МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
РОССИЙСКО-ГЕРМАНСКИЙ ИНСТИТУТ БИЗНЕСА И ПРОМЫШЛЕННОЙ АВТОМАТИКИ (ЦП МЭИ-ФЕСТО) ___________________________________________________________________________________________________________
Направление подготовки: 220400 – Управление в технических системах
Профиль подготовки: №1. Управление и информатика в технических системах
Квалификация (степень) выпускника: бакалавр
Форма обучения: очная
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
"ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ"
Цикл: | профессиональный | |
Часть цикла: | Вариативная, по выбору | |
№ дисциплины по учебному плану: | ЦП МЭИ-ФЕСТО:Б.3.24.1 | |
Часов (всего) по учебному плану: | 116 | |
Трудоемкость в зачетных единицах: | 4 | 7семестр – 4; |
Лекции | 36 час. | 7 семестр |
Лабораторные работы | 18час | 7 семестр |
Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего) | 62 час | 7 семестр |
Экзамен | 34 час. | 7 семестр |
Москва - 2010
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Цели и задачи дисциплины:
Обучение студентов основам электромеханических систем, необходимых при проектировании систем и средств автоматизации и управления.
Освоение основных принципов построения электромеханических систем, методов их проектирования и расчета.
По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:
· самостоятельно работать, принимать решения в рамках своей профессиональной деятельности (ОК-7);
· анализировать различного рода рассуждения, публично выступать, аргументировано вести дискуссию и полемику (ОК-12);
· собирать, обрабатывать, анализировать и систематизировать научно-техническую информацию по тематике исследования, использовать достижения отечественной и зарубежной науки, техники и технологии (ПК-6);
· осуществлять сбор и анализ исходных данных для расчета и проектирования систем и средств автоматизации и управления (ПК-9);
· производить расчёты и проектирование отдельных блоков и устройств систем автоматизации и управления и выбирать стандартные средства автоматики, измерительной и вычислительной техники для проектирования систем автоматизации и управления в соответствии с техническим заданием (ПК-10);
· выполнять эксперименты на действующих объектах по заданным методикам и обрабатывать результаты с применением современных информационных технологий и технических средств (ПК-19);
· проводить вычислительные эксперименты с использованием стандартных программных средств с целью получения математических моделей процессов и объектов автоматизации и управления (ПК-20);
Задачами дисциплины являются
· познакомить обучающихся c основными принципами построения электромеханических систем, методами их проектирования и расчета;
· обучить студентов основам принципам построения электромеханических систем, необходимых при проектировании систем и средств автоматизации и управления;
· научить принимать и обосновывать конкретные технические решения при проектировании электромеханических систем локальной автоматики.
2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО
Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю "1. Управление и информатика в технических системах" направления 220400 Управление в технических системах.
Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: "Теоретическая электротехника", "Теоретическая механика", “Электроника”, “Теория автоматического управления”
Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы и изучении дисциплин " Технические средства автоматизации и управления” "Моделирование систем управления ”, а также программы магистерской подготовки.
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:
знать: функциональное назначение и принципы построения электромеханических систем, организацию управления в разомкнутых и замкнутых электромеханических системах, режимы работы электромеханических систем и принципы построения замкнутых ЭМС на основе подчиненного (многоконтурного) регулирования;
уметь: технически грамотно выбирать двигатели для разомкнутых и замкнутых систем при различных режимах их работы, составлять схемы управления двигателями постоянного и переменного тока по разомкнутой схеме, выбирать структуру и уметь рассчитывать замкнутые ЭМС, построенных по принципу одноконтурных и многоконтурных систем регулирования;
владеть: навыками построения электромеханических систем, построенных по принципу одноконтурных и многоконтурных систем регулирования.
4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
4.1 Структура дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единицы, 144 часа.
№ п/п | Раздел дисциплины. Форма промежуточной аттестации | Всего часов на раздел | Семестр | Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и | Формы текущего контроля успеваемости (по разделам) | |||
лк | пр | лаб | сам. | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
1 | .Электромеханические системы. Назначение. Принципы построения Термины и определения | 7 | 7 | 5 | 2 | Тест назначение и принципы построения систем, подготовка к лабораторной работе | ||
2 | Методика выбора исполнительного двигателя и расчета редуктора | 7 | 7 | 5 | 2 | Тест: методика выбора исполнительного двигателя и расчета редуктора | ||
3 | Принципы построения и реализации замкнутых электромеханических систем | 7 | 7 | 5 | 2 | Тест: принципы построения замкнутых систем | ||
4 | Транзисторные усилители мощности | 15 | 7 | 5 | 4 | 6 | Тест: электронные усилители, подготовка к лабораторной работе | |
5 | Проектирование следящих систем | 15 | 7 | 5 | 4 | 6 | Тест методика проектирования, подготовка к лабораторной работе | |
6 | Промышленные регуляторы | 15 | 7 | 5 | 4 | 6 | Тест промышленные регуляторы, подготовка к лабораторной работе | |
7 | .Особенности динамики нелинейных и дискретных электромеханических систем | 18 | 7 | 6 | 6 | 6 | Тест нелинейные и дискретные системы, подготовка к лабораторной работе. | |
Экзамен (рекомендуется до 1 з. е.) | 32 | 7 | -- | -- | -- | 32 | устный/ | |
Итого: | 116 | 36 | 18 | 62 |
4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения
4.2.1. Лекции
1. Электромеханические системы. Назначение. Принципы построения
Электромеханическая система как совокупность электрической и механической систем. Задачи и способы управления координатами электромеханической системы, моментом и скоростью движения, положением исполнительного органа. Структура и компоненты управляемой электромеханической системы. Классификация электромеханических систем автоматического управления. Функциональные блок-схемы. Требования к системе. Формулировка требований к функциональным блокам. Выбор унифицированных и расчет индивидуальных функциональных блоков. Настройка электромеханических систем.
