Титульный лист рабочей учебной программы |
| Форма Ф СО ПГУ 7.18.3/30 |
Министерство образования и науки Республики Казахстан
Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова
Кафедра физики и приборостроения
РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА
дисциплины «Основы автоматики»
для студентов специальности 050716 - «Приборостроение»
Павлодар
Лист утверждения рабочей учебной программы, разработанной на основании государственного общеобразовательного стандарта образования специальности и типовой программы |
| Форма Ф СО ПГУ 7.18.3/31 |
Составитель: _________ доцент
Кафедра физики и приборостроения
РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине: Основы автоматики
для студентов специальности: 050716 «Приборостроение»
Рабочая программа разработана на основании Государственного общеобязательного стандарта специальности 3.08.342 - 2006 и типовой программы «Основы автоматики», утвержденной решением заседания Республиканского учебно-методического совета высшего и послевузовского образования от 22 июня 2006 г.
Рекомендована на заседании кафедры «___» __________ 2010 г.
Протокол №_____.
Заведующий кафедрой _____________
Одобрена учебно–методическим советом факультета физики, математики и информационных технологий «___»_________2010 г.
Протокол №_______
Председатель УМС _____________ «___»_________2010 г.
СОГЛАСОВАНО
Декан факультета ________________ «___»_________2010 г.
ОДОБРЕНО
Начальник ОПиМОУП____________ «___»___________2010 г.
Одобрена учебно–методическим советом университета «___»_________2010 г. Протокол №_______
1 Цели и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе
Цель дисциплины: изучение общих принципов построения систем автоматики и автоматического регулирования, методов выбора и расчета элементов и систем автоматики.
Задачи дисциплины: знакомство с техническими средствами автоматических систем и систем управления, овладение методами практического расчета систем автоматического регулирования и управления, знакомство с современным состоянием технических средств автоматики.
В результате изучения дисциплины студенты должны:
Иметь представление: о современных методах управления и средствах автоматики, задачах и путях совершенствования методов и средств управления и контроля.
Знать: основы функционирования систем автоматики, методов проектирования и моделирования элементов автоматики и систем в целом.
Уметь: провести расчет систем и узлов автоматики, и их исследование; оценить общетехнические и метрологические характеристики; синтезировать системы автоматики по их качественным показателям.
Приобрести практические навыки: в расчете реле, регуляторов, исполнительных устройств, выборе датчиков, корректирующих и исполнительных устройств и согласовании уровней сигналов в системах автоматического управления и регулирования.
Быть компетентными: в области современных средств контроля и управления.
2 Пререквезиты
Для освоения данной дисциплины необходимы знания, умения и навыки, приобретенные при изучении следующих дисциплин: математика, физика, информатика, прикладная механика, электротехника, основы электроники,
3 Постреквизиты
Знания, умения и навыки, полученные при изучении дисциплины необходимы для освоения следующих дисциплин: приборы и методы исследования
4 Содержание дисциплины
4.1 Тематический план дисциплины
№ | Наименование тем | Количество контактных часов по видам занятий | |||
Лек. | Практ. | Лаб. | СРС | ||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
1 | Введение. Основные понятия автоматики. | 0,5 | |||
2 | Этапы развития автоматических систем и их теории | 0,5 | |||
3 | Основные принципы регулирования и управления | 1 | 8 | ||
4 | Функциональные схемы | 2 | 1 | 2 | 5 |
5 | Основные элементы автоматических систем | 2 | 2 | 5 | |
6 | Характеристики элементов автоматических систем | 1 | 1 | 1,5 | 8 |
7 | Типовые динамические звенья | 1 | 1 | 2 | 10 |
8 | Показатели качества регулирования | 2 | 1,5 | 10 | |
9 | Датчики общепромышленного назначения, параметрические и генераторные | 1 | 1 | 2 | |
10 | Реле и распределители. Электромеханические и твердотельные реле. Герконы | 1 | 1 | 2 | |
11 | Типовые релейные схемы | 1 | 2 | ||
12 | Автоматические коммутационные аппараты | 0,5 | 2 | ||
13 | Тиристорная коммутация | 0,5 | 2 | ||
14 | Электромеханические исполнительные устройства и механизмы | 0,5 | 1 | 2 | |
15 | Средства гальванической развязки | 0,5 | 2 | ||
ИТОГО | 15 | 7,5 | 7,5 | 60 |
4.2 Содержание тем дисциплины
Тема 1. Введение
Автоматика, понятие, история развития. Теория автоматического управления как самостоятельная наука. Процессы и общие принципы управления.
Основные понятия автоматики
Объекты автоматизации. Управляемость и наблюдаемость. Процессы в объектах. Простейшие автоматы. Обратная связь. Законы управления. Математическое описание.
Тема 2. Этапы развития автоматических систем и их теории
Взаимосвязь развития техники и средств автоматики для управления и контроля технических объектов. Теоретические и практические исследования в области автоматики и автоматического регулирования.
