Указания по выполнению основных разделов ВКР
Анализ объекта, являющегося основой для разработки
При анализе объекта разработки (модернизации) вначале следует составить его структурную или функциональную схему с указанием основных элементов, узлов, агрегатов, показать их взаимосвязь и описать принцип работы объекта в целом. Должны быть рассмотрены следующие основные технические характеристики объекта: состав, назначение, выполняемые функции, особенности технологического процесса, параметры преобразования электроэнергии, режимы работы, статические и динамические характеристики, входные и выходные сигналы управления, требования к диапазону регулирования и точности, а также любые другие данные, которые должны быть учтены в проекте.
При проектировании нового оборудования главное внимание следует уделить раскрытию следующих вопросов:
- какие функции должны быть реализованы;
- какие технические характеристики должны быть обеспечены;
- какие требования нормативных документов должны быть соблюдены.
При модернизации существующего оборудования необходимо обратить внимание на его недостатки, которые предполагается устранить. Типичные недостатки оборудования предшествующих поколений – устаревшая элементная база, невозможность сопряжения с другими современными техническими средствами, высокая трудоемкость обслуживания, несоответствие современным требованиям безопасности или иным, низкий КПД.
Разработка технических требований
Приводятся требования к структуре, выполняемым функциям, режимам работы и основным параметрам проектируемого изделия. Указываются требования, предъявляемые нормативными документами Российского морского регистра судоходства или других организаций, если они существенно влияют на выбор технических решений при проектировании.
Поиск возможных путей решения проблемы
Необходимо провести анализ современного состояния проблемы. Студент осуществляет поиск и изучение информации из различных источников (техническая литература, патентная информация, периодические научно-технические издания, Интернет) о той технической области, к которой относится проект, об известных методах решения проблемы, об отечественных и зарубежных аналогах, о современных тенденциях развития техники. Собранная информация анализируется с целью выбора оптимальных и обоснованных решений в проекте. Как правило, одна и та же проблема может решаться различными способами. Поэтому следует уделить внимание сравнению различных вариантов и обоснованию выбора того или иного из них.
В результате должна быть сформулирована задача, решаемая в работе, и произведен выбор основных направлений ее решения.
Разработка объекта
Эта часть проекта является определяющей в оценке уровня подготовки выпускника, поскольку демонстрирует умение решать инженерные задачи. Она может состоять из нескольких разделов, отражающих, как правило, следующие типичные стадии разработки:
- определение структуры разрабатываемого объекта;
- распределение функций между отдельными частями изделия;
- выполнение расчетов;
- обоснование выбора вариантов технической реализации отдельных устройств, функциональных узлов и компонентов изделия;
- разработка электрических схем (структурных, функциональных, принципиальных, монтажных и пр.);
- моделирование динамической системы;
- разработка программ.
В состав основной части могут также входить конструктивная проработка, разработка методов оценки технического состояния и поиска неисправностей, разработка указаний по монтажу отдельных частей системы и прокладке кабелей, описание методов наладки оборудования и настройки системы регулирования, разработка эксплуатационных документов и т. п.
Конкретное содержание разделов может значительно варьироваться в зависимости от темы и поставленных в работе задач.
Так, при разработке электропривода в основную часть может быть включено решение следующих вопросов:
- выбор рода тока и типа электропривода;
- выбор электродвигателя;
- электромагнитный, тепловой и вентиляционный расчеты электродвигателя;
- построение тахограммы и нагрузочной диаграммы за цикл работы электропривода;
- расчет статических и динамических характеристик;
- расчет полупроводникового преобразователя;
- разработка или выбор схемы управления преобразователем;
- расчет параметров обратных связей и выбор датчиков;
- моделирование переходных процессов в электроприводе;
- синтез регуляторов;
- настройка преобразователя с целью обеспечения динамики или области безопасной работы;
- выбор трансформатора (токоограничивающего реактора) и элементов, обеспечивающих электромагнитную совместимость.
