МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
ИНСТИТУТ ЭНЕРГОМАШИНОСТРОЕНИЯ И МЕХАНИКИ (ЭнМИ) ___________________________________________________________________________________________________________
Направление подготовки: 151600 Прикладная механика
Профиль(и) подготовки: Динамика и прочность машин, приборов и аппаратуры
Квалификация (степень) выпускника: магистр
Форма обучения: очная
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
"УПРАВЛЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ"
Цикл: | профессиональный | |
Часть цикла: | ||
№ дисциплины по учебному плану: | М2.8 | |
Часов (всего) по учебному плану: | 108 | |
Трудоемкость в зачетных единицах: | 3 | 1 семестр |
Лекции | 18 час | 1 семестр |
Практические занятия | 18 час | 1 семестр |
Лабораторные работы | Не предусмотрены | |
Расчетные задания, рефераты | 36 часов самостоятельной работы | 1 семестр |
Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего) | 72 час | |
Экзамены | Нет | |
Курсовые проекты (работы) | Не предусмотрены |
Москва - 2011
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Целью дисциплины является изучение основных положений теории управления применительно к управлению динамикой технических систем, необходимых в профессиональной деятельности по выбранному профилю.
По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:
· правильно воспринимать, анализировать и обобщать исходную информацию, ставить цель и находить пути её достижения (ОК-1);
· осознавать социальную значимость своей профессии (ОК-7);
· анализировать и критически оценивать риски в своей предметной области, связанные с проблемами экологии и безопасности (ОК-12).
Задачами дисциплины являются
· познакомить обучающихся с основными положениями теории управления;
· научить обоснованно применять модели и методы теории управления к прикладным задачам динамики технических объектов;
· познакомить обучающихся с методами численного решения задач управления состоянием механических систем, реализованными в современных математических программных комплексах.
2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО
Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла M.2 основной образовательной программы подготовки магистров по профилю «Динамика и прочность машин, приборов и аппаратуры» направления 151600 Прикладная механика.
Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Информационные технологии», «Высшая математика», «Аналитическая динамика и теория колебаний».
Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении магистерской выпускной квалификационной работы.
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:
Знать:
· основные положения и методы теории управления и возможность применения этих знаний в профессиональной деятельности с привлечением необходимого физико-математического аппарата (ПК-1);
· современные тенденции развития теории управления, новейшие методы синтеза систем управления и сопутствующие математические методы (ПК-2);
Уметь:
· критически анализировать современные проблемы прикладной механики с учетом мировых тенденций развития техники и технологий, самостоятельно ставить цель исследования и определять пути её достижения (ПК-3);
· использовать современные математические программные средства, в том числе компьютерной математики, для решения прикладных задач управления техническими системами (ПК-4);
· самостоятельно разрабатывать математические и компьютерные модели технических объектов и процессов (ПК-5).
Владеть:
· навыками программирования на языке программного комплекса MATLAB и разработки оригинальных прикладных программ для моделирования поведения динамических систем (ПК-6).
4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
4.1 Структура дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы, 108 часов.
№ 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 | Введение в теорию управления | 4 | 9 | 2 | 2 | 0 | ||
2 | Математические модели систем управления | 28 | 9 | 4 | 4 | 20 | ||
3 | Системы управления с обратной связью | 18 | 9 | 4 | 4 | 10 | Защита реферата | |
4 | Синтез регуляторов | 28 | 9 | 4 | 4 | 20 | Контрольная работа | |
5 | Оптимальное управление | 28 | 9 | 4 | 4 | 20 | ||
Зачет | 2 | 9 | -- | -- | -- | 2 | Защита расчетного задания | |
Экзамен | -- | -- | -- | -- | -- | -- | ||
Итого: | 108 | 18 | 18 | 72 |
4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения
4.2.1. Лекции
1. Введение в теорию управления (2)
1.1. Предмет изучения и основные понятия теории управления
1.2. Системы автоматического регулирования (САР) и САУ
1.3. Теория автоматического управления (ТАУ) и информация
1.4. Типовая функциональная схема САУ
1.5. Типы САУ
1.6. История автоматического управления
1.7. Примеры современных САУ
2. Математические модели систем управления (4)
2.1. Понятие математической модели системы
2.2. Преобразование Лапласа
2.3. Передаточная функция
2.4. Частотные характеристики
2.5. Логарифмические частотные характеристики
2.6. Показатели частотных характеристик
2.7. Типы звеньев в системах управления
2.8. SISO и MIMO-системы
2.9. Системы управления в пространстве состояния
3. Системы управления с обратной связью (4)
3.1. Структурные схемы систем управления
3.2. Компоненты системы с обратной связью
3.3. Устойчивость линейных систем с обратной связью
3.4. Принцип аргумента и критерий Михайлова
3.5. Критерий устойчивости Найквиста-Михайлова
4. Синтез регуляторов (4)
4.1. Синтез корректирующих устройств (регуляторов) в SISO-системах
4.2. Виды регуляторов
4.3. ПИД-регуляторы
5. Оптимальное управление (4)
5.1. Задачи оптимального управления
5.2. Оптимальный регулятор
5.3. Задача о синтезе оптимального линейно-квадратичного регулятора
4.2.2. Практические занятия
Примеры систем управления. Функциональные и структурные схемы систем управления и динамических систем. Преобразование Лапласа. Передаточные функции и их свойства. Нули и полюса передаточной функции. Описание систем управления в пространстве состояния. Переходные процессы в динамических системах. Устойчивость систем управления и критерии устойчивости. Системы управления с обратной связью. Регуляторы. Оптимальный линейно-квадратичный регулятор.
