Учебная программа для высших учебных заведений по специальности ІАвтоматическое управление в технических системах (стр. 7 )

Раздел 5. Системы управления электроприводами

Принципы построения и техническая реализация систем управления электроприводами. Системы с одним регулятором. Многоконтурные системы, построенные по принципу подчиненного регулирования. Методы расчета систем управления электроприводами. Методика расчета на «технический оптимум». Расчет систем подчиненного регулирования методом типовых нормированных уравнений.

Раздел 6. Системы программного управления

Классификация систем программного управления. Программное управление в функции времени. Системы программно-логического управления. Системы циклового, позиционного и контурного программного управления положением. Структурные схемы и основные элементы систем программного управления. Внутренние и внешние запоминающие устройства и их функции. Разработка алгоритмов и программ функционирования. Правила кодирования информации на носителе данных. Реализация устройств программного управления с применением микропроцессоров и микроЭВМ.

Примерный перечень тем практических занятий

1. Структурные схемы и передаточные функции автоматических систем.

2. Анализ объектов управления.

3. Математические модели объектов управления и элементов автоматических систем.

4. Аналитическое определение математических моделей.

5. Определение математических моделей по экспериментальным переходным характеристикам.

6. Определение математических моделей по экспериментальным частотным характеристикам.

7. Анализ точности автоматических систем.

8. Инженерные методы анализа динамических свойств автоматических систем.

9. Синтез параметров автоматических систем, обеспечивающих заданное качество регулирования.

10. Автоматические системы с комбинированным управлением.

11. Многоконтурные системы подчиненного регулирования.

12. Расчет систем управления электроприводами.

13. Системы программного управления.

Примерный перечень курсовых работ

1. Промышленная система регулирования технологическим объектом.

2. Приборная следящая система.

3. Силовая следящая система.

4. Система управления электроприводом.

5. Следящая система транспортного робота.

6. Программная система управления транспортными операциями.

Литература

Основная

1. , , Яковлев теории и элементы систем автоматического регулирования. – M.: Машиностроение, 1985.

2. Основы проектирования следящих систем /Под ред. . – М.: Машиностроение, 1978.

3. Расчет автоматических систем /Под ред. . – М.: Высш. шк., 1973.

Дополнительная

1. Михайлов электропривод станков и промышленных роботов. – М.: Машиностроение, 1990.

2. и др. Системы программного управления промышленными установками и робототехническими комплексами. – Л.: Энергоатомиздат, 1990.

3. , Кочемасов A.В. Следящие системы и регуляторы. – М.: Энергоатомиздат, 1986.

4. и др. Проектирование и надежность систем автоматики и телемеханики. – Мн.: Выш. шк., 1981.

5. Руководство по проектированию систем автоматического управления / Под ред. . – М.: Высш. шк., 1984.

6. Наладка средств автоматизации и автоматических систем регулирования: Справ. пособие / Под ред. . – М.: Энергоатомиздат, 1989.

7. и др. Цифровые системы управления электроприводами. –Л.: Энергия, 1977.

8. Промышленные приборы и средства автоматизации: Справочник /Под ред. . – Л.: Машиностроение, 1987.

Утверждена

УМО вузов Республики

Беларусь по образованию в области

информатики и радиоэлектроники

« 03 » июня 2003 г.

Регистрационный № ТД-53-009/тип.

Расчет систем управления при случайных воздействиях

Учебная программа для высших учебных заведений

по специальностям

ІАвтоматическое управление в технических системах,

ІИнформационные технологии и управление в технических системах

Согласована с Учебно-методическим управлением БГУИР

« 28 » мая 2003 г.

Составители:

, профессор кафедры автоматического управления Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», профессор, доктор технических наук;

, профессор кафедры автоматического управления Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», профессор, доктор технических наук;

, профессор кафедры автоматического управления Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», профессор, доктор технических наук

Рецензенты:

, начальник кафедры систем автоматического управления Военной академии Республики Беларусь, профессор, доктор технических наук;

Кафедра автоматизации технологических процессов и электротехники Учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет» (протокол от 01.01.2001 г.)

Рекомендована к утверждению в качестве типовой:

Кафедрой автоматического управления Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол от 02.09.2002 г.);

Научно-методическим советом по направлению І-53 Автоматизация УМО вузов Республики Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники (протокол от 01.01.2001 г.)

Разработана на основании Образовательного стандарта РД РБ 02100.5.115-98.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Типовая программа «Расчет систем управления при случайных воздействиях» разработана в соответствии с Образовательным стандартом
РД РБ 02100.5.115–98 по специальностям ІАвтоматическое управление в технических системах, ІИнформационные технологии и управление в технических системах. Целью изучения дисциплины является подготовка специалистов, глубоко понимающих актуальность задач расчета и проектирования систем управления при случайных воздействиях, значение теории стохастических процессов, владеющих методами теории и умеющих выполнять расчетно-исследовательские работы по проектированию и эксплуатации систем управления при воздействии случайных сигналов.

