Document 210990

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ЮЖНО-РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
(НОВОЧЕРКАССКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ)»
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине «Теория автоматического управления»
СОСТАВЛЕНА ПО КРЕДИТНО-МОДУЛЬНО-РЕЙТИНГОВОМУ ПРИНЦИПУ
для направления: 140400 «ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА И ЭЛЕКТРОТЕХНИКА» (бакалавриат)
для профилей:
№8. «Электромеханика»;
№ 9. «Электрические и электронные аппараты»;
№10. «Электропривод и автоматика»;
№12. «Электрический транспорт»;
№13. «Электрооборудование автомобилей и тракторов»;
№14. «Электрооборудование и автоматика судов»;
№16. «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений»
Новочеркасск 2011 г.
2
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«Южно-Российский государственный технический университет
(Новочеркасский политехнический институт)»
Утверждаю:
Проректор по ОД ЮРГТУ(НПИ)
______________Л.И. Щербакова
__________________ 2011г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине (Б 3.1.06) Теория автоматического управления
(наименование дисциплины)
Для направления: 140400 «ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА И ЭЛЕКТРОТЕХНИКА»
Для профилей:
№8. «Электромеханика»;
№ 9 «Электрические и электронные аппараты»;
№10. «Электропривод и автоматика»;
№12. «Электрический транспорт»;
№13. «Электрооборудование автомобилей и тракторов»;
№14. «Электрооборудование и автоматика судов»;
№16. «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений»
Факультет
« Электропривод и автоматика »
Кафедра
Курс
электромеханический
III
Семестр
5
Лекции 36 (час)
Практические (семинарские)
занятия 18 (час)
Экзамен 5 (семестр), 36 час., 1 ЗЕТ на экз.
Зачет нет (семестр)
Всего самостоятельной работы –72 (час.), из них:
Лабораторные занятия 18 (час)
плановая работа нет (час.)
Всего аудиторных 72 (час)
курсовой проект – семестр нет (час.)
курсовая работа – семестр нет (час.)
реферат – семестр нет (час)
домашнее задание – семестр нет (час.)
контрольная работа (ЗФО) – семестр нет (час.)
индивидуальная работа – 56 (час.)
домашняя работа – 16 (час)
ИТОГО по дисциплине – 180 час. (с учетом часов на экзамен)
ИТОГО по дисциплине 5 ЗЕТ (с учетом ЗЕТ на экзамен)
2011 г.
3
Рабочая программа составлена на основании рабочего учебного плана, разработанного по ФГОС и утвержденного ученым советом университета протокол № 4 от 29.12.2010 г.
(Наименование типовой программы, дата утверждения)
Примерной программы -___________________________________________________________
наименование программы, дата утверждения
Рабочую программу составил
к.т.н., доцент Гузий В.Г.
(ученое звание, степень, должность, фамилия, инициалы)
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры
«Электропривод и автоматика»
« 15 » сентября 2011 г. Протокол № 1
/Кравченко
Заведующий кафедрой
О.А./
(подпись, фамилия, инициалы)
Рабочая программа согласована:
Заведующий кафедрой
«Электромеханика»
/Пахомин С.А/
наименование выпускающей кафедры, подпись, фамилия, инициалы
«______»________________ 2011 г.
Протокол № _______________
Рабочая программа согласована:
Заведующий кафедрой «Электрические и
электронные аппараты»
/Павленко А.В./
наименование выпускающей кафедры, подпись, фамилия, инициалы
«______»________________ 2011 г.
Протокол № _______________
Рабочая программа согласована:
Заведующий кафедрой «Электрический
транспорт»
/Колпахчьян П.Г./
наименование выпускающей кафедры, подпись, фамилия, инициалы
«______»________________ 2011 г.
Рабочая программа согласована:
Заведующий кафедрой «Теоретическая
Протокол № _______________
электротехника и электрооборудование»
/Птах Г.К./
наименование выпускающей кафедры, подпись, фамилия, инициалы
«______»________________ 2011 г.