При разработке системы энергоснабжения обычно предусматривается:
- расчет электрических нагрузок;
- выбор варианта схемы электроснабжения;
- расчет потерь и падения напряжения в линиях;
- расчет токов короткого замыкания;
- разработка или выбор устройств защиты, расчет их характеристик;
- выбор проводов, кабелей, коммутационной аппаратуры;
- обеспечение требований к качеству электроэнергии;
- выбор способа и реализации резервного энергоснабжения.
При разработке системы управления существенное значение имеет, являются ли динамические процессы в системе непрерывными или дискретными.
Для непрерывных систем при составлении математического описания используется главным образом аппарат дифференциального и интегрального исчисления. Если объектом анализа служит система автоматического регулирования, следует разработать структурную схему системы по правилам, принятым в теории автоматического управления. Типичные задачи при разработке – вывод передаточных функций отдельных функциональных узлов и системы в целом, расчет переходных процессов, анализ показателей качества работы системы, определение устойчивости, выбор закона регулирования и расчет параметров регуляторов. Проверка результатов разработки выполняется при помощи моделирования.
Основой описания дискретных систем является аппарат математической логики, типичными задачами – анализ (разработка) алгоритма и представление его в виде блок-схемы, составление математического описания в виде логических уравнений, разработка программы.
Независимо от типа системы необходимо рассмотреть такие вопросы, как выбор датчиков, выбор аппаратных средств по промышленным каталогам или обоснование необходимости разработки нестандартного устройства (блока, узла), сопряжение системы управления с источниками информации и с исполнительными элементами.
При разработке необходимо стремиться закладывать в проект изделия, отражающие передовой уровень развития техники: современные силовые преобразовательные устройства, программируемые устройства управления, интегральные микросхемы максимальной степени интеграции.
Разработка электрических схем
При разработке электрических схем необходимо выполнять требования стандартов 2.701, 2.702, 2.705, 2.708 – 2.710.
Чаще всего в выпускной квалификационной работе ведется разработка функциональных и принципиальных электрических схем.
На функциональной схеме отображаются функциональные части изделия (элементы, устройства и функциональные группы) и связи между ними. Функциональные части схемы принято изображать либо в виде условных графических обозначений, либо в виде прямоугольников.
На схеме должны быть указаны:
- типы элементов и устройств (рекомендуется вписывать в прямоугольники);
- основные технические характеристики функциональных частей (рядом с графическими обозначениями или на свободном поле схемы);
- поясняющие надписи, диаграммы, таблицы, параметры в характерных точках (величины токов и напряжений, частота, форма импульсов, математические зависимости и т. д.).
Перечисленные сведения приводятся в объеме, необходимом для наиболее полного и наглядного представления о последовательности процессов, иллюстрируемых схемой.
На принципиальной электрической схеме изображают все электрические элементы или устройства, необходимые для реализации заданных электрических процессов, все электрические связи между ними, а также электрические элементы (соединители, зажимы и т. п.), которыми заканчиваются входные и выходные цепи.
Для составления и чтения принципиальной схемы необходимо знать алгоритм функционирования системы управления, понимать принцип действия элементов, на базе которых построена принципиальная схема.
Рекомендуется в общем случае следующий порядок разработки принципиальной электрической схемы:
- на основании функциональной схемы формируются технические требования, предъявляемые к принципиальной электрической схеме;
- применительно к этим требованиям устанавливаются функции, выполняемые схемой;
- производится предварительный выбор элементной базы с учетом современного уровня развития техники, условий работы аппаратуры, взаимодействия с другими частями схемы;
- каждая из заданных функций (преобразование энергии или сигнала, выполнение логических условий) реализуется в виде схемного узла;
- узлы и элементарные цепи объединяются в общую схему, при этом главное внимание уделяется согласованию уровней напряжений и токов, входных и выходных сопротивлений;
- производится выбор входных и выходных контактных устройств (разъемы, клеммы, зажимы, контрольные гнезда), фильтрующих элементов в цепях электропитания, элементов индикации, элементов и узлов защиты от перенапряжений и перегрузок по току;
- производится электрический расчет параметров отдельных элементов и узлов (уровней сигналов, сопротивлений резисторов, емкостей конденсаторов, нагрузок контактов коммутационных элементов, токов полупроводниковых приборов, электропотребления схемы и т.д.);
- корректируется элементная база по результатам расчета и производится окончательный выбор всех элементов.
