Рабочая программа дисциплины «теория автоматического управления часть 3»




Скачать 129.38 Kb.
НазваниеРабочая программа дисциплины «теория автоматического управления часть 3»
Дата02.12.2012
Размер129.38 Kb.
ТипРабочая программа


ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ



МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»



Согласовано


_______________________

Утверждаю


______________________

Руководитель ООП

по направлению 220700

доц. А.А. Кульчицкий

Зав. кафедрой АТПП

доц. А.А. Кульчицкий



РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ


«ТЕОРИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ часть 3 »


Направление подготовки:

220700 Автоматизация технологических процессов и производств


Профиль подготовки:

Автоматизация технологических процессов и производств в МАШИНОСТРОЕНИИ


Квалификация (степень) выпускника: бакалавр


Форма обучения: очная


Составители: каф. АТПП доц. Башарин И.А., доц. Кожевников Е.А


САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2012

  1. Цели и задачи дисциплины:

Цель дисциплины “Теория автоматического управления ч. 3” – изучение современных методов теории дискретных систем автоматического управления, в частности САУ с цифровым управлением, вопросов использования этих методов для построения и эксплуатации систем автоматического управления (САУ) в области машиностроения.

Дисциплина предназначена для подготовки студентов-бакалавров по направлению 220700 “Автоматизация технологических процессов и производств”.

Основная задача дисциплины заключается в формировании знаний и умений, которые необходимы бакалавру в своей трудовой деятельности:

- при проектировании для выбора методов построения цифровых САУ применительно к конкретным условиям технологических и производственных процессов;

- решать задачи поиска структуры и параметров, принципов построения алгоритмов управления, обеспечивающих требуемые качественные показатели САУ;

- при эксплуатации САУ - для поиска неисправностей и их устранение.


Место дисциплины в структуре ООП:

Дисциплина “Теория автоматического управления часть 3” относится к дисциплинам базовой части профессионального цикла.

Для изучения этой дисциплины необходимы:

- знания основ высшей и вычислительной математики;

- знания информатики;

- теории автоматического управления аналоговыми системами;

- электротехники и электроники, электрических машин, электромеханических и мехатронных систем;

-иметь навыки работы на ПК, уметь использовать современные программные комплексы (Матлаб, МВТУ и др) для решения практических задач.

Эти знания и умения формируются у студентов в результате изучения следующих дисциплин: «Высшая математика», «Вычислительная математика», «Информатика» и «Информационные технологии». «Теория автоматического управления ч. 1, 2» «Электротехника и электроника», «Программирование и алгоритмизация», «Микропроцессорные средства и системы».

Материалы дисциплины используются при изучении таких дисциплин, как «Средства автоматизации и управления», «Программное управление», «Техниче­ские измерения и приборы», «Автоматизация технологических процессов и производств», «Моделирование систем и процессов».



  1. Требования к результатам освоения дисциплины:

    Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:

    -готов участвовать в постановке целей проекта (программы), его задач при заданных критериях, целевых функциях, ограничениях, разработке структуры их взаимосвязей (ПК6);

    - способностью участвовать в разработке проектов действующих производств, создании новых (ПК-9);

    - способностью использовать современные информационные технологии при проектировании автоматизации технологических процессов (ПК-10);

    - способностью разрабатывать проектную и рабочую техническую документацию в области автоматизации технологических процессов и производств (ПК-13);

    - способностью участвовать в мероприятиях по контролю соответствия разрабатываемых проектов и технической документации действующим стандартам, техническим условиям и другим нормативным документам (ПК-14);

    - способностью участвовать в разработке проектов по автоматизации технологических процессов (ПК-19);

    - способностью к практическому освоению и совершенствованию систем автоматизации технологических процессов (ПК-20);



В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать: основные положения современной теории цифровых систем автоматического управления

Уметь: применять полученные знания и навыки для решения задач проектирования, наладки и эксплуатации промышленных САУ с цифровым управлением.


4. Объем дисциплины и виды учебной работы

Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц.

Вид учебной работы

Всего часов

Семестры

6

Аудиторные занятия (всего)

54

54

В том числе:

-

-

Лекции

18

18

Практические занятия (ПЗ)

18

18

Семинары (С)







Лабораторные работы (ЛР)

18

18

Самостоятельная работа (всего)

54

54

В том числе:

-

-

Самостоятельное изучение ПК МВТУ в части моделирования дискретных систем

14

14

Другие виды самостоятельной работы







Подготовка к лабораторным работам

18

18

Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)

24

Экзамен (24)

Общая трудоемкость час

зач. ед.

110

110

3

3

5. Содержание дисциплины

5.1. Содержание разделов дисциплины

5.1.1. Общие сведения о дискретных системах автоматического управления




Тенденции развития современных систем управления технологическими процессами и техническими объектами. Понятие цифровой системы. Предпосылки внедрения в практику цифровых систем. Функцио­нальные схемы цифровых систем автоматического управления. Микропроцес­сор как звено системы автоматического управления. Задачи, решаемые ЦВМ в системах автоматического управления. Преимущества и недостатки цифровых систем управления. Иерархические системы автоматического управления (САУ) технологическими процессами и оборудованием.