Тема 3. Основные принципы регулирования и управления
Классификация основных принципов управления. Принципы разомкнутого управления, принцип обратной связи (управление по ошибке), принцип управления по отклоняющему и задающему воздействиям, принцип комбинированного управления.
Тема 4. Функциональные схемы
Элементы функциональных схем. Использование функциональных схем для разработки, анализа и исследования систем автоматики.
Тема 5. Основные элементы автоматических систем
Классификация элементов автоматических систем. Датчики, измерительные приборы, электроаппаратура, регулирующие органы и исполнительные механизмы.
Тема 6. Характеристики элементов автоматических систем
Погрешность, чувствительность датчиков и измерительных приборов. Характеристики регуляторов, ошибка, запаздывание. Коэффициенты передачи, нелинейность и другие характеристики.
Тема 7. Типовые динамические звенья
Общая характеристики типовых динамических звеньев: позиционные, интегрирующие, дифференцирующие. Назначение, математическое описание, основные характеристики.
Тема 8. Показатели качества регулирования
Показатели качества (ошибки регулирования); прямые и косвенные методы их оценки. Задачи и методы синтеза линейных систем автоматического управления. Основы синтеза непрерывных систем автоматического управления по основным показателям качества методом логарифмических амплитудных и частотных характеристик.
Тема 9. Датчики общепромышленного назначения, параметрические и генераторные
Датчики систем регулирования и управления как основной элемент получения информации о состоянии объекта управления. Классификация датчиков. Датчики измерения активных и пассивных входных величин, особенности расчета и применения. Общетехнические и метрологические характеристики. Промежуточные преобразователи сигналов датчиков и корректирующие элементы.
Тема 10 Реле и распределители. Электромеханические и твердотельные реле. Герконы
Назначение, классификация и основные характеристики реле. Особенности применения реле в системах автоматики и управления. Построение распределителей на основе реле различных типов. Виды герметичных контактов, применение реле и герконов для контроля и управления
Тема 11 Типовые релейные схемы
Особенности применения в автоматических системах электромагнитных, электронных, фотоэлектронных и резонансных реле. Типовые схемы исполнительных релейных устройств и реле времени.
Тема 12 Автоматические коммутационные аппараты
Назначение, основные характеристики коммутационной аппаратуры. Схемы управления коммутационной аппаратурой. Основы расчета. Оценки качества и надежности. Расчет быстродействия.
Тема 13 Тиристорная коммутация
Назначение, основные характеристики тиристорной коммутационной аппаратуры. Схемы управления. Основы расчета. Оценки качества и надежности. Расчет быстродействия. Устойчивость и защита от помех.
Тема 14 Электромеханические исполнительные устройства и механизмы
Характеристики и расчеты исполнительных устройств и механизмов. Конструктивные особенности в зависимости от назначения. Привод исполнительных устройств
Тема 15 Средства гальванической развязки
Гальваническое разделение в цепях переменного напряжения (сигнала), гальваническое разделение на переключаемом конденсаторе, оптоэлектронная гальваническая развязка. Особенности гальванической развязки в цепях измерения, управления и вспомогательных цепях.
4.3 Перечень и содержание практических и лабораторных занятий
4.3.1 Перечень и содержание практических занятий
1) Тема 4. Функциональные схемы и их преобразование
2) Тема 6. Определение передаточных функций.
3) Тема 7. Типовые звенья и их характеристики.
4) Тема 8. Показатели качества.
5) Тема 9. Определение основных параметров датчиков.
6) Тема 10. Определение основных параметров электромагнитного реле.
7) Тема 14. Определение основных параметров исполнительного устройства
4.3.2 Перечень и содержание лабораторных занятий
1) Тема 4. (ЛР 1. Моделирование систем управления с помощью MATHLAB).
2) Тема 5. (ЛР 2. Изучение конструкции, принципа действия дроссельного электропневматического(I-P) преобразователя и исследование его в работе)
3) Тема 6. (ЛР 3.Метод цифрового переоборудования непрерывного регулятора в среде M ATLAB/SIMULINK)
4) Тема 7. (ЛР 4. Исследование АЧХ и ФЧХ R, L,C - цепей в программном пакете LabVIEW).
4.4. Содержание самостоятельной работы студента
4.4.1 Перечень видов СРС
№ п/п | Вид СРС | Форма отчетности | Вид контроля | Объем в часах |
1 | Подготовка к лекционным занятиям | Участие на занятии | 7,5 | |
2 | Подготовка к практическим занятиям | Рабочая тетрадь | Участие на занятии | 7,5 |
3 | Подготовка к лабораторным занятиям | Шаблон отчета | Допуск к ЛР | 15 |
4 | Изучение материала, не вошедшего в содержание аудиторных занятий | Конспект | Устный опрос РК1, РК2 | 15 |
5 | Подготовка к контрольным мероприятиям | Рабочая тетрадь | РК1, РК2 | 15 |
Всего | 60 |
4.4.2 Перечень тем, вынесенных на самостоятельное изучение студентами
1) Тема 3. Основные принципы регулирования и управления
Принципы разомкнутого управления, принцип обратной связи (управление по ошибке), принцип управления по отклоняющему и задающему воздействиям, принцип комбинированного управления.
