Рабочая программа дисциплины «теория автоматического управления часть 1»




Скачать 141.71 Kb.
НазваниеРабочая программа дисциплины «теория автоматического управления часть 1»
Дата04.12.2012
Размер141.71 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 1»


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:

Доцент каф. АТПП Е.А. Кожевников


САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2012

  1. Цели и задачи дисциплины:

Цель дисциплины “Теория автоматического управления” – изучение современных методов теории автоматического управления (ТАУ), 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 САУ применительно к конкретным условиям технологических и производственных процессов;

- решать задачи поиска структуры и параметров , обеспечивающих требуемые качественные показатели САУ;

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


Место дисциплины в структуре ООП:

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

Для изучения этой дисциплины необходимы:

- знания основ высшей и вычислительной математики;

- знания информатики;

-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».

Материалы дисциплины используются при изучении таких дисциплин, как «Теория автоматического управления часть 2 и 3», «Средства автоматизации и управления», «Программное управление», «Электромеханические и мехатронные системы», «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 автоматического управления

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


4. Объем дисциплины и виды учебной работы

Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц.

Вид учебной работы

Всего часов

Семестры

4

Аудиторные занятия (всего)

72

72

В том числе:

-

-

Лекции

36

18

Практические занятия (ПЗ)

18

18

Семинары (С)







Лабораторные работы (ЛР)

18

18

Самостоятельная работа (всего)

72

72

В том числе:

-

-

Самостоятельное изучение ПК МВТУ

10

10

Другие виды самостоятельной работы







Подготовка к лабораторным работам

18

18

Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)

44

Зачет/экзамен (22/22)

Общая трудоемкость час

зач. ед.

144

144

4

4

5. Содержание дисциплины

5.1. Содержание разделов дисциплины

5.1.1. Введение. Основные понятия и определения


Понятие управления. Понятие автоматического управления. Обобщен­ная структура систем автоматического управления. Основные элементы ав­тома­тических систем и их функциональное назначение. Управляющие и воз­му­щающие воздействия. Принципы управления. Принципы классификации САУ. Задачи теории автоматического управления

.

5.1.2. Математическое описание процессов и систем автоматического управления


. Понятие статики и динамики систем. Статический режим работы сис­темы, статические характеристики. Описание динамики систем в форме не­ли­нейных дифференциальных уравнений. Определение линейной системы. Ли­неаризация уравнений динамики, приведение их к форме в отклонениях. Пред­посылки возможности и целесообразности линеаризации. Понятие ста­ционар­ной и нестационарной систем. Понятие о линеаризации статических характери­стик системы. Уравнения состояния. Переменные состояния, про­странство со­стояния.

Типовые внешние воздействия и цель их использования. Единичная сту­пенчатая функция. Функция Дирака (δ – функция). Гармоническое воз­дейст­вие. Воздействие типа «белый шум». Реакция системы на типовые воз­действия. Переходная и импульсная переходная функции.

Представление математической модели системы в форме «вход–выход».

Понятие передаточной функции. Свойства преобразования Лапласа. Типовые динамические звенья и их передаточные функции. Реакция типовых звеньев на типовые воздействия. Понятие о неминимально - фазовых звеньях. Пере­даточ­ные функции при последовательном, параллельном и встречно-парал­лельном соединении звеньев. Понятие структурных схем. Преобразование структурных схем. Теорема Мейсона. Понятие передаточных функций ра­зомкнутых и замк­нутых систем. Связь между линеаризованными дифферен­циальными уравне­ниями и структурными схемами. Матричные передаточ­ные функции. Переход от дифференциальных уравнений к структурным схе­мам. Переход от струк­турных схем к дифференциальным уравнениям

5.1.3. Частотные характеристики САУ


Понятие частотной характеристики. Физический смысл частотных харак­теристик. Экспериментальное определение частотных характеристик. Переход от передаточных функций к частотным характеристикам. Ампли­тудно-фазовая частотная характеристика (АФЧХ). Изображение АФЧХ на координатной плоскости комплексной переменной. АФЧХ типовых звеньев. АФЧХ совокуп­ности звеньев. Вещественные и мнимые частотные характе­ристики. Ампли­тудно-частотная характеристика (АЧХ). Фазовая частотная характеристика (ФЧХ). АЧХ и ФЧХ типовых звеньев. АЧХ и ФЧХ совокуп­ности звеньев.

Понятие логарифмических частотных характеристик (ЛАХ). Логариф­ми­ческие амплитудно-частотные (ЛАХ) и фазовые частотные (ФЧХ) харак­тери­стики типовых звеньев. ЛАХ и ЛФХ совокупности звеньев. Порядок по­строе­ния ЛАХ для систем с произвольной структурой.

5.1.4. Анализ САУ


Понятие анализа САУ. Понятие устойчивости. Общая постановка за­дачи устойчивости по Ляпунову. Понятие характеристического уравнения. Необхо­димые и достаточные условия устойчивости для линейных систем. Критерии оценки устойчивости. Алгебраические критерии: Гурвица, схема Рауса. Час­тотные критерии: Найквиста, Михайлова. Оценка устойчивости по ЛЧХ. За­пасы устойчивости. Устойчивость систем с запаздыванием. Устойчи­вость не­стационарных систем. Структурная устойчивость.