Классификация дискретных систем. Виды и формы сигналов. Преобразова­ние непрерывных сигналов в дискретные. Механизм квантования. Квантование по уровню, квантование по времени. Математическое описание проесса квантования, комбинированные системы. Импульсный элемент, его параметры и свойства. Понятие решетчатой функции. Восстановление сигналов по дискретным выборкам, теорема Котельникова. Эффект поглощения частот. Интерполятор нулевого, пер­вого и высших порядков. Устройство выборки и хранения. Цифро-аналоговое и аналого-цифровое преобразование.


.

5.1.2. Математические основы исследования дискретных систем


.

Математические модели дискретных сигналов. Виды модуляции. Конеч­ные разности. Конечные суммы решетчатых функций. Разностные уравнения.

Понятие Z-преобразования. Основные теоремы Z-преобразования. Об­ратное Z-преобразование. Использование формул разложения для определения Z-преобразования. Понятие о модифицированном Z-преобразовании. Расчет­ные схемы дискретных САУ (ДСАУ) и способы математического описания их типовых элементов. Модели типа вход-выход. Понятие передаточной функции в области Z. Связь между передаточными функциями W(z) и W(p). Полюса и нули. Передаточная функция интерполятора нулевого порядка. Передаточная функция системы с интерполятором нулевого порядка. Методы преобразования структурных схем в зависимости от положения импульсного элемента. Понятие о -преобразовании. Связь между Z и -преобразованием. Характеристическое уравнение, собственные значения.

Логарифмические частотные характеристики дискретных систем (ЛЧХ). Точное и приближенное построение ЛАХ.

Уравнения состояния дискретных систем. Переходные уравнения состоя­ния. Связь уравнения состояния и передаточной функции.

5.1.3. Анализ дискретных систем



Анализ во временной области. Сравнение временных характеристик непре­рывных и дискретных систем. Связь между временной характеристикой и положением корней на S и Z плоскостях. Анализ установившейся ошибки ЦСУ.

Устойчивость дискретных систем, необходимые и достаточные условия устойчивости. Алгебраические критерии устойчивости. Критерий Джури.

Анализ в частотной области. Анализ устойчивости ДСАУ. Оценка устойчи­вости по характеристическому уравнению в области Z. Оценка устой­чивости в области w-преобразования. Оценка устойчивости в области абсолют­ной псевдочастоты. Использование методов оценки устойчивости непрерывных систем для оценки устойчивости ДСАУ.

Анализ точности ДСАУ. Влияние периода дискретности на точность сис­темы. Учет влияния квантования по уровню. Выбор шага квантования по вре­мени и уровню. Определение требований к входным и выходным преобразова­телям.

Оценка управляемости, наблюдаемости, достижимости.

Особенности анализа дискретных систем методом моделирования.

.

5.1.4. Синтез дискретных систем



Общие сведения о синтезе систем управления. Критерии качества и ме­тоды синтеза. Цифровые регуляторы.

Выбор периода квантования. Влияние периода квантования на точность и динамические свойства дискретной системы.

Синтез цифровых регуляторов методом ЛАХ.

Методы построения алгоритмов цифрового управления. Понятие рекурсивных и нерекурсивных цифровых фильтров. Понятие аппроксимации аналоговых ре­гуляторов, методы аппроксимации.

Синтез регуляторов, алгебраический подход. Модификация модального регулятора для дискретных систем.

Проектирование следящих систем по частотным характеристикам. Обеспе­чение требуемой точности при известных предельных характеристиках входного сигнала. Запретные области в статических и системах с астатизмом первого и второго порядков.

Общие принципы построения систем с заданным запасом устойчивости, учет малых постоянных времени. Системы с астатизмом первого и второго по­рядков. Система с колебательным звеном в низкочастотной области.

Типовые передаточные функции дискретных систем. Комбинированное управление. Влияние комбинированного управления на ЛАХ системы.


5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами


№ п/п

Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин

№ № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин

1

2

3

4

1.

Средства автоматизации и управления

+

+

+

+

2.

Программное управление

+

+

+

+

3.

Техниче­ские измерения и приборы

+

+

+

+

4.

Автоматизация технологических процессов и производств

+

+

+

+

5.

Моделирование систем и процессов

-

+

+

+

Материалы дисциплины используются при изучении таких дисциплин, как «Средства автоматизации и управления», «Программное управление», «Техниче­ские измерения и приборы», «Автоматизация технологических процессов и производств», «Моделирование систем и процессов».

5.3. Разделы дисциплин и виды занятий


№ п/п

Наименование раздела дисциплины

Лекц.

Лаб.

зан.

Прак-тичес-кие

СРС

Все-го

час.

1.

Общие сведения о дискретных системах автоматического управления

2




2




4

2.

