Введение в специальность (стр. 6 )

5.5.3. Принципы построения цифровых систем ТИ. Алгоритм функционирования устройств. Структурная схема. Временная диаграмма. Цикловая и тактовая синхронизация. Погрешности устройств с КИМ. Масштабирование. Использование ЭВМ для автоматической обработки информации. Сопряжение ЭВМ с системами ТМ.

5.5.4. Принципы построения адаптивных систем ТИ. Общие сведения об адаптивных системах ТИ. Классификация адаптивных систем ТИ. Структурные схемы передающих устройств с адаптивной коммутацией, дискретизацией, автоматически регулируемой частотой опроса датчиков, с рациональным построением телеметрического кадра. Основные характеристики различных адаптивных систем. Использование сжатия данных для улучшения характеристик систем.

Тема 6. Функциональные блоки и узлы систем и устройств телемеханики

6.1. Функциональные узлы частотных устройств. Шифраторы и дешифраторы параллельных и последовательных частотных кодов. Генераторы. Аналоговые и цифровые фильтры. Применение интегральных схем для построения основных узлов.

6.2. Функциональные узлы временных и кодовых устройств. Шифраторы и дешифраторы кодов. Использование интегральных мультиплексоров для построения преобразователей параллельного кода в последовательный. Распределители и регистры сдвига. Блоки сравнения кодовых комбинаций. Схемы подключения выходных исполнительных элементов, устройств отображения информации. Применение микроконтроллеров и программных методов для построения блоков систем.

6.3. Модемы, используемые в системах ТМ. Линейные узлы для сопряжения устройств ТМ с физическими цепями.

Тема 7. Системы и устройства телемеханики

Принципы построения и особенности функционирования промышленных систем ТМ для: трубопроводного транспорта; промышленных предприятий; объектов коммунального хозяйства и энергоснабжения городов; энергосистем и энергообъединений; нефтеперерабатывающих предприятий; железных дорог; научных исследований; контроля и управления подвижными объектами.

Тема 8. Системы передачи дискретной информации

8.1. Характеристики информационных сетей. Сети с коммутацией каналов, сообщений, пакетов.

8.2. Системы передачи данных с РОС. Алгоритмы функционирования, структурные схемы, временные диаграммы работы.

8.3. Системы передачи данных с ИОС. Алгоритмы функционирования, структурные схемы, временные диаграммы работы.

Тема 9. Помехоустойчивость систем телемеханики

9.1. Помехи, действующие в каналах ТМ. Виды помех: флуктуационные, импульсные и гармонические. Энергетический спектр случайных помех. Спектральная плотность мощности помехи. Отношение сигнал/помеха.

9.2. Элементы теории потенциальной помехоустойчивости. Искажения сигналов под действием помех. Оценка помехоустойчивости непрерывных сигналов с различными видами модуляции.

9.3. Критерии вероятности передачи дискретных сигналов. Прием дискретных сигналов. Методы приема: одно - и многократный отсчеты, интегральный, корреляционный. Критерии принятия решения.

9.4. Критерии вероятности передачи кодовых сообщений. Методы повышения вероятности передачи кодовых сообщений с использованием корректирующих кодов, обратной связи и др.

Заключение

Направления и перспективы развития ТМ как научной дисциплины в области техники: дальнейшее развитие теории, методов оптимизации структур телемеханических устройств и комплексов; повышение степени агрегатируемости и универсальности средств ТМ. Совершенствование и унификация математического обеспечения для программируемых устройств ТМ; поиск более совершенных методов защиты от помех.

Примерный перечень лабораторных работ

1.  Исследование информационных характеристик источников дискретных сообщений.

2.  Исследование спектров периодических сигналов и методов борьбы с импульсными помехами.

3.  Исследование непрерывных видов модуляции.

4.  Исследование импульсных видов модуляции.

5.  Исследование манипулированных сигналов.

6.  Исследование корректирующих свойств кода Хэмминга.

7.  Кодопреобразователи.

8.  Построение и исследование кодеров и декодеров рекуррентных кодов.

9.  Исследование кодов с обнаружением искажений.

10.  Программные методы кодирования и декодирования корректирующих кодов.

11.  Исследование временных систем ТУ-ТС.