В результате освоения курса «Расчет систем управления при случайных воздействиях» студент должен:

знать:

— основные свойства корреляционных функций и спектральных плотностей стационарных процессов;

— теорию случайных марковских процессов;

— методику расчета линейных и нелинейных систем при случайных воздействиях;

уметь:

— рассчитывать линейные и нелинейные системы при прохождении через них случайных сигналов;

— производить расчеты систем автоматического управления по минимуму среднеквадратической ошибки;

— проводить анализ случайных процессов в дискретных системах;

— решать задачи синтеза систем автоматического управления при случайных воздействиях.

Важное значение для курса «Расчет систем управления при случайных воздействиях» имеют фундаментальные дисциплины «Высшая математика», «Физика». Данный курс существенно опирается также на дисциплины учебного плана «Математические основы теории систем», «Программирование». Особенно велика связь данного курса с курсами «Теория вероятности и математическая статистика», «Теория автоматического управления».

Изучение дисциплины требует высокого уровня математической подготовки, в частности по дифференциальным уравнениям, разностным уравнениям, теории случайных функций, а также по таким разделам теории автоматического управления, как устойчивость, качество переходных процессов, теория дискретных и нелинейных систем.

Программа рассчитана на объем 64 учебных часа. Примерное распределение по видам занятий: лекций – 48 часов, практических занятий – 16 часов.

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Тема 1. Введение. Основные понятия и определения

Вероятностные характеристики дискретных случайных величин. Вероятностные характеристики непрерывных случайных величин. Равномерное распределение. Нормальный закон распределения. Характеристические функции.

Тема 2. Случайные процессы

Стохастический процесс. Классификация случайных процессов и их характеристики. Стационарные случайные процессы.

Тема 3. Корреляционные функции

Корреляционная (автокорреляционная) функция и ее основные свойства. Нормированная и взаимная корреляционные функции. Связь корреляционной функции с основными характеристиками случайного процесса.

Тема 4. Спектральная плотность стационарных процессов

Физическая сущность спектральной плотности и ее основные свойства. Связь спектральной плотности с корреляционной функцией. Белый шум. Типовой входной сигнал следящей системы. Нерегулярная качка.

Тема 5. Канонические разложения случайных функций

Элементарная случайная функция. Каноническое разложение, связь с корреляционной функцией и спектральной плотностью.

Тема 6. Прохождение случайного сигнала через линейные системы

Расчет линейных систем с использованием корреляционных функций спектральных плотностей и передаточных функций. Определение дисперсии на выходе линейной системы.

Тема 7. Расчет установившихся ошибок

Расчет установившихся ошибок в системах автоматического управления. Постановка задачи. Определение корреляционных функций и спектральных плотностей и среднеквадратического значения ошибки.

Тема 8. Расчеты по минимуму среднеквадратичной ошибки

Расчет системы по критерию минимума среднеквадратичной ошибки при одновременном действии полезного сигнала и помехи, формулировка задачи. Интегральное управление Винера–Хопфа и его решение. Нахождение оптимальной передаточной функции системы.

Тема 9. Случайные процессы в дискретных системах

Случайная решетчатая функция. Корреляционная функция и спектральные плотности дискретного случайного процесса. Типовые случайные дискретные стационарные процессы. Прохождение сигнала через линейную систему.

Тема 10. Случайные процессы в нелинейных системах

Статистическая линеаризация нелинейностей. Первый и второй способы. Идеальная релейная характеристика; однозначная релейная характеристика с зоной нечувствительности; петлевая релейная характеристика общего вида; характеристика типа насыщения. Простейшие случайные процессы в нелинейных системах. Пример исследования влияния случайных помех на динамику нелинейной системы.

Тема 11. Анализ нелинейных систем на основе теории марковских случайных процессов

Стохастические уравнения и марковский случайный процесс. Уравнение Фоккера–Планка–Колмогорова (ФПК); применение теории марковских случайных процессов к решению задач о достижении границ. Методы решения уравнений ФПК и Понтрягина с поглощающими границами.

ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

1. Вероятностные характеристики дискретных случайных величин.

2. Вероятностные характеристики непрерывных случайных величин.

3. Случайные процессы. Стационарный случайный процесс.

4. Расчет корреляционных функций.

5. Спектральная плотность стационарных процессов.

6. Каноническое разложение случайных функций.

7. Прохождение случайного сигнала через линейные системы.

8. Расчет замкнутых линейных систем при воздействии случайных сигналов.

9. Расчет установившихся ошибок.

10. Расчеты по минимуму среднеквадратичной ошибки.

11. Определение оптимальной передаточной функции системы.

12. Прохождение случайного сигнала через линейную дискретную систему.

13. Статистическая линеаризация нелинейностей.

14. Анализ влияния случайных помех на динамику нелинейной системы.

15. Марковские случайные процессы.

16. Расчет систем автоматического управления при воздействии марковских случайных процессов.

ЛИТЕРАТУРА

ОСНОВНАЯ

1. , Попов систем автоматического регулирования. – М.: Наука, 1985.

2. Андреев статистически оптимальных систем управления. – М.: Наука, 1985.