4.3. Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены
4.4. Расчетные задания
1. Подбор параметров виброизоляторов. Подбор параметров амортизатора вилки горного велосипеда. Анализ заданного частотного фильтра.
2. Динамические гасители колебаний и их свойства. Подбор параметров динамического гасителя.
3. Переходные процессы. Подбор параметров транспортного виброизолятора. Анализ модели «руки» робота.
4. Настройка динамического гасителя для снижения сейсмических нагрузок на здание.
5. Анализ устойчивости в заданной системе управления.
6. Анализ систем управления методом корневого годографа.
7. Разработка полуактивного динамического гасителя для снижения сейсмической нагрузки на здание.
4.5. Курсовые проекты и курсовые работы учебным планом не предусмотрены
5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Лекционные занятия проводятся в традиционной форме.
Практические занятия проводятся в компьютерном классе.
Самостоятельная работа включает выполнение расчетного задания, подготовку к контрольной работе, оформление реферата, подготовку к защите расчетного задания, подготовку к зачету.
6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Для текущего контроля успеваемости используются контрольные работы, устный опрос, защита реферата, защита расчетного задания.
Аттестация по дисциплине – зачет.
Оценка за освоение дисциплины, определяется как среднее арифметическое из оценки за расчетное задание и контрольную работу.
7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
7.1. Литература
а) основная литература:
1. , , Носов теория конструирования систем управления. М.: Высшая школа, 1998, -563 с.
2. Методы классической и современной теории автоматического управления. В 5-ти т.- М.: Издательство МГТУ им. . 2004 г.
3. Методы классической и современной теории автоматического управления. Т.1 Анализ и статистическая динамика САУ/Под ред. .- М.: Издательство МГТУ им. . 2000 г.-670 с.
4. ,Бушма в теорию автоматического управления. –М.: Издательство МЭИ, 2003 г.- 72 с.
5. Вибрации в технике. Т.1.Колебания линейных систем. М.: Машиностроение, 1999, -504 с.
6. Р. Дорф, Р. Бишоп. Современные системы управления. М: Лаборатория Базовых Знаний ЮНИМЕДИАСТАЙЛ, 2002, -831 с.
7. Позняк колебаниями в механических системах. М: Издательский дом МЭИ, 2007.-20 с.
б) дополнительная литература:
1. , . Оптимизация и оптимальное управление. М.: Издательство МЭИ, 2003,-356 с.
2. , , Кувыркин исчисление и оптимальное управление.- М.: Издательство МГТУ им. . 2001 г. 480 с.
3. Коломейцева теории оптимизации динамических систем. М.: Издательство МЭИ, 1994, -80с.
7.2. Электронные образовательные ресурсы:
а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:
Учебные версии программных комплексов ANSYS, NASTRAN, MATHCAD, MAPLE.
Профессиональные версии программных комплексов MATLAB, MICROFE, GRAPHER, SURFER.
www. ; www. *****.
8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Для обеспечения освоения дисциплины необходимо выделить часы для работы студентов в компьютерном классе.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 151600 «Прикладная механика» и профилю Динамика и прочность машин, приборов и аппаратуры.
ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:
к. т.н., доцент
"УТВЕРЖДАЮ":
Зав. кафедрой
к. т.н., доцент