12.  Исследование частотных систем ТУ-ТС.

13.  Исследование кодовых систем телемеханики.

14.  Исследование распределителей на ИС и способов преобразования параллельного кода в последовательный.

Примерный перечень курсовых работ

1.  Многоканальные телеизмерительные системы.

2.  Системы телеуправления и телесигнализации.

3.  Многофункциональные телемеханические системы.

4.  Системы передачи данных.

Примерный перечень практических занятий

1.  Алгоритмы функционирования частотных, временных и кодовых систем.

2.  Расчет частотных и временных параметров.

3.  Расчет спектральных характеристик сигналов.

4.  Расчет помехоустойчивости телемеханических устройств.

5.  Расчет информационных характеристик.

6.  Кодирование сообщений помехозащищенными кодами.

7.  Декодирование помехозащищенных кодов.

Литература

Основная

1.  Ильин и телеизмерение. – М.: Энергия, 1983.

2.  Тутевич . – М.: Высш. шк., 1985.

3.  Передача данных. – М.: Связь, 1980.

4.  и др. Адаптивные телеизмерительные системы. – Л.: Энергия, 1981.

5.  , Кривинченко лекций по курсу «Телемеханика» для студентов специальности «Автоматическое управление в технических системах». Ч. 1: Сообщения и сигналы. – Мн.: БГУИР, 2000.

6.  , Кривинченко лекций по курсу «Телемеханика» для студентов специальности «Автоматическое управление в технических системах». Ч. 2: Коды и кодирование. – Мн.: БГУИР, 2001.

Дополнительная

1.  , Портнов системы на интегральных микросхемах. – М.: Энергия, 1977.

2.  Помехоустойчивость и эффективность систем передачи информации /Под ред. . – М.: Радио и связь, 1985.

3.  Шастова и помехоустойчивость передачи телемеханической информации. – М.: Энергия, 1966.

Утверждена

УМО вузов Республики

Беларусь по образованию в области

информатики и радиоэлектроники

« 03 » июня 2003 г.

Регистрационный № ТД-53-008/тип.

Локальные системы автоматики

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;

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

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

Рецензенты:

, профессор Негосударственного высшего учебного учреждения «Институт управления и предпринимательства», 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 01.01.2001 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.)

Разработан на основании Образовательного стандарта РД РБ 02100.5.115-98.

Пояснительная записка

Типовая программа «Локальные системы автоматики» 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. Она предусматривает перечень тем и вопросов, подлежащих изучению студентами, а также примерный перечень тем практических занятий и курсовых работ.

Целью преподавания дисциплины является формирование у студентов знания принципов построения и структурных особенностей конкретных систем автоматического регулирования различного назначения и характеристик основных элементов этих систем, а также умения определять свойства этих систем в статике и динамике по известным характеристикам их элементов.

Основными задачами изучения дисциплины являются формирование у студентов знаний и практических навыков по определению характеристик объектов управления и элементов автоматических систем: исполнительных устройств, усилителей и преобразователей сигналов, измерительных элементов, типовых промышленных регуляторов; освоению принципов построения и особенностей работы промышленных систем регулирования, следящих систем и систем программного управления, инженерных методов анализа и синтеза систем автоматического регулирования.

В результате освоения курса «Локальные системы автоматики» студент должен:

знать:

— принципы построения локальных автоматических систем;

— технические средства для их реализации: измерительные элементы и датчики различных физических величин, усилители и преобразователи сигналов, исполнительные механизмы и устройства, типовые промышленные регуляторы;

— методы определения математических моделей объектов управления и элементов автоматических систем;

— методы анализа автоматических систем;

— способы коррекции и методы синтеза корректирующих устройств;

уметь:

— определять математические модели объектов управления, функциональных узлов и элементов автоматических систем;

— проводить анализ точности и качества регулирования в переходных режимах работы;

— синтезировать корректирующие устройства, обеспечивающие заданное качество регулирования;

— выбирать законы регулирования и производить расчет параметров настройки регуляторов;

— самостоятельно применять теоретические положения при решении конкретных задач разработки и проектирования локальных автоматических систем;

приобрести навыки: разработки, проектирования и расчета систем автоматического регулирования.

Для успешного освоения материала дисциплины «Локальные системы автоматики» необходимо предварительное изучение студентами дисциплин: «Теория автоматического управления», «Электромагнитные и электромашинные устройства автоматики», «Математические основы теории систем», «Электронные устройства автоматики и микросхемотехника».

Программа рассчитана на объем 96 часов. Примерное распределение учебных часов по видам занятий: лекций – 64 часа, практических занятий – 32 часа.

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Общие сведения о локальных автоматических системах. Назначение и место локальных автоматических систем в управлении производственными процессами. Локальные системы как элементы сложных систем автоматического и автоматизированного управления. Классификация локальных автоматических систем. Типовые структуры и основные элементы локальных автоматических систем.

Раздел 1. Анализ объектов управления

Классификация объектов управления. Объекты с непрерывными и дискретными процессами. Возмущения и помехи, действующие на объект управления, их характеристики. Выбор управляющих воздействий.

Математическое описание объектов управления. Методы определения математических моделей. Определение статических и динамических математических моделей аналитическим методом. Экспериментальные методы определения математических моделей по временным (переходным) и частотным характеристикам. Задачи и методы идентификации параметров математических моделей.

Раздел 2. Основные элементы локальных автоматических систем

Тема 2.1. Измерительные элементы и датчики

Первичные (измерительные) преобразователи электрических и неэлектрических величин: перемещения, скорости, ускорения, частоты вращения, температуры, давления, усилия и др. Вторичные (нормирующие) преобразователи. Преобразователи с унифицированным аналоговым выходным сигналом, работающие по принципу силовой компенсации. Датчики с импульсным и цифровым выходами. Статические и динамические характеристики. Основные требования к датчикам. Выбор датчиков.

Тема 2.2. Исполнительные элементы

Электрические, гидравлические и пневматические исполнительные элементы и их сравнительная характеристика. Статические и динамические характеристики исполнительных элементов. Выбор типа исполнительного элемента по условиям эксплуатации, мощности, быстродействию, габаритам.

Тема 2.3. Усилители и преобразователи сигналов

Усилители информационных сигналов. Обеспечение стабильности характеристик. Фазочувствительные выпрямители. Основные типы усилителей мощности и их сравнительная характеристика. Статические и динамические характеристики усилителей. Выбор типа усилителя и его согласование с цепью управляющего сигнала и исполнительным элементом.

Тема 2.4. Автоматические регуляторы и агрегатные комплексы

Промышленные автоматические регуляторы и их элементы. Агрегатный принцип построения. Реализация типовых законов регулирования в промышленных регуляторах. Агрегатные комплексы технических средств, применяемых в системах локальной автоматики. Аппаратура комплекса «Каскад». Комплекс технических средств для локальных информационно-управляющих систем — КТСЛИУС.

Раздел 3. Промышленные системы автоматического регулирования

Основные особенности промышленных объектов и систем регулирования. Типовые структуры. Особенности расчета и реализации промышленных систем регулирования. Оценка точности и качества регулирования в переходных режимах работы. Выбор типа регулятора и расчет параметров его настройки по заданным требованиям к качеству регулирования. Локальная промышленная система регулирования как подсистемы централизованного управления. Виды связи локальной системы регулирования с высшими уровнями управления. Режим супервизорного управления.

Раздел 4. Следящие системы

Классификация следящих систем. Функциональные схемы и основные элементы следящих систем. Основные требования и показатели качества работы.

Особенности выбора исполнительного электродвигателя и передаточного числа редуктора в электромеханических следящих системах. Выбор измерителя рассогласования.

Статический расчет следящей системы и определение требуемого порядка астатизма и коэффициента усиления. Ошибки по положению, скорости и ускорению и их связь с параметрами системы. Анализ динамики следящих систем и синтез параметров корректирующих устройств. Типовые желаемые передаточные функции и частотные характеристики. Определение их параметров по заданным требованиям к качеству регулирования. Способы коррекции и методы синтеза корректирующих устройств. Реализация корректирующих устройств. Методы повышения статической и динамической точности. Двухотсчетные измерители рассогласования. Следящие системы с комбинированным управлением. Условия повышения порядка астатизма. Методы расчета следящих систем с комбинированным управлением.

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;