3. Прикладные математические методы анализа в радиотехнике /Под ред. . – М.: Высш. шк., 1989.

4. Сборник задач по теории автоматического регулирования и управления/ Под ред. . – М.: Наука, 1987.

5. , C. Статистическая теория систем автоматического регулирования и управления. – М.: Наука, 1987.

6. Шаров методы анализа нелинейных систем автоматического управления: Учеб. пособие. – СПб.: БГТУ,1993.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ

1. , Фрадков математического моделирования в программных средах MATLAB–5 и Scilab. – СПб.: Наука, 2000.

2. , Введение в современную теорию динамических систем. - М.: Факториал, 1999.

Утверждена

УМО вузов Республики

Беларусь по образованию в области

информатики и радиоэлектроники

« 03 » июня 2003 г.

Регистрационный № ТД-53-024/тип.

ТЕОРИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

Учебная программа для высших учебных заведений

по специальностям

ІАвтоматическое управление в технических системах,

ІИнформационные технологии и управление в технических системах

Согласована с Учебно-методическим управлением БГУИР

« 28 » мая 2003 г.

Составители:

, доцент кафедры автоматического управления Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», доцент, кандидат технических наук;

, доцент кафедры автоматического управления Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», кандидат технических наук

Рецензенты:

, проректор по научной работе и международным вопросам Учреждения образования «Минский институт управления», профессор, доктор технических наук;

Кафедра автоматизации технологических процессов и электротехники Учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет» (протокол от 01.01.2001 г.)

Рекомендована к утверждению в качестве типовой:

Кафедрой автоматического управления Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол от 02.09.2002 г.);

Научно-методическим советом по направлению І-53 Автоматизация УМО вузов Республики Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники (протокол от 01.01.2001 г.)

Разработана на основании Образовательного стандарта РД РБ 02100.5.115-98.

Пояснительная записка

Типовая программа «Теория автоматического управления» разработана в соответствии с Образовательным стандартом РД РБ 02100.5.115-98 по специальностям ІАвтоматическое управление в технических системах и ІИнформационные технологии и управление в технических системах. Она предусматривает теоретическую подготовку современного поколения специалистов, владеющих наиболее важными достижениями в области автоматического управления и способных использовать вычислительную технику для решения практических задач автоматизации производственных процессов в различных отраслях хозяйственной деятельности.

В связи с этим программа ставит своей целью ознакомление студентов с общими принципами построения, методами анализа, синтеза и расчета систем автоматического управления, привитие навыков по созданию на базе ЭВМ систем, обладающих свойствами поддерживать оптимальные режимы работы оборудования в непрерывно меняющихся условиях производства.

Основное внимание в программе уделяется решению следующих задач:

- изучение принципов построения современных систем автоматического управления; общих требований, предъявляемых к системам; задач, решаемых устройствами управления в технических системах;

- ознакомление со статическими и динамическими характеристиками систем, приобретение навыков по определению характеристик, составлению и преобразованию структурных схем;

- изучение методов анализа качества процессов управления и устойчивости систем, закрепление умения самостоятельно решать задачи анализа;

- познание способов, обеспечивающих заданные требования к системам управления, овладение методами структурного синтеза регуляторов и алгоритмов управления;

- ознакомление с особенностями динамики нелинейных систем и методами исследования, задачами и способами коррекции систем;

- изучение задач современной теории автоматического управления, принципов построения оптимальных и адаптивных систем, методов расчета и синтеза законов управления.

В результате изучения дисциплины студенты должны:

знать принципы регулирования и управления в технических системах, способы анализа технических систем, законы управления и методы их синтеза;

уметь анализировать динамические свойства технических систем с автоматическим управлением, обоснованно принимать решения о реализации выбранных законов управления, планировать и осуществлять проверку принятых решений;

владеть навыками проектирования регуляторов и устройств управления, вопросами их аппаратной программной реализации.

Дисциплина «Теория автоматического управления» базируется на фундаментальных положениях физики и математики, на знаниях студентов, полученных при изучении дисциплин учебного плана: «Математические основы теории систем», «Электротехника», «Информационное обеспечение систем управления», «Метрология и измерения», «Элементы и устройства автоматики».

Программа рассчитана на объем 198 часов аудиторных занятий, в том числе: 115 часов лекций, 50 часов лабораторных и 33 часа практических занятий. Предусмотрено выполнение курсовой работы.

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Введение

Автоматическое управление как одна из форм автоматизации. Основные этапы развития автоматических систем и их теории. Современное состояние теории и практики. Требования к специалистам по управлению.

Раздел 1. Основные понятия теории автоматического управления

Тема 1.1. Общие сведения

1.1.1. Базовые определения теории: объект управления, управление, устройство управления, система автоматического управления, воздействия и сигналы, понятие о регулировании и управлении.

1.1.2. Принципы регулирования и управления. Функциональные схемы и основные элементы систем. Установившиеся и динамические режимы работы. Задачи, решаемые системами автоматического управления. Принципы классификации систем. Задачи теории автоматического управления.