2. Методика выбора исполнительного двигателя и расчета редуктора.
Нагрузочные диаграммы двигателей. Методика выбора типоразмера исполнительного элемента системы на базе двигателя постоянного тока с независимым возбуждением, либо асинхронного двухфазного двигателя и определение передаточного числа силового редуктора. Оценка требуемых параметров силового редуктора, обеспечивающего минимальный суммарный приведенный к валу двигателя момент инерции. Определение параметров электромеханических характеристик по данным каталога. Одномассовая и двухмассовая механические системы. Механика электропривода.
3. Принципы построения и реализации замкнутых электромеханических систем.
Принципы построения и реализации замкнутых электромеханических систем. Принципы подчиненного регулирования. Независимое управление координатами. Статические и динамические характеристики.
4. Транзисторные усилители мощности.
Транзисторные усилители мощности. Работа двухтактного усилителя для двухфазного асинхронного двигателя. Расчет мостового усилителя для двигателя постоянного тока.
5.Проектирование следящих систем
Следящие системы. Требования к следящим системам. Особенности анализа и синтеза следящих систем и систем программного регулирования. Выбор коэффициента усиления разомкнутой системы. Характеристики нестабилизированной разомкнутой системы. Показатели качества замкнутой системы. Желаемые ЛАЧХ. Коррекция системы последовательная, гибкая и жесткая обратные связи Физическая реализация корректирующих устройств.
6. Промышленные регуляторы
Промышленные регуляторы. Реализация типовых законов регулирования в промышленных регуляторах. Методы и особенности расчета локальных систем автоматики. Типовые структуры промышленных локальных систем регулирования.
7. Особенности динамики нелинейных и дискретных электромеханических систем
Учет нелинейности характеристик элементов системы. Влияние насыщения на устойчивость и переходный процесс. Условие существования автоколебаний в системе с люфтом. Влияние сухого трения на статическую ошибку и переходный процесс. Условие существования автоколебаний в системе с квантованием по уровню и по времени..
4.2.2. Практические занятия
Практические занятия учебным планом не предусмотрены.
4.3. Лабораторные работы
7 семестр
№ 1. Исследование динамики системы стабилизации частоты вращения двигателя постоянного тока.
№2. Исследование динамики электромеханической следящей системы.
№.3. Система регулирования уровня жидкости в резервуаре.
№ 4. Выбор и настройка параметров промышленного регулятора для объекта с запаздыванием.
4.4. Расчетные задания
Расчетные задания учебным планом не предусмотрены.
4.5. Курсовой проект учебным планом не предусмотрен.
5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Лекционные занятия проводятся в форме традиционных лекций и лекций с использованием презентаций и видео роликов. На лекциях используются наглядные пособия в виде конкретных элементов приборных электромеханических систем.
Самостоятельная работа включает подготовку к тестам и лабораторным работам, подготовку к экзамену.
6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, устный опрос, защита лабораторных работ.
Аттестация по дисциплине – экзамен.
Оценка за освоение дисциплины рассчитывается из условия: 0,4´(среднеарифметическая оценка за тесты и защиты лабораторных работ) + 0,6´оценка на экзамене.
В приложение к диплому вносится оценка за 7 семестр.
7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
7.1. Литература:
а) основная литература:
1. Электронный конспект лекций по курсу "Электромеханические системы" – М.: МЭИ, 2008.
2. Ф, Электромеханические системы. М.:Горное образование. 20с.
б) дополнительная литература:
1. Электрооборудование летательных аппаратов: учебник для вузов. В двух томах / под ред. . – М.:Издательский дом МЭИ. Тс.
7.2. Электронные образовательные ресурсы:
а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:
Matlab (Simulink).
б) другие:
Учебный фильм "Промышленные роботы".
8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций и показа учебных фильмов.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 220400 «Управление в технических системах» и профилю «№1. Управление и информатика в технических системах».
ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:
д. т.н., профессор
"СОГЛАСОВАНО":
Директор ЦП МЭИ-ФЕСТО
д. т.н. профессор
"УТВЕРЖДАЮ":
Зав. кафедрой Управления и информатики
д. т.н., профессор