Математические основы исследования дискретных систем

4




4




8

3.

Анализ дискретных систем

4

8

6




18

4.

Синтез дискретных систем

8

10

6




24



6. Лабораторный практикум


№ п/п

№ раздела дисциплины

Наименование лабораторных работ

Трудо-емкость

(час.)

1.

5.1.1., 5.1.3

Влияние процесса квантования на динамические свой­ства дискрет­ной системы автоматического управления


6

2.

5.1.2.,5.1.3,5.1.5

Исследование цифровой следящей системы


6




5.1.4., 5.1.5

Цифровая инвариантная САУ


4

3.

5.1.4

Методы аппроксимации аналоговых регуляторов


3



8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:

а) основная литература:

  1. Цыпкин Я.З. Теория линейных импульсных систем. М.: Гос. изд. физ-мат литературы, 1963.

  2. Бесекерский В.А., Попов Е.П. – Теория систем автоматического управления. Изд. Профессия, 2003.

  3. Поляков К.Ю. Основы теории цифровых систем управления: Учебное пособие; СПбГМТУ. – СПб,: 2006.

  4. Современные системы управления / Р. Дорф, Р. Бишоп. Пер. с англ. – М.: Лаборатория базовых знаний, 2002.

б) дополнительная литература:

5. Куо Б. Теория и проектирование цифровых систем управления: Пер. С англ. - М.: Машиностроение, 1986.

6. Острем К., Виттенмарк Б. Системы управления с ЭВМ: Пер. С англ. - М.: Мир, 1987.

в) программное обеспечение:

Программный комплекс ПК МВТУ. Дистрибутив учебной версии 3.7 с необходимыми компонентами и примерами (полный, бесплатный) можно скачать на сайте МВТУ им. Баумана http://mvtu.power.bmstu.ru

9. Материально-техническое обеспечение дисциплины:

Выполнение лабораторных работ по проектированию проводятся в дисплейных классах.

Для завершения выполнения работ и оформления отчетов используются компьютеры кафедрального вычислительного центра (аудитория - 6502)

10. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:


Лабораторные работы выполняются после изучения соответствующих разделов лек­ционного курса, практических занятий и рекомендуемой литературы. При оформле­нии отчетов по лабораторным работам в обязательном порядке должны быть представ­лены ответы на предлагаемые в методических указаниях вопросы.


Разработчики:

Горный институт кафедра АТПП доц. Башарин И.А., доц. Е.А. Кожевников

Эксперты:

____________________ ___________________ _________________________

(место работы) (занимаемая должность) (инициалы, фамилия)


____________________ ___________________ _________________________

(место работы) (занимаемая должность) (инициалы, фамилия)



Похожие:

Рабочая программа дисциплины «теория автоматического управления часть 3» iconРабочая программа дисциплины «теория автоматического управления часть 1»
Цель дисциплины “Теория автоматического управления” – изучение современных методов теории автоматического управления (тау), вопросов...
Рабочая программа дисциплины «теория автоматического управления часть 3» iconПрограмма-минимум кандидатского экзамена по специальности 05. 13. 06 «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (на транспорте)» по техническим наукам
В основу настоящей программы положены следующие дисциплины: теория автоматического управления, теория передачи сигналов, теория информации,...
Рабочая программа дисциплины «теория автоматического управления часть 3» iconПрограмма учебной дисциплинЫ «теория автоматического управления»
Цели и задачи дисциплины «Теория автоматического управления» (тау) – изучение общих принципов построения и функционирования автоматических...
Рабочая программа дисциплины «теория автоматического управления часть 3» iconРабочая программа учебной дисциплины «Теория автоматического управления»

Рабочая программа дисциплины «теория автоматического управления часть 3» icon«теория автоматического управления»
Страшинин Е. Э. Основы теории автоматического управления. Часть 1: Линейные непрерывные системы управления: Учебное пособие/. Екатеринбург:...
Рабочая программа дисциплины «теория автоматического управления часть 3» icon«теория автоматического управления» Первая часть курса – Линейные непрерывные системы
Страшинин Е. Э. Основы теории автоматического управления. Часть 1: Линейные непрерывные системы управления: Учебное пособие/. Екатеринбург:...
Рабочая программа дисциплины «теория автоматического управления часть 3» iconРабочая программа дисциплины Теория автоматического управления
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Рабочая программа дисциплины «теория автоматического управления часть 3» iconРабочая программа дисциплины Теория автоматического управления
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Рабочая программа дисциплины «теория автоматического управления часть 3» iconРабочая программа дисциплины «теория автоматического управле­ния часть 2»
Целью дисциплины является изучение принципов построения современных систем управления эмс, типовых решений при их практической реализации,...
Рабочая программа дисциплины «теория автоматического управления часть 3» iconРабочая программа по дисциплине Системы автоматического управления
Целью дисциплины является углубленное изучение аспирантами теории управления и математическими методами, используемыми в анализе...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница