвелла; самоиндукция и взаимная индуктивность.

Обучение студентов фундаментальным разделам высшей математики, формирование логического мышления необходимого в решений инженерных задач. Функция; область определения; пределы; скалярные и векторные величины; производная по направлению; экстремум функции нескольких переменных; условный экстремум; основы высшей и линейной алгебры; матрица; определитель матрицы; действия над матрицей; векторы; действия над векторами; комплексные числа; временные ряды; математическая статистика и теория вероятности.

Цель дисциплины: формирование высококвалифицированных специалистов в совершенстве знающих нормы антикоррупционного законодательства и умеющих применять их в правоприприменительной практике, правильно квалифицировать коррупционные правонарушения, а также формирование антикоррупционной культуры. Будут изучены: антикоррупционное законодательство, система и деятельность субъектов противодействия коррупции, причины и условия, способствующие коррупции, антикоррупционная политика, международный опыт борьбы с коррупцией

Цель дисциплины сформировать знания о закономерностях взаимодействия живых организмов со средой обитания, функционирования биосферы, основ обеспечения безопасности жизнедеятельности человека от вредных, поражающих факторов, способов защиты от опасностей, мероприятий по ликвидации последствий аварий, катастроф, стихийных бедствий, охране окружающей среды и рациональному природопользованию.

Цель: формирование практических навыков осуществления предпринимательской деятельности на основе изучения теории и практики предпринимательства. Студент будет способен: использовать возможности рынка, соответствующие их личным интересам и способностям; принять первоначальное решение о начале бизнеса; эффективно работать в рамках действующих правовых норм; определять и оценивать потенциальные рыночные возможности стартапа.

Цель дисциплины - сформировать у будущих специалистов компетенцию применения своих профессиональных знаний, пониманий и способностей в целях укрепления единства и солидарности страны, повышения интеллектуального потенциала общества. Будут изучены: понятие об учении Абая; источники учения; составные части учения Абая; категории учения Абая; измерительные приборы учения Абая; сущность и значение учения Абая.

Цель дисциплины – формирование у студентов представлений о научно-философском наследии великого тюркского мыслителя Абу Насра аль-Фараби в контексте развития мировой и национальной культуры. Будут изучены особенности наследия аль-Фараби и его влияние на формирование тюркской философии, характер влияния восточной философии на Европейский Ренессанс; традиционные и современные проблемы истории национальной и мировой философии.

Цель - сформировать навыки использования технологии организации и управления научными исследованиями в профессиональной деятельности. Изучение дисциплины направлено на развитие навыков планирования организации научного исследования, навыков процедур поиска в глобальных сетях информации по научным разработкам, возможностям научных контактов, подачам заявок на научные гранты различных уровней.

Сформировать способность использовать основные методы решения дифференциальных и интегральных уравнений для реализации технических задач. Основные понятия дифференциальных уравнений; постановка задачи Коши; линейные уравнения n-го порядка; линейные неоднородные уравнения; линейная система; метод функции Грина; уравнения в полных дифференциалах; понятие метрических и линейных пространств; классификация интегральных уравнений; самосопряженный оператор Фредгольма; теорема Гильберта - Шмидта; интегральные уравнения с симметрическими ядрами.

Формирование у студентов понимания основ аналоговой схемотехники и выбора элементной базы для построения электронных схем. Введение в аналоговую электронику; область применения аналоговых электронных устройств; аналоговые сигналы; усилительный каскад; понятие о рабочей точке и нагрузочных характеристиках; режимы работы активных элементов в электрических схемах; отрицательная обратная связь влияющая на характеристики усилителей; расчет искажений при обработке сигналов; эмиттерные повторители.

Обучить студентов теоретическим основам электротехники и математическому описанию процессов происходящих в электрических цепях. Понятие об электрическом токе; основные понятия электрической цепи; элементная база электрических цепей; расчет электрических цепей при различных режимах; методы расчета сложных электрических цепей; трехфазные цепи; электрические фильтры; цепи с распределенными параметрами; линейные электрические цепи синусоидального тока; нелинейные электрические цепи.

Сформировать навыки работы с методами дискретной математики предназначенные для формирования алгоритмов и решения задач на их основе. Понятие множества; основные понятия теории графов; цепи Маркова; структурная матрица; элементарные булевые функции; методы проверки логического следования; комбинаторика; биномиальные и полиномиальные формулы; самокорректирующиеся коды; конечные детерминированные автоматы; примитивно-рекурсивные операторы и предикаты; асимптотическая запись; анализ сложности алгоритмов; основные теории алгоритма.

