ЮЖНО-УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Филиал Южно-Уральского государственного университета в г. Златоусте
УТВЕРЖДАЮ | |
Декан машиностроительного | |
факультета | |
___________ ______________20____г | |
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
дисциплины В.3.12 Теория автоматического управления
для 151900.62 Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств
профиль подготовки: Технология машиностроения
форма обучения: очная
кафедра-разработчик: Технология машиностроения, станки и инструменты
Рабочая программа составлена в соответствии с ФГОС ВПО по направлению подготовки 151900.62, утвержденным приказом Минобрнауки
Рабочая программа рассмотрена и одобрена на заседании кафедры Технология машиностроения, станки и инструменты, протокол №____ от ________________
Зав. кафедрой разработчика: д. т.н., профессор ___________________
Разработчик программы: к. т.н., доцент __________________
Златоуст, 2011
1. Цели и задачи дисциплины
Целью преподавания дисциплины является формирование у студентов знаний, общих принципов и средств, необходимых для управления динамическими системами различной физической природы применительно к производственным процессам.
Задачами изучения дисциплины являются:
Изучение теоретических основ и приобретение практических навыков применения методов идентификации динамических характеристик объектов управления, анализа и синтеза систем управления и разработки их алгоритмического обеспечения.
Краткое содержание дисциплины
Введение в курс. Понятие автоматического управления; состав и структура автомата. Принципы автоматического управления. Проблемы современной теории автоматического управления. Типы и классификация систем автоматического управления (САУ). Анализ непрерывных линейных САУ. Оценки качества регулирования и устойчивости. Постановка задачи и основы проектирования систем управления. Особенности автоматического управления промышленными объектами и производственными процессами. Синтез автоматических управляющих устройств и систем. Анализ линейных импульсных САУ. Нелинейные и оптимальные САУ; способы описания и анализ нелинейных систем. Понятие оптимальных систем управления техническими объектами. Целевая функция оптимального автоматического управления и методы ее оптимизации
2.Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина «Теория автоматического управления» относится к дисциплинам профессионального цикла базовой (общепрофессиональной) части.
Перечень предшествующих дисциплин, видов работ | Перечень последующих дисциплин, видов работ |
Б.2.01 Математика Б.2.02 Физика В 2.01 Информатика В 2.02 Теоретическая механика Б 3.06 Технологические процессы в машиностроении. Б.3.09 Метрология, стандартизация и сертификация. Б.3.10 Электротехника. Б.3.11 Электроника. | В.3.03 Автоматизация производственных процессов в машиностроении. В.3.08 Технология обработки деталей на станках с ЧПУ. ДВ.3.04.01 Координатно-измерительная техника в машиностроении. Дипломное проектирование. |
Требования к «входным» знаниям, умениям, навыкам студента, необходимым при освоении данной дисциплины и приобретенным в результате освоения предшествующих дисциплин.
Студент должен знать:
– основные математические понятия и методы, принципы применения математики на практике
- основные физические явления, фундаментальные законы, понятия и теории классической и современной физики, методы физических исследований;
- стандартные программные средства для решения задач в области конструкторско-технологического обеспечения машиностроительных производств;
- основные понятия и законы механики (статики, кинематики и динамики), методы изучения равновесия и движения материальной точки, твердого тела и механической системы,
- сущность, содержание технологические схемы, состав средств технологического оснащения, технологические возможности и области применения технологических процессов изготовления изделий;
– физические основы измерений, систему воспроизведения единиц физических величин и передачи размера средствами измерений;
– способы оценки точности (неопределенности) измерений и испытаний и достоверности контроля;
– терминологию, общие понятия и определения основ технологии машиностроения;
- основные законы электротехники, принципы построения и работы типовых электротехнических устройств
- принципы построения и функционирования устройств аналоговой электроники; принципы выбора методов анализа и синтеза электронных устройств с заданными статическими и динамическими характеристиками ;
Студент должен уметь:
- составлять уравнения прямых на плоскости и в пространстве, плоскостей, кривых и поверхностей второго порядка, дифференцировать и интегрировать; строить графики функции одного переменного, исследовать функции одного или нескольких переменных на экстремум, исследовать сходимость рядов, решать задачи по теории функции комплексного переменного, основам функционального анализа, строить математические модели;
- применять приемы и методы физики для решения конкретных задач из её различных областей, научную аппаратуру для проведения физического эксперимента, определять конкретное физическое содержание в прикладных задачах.
