Учебно-методический комплекс по дисциплине "”Элементы и устройства систем управления" (стр. 1 )

Федеральное агентство по образованию РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального

образования «Адыгейский государственный университет»

«СОГЛАСОВАНО» Декан _______________факультета _________________________ ____________________20__ г.

«УТВЕРЖДАЮ» Проректор по учебной работе _________________________ __________________20__ г.

Учебно-методический комплекс

по дисциплине "”Элементы и устройства систем управления"

для специальности 220400  Управление в технических системах

Рассмотрено и одобрено на заседании кафедры ____________________________

от «_____» _____________ 20__ г., протокол № _______

Рекомендовано к утверждению решением учебно-методической комиссии

Физического факультета

от «____» ____________20__года

Рекомендовано НМС АГУ

от «_____» _____________ 20__ г., протокол № _______

Содержание

	Аннотация
	Пояснительная записка
1	Цели и задачи дисциплины.
2	Требования к уровню освоения содержания дисциплины
2.1	Обязательный минимум содержания дисциплины (выписка из государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования)
2.2	Конечные программные требования к овладению дисциплиной.
3	Объем дисциплины
3.1	Объем дисциплины и виды учебной работы
3.2	Распределение часов по темам и видам
4	Содержание дисциплины
5	Инновационные технологии, используемые в преподавании дисциплины
6	Содержание самостоятельной работы студентов
7	Вопросы для подготовки и требования к экзамену
7.1	Требования к экзамену
7.2	Образцы заданий для итогового контроля
7.3	Критерии оценки ответа
8	Учебно-методическое обеспечение дисциплины
8.1	Литература
8.2	Средства обеспечения освоения дисциплины
8.3	Методическое обеспечение дисциплины
8.4	Материально-техническое и информационное обеспечение дисциплины

Аннотация.

Учебно-методический комплекс дисциплины составлен в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности 220400  Управление в технических системах утвержденного приказом Министра образования Российской Федерации.

Дисциплина входит в базовую часть модуля профессиональной подготовки цикла, по выбору, для изучения четырех летней очной формы обучения, бакалавра техники и технологии.

Составитель:

Утверждено на заседании Научно-методического совета ГОУ ВПО «АГУ»

« »________________20__ г., протокол № ____

Пояснительная записка.

Данный учебно-методический комплекс представляет собой совокупность дидактических материалов, направленных на реализацию содержательных, методических и организационных условий подготовки специалистов направления 22.04.00 УвТС.

УМК сформирован на основании примерной программы дисциплины «Технические средства автоматизации и управления».

УМК ориентирован на реализацию личностно-ориентированного подхода в обучении, при котором образовательный процесс осуществляется на основе учета личностных, интеллектуальных, мотивационных и других особенностей обучающихся.

В структуре УМК предусмотрены следующие направления и условия реализации личностно-ориентированного подхода:

- вовлечение студента в активный познавательный процесс;

- совместная работа в сотрудничестве;

- свободный доступ к различным источникам информации, в том числе, к сети Интернет;

- регулярный мониторинг достижений студента;

Структура УМК и его компоненты направлены на формирование:

- специальных умений и навыков.

- умений и навыков самостоятельной деятельности, создающей предпосылки для гибкой адаптации в меняющихся жизненных ситуациях (интеллектуальные умения, различные когнитивные и коммуникативные навыки, умение работать с различными источниками информации): разделы «Содержание курса», «Самостоятельная работа студентов», «Инновационные технологии обучения».

- рефлексивных навыков, отражающих способность к самостоятельному критическому мышлению.

- навыков работы с профессионально значимой информации, полученной из различных источников: Интернет, периодических изданий, учебников. Разделы «Содержание курса», «Самостоятельная работа студентов», «Инновационные технологии обучения».

Учебно-методический комплекс предусматривает проведение лекционных, практических аудиторных занятий и самостоятельную работу студентов.