Протокол № _______________
4
СОДЕРЖАНИЕ
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЁ МЕСТО В СТРУКТУРЕ ООП ........................................................ 5
1.1. Цели и задачи изучения дисциплины ...................................................................................................................... 5
1.2. Краткая характеристика дисциплины и её место в учебном процессе ................................................................. 5
1.3. Связь с предшествующими дисциплинами ............................................................................................................. 5
1.5. Требования к результатам освоения дисциплины .................................................................................................. 6
2. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМ, ЧАСОВ ЗАНЯТИЙ ПО МОДУЛЯМ И СЕМЕСТРАМ ....................................... 6
3. СОДЕРЖАНИЕ МОДУЛЕЙ..................................................................................................................................... 7
3.1. Содержание модуля 1 (48 часов) .............................................................................................................................. 7
3.1.1. Наименование тем лекций, их содержание и объём в часах ....................................................................... 7
3.1.2 Практические занятия, их наименование и объем в часах ........................................................................... 7
3.1.3. Лабораторные занятия, их наименование и объем в часах ........................................................................ 8
1. Лабораторная работа №1. Исследование автоматических систем с различными принципами
управления. ...................................................................................................................................................................... 8
3.1.4. Разделы курсового проекта, курсовой работы, реферата, домашнего задания, их содержание и
характеристика .......................................................................................................................................................... 8
3.1.5. Самостоятельная работа студентов ............................................................................................................... 8
3.1.6. Самоконтроль полученных знаний ............................................................................................................... 8
3.1.7. Учебно-методические материалы по модулю .............................................................................................. 8
3.2. Содержание модуля 2 (48 часов) .............................................................................................................................. 9
3.2.1. Наименование тем лекций, их содержание и объём в часах ....................................................................... 9
3.2.3. Лабораторные занятия, их наименование и объем в часах ........................................................................ 9
2. Лабораторная работа №2. Экспериментальное исследование переходных функций и частотных
характеристик типовых звеньев автоматических систем ...................................................................................... 9
3.2.4. Разделы курсового проекта, курсовой работы, реферата, домашнего задания, их содержание и
характеристика. ......................................................................................................................................................... 9
3.2.5. Самостоятельная работа студентов ............................................................................................................. 10
3.2.7. Учебно-методические материалы по модулю ............................................................................................ 10
3.3. Содержание модуля 3 (48 часов) ............................................................................................................................ 10
3.3.2 Практические (семинарские) занятия, их наименование и объем в часах................................................ 11
3. Лабораторная работа №4. Исследование регуляторов систем автоматического управления ................... 11
3.3.4. Разделы курсового проекта, курсовой работы, реферата, домашнего задания, их содержание и
характеристика ........................................................................................................................................................ 11
3.3.5. Самостоятельная работа студентов ............................................................................................................. 11
3.3.6. Самоконтроль полученных знаний ............................................................................................................. 12
3.3.7. Учебно-методические материалы по модулю ............................................................................................ 12
4. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ДИСЦИПЛИНЫ ........................................................................................................................................................... 12
Основная .......................................................................................................................................................................... 12
К лабораторным занятиям ............................................................................................................................................. 12
К курсовой работе........................................................................................................................................................... 13
5. УЧЕБНАЯ И ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ПРАКТИКА, НИР .............................................................................. 13
6. ИНТЕРАКТИВНЫЕ ФОРМЫ ОРГАНИЗАЦИИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ ....................................... 13
7. МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ К ТЕСТОВОМУ КОНТРОЛЮ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ .................. 13
7.1. Вопросы к модулю №1 (темы 1 – 3)....................................................................................................................... 13
7.2. Вопросы к модулю №2 (темы 4 , 5)........................................................................................................................ 14
8. ВНЕАУДИТОРНАЯ САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ ......................................................... 14
9. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ ..................................................... 14
9. КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН (РЕЙТИНГ - ПЛАН) .................................................................................................. 15
Лабораторная работа №1. Исследование автоматических систем с различными принципами управления.
.......................................................................................................................................................................................... 15
5
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЁ МЕСТО В СТРУКТУРЕ ООП
1.1. Цели и задачи изучения дисциплины
Целью дисциплины является изучение основных положений теории автоматического
управления, получение знаний, необходимых для разработки и эксплуатации систем автоматического управления.
Задачи дисциплины: обучение студентов принципам построения, методам расчета и исследования систем автоматического управления (САУ), привитие практических навыков получения математического описания, выбора структуры САУ и параметров настройки, проверки устойчивости, оценки качества управления.