- применять физико-математические методы для решения задач в области конструкторско-технологического обеспечения машиностроительных производств с применением стандартных программных средств
- использовать полученные знания для решения конкретных задач механики,
- изображать принципиальные схемы наиболее распространенных технологических операций;
- проводить расчет электрических и магнитных цепей;
- рассчитывать электронные цепи постоянного и переменного токов (вручную, а также на компьютере ); обобщать динамические показатели электронных устройств, используя понятия передаточной функции, переходной и импульсной характеристик.
Студент должен владеть:
- навыками современных видов математического мышления, решения задач из различных областей математики, практического использования математических методов и основ математического моделирования;
- навыками решения задач из различных областей физики, проведения физических экспериментов,
- навыками применения стандартных программных средств в области конструкторско-технологического обеспечения машиностроительных производств
- навыками самостоятельной работы, практического использования методов теоретической механики для решения задач в области механики, в том числе с применением ЭВМ.
- методами оценки и прогнозирования поведения материала и причин отказов деталей и инструментов под воздействием на них различных эксплуатационных факторов; процессов формообразования и обработки заготовок для изготовления деталей заданной формы и качества.
- навыками работы с электротехнической аппаратурой и электронными устройствами и методами анализа и обработки результатов измерения.
- навыками работы с электротехнической аппаратурой и электронными устройствами и методами анализа и обработки результатов измерения.
3.Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
-способность к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения, владением культурой мышления (ОК-1);
-способность к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства (ОК-6);
-способность использовать основные законы естественнонаучных дисциплин профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);
-способность участвовать в разработке проектов модернизации действующих машиностроительных производств, создании новых (ПК-10);
-способность выбирать средства автоматизации технологических процессов и машиностроительных производств (ПК-12);
-способность выбирать материалы и оборудование и другие средства технологического оснащения и автоматизации для реализации производственных и технологических процессов (ПК-23);
-способность участвовать в организации на машиностроительных производствах рабочих мест, их технического оснащения, размещения оборудования, средств автоматизации, управления, контроля, диагностики и испытаний (ПК-26);
-способность участвовать в разработке программ и методик испытаний машиностроительных изделий, средств технологического оснащения, автоматизации и управления (ПК-28);
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать: теоретические основы аналитических и экспериментальных методов исследования математических моделей объектов управления; иметь представление о типах систем управления (СУ), их моделях и основных характеристиках, методах анализа и синтеза систем управления, в том числе систем с ЭВМ в контуре управления;
уметь: строить математические модели объектов управления и систем автоматического управления (САУ); - проводить анализ САУ, оценивать статистические и динамические характеристики;
- рассчитывать основные качественные показатели САУ, выполнять: анализ ее устойчивости, синтез регулятора;
- разрабатывать алгоритмы централизованного контроля координат технологического объекта;
- рассчитывать одноконтурные и многоконтурные системы автоматического регулирования применительно к конкретному технологическому объекту;
- использовать основные технологии передачи информации в среде локальных сетей, сети Internet;
- выбирать средства при проектировании систем автоматизации управления, программировать и отлаживать системы на базе микроконтроллеров;
- проектировать простые программные алгоритмы и реализовывать их на базе программирования;
владеть: практическими навыками решения следующих задач:
- грамотно сформулировать задачи идентификации модели объекта управления, анализа и синтеза систем управления различных типов;
- с помощью имеющихся программных средств произвести обработку результатов эксперимента по идентификации динамических характеристик объектов управления, анализ и синтез систем управления;
- разработать алгоритмы функционирования управляющих устройств цифровых систем управления и программно реализовать их.
4.Объем и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц, 180 часов.
