Раб программа Элементы систем управления ТМС 4д

Балаковский институт техники, технологии и управления (филиал)
федерального государственного бюджетного образовательного учреждения
высшего профессионального образования
«Саратовский государственный технических университет имени Гагарина Ю.А .»
Кафедра: Технология и автоматизация машиностроения
(наименование)
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
По дисциплине
Элементы систем управления
для специальности 120100 – Технология машиностроения
для направления 657800 – Конструкторско-технологическое обеспечение
машиностроительных производств
для студентов очной формы обучения
Курс
4
Семестр
8
Лекции
17 (час)
Лабораторные занятия - 17
(час)
Консультации
- (час)
Всего часов - 51 (час)
Экзамен - (семестр)
Зачет (семестр)
Курсовая работа - (семестр)
Практические занятия – 17 (час)
Самостоятельная работа- (час)
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры
«____» ________________2012 г.
Протокол N _________
Зав. кафедрой _____________(подпись)
Рабочая программа утверждена УМКС по специальности
«____» _____________2012 г.
Протокол N _________
Председатель УМКС ____________(подпись)
Балаково 2012 г.
Индекс
ФТД.02
Содержание курса
Первичные преобразователи. Принцип и устройство дискретизация сигналов. Принцип построения усилительных
элементов системы. Усилители. Двигатель постоянного тока.
Асинхронный двигатель. Синхронный двигатель. Шаговый
двигатель. Электропривод. Гидропривод. Электромагниты.
Реле. Переключающие устройства.
Утверждено на заседании УМКС «
»
Всего часов
51
г.
20
51
17
17
Ауд
17
8
се
м
СРС
Практ
Всего
РГР
К/Р
К/П
Число
Лаб
Элементы систем
управления
Зач
Распределение по
семестрам
Лекции
ФТД.02
Наименование
дисциплины
Экз
Индекс
Выдержка из учебного плана
51
1. Цель и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе
1.1.Цель преподавания дисциплины – изучение основных принципов работы
элементов систем управления и принципов их выбора при решении
задач автоматизации машиностроительных процессов и повышения
качественных показателей готовой продукции.
1.2. Задачи изучения дисциплины
− функциональный анализ систем управления;
− структурный анализ систем управления;
− изучение первичных преобразователей;
− изучение задающих устройств;
− изучение устройств управления - регуляторов;
− изучение усилительных элементов систем управления;
− изучения исполнительных устройств.
1.3. Дисциплины, усвоение которых необходимо для изучения курса
− физика;
− электротехника;
− основы технологии машиностроения;
− теория автоматического управления.
2
2. Распределение часов по темам и видам занятий
Таблица 1
модуль №
недели №
Тема №
Часы
1
1
1
2
2
3
3
Первичные преобразователи (датчики)
5
1
3-4
4
Первичные преобразователи (датчики)
2
2
4-5
5
Усилители. Аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи. Задающие
устройства. Регулятор.
6
2
2
2
5
6
Исполнительные устройства
5
1
2
2
6
7
2
2
7
8
Электрические машины. Двигатель постоянного тока (ДПТ)
Синхронный двигатель. Асинхронный
двигатель.
7
1
3
3
7-8
9
Шаговый двигатель
6
2
2
2
8-9
10
Электромагниты. Переключающие устройства и распределители
6
2
2
2
51
17
17
17
2
3
4
Наименование темы
Автоматизация управления и контроля в
машиностроительном производстве. Системы автоматического управления.
Элементы систем автоматического управления. Классификация.
Итого
Всего
Лекции
П/р
Л/р
6
2
2
2
6
2
2
2
2
2
С/р
3. Содержание лекционного курса
Таблица 2
№ темы
Всего
№
часов лекции
1
2
1
2
3
2
1
2
3
4
2
3,4
5
2
4,5
Тема лекции.
Вопросы отрабатываемые на лекции
Автоматизация управления и контроля в машиностроительном производстве. Системы автоматического управления. Классификация и
структурные схемы систем управления.
Элементы систем автоматического управления. Классификация.
Первичные преобразователи (датчики). Основные определения и свойства. Измерительные цепи. Резистивные, электромагнитные, ёмкостные
преобразователи.
Первичные преобразователи (датчики) пьезоэлектрические, тензометрические, оптические, тепловые, терморезисторы преобразователи.
Усилители. Аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи.
Задающие устройства. Регулятор. Классификация, принцип работы, основные характеристики.
3
6
1
5
7
2
6
8
1
7
9
2
7,8
10
2
8,9
Исполнительные устройства. Электрические, гидравлические, пневматические исполнительные устройства Классификация. Основные характеристики.