Основным направлением последующего обучения является достижение практических, образовательных, развивающих и воспитательных целей в соответствии с задачами подготовки по теории систем и системному анализу в рамках блока естественно научных дисциплин. На протяжении всего курса обучения продолжается работа по усвоению и совершенствования знаний, формированию и развитию умений и навыков, а также по углублению и расширению знаний.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

АДЫГЕЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА АСОИУ

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

Элементы и устройства систем управления

(указать дисциплину)

22.04.00 УвТС

(указать шифр и наименование специальности)

Майкоп 2011

АДЫГЕЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

УТВЕРЖДАЮ

Декан факультета

_____________________

(наименование факультета)

__________ __________

(ФИО) (подпись)

«____» _________ 20__г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

Кафедра ____________АСОИУ____________________________________

(наименование кафедры, обеспечивающей преподавание дисциплины)

Шифр и наименование дисциплины

Б.3.В.3.ДВ.01 Элементы и устройства систем управления ____

Шифр с указанием подготовки (ГЭС, ЕН, ДН, ОП, СД)

Статус дисциплины ___ обязательная ________________________________

(обязательная, по выбору, факультативная)

Специальности (направления)220400 Управление в технических системах (коды специальностей (направлений) и наименование)

Формы обучения _________________очная______________

(очная, очно-заочная, заочная, экстернат)

Объём дисциплины ________________________________180_________________________________

(общий объём дисциплины, час)

Рабочая программа составлена на основании ГОС ВПО, утвержденного _______20__ г и учебного плана направления 230100 - Информатика и вычислительная техника, специальности 220400  Управление в технических системах.

(ГОС ВПО, Примерная программа, год утверждения)

Составитель(ли)__________________________________________

Рабочая программа обсуждена и одобрена на заседании кафедры_____АСОИУ________

Протокол №____ «____»____________200__ года

Зав. кафедрой_______________________________

Кафедра-рецензент___________________________________

Зав. кафедрой________________________________________

Согласовано:

Председатель научно - методической комиссии _____физического___факультета

_______________________________________

Протокол №____ от «____»____________200__ года

Рабочая учебная программа дисциплины

1 Цели и задачи дисциплины.

1.1. Цель преподавания дисциплины

Курс «Элементы и устройства систем управления» предназначен для изучения приборов, преобразователей и других элементов автоматики, наиболее часто встречаемых в технологических процессах, получения достаточных знаний для правильного выбора и принятия основных решений при создании систем управления различными технологическими процессами.

1.0.  Задачи изложения и изучения курса

Задача курса «Элементы и устройства систем управления» состоит в изучении наиболее часто встречаемых в технологических процессах элементов автоматики. В результате изучения дисциплины студент должен:

-  иметь общие представления о Государственной системе промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП);

-  знать принцип действия приборов и преобразователей различных физических величин: давления, температуры, скорости, перемещения, ускорениям и т. д., а также физических явлений, положенных в основу их функционирования;

-  знать назначение, принцип действия и области применения электромагнитных и электромашинных элементов автоматики.

Данный курс должен способствовать формированию у студентов инженерного подхода к проблемам автоматизации.

1.3. Перечень дисциплин, необходимых для усвоения курса

Изучению данной дисциплины должны предшествовать следующие курсы: физика, химия, электротехника, электроника, теория автоматического управления.

1.4. Перечень дисциплин, базирующихся на знаниях данной дисциплины

Учебный материал данной дисциплины является одним из основополагающих для изучения следующих курсов:

-  технические средства систем автоматики и управления;

-  микропроцессорные системы управления;

-  локальные системы управления.

2 Требования к уровню освоения содержания дисциплины

2.1 Обязательный минимум содержания дисциплины (выписка из государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования).

Выписка из государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности 210100  Управление и информатика в технических системах.

Б.3.В.3.ДВ.01.	Элементы и устройства систем управления:	144

2.2 Конечные программные требования к овладению специальностью УвТС.

Подготовка выпускника должна обеспечивать квалификационные умения для решения профессиональных задач:

-  обеспечить мотивацию изучения дисциплин математического цикла, служащих инструментом физических, технических, экономических наук, на примерах показывать возможные области применения;

-  большое внимание уделять решению задач, возникающих на практике;

-  алгоритмизировать решения задач;

-  демонстрировать применение логических, ассоциативных, мнемонических приемов, способствующих запоминанию и логической обработке изучаемого материала.