Вид учебной работы | Всего часов | Разделение по семестрам в часах. Номер семестра | |
6 | 7 | ||
Общая трудоемкость дисциплины | 72 | 72 | |
Аудиторные занятия | 36 | 36 | |
Лекции (Л) | 18 | 18 | |
Практические занятия, семинары (ПЗ) | |||
Лабораторные работы (ЛР) и (или) другие виды аудиторных занятий | 18 | 18 | |
Самостоятельная работа (СРС): – реферат – расчетно-графическая работа – семестровое задание – подготовка к экзамену, зачету – другие виды самостоятельной работы | 32 | 32 – – – – – + – | |
Контроль самостоятельной работы студента (КСР) | 4 | 4 | |
Вид итогового контроля (ИА) (зачет, экзамен) | зачет | зачет |
5. Содержание дисциплины
Номер раздела, темы | Наименование разделов, тем дисциплины | Объем занятий по видам в часах | ||||||
Всего | Л | ПЗ | ЛР | СРС | КСР | ИА | ||
1 | Введение в курс. | 6.5 | 2 | – | 4 | 0.5 | зач. | |
1.1 1.2 1.3 | Понятие автоматического управления; состав иструктура автомата. Принципы автоматического управления. Проблемы современной теории автоматического управления. Типы и классификация систем автоматического управления (САУ). | |||||||
2 | Анализ непрерывных линейных САУ | 24 | 6 | 9 | 8 | 1 | зач. | |
2.1 2.2 | Анализ непрерывных линейных САУ; способы описания (уравнения состояния, передаточные функции, структурные схемы) и характеристики линейных систем, управляемость и наблюдаемость системы; Оценки качества регулирования и устойчивости. | |||||||
3 | Постановка задачи и основы проектирования систем управления. | 20 | 6 | 5 | 8 | 1 | зач. | |
3.1 3.2 3.3 | Постановка задачи и основы проектирования систем управления. Особенности автоматического управления промышленными объектами и производственными процессами. Синтез автоматических управляющих устройств и систем. | |||||||
4 | Анализ линейных импульсных САУ; понятие дискретного (прерывистого) автоматического управления; описание импульсных систем во временной и частотной областях; цифровое управление, описание и характеристики цифрового регулятора. | 11 | 2 | 2 | 6 | 1 | зач. | |
5 | Нелинейные и оптимальные САУ; способы описания и анализ нелинейных систем. Понятие оптимальных систем управления техническими объектами. Целевая функция оптимального автоматического управления и методы ее оптимизации. | 10.5 | 2 | 2 | 6 | 0.5 | зач |
5.1. Лабораторные работы
Номер занятия | Номер раздела или темы | Наименование и краткое содержание практических занятий | Характер занятий и цель | Кол-во часов |
1 | 2 | Анализ непрерывных линейных САУ; способы описания (уравнение состояния, передаточные функции, структурные схемы) и характеристики линейных САУ; управляемость и наблюдаемость системы, оценки качества регулирования и устойчивости | Работа «САУ с ООС» Работа «Характеристики САУ» Работа «Типовые динамические звенья» Работа «Качество переходных процессов САУ» Работа «Устойчивость» | 1 2 2 2 2 |
2 | 3 | Постановка задачи и основы проектирования САУ | Работа «Расчет систем управления» | 2 |
3 | 3 | Синтез автоматических управляющих устройств и систем | Работа «Последовательные корректирующие устройства» | 3 |
4 | 4 | Анализ линейных импульсных САУ | Работа «Частотные характеристики дискретной системы» | 2 |
5 | 5 | Понятие оптимальных систем управления техническими объектами | Работа «Синтез оптимальной САУ электропривода» | 2 |
6.2. Контрольные вопросы по лабораторным работам.
Занятие 1.
Контроль — проверка выполненного задания
1. Что такое непрерывная линейная САУ?
2. Как осуществляется исследование работы САУ в статике?
3. Назовите воздействия и сигналы САУ
4. Что такое уравнение состояния?
5. Что такое передаточная функция?
6. Что такое преобразование Лапласа? Запишите основные свойства преобразования Лапласа.
7. Что такое оператор дифференцирования и операторная форма записи диф. уравнения?
8. Что такое динамическое звено?
9. Что такое структурная схема и каковы ее основные символы и обозначения?
10. Что такое частотная передаточная функция и какова ее связь с АФЧХ системы?
11. Запишите зависимости, определяющие взаимосвязь временных и частотных характеристик.
12. Как определить АЧХ и ФЧХ соответственно зная w(р)?
13. Назовите основные показатели качества переходных процессов
14. Что такое устойчивость САУ?
15. Как определить устойчивость замкнутой системы по частотным характеристикам разомкнутой?