2) Тема 4. Функциональные схемы
Элементы функциональных схем.
3) Тема 5. Основные элементы автоматических систем
Датчики, измерительные приборы, регулирующие органы.
4) Тема 6. Характеристики элементов автоматических систем
Погрешность, чувствительность датчиков и измерительных приборов.
5) Тема 7. Типовые динамические звенья
Позиционные, интегрирующие, дифференцирующие динамические звенья. Назначение, математическое описание, основные характеристики.
6) Тема 8. Показатели качества регулирования
Синтез непрерывных систем автоматического управления по основным показателям качества методом логарифмических амплитудных и частотных характеристик.
7) Тема 9. Датчики общепромышленного назначения, параметрические и генераторные
Классификация датчиков. Датчики измерения активных и пассивных входных величин.
8) Тема 10 Реле и распределители. Электромеханические и твердотельные реле. Герконы
Назначение, классификация и основные характеристики реле. Применение реле и герконов для контроля и управления.
9)Тема 11 Типовые релейные схемы
Типовые схемы исполнительных релейных устройств и реле времени.
10) Тема 12 Автоматические коммутационные аппараты
Назначение, основные характеристики коммутационной аппаратуры.
11) Тема 13 Тиристорная коммутация
Назначение, основные характеристики тиристорной коммутационной аппаратуры.
12) Тема 14 Электромеханические исполнительные устройства и механизмы
Характеристики исполнительных устройств и механизмов.
13) Тема 15 Средства гальванической развязки
Гальваническое разделение в цепях переменного напряжения (сигнала), гальваническое разделение на переключаемом конденсаторе, оптоэлектронная гальваническая развязка.
5 Список литературы
Основная
1) Теория автоматического управления: Учебник для машиностроительных специальностей вузов / , , СП. Протопопов. - Под ред. . - 2-е изд., испр. - М.: Вые. шк., 2000. - 268 с.
2) Ерофеев автоматического управления,- СПб.: «ПОЛИТИКА», 1998-295 с.
3) Теория автоматического управления / под ред. .2-е изд. М.: Выс. шк.,1986 -504 с.
4) Методы классической и современной теории автоматического управления. В 5 томах. - М.: МГТУ им. , 2004. - 265 с.
5) Н Оптоэлектронные приборы и устройства. - М.: Эко-Трендз, 2006.-368 с.
6) Теория автоматического управления.-М.: Выс. шк., 2005.- 420 с.
7) Топильский измерительных устройств. - М: Бином, 2006.-350 с.
8) Шишмарев . - М.: Academia, 2005. - 282 с.
9) Подлипенский B. C., , Юрчук и устройства автоматики. - С-П.: Политехника, 1995.- 472 с.
10) Келим и магнитные элементы систем автоматики. - М: Выс. шк., 1991. -304 с.
Дополнительная
11) , , Шашихин математика и теория управления. - СПб. : Изд. СПбГТУ, 1996. - 284 с.
12) Сборник задач по теории автоматического регулирования и управления /, , Лучко СВ. - Под ред. - М: Наука, 1978.-512 с.
13) Аш Ж. Датчики измерительных систем: В 2-х т. Пер. с франц. - М.: Мир, • 1992.-480 с.
14) Боднер первичной информации. - М.: Машиностроение, 1991.-344 с.
15) Измерения в промышленности: Справ, изд. в 3-х т. Пер. с нем. / Под ред. П. Профоса. - М.: Металлургия, 1990. - 298 с.
16) Измерение электрических и неэлектрических величин /Под ред. . - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 258 с.
17) , Содиева по автоматике и системам управления производственными процессами; М.: Химия, 1986. - 336 с.
18) Носов А. С Оптроны и их применение. - М.: Радио и связь, 1981.-264 с.
19) Справочник по средствам автоматики / Под ред. и . –
20) Удалов устройства автоматики. - М.: Машиностроение, 1982.-288 с.
Выписка из рабочего учебного плана специальности |
| Форма Ф СО ПГУ 7.18.3/32 |
Выписка из рабочего учебного плана специальности
050716 - «Приборостроение»
Наименование дисциплины: Основы автоматики
Форма обучения | Трудоёмкость дисциплины | Формы контроля по семестрам | Семестр | Объём работы студентов по семестрам | ||||||||||||
кре-дитов | академических часов | кредитов | аудиторных занятий (ак. часов) | СРС (ак. часов) | ||||||||||||
всего | ауд | СРС | экз. | зач. | КП | КР | всего | лек | пр. | лаб | всего | СРСП | ||||
очная на базе ОСО | 2 | 90 | 30 | 60 | 5 | 5 | 2 | 30 | 15 | 7,5 | 7,5 | 60 | 30 |
Заведующий кафедрой ______________ «___» ________20__г.