1.2. Краткая характеристика дисциплины и её место в учебном процессе
Предлагаемый курс обеспечивает подготовку студентов по направлению: 140400 «ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА И ЭЛЕКТРОТЕХНИКА» для профилей:
№8. «Электромеханика»;
№ 9 «Электрические и электронные аппараты»;
№10. «Электропривод и автоматика»;
№12. «Электрический транспорт»;
№13. «Электрооборудование автомобилей и тракторов»;
№14. «Электрооборудование и автоматика судов»;
№16. «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений».
Квалификация (степень) выпускника: бакалавр.
Форма обучения: очная.
Дисциплина "Теория автоматического управления" формирует у студентов фундаментальные знания и теоретическую основу системного подхода к исследованию различных
процессов, устройств и систем, а также даёт прикладные знания, необходимые для изучения
специальных дисциплин базовой подготовки бакалавров, занимающихся проектированием,
наладкой и эксплуатацией современных электротехнических систем.
1.3. Связь с предшествующими дисциплинами
Для изучения дисциплины "Теория автоматического управления" необходимо иметь фундаментальную подготовку по естественнонаучным дисциплинам: математика, информатика.
№
п/п
1
2
Наименование дисциплины и ее разделы
Высшая математика:
 Линейная алгебра
 Дифференциальное исчисление
 Методы решения алгебраических и
дифференциальных уравнений.
 Системы обыкновенных дифференциальных уравнений, элементы теории
устойчивости
 Теория функций комплексных переменных
 Операционное исчисление
Информатика:
 Основы алгоритмизации, программирования и алгоритмические языки
 Моделирование и формализация.
 Технология обработки графической и
текстовой информации
Уровень
знания
Номера тем изучаемой
дисциплины
2
2-9
3
2-9
Шифр
компетенции
ОК-1,7
ПК-1, 2, 3
ОК-11,15
ПК-1
6
1.4. Связь с последующими дисциплинами
Следующие дисциплины опираются на знания, полученные при изучении теории автоматического управления:
1. Электрический привод для профилей № 8-10,12-14,16 - 6 семестр.
2. Системы управления электроприводов для профиля № 10 – 6,7,8 семестры.
3. Элементы систем автоматики для профиля №10 – 6 семестр.
4. Математическое и физическое моделирование транспортного оборудования для профиля № 12 -7 семестр.
5. Микропроцессорные средства и системы автомобилей для профиля №13 – 6 семестр.
6. Элементы систем автоматики для профилей № 10,14 – 6 семестр.
7. Автоматизация электротехнических установок для профиля № 10 – 7 семестр.
1.5. Требования к результатам освоения дисциплины
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование у выпускника следующих
компетенций:
- способность демонстрировать базовые знания в области естественнонаучных дисциплин и готовностью использовать основные законы в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ПК-2);
- готовность использовать информационные технологии в своей предметной области (ПК10);
- способность использовать методы анализа и моделирования линейных и нелинейных электрических цепей постоянного и переменного тока (ПК-11);
- готовность понимать существо задач анализа и синтеза объектов в технической среде (ПК41).
В результате освоения дисциплины студент должен:
знать: основы теории автоматического управления;
уметь: применять, эксплуатировать и производить выбор технических средств систем автоматического управления;
владеть: методами расчёта, проектирования и конструирования систем автоматического
управления.
2. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМ, ЧАСОВ ЗАНЯТИЙ ПО МОДУЛЯМ И СЕМЕСТРАМ
ДИСЦИПЛИНА
«Теория автоматического
управления»
180 часов – 5 ЗЕТ
Модуль 1
48 часов
Модуль 2
Модуль 3
48 часов
48+36 (экз.)
часов
Рис.1. Модульное построение дисциплины
7
№ семестра
Номера
модулей
тем
1 1-3
2 4-5
V
3 6-9
Итого 5-й семестр
ВСЕГО
Количество часов аудиторных
занятий (час)
Самостоятельна работа
Студентов (час)
Лекции
Практ.
занятия
Лаб.
занятия
Всего
План.
12
12
12
36
36
6
6
6
18
18
6
6
6
18
18
24
24
24
72
72
-
Инд.
Дом.
18
19
19
56
56
6
5
5
9
16
Итого
(час)
Всего
Экз.
час
24
24
24
72
72
36
36
48
48
48
180
180
3. СОДЕРЖАНИЕ МОДУЛЕЙ
V СЕМЕСТР
3.1. Содержание модуля 1 (48 часов)
3.1.1. Наименование тем лекций, их содержание и объём в часах
Тема 1. Цели, задачи и особенности изучения дисциплины “Теория автоматического
управления” – 1 час., УЗ – 1, ПК-2,10,11,41.