Занятие 2.
Контроль — проверка выполненного задания
1. Назовите основные особенности САУ металлообрабатывающим оборудованием
2. Как определить граничный коэффициент усиления САУ?
3. Как определить запасы устойчивости САУ?
Занятие 3.
Контроль — проверка выполненного задания
1. Что такое корректирующее устройство, и какие виды коррекции вам известны?
2. Назовите основные этапы частотного синтеза САУ.
3. Как достичь полной инвариантности системы?
4. Как заменить последовательную коррекцию параллельной и для чего это делают?
Занятие 4.
1. Что такое импульсная САУ?
2. Какие виды линейных импульсных САУ вы знаете?
3. В чем заключается особенность частотного спектра импульсной САУ?
4. Что такое идеальный импульсный элемент?
Занятие 5.
1. Назовите основные параметры оптимизации САУ ДПТ.
2. Каковы основные этапы оптимизации систем управления?
5.2. Практические занятия
(Не предусмотрены учебным планом)
5.3. Семинары
(не предусмотрены учебным планом)
5.4. Самостоятельная работа студентов
Номер раздела | Наименование и содержание разделов, вынесенных на самостоятельную работу | Вид работы | Объем работы в часах для одного студента | Список литературы (с указанием разделов, глав, страниц) | Форма контроля |
1 | Введение в курс. Понятие автоматического управления; состав иструктура автомата. Принципы автоматического управления. Проблемы современной теории автоматического управления. Типы и классификация систем автоматического управления (САУ). | Изучение темы, не выносимой на лекции | 4 | 1. Петраков, автоматического управления технологическими системами [Текст]: учеб. пособие для вузов/ , -М.: Машиностроение, 2008. – 336 с. 2. . Теория автоматического управления: конспект лекций / .-Челябинск: Изд-во ЮУрГУ.-2012.-78 с.:ил. 3. Ерофеев автоматического управления: Учебник для вузов. — Спб.: Политехника, 2000. — 295 с. | Итоговый семестровый зачет |
2 | . Анализ непрерывных линейных САУ; способы описания (уравнения состояния, передаточные функции, структурные схемы) и характеристики линейных систем, управляемость и наблюдаемость системы; Оценки качества регулирования и устойчивости. | Изучение тем, не выносимых на лекции. | 8 | 1. Петраков, автоматического управления технологическими системами [Текст]: учеб. пособие для вузов/ , -М.: Машиностроение, 2008. – 336 с. 2. . Теория автоматического управления: конспект лекций / .-Челябинск: Изд-во ЮУрГУ.-2012.-78 с.:ил. 3. Ерофеев автоматического управления: Учебник для вузов. — Спб.: Политехника, 2000. — 295 с. | Итоговый семестровый зачет Проверка: конспектов и лабораторных работ |
3 | Постановка задачи и основы проектирования систем управления. Особенности автоматического управления промышленными объектами и производственными процессами. Синтез автоматических управляющих устройств и систем. | Изучение тем, не выносимых на лекции | 8 | Петраков, автоматического управления технологическими системами [Текст]: учеб. пособие для вузов/ , -М.: Машиностроение, 2008. – 336 с. 2. . Теория автоматического управления: конспект лекций / .-Челябинск: Изд-во ЮУрГУ.-2012.-78 с.:ил. 3. Ерофеев автоматического управления: Учебник для вузов. — Спб.: Политехника, 2000. — 295 с. | Итоговый семестровый зачет Проверка: конспектов и лабораторных работ |
4 | Анализ линейных импульсных САУ; понятие дискретного (прерывистого) автоматического управления; описание импульсных систем во временной и частотной областях; цифровое управление, описание и характеристики цифрового регулятора. | Изучение тем, не выносимых на лекции | 6 | 1. Петраков, автоматического управления технологическими системами [Текст]: учеб. пособие для вузов/ , -М.: Машиностроение, 2008. – 336 с. 2. Ерофеев автоматического управления: Учебник для вузов. — Спб.: Политехника, 2000. — 295 с. | Итоговый семестровый зачет Проверка: конспектов и лабораторных работ |
5 | . Нелинейные и оптимальные САУ; способы описания и анализ нелинейных систем. Понятие оптимальных систем управления техническими объектами. Целевая функция оптимального автоматического управления и методы ее оптимизации. | Изучение тем, не выносимых на лекции. | 6 | 1.Петраков, автоматического управления технологическими системами [Текст]: учеб. пособие для вузов/ , -М.: Машиностроение, 2008. – 336 с. 2. Теория автоматического управления: нелинейные системы управления: Учебник для вузов/ , и др.; Под ред. . — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 1983 — 432 с. | Итоговый семестровый зачет Проверка: конспектов и лабораторных работ |