-  участие во всех фазах проектирования, разработки, изготовления и сопровождения объектов профессиональной деятельности;

-  участие в разработке всех видов документации на программные, аппаратные и программно-аппаратные комплексы;

-  использование современных методов, средств и технологии разработки объектов профессиональной деятельности;

-  участие в проведении научных исследований и выполнении технических разработок в своей профессиональной области;

-  осуществление сбора, обработки, анализа и систематизации научно-технической информации по заданной теме своей профессиональной области с применением современных информационных технологий;

-  взаимодействие со специалистами смежного профиля при разработке методов, средств и технологий применения объектов профессиональной деятельности в научных исследованиях и проектно-конструкторской деятельности, а также в управлении технологическими, экономическими и социальными системами;

-  кооперация с коллегами, работа в коллективе, управление и организация работы исполнителей в процессе производства программных продуктов, вычислительных средств и автоматизированных систем;

-  организация на научной основе своего труда, владение современными информационными технологиями, применяемыми в сфере его профессиональной деятельности;

-  анализ своих возможностей, способность к переоценке накопленного опыта и приобретению новых знаний с использованием современных информационных и образовательных технологий;

-  готовность к работе над междисциплинарными проектами.

3 Объём дисциплины

3.1 Объем дисциплины и виды учебной работы

Номер семестра	Учебные занятия	Форма итоговой аттестации (зачет, экзамен)	Количество часов в неделю
	Общий объем	Аудиторные занятия	СРС		Лекции	Курсовое проектирование	Лабораторные занятия
Всего	Лекции	Практические	Лабораторные
6	144	64	32		32	76	экзамен	2		2

3.2 Распределение часов по темам и видам учебной работы

Учебно-методическая карта лекций.

3.1. Датчики (18 часов)

3.1.1.Введение, Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации. Задачи и содержание курса. Общие сведения об элементах и устройствах систем управления. Классификация элементов и устройств по функциональному назначению. Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП). Основные определения ГСП. Средства измерения системы ГСП, структура средств измерения. Основы построения средств ГСП. Принципы построения систем: агрегатирования, минимизации номенклатуры, реализации в изделиях рациональных эстетических и эргономических требований. Основные характеристики средств ГСП: конструктивные, надёжностные, метрологические. Нормативно-техническая документация (2 часа).

3.1.2. Первичные преобразователи информации. Классификация преобразователей. Погрешности преобразователей. Чувствительность. Характеристики преобразователей. Статические характеристики. Линеаризация характеристик. Входное и выходное сопротивление преобразователей. Унификация выходных сигналов преобразователей. Преобразователи (приборы) управляемых величин и физические явления, положенные в основу их функционирования. (2 часа)

3.1.3. Давление. Средства и способы измерения. Виды давлений. Физические явления, положенные в основу измерения давлений. Жидкостные приборы измерения давления с гидростатическим уравновешиванием: поплавковые манометры и колокольные дифманометры. Деформационные манометры. Приборы с сильфонным измерительным элементом. Преобразователи давления. Деформационные измерительные преобразователи давления, основанные на методе прямого преобразования: индуктивные, дифференциально - трансформаторные, емкостные, тензорезистивные, пьезоэлектрические. (4 часа)

3.1.4. Температура. Средства и способы измерения. Физические явления, положенные в основу измерения температуры. Термометры. Классификация термометров. Манометрические и термоэлектрические термометры. Способы компенсации термо-ЭДС холодных концов термоэлектрических термометров. Термопреобразователи сопротивления. Основные схемы измерения, работающие в комплекте с термопреобразователями сопротивления. Пирометры. (2 часа)

3.1.5. Количества и расходы жидкости, газа, пара. Средства и способы измерения. Физические явления, положенные в основу измерения количества и расходов веществ. Основные понятия и определения. Счетчики и расходомеры. Счетчики с овальными шестернями, лопастные и скоростные счетчики. Расходомеры переменного перепада давления (дроссельные расходомеры). Принцип действия и виды стандартных сужающих устройств. Электромагнитные расходомеры. (2 часа)