Цели, задачи и содержание дисциплины. Методические рекомендации по изучению ТАУ и
характеристика рекомендуемой литературы.
Тема 2.– 4 час. УЗ – 2, ПК-2,10,11,41. Статические характеристики звеньев САУ. Формы
представления дифференциальных уравнений САУ: нормальная, безразмерная, операторная,
стандартная.
Литература раздел 4 [1-7].
Тема 3. Типовые воздействия, характеристики и передаточные функции звеньев автоматических систем – 7 час., УЗ – 2, ПК-2,10,11,41.
Виды типовых воздействий, используемых при исследовании САУ: ступенчатое, импульсное, гармоничное, линейное. Понятие о переходной, импульсной характеристиках. Операционный метод и передаточная функция. Частотные характеристики: амплитудная, фазовая,
амплитудно-фазовая. Связь между частотными характеристиками и передаточной функцией.
Логарифмические частотные характеристики.
Литература раздел 4 [1-7].
3.1.2 Практические занятия, их наименование и объем в часах
Наименование тем занятий
1. Ознакомление со средствами моделирования
динамических систем: VisSim, SamSim, Simulink,
моделирующими функциями MATLAB.
2. Моделирование переходных процессов в замкнутых системах управления.
3. Связь частотных характеристик и передаточной
функции.
Количество
часов
2
2
2
Форма
контроля
Отчет по
выполнению
тем 1 - 3
Сроки
контроля
15
октября
Номер
компетенции
ПК2,10,11,41
Литература
1-7
8
3.1.3. Лабораторные занятия, их наименование и объем в часах
Количество
часов
Наименование тем занятий
1. Лабораторная работа №1. Исследование автоматических систем с различными принципами управления.
Форма
контроля
Защищенный
отчёт
6
Сроки
контроля
Номер
Литература
компетенции
15
октября
ПК2,10,11,41
8
3.1.4. Разделы курсового проекта, курсовой работы, реферата, домашнего задания, их
содержание и характеристика
Учебным планом не предусмотрено.
3.1.5. Самостоятельная работа студентов
Самостоятельная работа по учебному плану распределяется следующим образом
Всего (час)
Плановая работа
(час.)
24
Индивидуальная работа
Домашняя работа (час.)
(час.)
18
6
Домашняя самостоятельная работа:
 подготовка к лекциям –12*0,3=3,6 часа;
 подготовка к лабораторным занятиям–6*0,2=1,2 часа;
 подготовка к практическим занятиям –6*0,1=0,6 часа;
Индивидуальная самостоятельная работа :
 самоконтроль полученных знаний – 2часа.
 конспектирование разделов, вынесенных на самостоятельную проработку – 3часа.
 самостоятельное изучение материала – 13 часов.
Кол-во
час.
Тема (вопрос) самостоятельного изучения
Тема 2. Математическое описание автоматических систем
Тема 3. Типовые воздействия, характеристики и передаточные
функции звеньев автоматических систем
6
7
Литература
1-7
1-7
3.1.6. Самоконтроль полученных знаний
№
модуля
Уровень
Подведение и проведение рейтинг-контроля, час
№ тем
1
2
1-3
Текущий
Промежуточный
Итоговый
Тестовый контроль по модулю
Защита плановой
лабораторной
работы
Подготовка
к зачёту
1
1
-
3.1.7. Учебно-методические материалы по модулю
Литература 4 [8]
Всего на контроль модуля
2
9
3.2. Содержание модуля 2 (48 часов)
3.2.1. Наименование тем лекций, их содержание и объём в часах
Тема 4. Типовые динамические звенья САУ – 8 час., УЗ – 2, ПК-2,10,11,41.
Безинерционное, идеальное и реальное интегрирующее, идеальное и реальное дифференцирующее, запаздывающее, апериодическое первого порядка, звенья второго порядка (апериодическое, колебательное), форсирующее звенья; их уравнения, передаточные функции, временные и частотные характеристики.
Литература раздел 4 [1-7].
Тема 5. Получение передаточных функций линейных систем автоматического управления – 4 час. УЗ – 2, ПК-2,10,11,41.
Структурные схемы. Правила преобразования структурных схем САУ при последовательном,
согласно-параллельном и встречно-параллельном соединении звеньев. Правила перемещения
точек суммирования сигналов и узлов разветвления сигналов при преобразовании структурных
схем САУ. Передаточные функции элементов, устройств и систем управления частотой вращения двигателя постоянного тока. Модели в виде сигнальных графов.