5.5. Контроль самостоятельной работы студентов
Формы управления самостоятельной работой студента и формы контроля СРС | Кол-во часов |
1.Индивидуальные беседы и консультации с преподавателем по темам 1,2, 3, 4 и 5 разделов лекционных и лабораторных занятий, проверка конспектов. | 4 |
6. Образовательные технологии, используемые в учебном процессе
данной дисциплины (рекомендации преподавателю)
6.1. Интерактивные формы обучения
Интерактивные формы обучения, применяемые при проведении практических занятий, лабораторных работ и семинаров | Краткое описание и примеры использования в темах и разделах, место проведения |
Компьютерная симуляция | Компьютерная симуляция для разделов 2,3,4 и 5. Аудитории 2-402, 2-403 и 2-408 |
Деловая или ролевая игра | |
Разбор конкретных ситуаций | |
Тренинг | |
Встреча с представителями российских и зарубежных компаний, государственных и общественных организаций | Ознакомление студентов, представителем , с перспективами развития средств и систем автоматики на производстве, ознакомление студентов, представителем », с перспективами развития средств и систем автоматики в |
Мастер-классы экспертов и специалистов | |
Другое |
Удельный вес занятий, проводимых в интерактивных формах в учебном процессе составляет 60 % аудиторных занятий.
6.2. Инновационные способы и методы, используемые
в образовательном процессе
Наименование | Краткое описание и примеры использования в темах и разделах |
1.Использование информационных ресурсов | Использование информационных ресурсов Интернет. Ииспользование программы «Vissim»для симуляции процессов функционирования САУ. Электронно-библиотечная система издательства «Лань». |
2.Применение электронных мультимедийных учебников и учебных пособий | |
3.Ориентация содержания на лучшие отечественные аналоги образовательных программ | Примерная образовательная программа УМО АМ ФГБОУ ВПО «СТАНКИН» |
4.Применение предпринимательских идей в содержании курса | |
5.Использование проблемно-ориентированного междисциплинарного подхода к изучению наук | |
6.Применение активных методов обучения, «контекстного» и «на основе опыта» | |
7.Использование методов, основанных на изучении практики (case studies) | В разделе «Описание и характеристики цифрового регулирования» предусмотрено ознакомление с конкретными видами оборудования в лабораториях кафедры и на промышленных предприятиях. |
8.Использование проектно-организованных технологий обучения работе в команде над комплексным решением практических задач | |
9.Другие |
7. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости,
промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины
и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы
студентов
Примерная тематика курсовых проектов
(Не предусмотрено учебным планом)
Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля
1. Понятие автоматического управления, состав и структура автомата
1.1.Основные понятия и определения.
1.2. Структура САУ. Основные составляющие элементы, состав и структура автомата, место автоматов в технологическом процессе.
1.3. Предпосылки к внедрению автоматики. Роль автоматизации в производстве.
2. Принципы автоматического управления, проблемы современной теории автоматического управления
2.1. Принципы управления.
2.2. Функциональные принципы построения САУ металлообработкой.
2.3. Производственный процесс как объект управления.
2.4. Проблемы современной ТАУ и проблемы внедрения САУ в производство.
3. Типы и классификация систем автоматического управления (САУ)
3.1. Классификация систем управления по типу сигнала.
3.2. Классификация систем автоматического регулирования по типу алгоритма.
3.3. Классификация систем управления по энергетическому признаку.
4. Анализ непрерывных линейных САУ; способы описания (уравнения состояния, передаточные функции, структурные схемы) и характеристики линейных систем; управляемость и наблюдаемость системы, оценки качества регулирования и устойчивости
4.1. Понятие линейной САУ, статика и динамика линейной САУ, динамическое звено.
4.2. Описание линейной САУ: дифференциальное уравнение, операторная форма записи, другие виды записи дифференциальных уравнений.