Электрические машины. Двигатель постоянного тока (ДПТ). Классификация. Конструкция, принцип действия, рабочие характеристики.
Математическая модель ДПТ как элемента систем управления.
Синхронный двигатель. Асинхронный двигатель. Классификация.
Конструкция, принцип действия, рабочие характеристики. Математическая модель двигателя как элемента систем управления.
Шаговый двигатель. Классификация. Конструкция, принцип действия,
рабочие характеристики. Математическая модель двигателя как элемента
систем управления. Основные соотношения и способы управления
Электромагниты. Переключающие устройства и распределители
4. Перечень практических работ
Таблица 3
№
Всего
темы часов
3
4
4
8
5
4
№ занятия
1-2
3-4
5-6
Наименование занятия.
Вопросы, отрабатываемые на занятии
Изучение работы аналого-цифрового преобразователя
Использование SCADA системы при управлении технологическими процессами
Система управления температурой в печи
Литература
2-4
2-4
2-4
2-4
5. Перечень лабораторных работ
Таблица 4
№
Всего № ратемы часов боты
7
4
1-2
9
4
3-4
4
4
5-6
10
6
7-8
Наименование занятия.
Вопросы, отрабатываемые на занятии
Экспериментальное получение статических и динамических характеристик термопар
Экспериментальное получение статических и динамических характеристик термосопротивлений
Экспериментальное определение статических характеристик тензорезисторов
Экспериментальное определение статических и динамических характеристик двигателя постоянного тока
Литература
1-2
2-3
2-3
3
6. Перечень тем самостоятельных работ
Самостоятельная работа отсутствует
7. Курсовая работа, курсовой проект
Курсовой работы, курсового проекта нет.
8. Вопросы входного контроля
1. Датчики измерения температуры.
2. Датчики давления.
4
3. Датчики расхода.
4. Датчики перемещения, скорости, ускорения.
5. Принцип работы регуляторов.
6. Электронный усилитель.
7. Гидроусилитель.
8. Электрогидроусилитель.
9. Принцип работы двигателя постоянного тока.
10. Принцип работы асинхронного двигателя.
11. Принцип работы шагового двигателя.
9. Вопросы промежуточного контроля
Модуль 1.
1. Элементы разомкнутой система управления.
2. Элементы системы управления с ЧПУ на базе шагового электродвигателя.
3. Элементы системы компенсации.
4. Элементы систем компенсации возмущения.
5. Основные элементы системы управления.
6. Классификация элементов систем управления.
7. Статические характеристики преобразователей.
8. Чувствительность.
9. Динамические характеристики преобразователей.
10. Структура измерительного прибора.
Модуль 2.
1. Порог чувствительности преобразователя.
2. Разрешающая способность.
3. Рабочий диапазон.
4. Схема равновесного измерительного моста.
5. Контактный резистивный преобразователь.
6. Реостатный и потенциометрический преобразователь.
7. Схема индуктивного датчика перемещений.
8. Трансформаторный датчик перемещения.
9. Примеры ёмкостных датчиков.
10. Принцип действия ёмкостных датчиков.
11. Пьезоэлектрический эффект.
12. Применение пьезоэлектрических датчиков.
13. Характеристики пьезоэлектрических датчиков.
14. Тензоэффект.
15. Применение тензорезисторов.
16. Достоинства и недостатки тензорезисторов.
17. Фотоэлектрический датчик.
18. Фотореле.
19. Классификация тепловых преобразователей.
20. ТермоЭДС.
5
21. Термопара. Принцип измерения.
22. Терморезистор. Принцип измерения.
23. Определение. Принцип усиления.
24. Основные параметры усилителей.
25. Классификация усилителей.
26. Электронные усилители.
27. Магнитные усилители.
28. Гидроусилители.
29. Пневмоусилители.
30. Дискретизация сигналов в АЦП.
31. Основные характеристики АЦП.
32. Принцип цифроаналогового преобразователя.
33. Основные характеристики ЦАП.
Модуль 3.
1. Основные характеристики гидравлических исполнительных устройств.
2. Основные характеристики пневматических исполнительных устройств.
3. Упрощенная модель синхронного двигателя.
4. Конструкция исполнительного синхронного двигателя.
5. Пуск синхронного двигателя.
6. Классификация ДПТ по способу возбуждения.
7. Конструкция ДПТ.
8. Принцип действия ДПТ.
9. Рабочие характеристики ДПТ.
10. Упрощенная модель асинхронного двигателя.
11. Конструкция исполнительного асинхронного двигателя.
12. Пуск асинхронного двигателя.