Литература раздел 4 [1-7].
3.2.2 Практические занятия, их наименование и объем в часах
Наименование тем занятий
Количество
часов
4. Вывод формул АЧХ и ФЧХ типовых звеньев:
апериодического звена первого порядка, колебательного звена, интегрирующего, дифференцирующего, реального дифференцирующего, запаздывающего, форсирующего. Моделирование АЧХ,
ФЧХ и переходных характеристик рассмотренных
звеньев. Сопоставление результатов моделирования с расчётом по выведенным формулам.
5. Основные и вспомогательные правила преобразования структурных схем. Получение передаточных функций систем управления. Составление
модели системы управления в виде сигнальных
графов.
6. Преобразование структурных схем с перекрёстными связями.
2
Форма
контроля
Отчет по
выполнению
тем 4 - 6
Сроки
контроля
15
ноября
Номер
компетенции
ПК2,10,11,41
Литература
1-7
2
2
3.2.3. Лабораторные занятия, их наименование и объем в часах
Наименование тем занятий
Количество
часов
Форма
контроля
Сроки
контроля
Номер
компетенции
6
Защищенный
отчёт
15
ноября
ПК2,10,11,41
2. Лабораторная работа №2. Экспериментальное
исследование переходных функций и частотных
характеристик типовых звеньев автоматических
систем
Литература
8
3.2.4. Разделы курсового проекта, курсовой работы, реферата, домашнего задания, их
содержание и характеристика.
Учебным планом не предусмотрено.
10
3.2.5. Самостоятельная работа студентов
Самостоятельная работа по учебному плану распределяется следующим образом
Всего (час)
Плановая работа
(час.)
24
Индивидуальная работа
Домашняя работа (час.)
(час.)
19
5
Домашняя самостоятельная работа:
 подготовка к лекциям –12*0,3=3,6 часа;
 подготовка к лабораторным занятиям–6*0,2=1,2 часа;
 подготовка к практическим занятиям –6*0,1=0,6 часа;
Индивидуальная самостоятельная работа :
 самоконтроль полученных знаний – 2часа.
 конспектирование разделов, вынесенных на самостоятельную проработку – 5часа.
 самостоятельное изучение материала – 12 часов.
Кол-во
час.
Тема (вопрос) самостоятельного изучения
Тема 4. Типовые динамические звенья САУ
Тема 5. Получение передаточных функций линейных систем
автоматического управления
6
6
Литература
1-7
1-7
3.2.6. Самоконтроль полученных знаний
№
модуля
Уровень
Подведение и проведение рейтинг-контроля, час
№ тем
Тестовый контроль
по модулю
2
2
4, 5
Защита плановой
лабораторной
работы
Подготовка к зачёту
1
-
1
Всего на контроль модуля
2
3.2.7. Учебно-методические материалы по модулю
Литература 4 [8].
3.3. Содержание модуля 3 (48 часов)
Тема 6. Типовые законы регулирования - 4 час., УЗ – 2, ПК-2,10,11,41.
Пропорциональный, интегральный, пропорционально-интегральный, пропорциональнодифференциальный, пропорционально-интегрально-дифференциальный законы регулирования,
их сравнительная оценка. Релейные законы регулирования: двухпозиционный и трехпозиционный. Реализация линейных законов регулирования с помощью комплекта «импульсный регулятор с импульсным (трёхпозиционным) выходом – исполнительный механизм с постоянной скоростью». Расчёт настоек импульсного регулятора методом ВТИ.
Литература раздел 4 [[1-7]].
Тема 7. Оценка качества работы систем автоматического управления – 2 час., УЗ – 2,
ПК-2,10,11,41.
Точность статических и астатических систем управления при типовых воздействиях, динамическая точность. Показатели качества работы САУ в переходном режиме. Косвенные методы
оценки качества переходных процессов САУ. Интегральные показатели качества.
Литература раздел 4 [1-7].
11
Тема 8. Устойчивость линеаризованных систем автоматического управления – 4 час.,
УЗ – 2, ПК-2,10,11,41.