Сформировать у обучающихся способность использовать комбинации логических элементов для создания схем и узлов цифровых устройств. Базовые логические элементы; булевые уравнения; проектирование комбинационной и последовательной логики; многоуровневая комбинационная логика; базовые комбинационные и последовательные блоки; защелки и триггеры; цифровые схемы на основе триггеров; ячейки памяти; проектирования синхронных логических схем; конечные автоматы; синхронизация последовательностных схем; цифровые узлы.

Сформировать навыки работы с оптоэлектронными приборами связанных с оптическими свойствами составляющих элементов. Оптические элементы; классификация оптоэлектронных приборов; физические эффекты в оптоэлектронике; источники излучения для оптоэлектронных систем; светодиоды и лазеры; фотоприемники; фотоприемники ИК-диапазона; фотоэлектронные умножители; оптопары; оптоволокно; светодиодные лампы; дисплей; оптрон; преобразователи оптического излучения в электрическую; спектрофотометр; пирометр; болометр; оптоизолятор; лазерный дальномер; лазерный нивелир; рефлектометр.

Ознакомить студентов структурным особенностям конструкции микроархитектур и научить программированию микропроцессоров для управления электронными системами. Типы и архитектуры микроконтроллеров; порты ввода/вывода; шина данных; типы строения памяти; EEPROM; flash память; последовательные и параллельные интерфейсы; прерывание операций; приоритеты прерываний; универсальный синхронный/асинхронный приемопередатчик; регистры управления; система команд; адресация; программирование микроконтроллеров; программаторы; отладка программ; операционная система для микроконтроллеров.

Научить студентов использовать основные алгоритмические структуры и методы для решения основных задач в области промышленной электроники и в системах управления с помощью языков программирования. Основы алгоритма; методы и способы представления алгоритмов; языки программирования; синтаксис языка python; структура программы; типы данных; ввод/вывод данных в консоли; операторы условия и цикла; массивы и строки; функции; определение и реализация функции; рекурсивные функции.

Изучить теорию автоматического управления линейных систем, их основные характеристики, элементарные узлы, структурные схемы и преобразования. Основные законы управления; математическое выражение автоматических систем управления; структурные схемы стационарных линейных систем; устойчивость линейных систем автоматического регулирования; правила преобразования структурных схем; многомерные стационарные и нестационарные системы; методы оценки качества регулирования линейных систем; корневой метод оценки качества управления; синтез оптимальных по интегральному квадратичному критерию.

Сформировать у студентов базовые навыки проектирования цифровых систем управления на FPGA с использованием языка описания аппаратуры Verilog. Введение в FPGA; архитектура FPGA; конфигурируемые логические блоки; синтаксис языка Verilog; операторы Verilog; уровни проектирования схем на Verilog; уровень проектирования gate level, data flow, behavioral; процедурные блоки; работа с модулями; проектирования цифровых систем на FPGA; синхронные и асинхронные процессы; проектирования конечных автоматов на FPGA.

Обучить студентов основам визуального программирования для создания графического интерфейса инженерных приборов. Функциональные особенности визуального программирования; программные среды с визуальным программированием; программирование в LABVIEW; технология создания виртуальных приборов; базовые функции графической среды LABVIEW; массивы, кластеры и строки; операции с графическими данными; циклы и последовательности; структуры выбора; структуры обработки данных события; интерфейсы взаимодействия устройств.

Ознакомление студентов видам силовой техники для преобразования электрической энергии. Силовые полупроводниковые элементы; гибридные силовые схемы; однофазные и трёхфазные непосредственные преобразователи частоты; понижающие и повышающие импульсные источники питания постоянного напряжения; назначение и классификация трансформаторов; элементы защиты вентильных преобразователей; методы расчета и моделирования вентильных преобразователей; классификация и структурные схемы выпрямителей; инверторы; преобразователи постоянного напряжения.

Сформировать у обучающихся навыки проектирования автоматизированных систем управления для различных технологических процессов. Стадии и этапы проектирования систем автоматизации; описание объекта автоматизированного управления; принципиальные электрические схемы; алгоритмическое обеспечение управления; технологический процесс; структура технологического процесса; система мониторинга; автоматизированная система управления; функциональные блоки системы управления; система автоматического проектирования; программное обеспечение для управления технологическими процессами; исполнительные устройства в контурах автоматизированной системы управления технологическими процессами.