13. Способы регулирования скорости вращения.
14. Частотное регулирование скорости асинхронного двигателя.
15. Характеристики асинхронного двигателя.
Модуль 4.
1. Особенности конструкции ШД.
2. Линейные шаговые двигатели.
3. Применении ШД.
4. Отработка шагов ШД.
5. Функциональная схема шагового электропривода.
6. Реле постоянного тока.
7. Реле переменного тока.
8. Поляризованное электромагнитное реле.
9. Ключи на транзисторе.
10. Ключи на тиристоре.
11. Логические элементы и их реализация.
10. Вопросы к экзаменам
6
Экзамен отсутствует
11. Контрольные вопросы по оценке остаточных знаний
1. Время преобразования аналого-цифрового преобразователя.
2. Принцип действия золотниковых усилителей.
3. Явление термоэлектричества и его применение. ТермоЭДС.
4. Пример конструкции индуктивного датчика перемещения.
5. Статические характеристики преобразователей.
6. Динамические характеристики преобразователей.
7. Пьезоэлектрический эффект.
8. Измерительная цепь с тензорезистором.
9. Применение оптических преобразователей.
10. Преобразователь с широтно-импульсным управлением.
11. Механические и электромеханические характеристики двигателя постоянного
тока параллельного возбуждения.
12. Литература:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Основная
Калюжный А. А., Мурина А. С. Экспериментальное определение статических и динамических характеристик термопар: лабораторная работы. - Балаково: БИТТиУ – 2011.
Калюжный А. А., Мурина А. С, Экспериментальное определение статических и динамических характеристик термосопротивлений: лабораторная
работы. - Балаково: БИТТиУ – 2011.
Калюжный А. А., Мурина А. С, Экспериментальное определение статических и динамических характеристик тензорезисторов: лабораторная работы. - Балаково: БИТТиУ – 2011.
Ч. Филлипс, Р. Харбор. Системы управления с обратной связью. М. ЛБЗ.
2001. –616с.
Г.И. Гульков, Ю.Н. Петренко Системы автоматизированного управления
электроприводами: уч. Пособие, 2-е изд, испр. И доп. - Минск.: Новое знание, 2007.-394 с.
Шандров Б.В. Автоматизация производства (металлообработка): Учебник
для нач. проф. образования – М.: ИРПО: Издательский центр «Академия»,
2002. - 256 с.
Рогов.В.А. Средства автоматизации производственных систем машиностроения: Учеб. Пособие для вузов – М.: Высш. шк., 2005. – 399 с.
Бесекерский В. А. Теория систем автоматического управления/В. А. Бесекерский, Е. П. Попов.-4-е изд., перераб. и доп.-СПб.:Изд- во "Профессия",2003.-752 с.:ил.
Дополнительная
1. Роботизированные производственные комплексы. Под ред. Ю.Г.Козырева.
М., 1987.
7
2. Технические средства диагностирования: Справочник / Под ред
В.В.Клюева. М., 1989.
3. Ратмиров В.А. Управление станками гибких производственных систем. М.,
1987.
4. М.Г. Чиликин. Общий курс электропривода. Учебник для вузов. изд. 5-е
доп. И переработ. М.: Энергия, 1971. – 432.
5. Т. Кенио Шаговые двигатели и их микропроцессорные системы управлении. Пер. с англ. – М.: Энергоатомиздат,1987. – 200с.
6. Инструменты для обработки точных отверстий/С. В. Кирсанов, В. А. Гречишников, А. Г. Схиртладзе, В. И. Кокарев.-2-е изд., испр. и доп.М.:Машиностроение,2005.-336 с.:ил.
7. Основы автоматизации машиностроительного производства.; Под ред.
Ю.М. Соломенцева. 2-е изд., испр. и доп.- М.:Высшая школа, 1999.-312 с.
8. Ж. Аш с соавторами. Датчики измерительных систем. Т.1,2 М.: Мир, 1992
13.
14.
Использование вычислительной техники: практические работы
проводятся с использованием персональных компьютеров
Распределение преподавателей
Таблица 5
Должность, Ф.И.О. Лекции
преподаватель
Лабораторные
занятия
Практические
занятия
Мурин С. В.
Мурин С. В.
Мурин С. В.
Мурин С. В.
Рабочую программу составил:
ассистент кафедры ТАМ
Примечание
Мурин С. В.
8
15.
Дополнения и изменения в рабочей программе.
Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры
« »
20
года, протокол №
Зав. кафедрой
(
)
Внесенные изменения утверждены на заседании
УМКС
«
»
20
года, протокол №
Председатель УМКС
(
)
9