Математическая постановка задачи определения устойчивости САУ. Связь вида переходного
процесса с корнями характеристического уравнения САУ. Назначение и виды критериев
устойчивости. Критерий Гурвица. Краткая характеристика и область применения. Примеры
определения по критерию Гурвица устойчивости САУ и максимального по условию устойчивости коэффициента усиления. Частотный критерий Найквиста. Построение логарифмических частотных характеристик (ЛЧХ) последовательного соединения звеньев. Правило и
примеры определения устойчивости САУ по её ЛЧХ. Частотные характеристики ПИДрегулятора. Устойчивость систем управления с запаздыванием
Литература раздел 4 [1-7].
Тема 9. Синтез систем автоматического управления – 2 час., УЗ – 2, ПК-2,10,11,41.
Понятие и основные этапы синтеза САУ. Общий принцип структурного и параметрического
синтеза САУ. Трудности реализации идеального регулятора. Основные методики расчета параметров настройки типовых регуляторов.
Литература раздел 4 [1-7].
3.3.2 Практические (семинарские) занятия, их наименование и объем в часах
Количество
часов
Наименование тем занятий
7. Моделирование переходных характеристик П,
ПИ, ПИД-регуляторов. Проверка соответствия
переходных характеристик настроечным параметрам регулятора.
8. Расчёт настроек импульсного ПИД-регулятора
методом ВТИ.
9. Оценка устойчивости систем автоматического
управления с ПИД-регулятором по логарифмическому критерию устойчивости Найквиста.
Форма
контроля
Отчет по
выполнению
тем 7 - 9
2
2
Сроки
контроля
15
декабря
Номер
компетенции
ПК2,10,11,41
Литература
1-7
2
3.3.3. Лабораторные занятия, их наименование и объем в часах
Количество
часов
Наименование тем занятий
3. Лабораторная работа №4. Исследование регуляторов систем автоматического управления
6
Форма
контроля
Защищенный
отчёт
Сроки
Номер
Литература
контроля компетенции
15
декабря
ПК2,10,11,41
8
3.3.4. Разделы курсового проекта, курсовой работы, реферата, домашнего задания, их
содержание и характеристика
Учебным планом не предусмотрено.
3.3.5. Самостоятельная работа студентов
Самостоятельная работа по учебному плану распределяется следующим образом
Всего (час)
24
Плановая работа
(час.)
Индивидуальная работа
Домашняя работа (час.)
(час.)
19
5
Домашняя самостоятельная работа:
 подготовка к лекциям –12*0,3=3,6 часа;
 подготовка к лабораторным занятиям–6*0,2=1,2 часа;
 подготовка к практическим занятиям –6*0,1=0,6 часа;
12
Индивидуальная самостоятельная работа :
 самоконтроль полученных знаний – 2часа.
 конспектирование разделов, вынесенных на самостоятельную проработку – 3часа.
 самостоятельное изучение материала – 14 часов.
Кол-во
час.
14
Тема (вопрос) самостоятельного изучения
Тема 9. Синтез систем автоматического управления
Литература
1-7
3.3.6. Самоконтроль полученных знаний
№
модуля
Уровень
Подведение и проведение рейтинг-контроля, час
№ тем
3
2
6-9
Текущий
Промежуточный
Итоговый
Тестовый контроль
по модулю
Защита плановой
лабораторной
работы
Подготовка к зачёту
1
1
-
Всего на контроль модуля
2
3.3.7. Учебно-методические материалы по модулю
Литература 4 [9].
4. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И ИНФОРМАЦИОННОЕ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Основная
1. Ротач В.Я. Теория автоматического управления : учебник для вузов / В.Я. Ротач. - 3-е изд.,
стер. - М.: МЭИ, 2005. - 400 с.: ил. - ISBN 5-7046-0139-5. (50:98).
2. Корнеев Н. В. Теория автоматического управления с практикумом : учеб. пособие для вузов / Н.В. Корнеев, Ю.С. Кустарев, Ю.Я. Морговский. - М.: Академия, 2008. - 224 с. - (Высшее профессиональное образование: Транспорт). - ISBN 978-5-7695-4274-9. (41:98).
3.Мирошник И.В. Теория автоматического управления. Линейные системы : учеб. пособие
для вузов / И. В. Мирошник. - СПб. : Питер, 2005. - 336 с.: ил. - (Учебное пособие). - ISBN 5469-00350-7. (35:98).