4.3. Понятие передаточной функции, основные свойства преобразования Лапласа.
4.4. Понятие структурной схемы и структурные преобразования в ТАУ.
4.5. Временные характеристики САУ: импульсная и переходная.
4.6. Частотные характеристики САУ, построение частотных характеристик, основные точки, ЛАЧХ и ЛФЧХ, асимптотические частотные характеристики.
4.7. Построение асимптотических ЛАЧХ по передаточной функции САУ.
4.8. Понятие управляемости и наблюдаемости.
4.9. Понятие качества регулирования.
4.10. Прямые и косвенные методики оценки качества регулирования.
4.11. Понятие устойчивости, определение устойчивости по корням характеристического уравнения.
4.12. Критерии устойчивости: Раусса-Гурвица.
4.13. Критерии устойчивости Михайлова.
4.14. Критерии устойчивости Найквиста.
5. Постановка задачи и основы проектирования систем управления
5.1. Задачи проектирования САУ.
5.2. Основные методы проектирования САУ, достижение заданных показателей качества управления.
5.3. Прикладные программные пакеты проектирования САУ.
6. Особенности автоматического управления промышленными объектами и производственными процессами
6.1. Место САУ в структуре технологического процесса.
6.2. Структурный анализ систем механообработки.
6.3. Особенности САУ станочным оборудованием и промышленными роботами
7. Синтез автоматических управляющих устройств и систем
7.1. Задачи синтеза систем управления.
7.2. Понятие корректирующего устройства.
7.3. Принципы и виды коррекции.
7.4. Методика формирования заданных показателей качества и частотный синтез САУ.
7.5. Инвариантность и достижение полной инвариантности САУ.
8. Анализ линейных импульсных САУ; понятие дискретного автоматического управления; описание импульсных систем во временной и частотной областях; цифровое управление, описание и характеристики цифровых регуляторов
8.1. Виды импульсных САУ, принцип дискретного управления, понятие решетчатой функции.
8.2. Идеальный импульсный элемент, D-преобразование Лапласа и уравнение импульсной системы, приведение к эквивалентной непрерывной.
8.3. Частотные характеристики и спектр импульсных систем.
8.4. Оценка устойчивости и точности импульсных систем.
8.5. Цифровые системы и их математическое описание.
8.6. Цифровые регуляторы и область их применения.
9. Нелинейные и оптимальные САУ; способы описания и анализ нелинейных систем
9.1. Общие понятия о нелинейных моделях.
9.2. Безынерционные нелинейные элементы.
9.3. Построение результирующих характеристик.
9.4. Общие понятия о фазовой плоскости и анализе поведения САУ на фазовой плоскости.
10. Понятие оптимальных систем управления техническими объектами
10.1. Условия оптимальности процессов.
10.2. Оптимизация САУ по быстродействию и по расходу ресурсов.
11. Целевая функция оптимального автоматического управления и методы ее оптимизации
11.1. Принцип максимума, численные методы расчета.
11.2. Понятие о динамическом программировании.
12. Адаптивные системы
12.1. Текущая идентификация.
12.2. Структура адаптивной (самонастраивающейся) системы.
Контрольные вопросы и задания для проведения промежуточной
аттестации по итогам освоения дисциплины
1. Назовите пять-шесть фамилий ученых и их труды, положившие начало «науке об
управлении»
2. Изобразите структуру САУ, работающую по разомкнутому циклу
3. Приведите пример САУ, работающей по разомкнутому циклу
4. Изобразите структуру САУ, работающую по замкнутому циклу
5. Что такое программная система?
6. Изобразите структуру САУ, работающую по возмущению
7. Приведите пример САУ, работающей по возмущению
8. Изобразите структуру САУ, работающую по отклонению
9. Приведите пример САУ, работающей по отклонению
10.Изобразите структуру САУ, работающую по отклонению и по возмущению
11.Приведите пример САУ, работающей по отклонению и возмущению
12.Что такое следящая система?
13.Приведите пример САУ, работающей по разомкнутому циклу
14.Что такое адаптивная система?
15.Приведите пример программной системы управления
16.Приведите пример адаптивной системы управления
17.Что такое статическая САУ?
18.Привести графическую характеристику статической САУ
19.Что такое астатическая САУ?