Анализ качества процесса управления. Понятие критерия качества. Тре­бования, предъявляемые к критерию качества. Оценка качества системы по пе­реходному процессу. Время переходного процесса(быстродействие), перерегу­лирование, колебательность. Теорема о предельных значениях. Ис­пользование теоремы о предельных значениях для анализа установившихся режимов. Точ­ность управления. Коэффициенты ошибок. Использование ин­тегральных оце­нок для оценки качества системы. Связь вида ЛАХ и качест­венных показателей системы. Приближенная оценка быстродействия, коле­бательности, точности системы по ЛАХ.

5.1.5. Синтез линейных САУ


Понятие синтеза САУ. Закон управления. Понятие регулятора. Эле­менты регуляторов. Последовательная коррекция. Цель и способы введения ин­теграла в закон управления. Цель и способы введения производных в закон управления. Типовые законы управления. «Промышленные» регуляторы, ПИД, ПИ, П регуляторы. Параллельная коррекция. Жесткие, гибкие и сме­шанные обратные связи. Введение местных обратных связей и их влияние на динамиче­ские свойства охваченной части системы. Методы повышения точ­ности стати­ческих САУ. Цель введения астатизма в САУ. Использование операционных усилителей дл технической реализации элементов коррекции. Синтез коррек­тирующих устройств. Связь между видом ЛЧХ и свойствами системы. Типо­вые ЛАХ. Использование метода ЛАХ для синтеза корректи­рующих устройств. Типовые ЛАХ. Понятие параметрического синтеза. Использование ме­тодов поиска экстремума для решения задачи параметрической оптимизации. Синтез систем по задан­ному расположению полюсов с помощью обратной связи по состоянию, мо­дальное управление, модальный регулятор..

5.1.6. Нелинейные САУ и их особенности


Определение нелинейных систем. Искусственные и естественные нели­нейности. Математические модели нелинейных систем. Типовые нелиней­ные звенья. Системы нелинейных дифференциальных уравнений. Структур­ные схемы нелинейных систем. Особенности динамики нелинейных систем. Устой­чивость нелинейных систем. Автоколебания в нелинейных САУ и ме­тоды их исследования. Понятие линеаризации.


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

Материалы дисциплины используются при изучении таких дисциплин, как «Теория автоматического управления часть 2 и 3», «Средства автоматизации и управления», «Программное управление», «Электромеханические и мехатронные системы», «Технические измерения и приборы», «Автоматизация технологических процессов и производств», «Моделирование систем и процессов».


№ п/п

Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин

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

1

2

3

4

5

6

1.

Теория автоматического управления ч. 2

+

+

+

+

+

+

2.

Теория автоматического управления ч. 3

+

+

+

+

+

+

3.

Программное управление

-

+

-

+

+

+

4.

Электромеханические и мехатронные системы

-

+

+

+

-

+

5.

Автоматизация технологических процессов и производств

+

+

+

+

+

+

6.

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.

Введение. Основные понятия и определения

2










2

2.

Математическое описание процессов и систем автоматического управления

8

4

4




16

3.

Частотные характеристики САУ

4

2

2




8

4.

Анализ САУ

10

6

6




22

5.

Синтез линейных САУ

10

6

4




20

6.

Нелинейные САУ и их особенности

2




2




4



6. Лабораторный практикум

№ п/п

№ раздела дисциплины

Наименование лабораторных работ

Трудо-емкость

(час.)

1.

5.1.2., 5.1.3

Исследование свойств типовых звеньев


2

2.

5.1.2.,5.1.3,5.1.5

Исследование свойств сочетаний типовых звеньев


2




5.1.4., 5.1.5

Исследование динамики замкнутых систем с последователь­ной коррекцией


4

3.

5.1.4

Оценка устойчивости линейных систем

2

4.

5.1.3., 5.1.4.

Связь между частотными и динамическими характеристиками

4




5.1.5

Исследование САУ с различными типами ЛАХ


4

8. Примерная тематика курсовых проектов (работ):

9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:

а) основная литература:

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

  2. Первозванский А.А. Курс теории автоматического управления. 2-е изд., стер., Изд. Лань, 2010.

  3. Мирошник И.В. - Теория автоматического управления: Линейные системы: Учебное пособие для вузов, Изд. Питер 2005.

б) дополнительная литература:

4. Федотов А.В. Основы теории автоматического управления: Учебное пособие. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2012.

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

10. 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)

11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:

По окончании лекционного следует по соответствующим разделам рассмотреть примеры решения задач представленных, например, в [5] или аналогичных изданиях.

Разработчики:

Горный институт доцент кафедры АТПП Е.А. Кожевников

Эксперты:

____________________ ___________________ _________________________

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


____________________ ___________________ _________________________

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



Похожие:

Рабочая программа дисциплины «теория автоматического управления часть 1» iconРабочая программа дисциплины «теория автоматического управления часть 3»
Теория автоматического управления ч. 3” – изучение современных методов теории дискретных систем автоматического управления, в частности...
Рабочая программа дисциплины «теория автоматического управления часть 1» 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 1» 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 1» iconРабочая программа учебной дисциплины «Теория автоматического управления»

Рабочая программа дисциплины «теория автоматического управления часть 1» 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 1» 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 1» iconРабочая программа дисциплины Теория автоматического управления
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Рабочая программа дисциплины «теория автоматического управления часть 1» iconРабочая программа дисциплины Теория автоматического управления
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Рабочая программа дисциплины «теория автоматического управления часть 1» 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 1» 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