На принципиальной электрической схеме должны быть однозначно определены все элементы и устройства, входящие в изделие. Данные об элементах необходимо записывать в перечень элементов, помещаемый на схеме либо оформленный в виде отдельного документа. Рекомендуется приводить на схеме характеристики входных и выходных цепей изделия (напряжение, ток, частоту и т. п.), указания о назначении отдельных цепей, специфические требования к монтажу, параметры настройки, диаграммы и таблицы включения контактов многопозиционных аппаратов. Объем сведений, приведенных в принципиальной схеме, должен быть достаточен для изготовления изделия. Все элементы принципиальной схемы выбираются по каталогам и справочникам, при этом должны использоваться самые последние издания.
Номиналы резисторов и конденсаторов выбираются из рядов, выпускаемых промышленностью. Так, для постоянных резисторов общего назначения обычно применяется ряд Е24, для переменных резисторов установлен только ряд Е6. Прецизионные резисторы рекомендуется выбирать из ряда Е192. Ряды номинальных значений емкостей конденсаторов зависят от типа конденсатора и должны уточняться по справочникам. Для резисторов обязательно указание типа, номинальной мощности рассеяния и допуска, например: "Резистор С2-23 – 0,25 Вт – 4,7 кОм ± 10 %". Для конденсатора указывается тип, далее (в зависимости от типа) могут указываться номинальное напряжение, допуск, температурный коэффициент емкости; например: "Конденсатор К10-17а – М1500 – 27 нФ ± 10 %" или "Конденсатор К50-35 – 40 В – 2200 мкФ".
Цепи питания должны быть показаны в виде линий электрической связи или указаны в тексте на свободном поле схемы. Выводы многоконтактных элементов и интегральных микросхем необходимо обозначить.
В пояснительной записке следует приводить описание принципиальной электрической схемы, в котором необходимо показать назначение, состав и принцип работы основных узлов и устройств системы, а также раскрыть особенности работы системы в основных режимах.
Разработка эксплуатационных документов
В состав ВКР может входить разработка эксплуатационных документов (например, инструкция по эксплуатации или инструкция по техническому обслуживанию). Основное внимание при разработке эксплуатационного документа следует уделить настройке системы и проверке ее технического состояния. Конкретные указания по виду эксплуатационного документа и его объему даются руководителем ВКР с учетом характера индивидуального задания.
Требования к эксплуатационным документам приведены в ГОСТ 2.601. Инструкция по эксплуатации содержит сведения, необходимые для правильной эксплуатации (использования, транспортирования, хранения и технического обслуживания) изделия и поддержания его в постоянной готовности к действию. Инструкция по техническому обслуживанию содержит правила и порядок технического обслуживания изделия при подготовке его к использованию, в процессе и после окончания работы, при хранении и транспортировании, обеспечивающие поддержание работоспособности изделия.
Требования к стилю изложения в пояснительной записке
Наиболее ценным в ВКР является то, что проанализировано, выбрано, рассчитано лично студентом. Поэтому из пояснительной записки должен быть ясно виден вклад автора, его самостоятельное творчество.
Текст пояснительной записки следует излагать ясно, конкретно, технически и стилистически грамотно. При изложении должны применяться стандартизованные научно-технические термины или общепринятые термины, содержащиеся в специальной литературе по соответствующей области знаний. Не допускается использовать для одного и того же понятия различные научно-технические термины, имеющие одинаковый смысл. При наличии одинаково распространенных русских и иностранных терминов предпочтение отдается русскому термину. Если в работе используется специфическая терминология, она должна быть пояснена. Не допускается применять обороты разговорной речи, произвольные словообразования, технический жаргон.
Необходимо стремиться к разумной краткости. Не допускается переписывание общеизвестных положений, не использующихся в дальнейшем изложении, с целью наращивания объема работы. Не рекомендуется воспроизведение больших объемов сведений теоретического или справочного характера из литературных источников. Однако изложение должно быть достаточно подробным для того, чтобы из текста пояснительной записки можно было усмотреть, чем руководствовался автор при выборе того или другого варианта, откуда взялись те или иные выводы.
Большое значение для правильного восприятия текста является его структурирование, т. е. разбиение на разделы, подразделы и т. д. В пп. 2.1 и 2.2 уже шла речь о типичных разделах, из которых состоит пояснительная записка. В раздел выделяется относительно самостоятельная часть работы, объединенная используемыми методами или достигаемой целью. В частности, такие стадии разработки, как теоретический анализ, экспериментальные исследования, расчет характеристик, разработка принципиальных схем, программирование, моделирование целесообразно излагать в самостоятельных разделах.
Если в разделе рассматривается несколько вопросов, различающихся по тематике, целесообразно разбить раздел на подразделы, которые, в свою очередь, могут разделяться далее. Не допускается, чтобы в разделе, содержащем подразделы, часть текста не принадлежала никакому подразделу. Каждая структурная часть текста должна иметь заголовок, в меру краткий и точно отражающий главное содержание раздела, подраздела. Допускается не более трех уровней заголовков, но рекомендуется ограничиться двумя уровнями. Заголовки третьего уровня вводятся, только если это явным образом улучшает восприятие текста.
Часть текста, выделенная с помощью заголовка, должна быть достаточно содержательной. Не допускается выделять заголовком обсуждение частной детали или выбор отдельного элемента, занимающие несколько строк. Нельзя обособлять фрагменты текста с помощью неявных заголовков, выделяя их с помощью жирного шрифта, или подчеркивания, или вообще без выделения.
Каждый раздел должен заканчиваться выводами. Их не обязательно выделять заголовком, но итог раздела должен быть сформулирован.
Важнейшим требованием к пояснительной записке является аргументированность. Каждое выдвигаемое в работе положение, каждый выбор технического решения или компонента изделия должны быть обоснованы путем сравнения с альтернативными вариантами, анализа достоинств и недостатков.
Должна быть соблюдена логическая последовательность изложения материала. Как правило, очередной раздел работы должен опираться на материалы, представленные в предыдущих разделах. Эту связь принято подчеркивать путем использования оборотов типа "Как показано в разделе …", "Как следует из анализа …, представленного в …", "На основании расчетов, приведенных в …".
Все стадии работы должны быть четко обозначены в тексте. При проведении аналитических преобразований и расчетов рекомендуется предварять каждый очередной этап вступительными словами, например: "Рассмотрим …", "Выведем уравнение …", "Подставим …". Аналогичные обороты используются при описании процесса разработки схемы: "Произведем выбор коммутационной аппаратуры", "Выполним расчет параметров элементов схемы …".
Следует избегать использования личных местоимений. Взамен выражений типа "Я выбрал …", "Мною получено …", "Анализ … показывает нам …" необходимо использовать выражения "Выбираем …", "Предлагается ... ", "В результате … получено …", "Из анализа ... следует ... ".
Необходимой составной частью пояснительной записки являются иллюстрации (рисунки, чертежи, графики, схемы, диаграммы, фотоснимки, скриншоты и т. п.). Они используются для наглядного представления исходных данных к работе либо полученных результатов, дополняют и подтверждают изложенный в тексте материал. В тексте пояснительной записки все иллюстрации называют рисунками.
Вопрос количества и содержания иллюстраций должен быть тщательно продуман. Не допускается приводить рисунки общего характера, содержащие информацию, не используемую в работе. В то же время количество рисунков в пояснительной записке должно быть достаточным для того, чтобы ее текст можно было читать с минимальным обращением к документам графической части проекта. Обязательно приводятся схемы отдельных узлов, параметры которых рассчитываются или анализируются.
Так как не весь материал графической части может быть помещен в пояснительной записке, необходимо в тексте делать ссылки на все демонстрационные листы, например: "Принципиальная электрическая схема модернизированного электропривода приведена на чертеже ДП45.180407.01.001Э3".
Студент обязан сверить актуальную информацию на момент написания работы:
- название вышестоящей организации;
- название учебного заведения и его структурных подразделений;
- фамилии, должности, ученые степени и звания;
- названия и даты утверждения нормативных документов, упоминаемых в работе.
ОФОРМЛЕНИЕ ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