20.Привести пример астатической САУ
21.Что такое математическое описание САУ?
22.Запишите в общем виде дифференциальное уравнение линейной САУ
23.Что такое оператор дифференцирования?
24.Запишите дифференциальное уравнение из вопроса в операторной форме
25.Что такое структурная схема?
26.Как обозначается на структурной схеме узел?
27.Как обозначается на структурной схеме сумматор?
28.Как обозначается на структурной схеме звено?
29. Как обозначается на структурной схеме связь между входной и выходной
величинами?
30. Как обозначается на структурной схеме связь между ее элементами?
31.Привести пример структурной схемы САУ с одним звеном и единичной обратной
связью
32. Привести пример структурной схемы с двумя звеньями, одно из которых является
обратной связью
33. Каким образом на структурной схеме изображается входное и выходное
воздействия
34.Каким образом на структурной схеме изображается возмущающее воздействие
35.Как находится ошибка управления?
36.Изобразите последовательное соединение двух звеньев
37.Определите передаточную функцию двух соединенных последовательно звеньев
38.Изобразите параллельное соединение двух звеньев
39.Определите передаточную функцию двух соединенных параллельно звеньев
40.Изобразите соединение из двух звеньев, соединенных параллельно, и одного,
соединенного с ними параллельно
41.Изобразите встречно-параллельное соединение двух звеньев
42.Определите их передаточную функцию
43.Что такое передаточная функция (по Лаплассу)?
44.Что такое изображение по Лаплассу?
45.Запишите выражение передаточной функции в общем виде
46.Для чего используется передаточная функция?
47.Приведите пример передаточной функции для любого типового звена
48.Приведите пример переходной характеристики для этого звена
49.Что такое типовое воздействие?
50.Изобразите типовое воздействие в виде единичного импульса и ступенчатой
функции
51.Что такое частотные характеристики? Привести пример
52.Что такое временные характеристики? Привести пример
53.Запишите передаточные функции для безинерционного, интегрирующего и
дифференцирующего идеальных звеньев
54.Запишите передаточную функцию для реальных интегрирующего и
дифференцирующего звеньев
55. Запишите передаточную функцию изодромного звена
56. .Изобразите переходную характеристику любого из вышеназванных звеньев
57.Что такое устойчивость системы?
58. Критерий устойчивости Михайлова. Определение
59.Изобразите годограф Михайлова
60.Как определяются координаты точек годографа Михайлова?
61.Где располагаются на комплексной плоскости корни характеристического
уравнения для устойчивой и неустойчивой систем?
62.Критерий устойчивости Найквиста. Определение
63.Критерий устойчивости Раусса-Гурвица. Общее определение
64. Изобразите переходную характеристику устойчивой и неустойчивой систем
65.Запишите характеристическое уравнение системы третьего порядка
66.Запишите определитель Гурвица для системы третьего порядка
67.'3. Как вычисляется этот определитель?
68.Какими должны быть коэффициенты характеристического уравнения для
устойчивой системы?
69.Что такое нелинейная САУ?
70.Изобразите основные виды нелинейностей
71.Что такое логические элементы?
72. перечислите основные типы логических элементов САУ
73. Что такое качество регулирования САУ?
74.2. Основные показатели оценки качества
75.Что такое прямые и косвенные методы оценки качества?
76.Перечислить интегральные критерии оценки качества
77.Каким образом используют интегральные критерии оценки качества?
78.Что такое автоколебания?
79.Понятие об устойчивости нелинейных САУ
80.Понятие о типовом управляющем воздействии (общая форма записи)
Вопросы и задания для контроля самостоятельной работы обучающегося по отдельным разделам дисциплины
1. Понятие автоматического управления, состав и структура автомата
1.1 Роль автоматизации в производстве.
2. Принципы автоматического управления, проблемы современной теории автоматического управления
2.1. Функциональные принципы построения САУ металлообработкой.
2.2. Проблемы современной ТАУ и проблемы внедрения САУ в производство.
3. Типы и классификация систем автоматического управления (САУ)
3.1. Классификация систем управления по энергетическому признаку.
4. Анализ непрерывных линейных САУ; способы описания (уравнения состояния, передаточные функции, структурные схемы) и характеристики линейных систем; управляемость и наблюдаемость системы, оценки качества регулирования и устойчивости
4.1. Описание линейной САУ: дифференциальное уравнение, операторная форма записи, другие виды записи дифференциальных уравнений.