Изучение методов и режимов работы адаптивных систем для выбора оптимальных параметров и характеристик устройств управления. Общая постановка задач адаптивного управления; классификация и структура адаптивных систем; адаптивные управления с эталонной моделью; основы адаптивного управления системой; адаптивные системы с переменной структурой; многосвязные системы управления; адаптивная цифровая система управления; адаптивные алгоритмы в системах автоматического управления; структура и типы адаптивных систем управления; системы пассивной адаптации; самонастраиваемые системы.

Ознакомление студентов с принципами работы, строением и функциональными возможностями электронных сенсоров. Основные понятия и определения электронных сенсоров; классификация датчиков; полупроводниковые сенсоры; чувствительные элементы; электронные датчики физических величин; газовые сенсоры; био сенсоры; хемирезистивные сенсоры; сенсоры температуры и влажности; ультразвуковые и инфракрасные сенсоры; оптимизация конструктивных параметров сенсорных систем; интерфейсы электронных датчиков и сенсорных систем.

Обучение студентов написанию и проверки программ для решения инженерных задач, используемых в производстве. Развитие технологии программирования; общие принципы построения и использования языков программирования; требования к современной технологии программирования; понятие программной инженерии; основные подходы к разработке программного обеспечения; основы проектирования; архитектура программного обеспечения; архитектурные стили проектирования; графическое представление результатов выполнения программы; объектно-ориентированное программирование; современные интегрированные среды разработки программ.

Сформировать навыки использования современных электронных схем и устройств при проектированиях и управления Smart системами. Электронные компоненты Smart систем; системы отображения данных; блок управления элементными базами Smart систем; системы ввода/вывода данных; схемотехническое представление взаимосвязи структурных блоков Smart системы; проектирование простых Smart систем; управление Smart системами; системы хранения данных; системы обработки данных.

Обучить студентов основным структурам строения и характеристик электроэнергетических систем, этапам проектирования электрических сетей. Электроэнергетическая система; классификация электрических сетей; кабельные линии электропередачи; схемы замещения и параметры линий; расчет режима линии электропередачи; режим холостого хода линии; расчет сети с разными номинальными напряжениями; рабочие режимы электрических систем и сетей; принципы регулирования напряжения в сетях; методы расчета потерь электроэнергии; этапы выбора схем электрической сети при проектировании.

Сформировать способность у студентов использовать нейронные сети с машинным обучением для реализации искусственного интеллекта. Методы машинного обучения; типы задач: классификация, регрессия, прогнозирование, кластеризация; реализация; архитектура искусственных нейронных сетей; модели искусственного нейрона; методы и алгоритмы обучения нейронных сетей; градиентные алгоритмы обучения; персептрон; выбор параметров нейронной сети; сверточные сети; функции активации; обучение общей модели и выбор модели; способы улучшения обучения нейронных сетей; переобучение.

Дать представление о быстро развивающихся в технологическом плане интеллектуальных систем и развития навыков реализации программированного обеспечения для его управления. Особенности разработки и функционирования программного обеспечения для систем контроля; технологии и этапы разработки программного обеспечения встроенных систем; использование языков программирования для интеллектуальных систем; работа с базами данных; интеллектуальные системы принятия решений; анализ и мониторинг производства; производственные системы; контроль и анализ данных процессов; распознавания объектов; архитектура программ интеллектуальных систем.

Ознакомление с современными телекоммуникационными системами для обеспечения обмена информации между комплексами различных технических средств. Принципы многоканальной передачи; разделение каналов; модель OSI; цифровые системы передачи; транспортные сети; методы коммутаций и маршрутизаций в сетях; система IP-адресации; широкополосные сети; беспроводная сеть; принцип построения компьютерных сетей; протоколы сетей; особенности распространения и использования радиоволн различных видов; спутниковое и цифровое радиовещание; волоконно-оптические линий связи; построение распределенных сетей.