3.1.6. Средства и способы измерения уровня. Классификация средств измерения уровня и физические явления, положенные в основу измерения их функционирования. Поплавковые и буйковые уровнемеры. Гидростатические, электрические, акустические и радиоизотопные средства измерения уровня. (2 часа)

3.1.7. Средства и способы измерения физико-химических свойств жидкостей и газов. Классификация физико-химических свойств. Средства измерения плотности. Плотномеры и основные принципы, положенные в основу их функционирования. Средства измерения вязкости. Вискозиметры, основные принципы, положенные в основу их функционирования. Приборы для анализа состава смесей (концентраций) жидкостей и газов – анализаторы. Теоретические основы и принцип действия анализаторов при измерении концентрации компонентов в бинарной и псевдобинарной смеси. Термокондуктометрические, магнитные, диффузионные, сорбционные, диэлькометрические, испарительные и конденсационные, оптические анализаторы. Хромотографы. Принцип действия хромотографических анализаторов. (2 часа)

3.1.8. Датчики скорости, ускорения, угловых и линейных перемещений, вибрации, усилий и т. д. (2 часа)

3.2. Электромагнитные устройства автоматики (10 часов)

3.2.1. Основные сведения о теории магнетизма и магнитных материалах. Основные понятия и определения. Внутренний и внешний магнитные моменты. Магнитные характеристики материалов. (2 часа)

3.2.2. Магнитные усилители. Принцип действия магнитного усилителя (МУ), область его рационального применения. Идеальный нереверсивный МУ и его характеристики. Обратная связь в МУ. Нереверсивные МУ с обратной связью, их статические характеристики. Реверсивные МУ с обратной связью и выходом на переменном и постоянном токах. МУ в режиме бесконтактного реле. (2 часа)

3.2.3. Принцип работы трансформаторов. Трансформаторы в системах автоматики. (2 часа)

3.2.4. Электромагнитные реле. Реле нейтральные и поляризованные, их характеристики. электромагнитные реле переменного тока. Динамические характеристики электромагнитных реле. Контакторы и пускатели. Конструкции контакторов и контактных групп. (2 часа)

3.2.5. Импульсное перемагничивание сердечников с прямоугольной петлёй гистерезиса. Логические устройства на магнитных элементах. Феррит-транзисторные и феррит-диодные ячейки. (2 часа)

3.3. Электромашинные устройства автоматики (8 часов)

3.3.1. Электромашинные устройства как элемент или объект системы. Электропривод как исполнительное устройство системы управления. Электрические машины. Генераторный и двигательный режим. Обратимость электрических машин. (2 часа)

3.3.2. Электрические машины переменного тока. Принцип действия и устройство машин переменного тока, Асинхронные и синхронные машины. Вращающееся магнитное поле, условия его возникновения. Асинхронные машины с короткозамкнутым и фазным ротором. (2 часа)

3.3.3. Электрические машины постоянного тока. Принцип действия электрической машины постоянного тока. Работа машины постоянного тока в генераторном и двигательном режимах. Двигатели независимого, последовательного и смешанного возбуждения. (2 часа)

3.3.4. Электрические машины как преобразователи механических величин в электрические. Тахогенераторы, сельсины, поворотные трансформаторы, фазовращатели. (2 часа)

Учебно-методическая карта практических занятий

№	Наименование темы	Кол-во часов
1	Электромагнитные силовые элементы. Реле, контакторы и пускатели. Конструкция и принцип действия.	4
2	Исследование генератора постоянного тока независимого возбуждения.	4
3	Исследование способов управления и режимов работы исполнительных микродвигателей постоянного тока.	4
4	Датчики давления. Конструкция и принципы действия.	4
5	Электродвигательные ИУ. МЭО. Конструкция и способ включения МЭО для управления задвижкой.	4
6	Исследование характеристик и способов включения многообмоточного трансформатора.	4
7	Электромагнитный стабилизатор напряжения.	4
8	Системы автоматического включения резерва.	4