Дополнительная
4. Егоров А.И. Основы теории управленияю. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2011 – 504 с.
www.knigafund.ru
5. Крепкая З.А. , Кротенко С.А. Анализ и синтез систем управления объектами транспорта в
среде MATLAB: Учебное пособие. – М.: МИИТ, 2006 – 68 с. www.knigafund.ru
6. Подчукаев В.А. Теория автоматического управления (аналитические методы): Учебник. –
М.: ФИЗМАТЛИТ, 2011 – 392 с. www.knigafund.ru
7. Савин М.М. Теория автоматического управления : учеб. пособие для вузов / М.М. Савин,
В.С. Елсуков, О.Н. Пятина ; под ред. В.И. Лачина. - Ростов н/Д: Феникс, 2007. - 469 с. (Высшее образование). - ISBN 978-5-222-11274-8. (35:98).
Печатные и рукописные методические указания, рекомендации, инструкции по изучению дисциплины (разработанные в ЮРГТУ(НПИ)) в том числе и электронные
К лабораторным занятиям
8. Пятибратов Г.Я., Кравченко О.А. Экспериментальное исследование статических и динамических характеристик автоматических систем: Лабораторный практикум по теории автомати-
13
ческого управления / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. – Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2000.– 51с.
(20:98).
К курсовой работе
Учебным планом не предусмотрено.
5. УЧЕБНАЯ И ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ПРАКТИКА, НИР
Учебным планом не предусмотрено.
Модуль
6. ИНТЕРАКТИВНЫЕ ФОРМЫ ОРГАНИЗАЦИИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Вид аудиторных
занятий
1
Интерактивные занятия лекционного типа (не менее 20% и не более 40% аудиторных занятий)
По плану лекций – 36 часов
Интерактивное
Тема 3. Типовые воздействия, характеристики и передаточные
лекция
выступление
функции звеньев автоматических систем.
2
лекция
3
лекция
1
практ.
занятие
2
практ.
занятие
3
практ.
занятие
Вид интерактивной
формы проведения
занятий
Часы
(%)
Тема
Интерактивное
Тема 4. Типовые динамические звенья САУ.
выступление
Интерактивное
Тема 9. Синтез систем автоматического управления.
выступление
ВСЕГО лекционного типа (от 36 часов)
Интерактивные занятия практического типа (не менее 20%)
По плану практических занятий – 18 час., лабораторных занятий – 18 час.
2. Моделирование переходных процессов в замкнутых системах
Творческое
управления.
задание
3. Вывод формул частотных характеристик по передаточной
функции.
4.Вывод формул АЧХ и ФЧХ типовых звеньев: апериодического
звена первого порядка, колебательного звена, интегрирующего,
дифференцирующего, реального дифференцирующего, запаздыТворческое
вающего, форсирующего. Моделирование АЧХ, ФЧХ и переходзадание
ных характеристик рассмотренных звеньев. Сопоставление результатов моделирования с расчётом по выведенным формулам.
6.Преобразование структурных схем с перекрёстными связями.
8. Расчёт настроек импульсного ПИД-регулятора методом ВТИ.
9. Оценка устойчивости систем автоматического управления с
ПИД-регулятором по логарифмическому критерию устойчивости
Найквиста.
ВСЕГО практического типа (от 36 часов)
ВСЕГО от аудиторных занятий (от 72 часов)
4
4
2
10 (28%)
4
4
Творческое
задание
4
12 (33%)
22 (30%)
7. МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ К ТЕСТОВОМУ КОНТРОЛЮ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ
7.1. Вопросы к модулю №1 (темы 1 – 3)
1. Понятие «переходная функция».
2. Понятие «импульсная переходная функция».
3. Понятие «передаточная функция».
4. Частотные характеристики (определения),
5. Связь между передаточной функцией и частотными характеристиками.
14
7.2. Вопросы к модулю №2 (темы 4 , 5)
1. Уравнение, передаточная функция, временные и частотные характеристики звеньев: безинерционного, идеального и реального интегрирующего, идеального и реального дифференцирующего, запаздывающего, апериодического первого порядка, апериодического второго порядка, колебательного, форсирующего.
2. Передаточная функция последовательного, согласно-параллельного и встречнопараллельного соединения звеньев.
3. Правила перемещения точек суммирования сигналов через звено вперёд и назад.
4. Правила перемещения узлов разветвления сигналов через звено вперёд и назад.
5. Передаточные функции двигателя постоянного тока по каналам управления и возмущения.