Изучение общих принципов, структуры и функционирования теплотехнических систем промышленных предприятий при постановки и решения задач энергоиспользования в технологическом производстве. Термодинамическая система; параметры состояния; термодинамический процесс; законы термодинамики; термодинамические циклы тепловых машин; состав и характеристики системы тепло- и энергообеспечения промышленного предприятия; теплотехнологическое производство; система производства и распределения энергоносителей промышленных предприятий; общие принципы, структура и функционирование тепловых электрических станций различного вида.

Формирование у студентов знании о принципах кодирования/декодирования и методов обработки различных сигналов. Фильтрация сигналов; изменение частотных характеристик; выделение и восстановление полезного сигнала; помехоустойчивое кодирование; циклический избыточный код; прямая коррекция ошибок; алгоритмы кодирования; методы цифровой обработки и сжатия сигналов; мажоритарное декодирование и коды Рида-Маллера; недвоичные коды и коды Рида-Соломона; линейные блоковые коды, границы помехоустойчивого кодирования; векторные созвездия; коды Хэмминга; коды Хаффмана; коэффициент битовых ошибок.

Формирование у студентов понимание принципов проектирования электронных систем для управления и мониторинга промышленных объектов путем передачи данных по сети интернет. Область применения IoT; архитектура IoT; контроллеры; cетевые технологии; обработка данных в IoT; применение облачных технологий в IoT; принципы проектирования и создания пользовательских приложений и сервисов на основе IoT; маломощная беспроводная сеть сенсоров; протокол LORA; программно-определяемая сеть; расширенный протокол очереди сообщений; подключение сенсоров; IIoT.

Объяснить физико-математические принципы и методы проектирования электрических цепей, лежащие в основе цифровой обработки и кодирования информации, интеллектуального анализа данных, построения алгоритмов принятия решений, основ теории управления, современные методы проектирования искусственного интеллекта для обработки изображений, компьютерного зрения, нейронных сетей и машинного обучения.

Применять основополагающие принципы, методологии и концепции культуры межличностного общения, в том числе и на иностранном языке, обладать системным мышлением при постановке целей и задач, связанных с профессиональной деятельностью, формировать собственную точку зрения в мировоззренческих и гражданских вопросах, коммерциализировать результаты профессиональной деятельности, обеспечить защиту интеллектуальной собственности по разработке электронных и цифровых устройств.

Решать инженерные задачи в области аналоговой и цифровой электроники, адаптивных систем управления, энерго- и теплотехнических систем, с использованием современных аппаратно-программных средств для проектирования электронных устройств различного назначения;

Использовать современные методы моделирования, программирования и симуляции для разработки функциональных блоков промышленных электронных устройств на основе современных микропроцессоров, микроконтроллеров, программируемых логических интегральных схем и электронных сенсоров.

Проектировать электронные устройства и цифровые блоки управления с использованием электротехнических и оптических компонентов, интегральных схем, микропроцессоров и микроконтроллеров для разработки цифровых устройств, применяемых в промышленной электронике с использованием современных аппаратно-программных средств.

Интегрировать и анализировать основные принципы построения промышленных, преобразовательных электронных систем на аппаратном уровне для проведения диагностики и тестирования с помощью соответствующего программного обеспечения.

Проектировать и производить расчеты отдельных блоков и электронных устройств, систем контроля и автоматизации, вычислительной и измерительной техники, электро- и теплотехнических систем для решения поставленной технической задачи.

Организовывать системы управления промышленными процессами с помощью автоматизированных систем управления технологическими процессами для проектирования систем мониторинга, дистанционного управления и IoT технологий.

Применять методы проектирования аналоговых и цифровых электронных устройств, устройств кодирования, фильтрации, передачи, приема и защиты от отказов и несанкционированного доступа для разработки промышленных интеллектуальных адаптивных систем управления.

Применять физико-математические методы для передачи, приёма и обработки сигналов в системах управления, коммуникационном оборудовании и блоках контроля и мониторинга, и интерпретировать полученные результаты с помощью цифровых электронных устройств в системах управления.

Понимать основные физические процессы, лежащие в основе электроники, оптоэлектроники, микроэлектроники и электротехники, применять математические методы расчета, анализа и моделирования электрических цепей с целью проектирования цифровых и аналоговых электронных измерительных приборов и устройств различного специального назначения.

Проектировать цифровые электронные системы с использованием современных SMART технологий и Интернета вещей для удовлетворения желаемых потребностей в рамках реальных ограничений, таких как экономические, экологические, социальные, этические, здоровье и безопасность, технологичность и устойчивое развитие.