4.2. Основные свойства преобразования Лапласа.
4.3. Понятие управляемости и наблюдаемости.
4.4. Косвенные методики оценки качества регулирования.
4.5. Принцип аргумента.
5. Постановка задачи и основы проектирования систем управления
5.1. Прикладные программные пакеты проектирования САУ.
6. Особенности автоматического управления промышленными объектами и производственными процессами
6.1. Структурный анализ систем механообработки.
6.3. Особенности САУ станочным оборудованием и промышленными роботами
7. Синтез автоматических управляющих устройств и систем
7.1. Методика формирования заданных показателей качества и частотный синтез САУ.
7.5. Инвариантность и достижение полной инвариантности САУ.
8. Анализ линейных импульсных САУ; понятие дискретного автоматического управления; описание импульсных систем во временной и частотной областях; цифровое управление, описание и характеристики цифровых регуляторов
8.1. Частотные характеристики и спектр импульсных систем.
8.2 Оценка устойчивости и точности импульсных систем.
8.5. Цифровые системы и их математическое описание.
8.6. Цифровые регуляторы и область их применения.
9. Нелинейные и оптимальные САУ; способы описания и анализ нелинейных систем
9.1. Построение результирующих характеристик.
9.2. Общие понятия о фазовой плоскости и анализе поведения САУ на фазовой плоскости.
10. Понятие оптимальных систем управления техническими объектами
10.1. Оптимизация САУ по быстродействию и по расходу ресурсов.
11. Целевая функция оптимального автоматического управления и методы ее оптимизации
11.1. Понятие о динамическом программировании.
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
а) основная литература
1. Петраков, автоматического управления технологическими системами [Текст]: учеб. пособие для вузов/ , -М.: Машиностроение, 2008. – 336 с.
2. . Теория автоматического управления: конспект лекций / .-Челябинск: Изд-во ЮУрГУ.-2012.-78 с.:ил.
3. . Теория автоматического управления: учеьное пособие/ , .-Челябинск: Изд-во ЮУрГУ. Ч. 2.-2012.-76 с.:ил.
б) дополнительная литература
1. Теория автоматического управления: Учебник для вузов/ , , и др.; Под ред. . — 3-е изд. — М.: Высшая школа, 2000. — 268 с.
2. Теория автоматического управления: Учебник для вузов/ , , и др.; Под ред. . — М.: Высшая школа, 2003. — 567 с.
3. Ерофеев автоматического управления: Учебник для вузов. — Спб.: Политехника, 2000. — 295 с.
4. Теория автоматического управления/ Под ред. : Учебное пособие для вузов. — М.: Высшая школа, 1977. — 448 с.
6. Теория автоматического управления: нелинейные системы управления: Учебник для вузов/ , и др.; Под ред. . — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 1983 — 432 с.
в) отечественные и зарубежные журналы по дисциплине, имеющиеся в библиотеке
г) программное обеспечение и Интернет-ресурсы
1. Программа Vissim для симуляции работы САУ и систем автоматики.
2. Электронно-библиотечная система издательства «Лань».
д) методические пособия для самостоятельной работы студента
1. . Теория автоматического управления: конспект лекций / .-Челябинск: Изд-во ЮУрГУ.-2012.-78 с.:ил.
2. . Теория автоматического управления: учеьное пособие/ , .-Челябинск: Изд-во ЮУрГУ. Ч. 2.-2012.-76 с.:ил.
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины
№ ауд. | Основное оборудование, стенды, макеты, компьютерная техника, наглядные пособия и другие дидактические материалы, обеспечивающие проведение лабораторных занятий, научно-исследовательской работы студентов | Основное назначение (опытное, обучающее, контролирующее) и краткая характеристика использования при изучении явлений и процессов, выполнении расчетов |
2-408, 2-403 | Проектор PT-LB10NTE Panasonic, компьютер Intel Pentium4 2200 MGhz, Celeron 2200 MGhz, Duron 650 MGhz | Обучающее, контролирующее Для чтения мультимедийных лекций, выполнения интерактивных работ, текущего контроля знаний, выполнения лабораторных работ. |