7.3. Вопросы к модулю №3 (темы 6 – 9)
1. Передаточная функция, уравнение и переходная функция пропорционального, интегрального,
пропорционально-интегрального, пропорционально-дифференциального, пропорциональноинтегрально-дифференциального регуляторов, их сравнительная оценка.
2. Уравнение и графики двухпозиционного и трехпозиционного регулирования.
3. Прямые, косвенные и интегральные показатели качества работы САУ в переходном режиме.
4. Связь вида переходного процесса с корнями характеристического уравнения САУ
5. Необходимое условие устойчивости.
6. Критерий устойчивости Гурвица.
7. Критерий устойчивости Найквиста.
8. Общий принцип структурного и параметрического синтеза САУ.
8. ВНЕАУДИТОРНАЯ САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ
№
Наименование
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Подготовка к лекциям
Подготовка к лабораторным занятиям
Подготовка к практическим занятиям
Подготовка к семинарским занятиям
Плановая работа
Индивидуальная работа
Подготовка к зачёту
Подготовка к экзамену
ИТОГО
Часы
10
3
3
56
36
108
9. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций и показа учебных
фильмов.
15
9. КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН (РЕЙТИНГ - ПЛАН)
Самостоятельная
работа: 72
Темы 1 – 3 по п.3.1.2
5: 0 – 3 балла за посещаемость
занятий, 2 балла за своевремен-
Лабораторная работа №2.
Экспериментальное исследование переходных функций и частотных характеристик типовых звеньев автоматических систем
Темы 4 – 6 по п.3.2.2.
5: 0 – 3 балла за посещаемость
занятий, 2 балла за своевремен-
Лабораторная работа №4.
Исследование регуляторов
систем автоматического
управления
Темы 7 – 9 по п.3.3.2.
5: 0 – 3 балла за посещаемость занятий, 2 балла за своевременную
ную сдачу отчёта
10: Работа в установленный
срок: выполнена – 3, оформлена
– 3, защищена - 4
1
1
1
Макс. балл
модуля
балл
10: Работа в установленный
срок: выполнена – 3, оформлена
– 3, защищена - 4
№
темы
Лабораторная работа №1.
Исследование автоматических систем с различными
принципами управления.
лекций
ИТОГО по дисциплине +бонус до 40%
балл
15: Работа в установленный срок:
выполнена – 3, оформлена – 3, защищена - 4
Тема 7. Оценка качества работы систем
автоматического
управления
Тема 8. Устойчивость
линеаризованных
систем автоматического управления
Тема 9. Синтез систем
автоматического
управления
лекций
Тема 6. Типовые законы регулирования
Тема 5. Получение передаточных функций
линейных систем
автоматического
управления
0 – 5 баллов за посещаемость
Тема 4. Типовые динамические звенья
лекций
Модуль № 2
Составление структурных схем
систем управления
Тема 2. Математическое описание автоматических систем
Тема 3. Типовые воздействия, характеристики и передаточные
функции звеньев автоматических систем
0 – 5 баллов за посещаемость
Тема 1. Цели, задачи и
особенности изучения
дисциплины “Теория
автоматического
управления”
0 – 5 баллов за посещаемость
Тема
сдачу отчёта
балл
Лекции, тема
ную сдачу отчёта
Практические
занятия
Лабораторные работы
Модуль № 3
Синтез и анализ системы управления
Модуль № 1
Математическое моделирование
систем управления
Название
модуля
Лектор Гузий В.Г.
Рубежный
контроль
Незачет – менее 50 баллов
Практические
занятия – 18 час.
Семинарские
занятия - нет
Итого – 144 часа
(4 ЗЕТ)
Плановая защита лабораторных
работ, проверка отчётов по практическим занятиям
На весенний семестр учебного года
Лекции – 36 час.
Лабораторные
работы -18 час.
20
V-8
Плановая защита лабораторных
работ, проверка отчётов по практическим занятиям
Весовой коэффициент модуля
Для бакалавров, обучающихся по направлению 140400 «ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА И ЭЛЕКТРОТЕХНИКА»
Профиль № 8, 9, 10, 12, 13, 14, 16
Зачет – более 50 баллов
20
V-12
Плановая защита лабораторных работ, проверка отчётов по практическим занятиям
(Б 3.1.06) Теория автоматического управления
Сроки контроля, номер недели, семестра
Рейтинг-план
Модуль «Электроэнергетика и электротехника»
По дисциплине
20
V-18
100