ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Тихоокеанский государственный университет ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального
образования
Тихоокеанский государственный университет
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
______________ С.В. Шалобанов
“_____” ________________200_ г.
ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
по кафедре Автоматики и системотехники
ОСНОВЫ
АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
Утверждена научно-методическим советом университета для
направлений подготовки (специальностей) в области металлургии,
машиностроения и материалообработки, транспортных средств
200503.65 – «Стандартизация и сертификация»
Хабаровск 2006 г.
2
Программа разработана в соответствии с требованиями
государственного образовательного стандарта, предъявляемыми к
минимуму содержания дисциплины и в соответствии с примерной
программой
дисциплины,
утвержденной
департаментом
образовательных программ и стандартов профессионального
образования с учетом особенностей региона и условий организации
учебного
процесса
Тихоокеанского
государственного
университета.
Программу составил
Степанов В.Г.
Ст. преп., кафедра АиС
Ф.И.О. автора (ов)
Ученая степень, звание, кафедра
Программа рассмотрена и утверждена на заседании кафедры
протокол № ______ от «____»__________________ 200_г
Завкафедрой__________«__»______ 200_г __Чье Ен Ун_____
Подпись
дата
Ф.И.О.
Программа рассмотрена и утверждена на заседании УМК
рекомендована к изданию
протокол № ______ от «____»_____________ 200_г
Председатель УМК _______«__»_______ 200_г
Подпись
дата
Директор института _______«__»_______ 200_г
(декан факультета)
Подпись
дата
и
_______
Ф.И.О.
__Клепиков С.И.___
Ф.И.О.
3
1. Цели и задачи дисциплины
Целью курса является ознакомление студентов с основами
теории автоматического управления в технических системах.
Для достижения заданной цели студент должен изучить
основные характеристики и параметры элементов и систем ,
методов построения математических моделей автоматического
управления , их синтеза и анализа. Данный курс следует считать
общеинженерным в общей системе подготовки специалистов.
Изложение материала курса базируется на сведениях,
излагаемых в курсах «Математика», «Физика», «Прикладное
программирование»,
«Информатика»,
«Электроника»
и
«Электротехника».
2. Требования
к
уровню
освоения
содержания
дисциплины
В результате изучения дисциплины студент должен
– знать:
 основные элементы технических систем, их характеристики и
назначение;
 способы и методы исследования элементов и систем ;
 статические и динамические характеристики элементов и
правила их построения;
 фундаментальные принципы управления и классификация
автоматических систем;
 методы и правила составления математических моделей
автоматических систем;
 методы анализа и синтеза систем управления и корректирующих
устройств.
– владеть:
 способами преобразования и вычисления передаточных функций
систем управления;
 навыками составления структурных схем, их преобразования и
исследования на качество управления и регулирования.
– иметь представление:
 о современных направлениях развития микропроцессорной
техники в системах управления;
4
 о современных способах повышения качества управления в
технических системах;
 об управлении сложными техническими объектами;
3. Объём дисциплины и виды учебной работы
Таблица 1 – Объем дисциплины и виды учебной работы
Наименование
Общая трудоёмкость дисциплины
по ГОС
по УП
Изучается в семестрах
Вид итогового контроля по семестрам
зачет
экзамен
Курсовой проект (КП)
Курсовая работа (КР)
Вид итогового контроля
самостоятельной работы без
отчетностей
Расчетно-графические работы (РГР)
Реферат (РФ)
Домашние задания (ДЗ)
Аудиторные занятия:
всего
В том числе:
лекции (Л)
Лабораторные работы (ЛР)
Практические занятия (ПЗ)
Самостоятельная работа
общий объем часов (С2)
В том числе на подготовку к лекциям
на подготовку к лабораторным работам
на подготовку к практическим занятиям
на выполнение КП
на выполнение КР
на выполнение РГР
на написание РФ
на выполнение ДЗ
на экзаменационную сессию
По учебным планам основной
траектории обучения
С максимальной С минимальной
трудоёмкостью трудоёмкостью
170
6
6
6
85
34
34
34
68
34
17
17
5
4. Содержание дисциплины
Содержание
разделы:
дисциплины
включает
в
себя
следующие
1. Общие сведения о технических системах




Краткая историческая справка;
Основные понятия и определения;
Система автоматического управления ( С А У ) ;
Система автоматического регулирования, как частный
случай САУ;
 Динамические системы. Процесс управления
динамической системой;
 Классификация систем автоматического управления и
регулирования;
Объем 3 часа
2. Динамические характеристики элементов и систем
 Основные функциональные элементы (технические
средства) САУ ;
 Типовые
функциональные
элементы
и
их
классификация;
 Виды входных сигналов и воздействий, действующих в
САУ;
 Временные характеристики элементов. Переходная и
импульсная характеристики;
 Частотные характеристики элементов и систем.
 Правила построения переходных характеристик;
 Виды частотных характеристик и особенности их
построения;
Объем 4 часа
3. Математические модели линейных САУ и их элементов
 Понятие о модели. Режимы работы САУ и её элементов;
 Описание САУ и её элементов в динамическом режиме;
6
 Уравнение состояния линейных моделей динамических
систем;
 Передаточная функция элементов и систем;
 Переходные, импульсные и частотные функции;
 Формы представления математических моделей;
 Преобразования Лапласа, Фурье в построении
математических моделей систем управления;
 Фундаментальные принципы управления и алгоритмы
функционирования систем;
 Оценка объектов по их математическим моделям
(управляемость, наблюдаемость, идентифицируемость и
чувствительность) .
Объем 4 часа
4. Структурные схемы САУ и их преобразование
 Типовые динамические звенья(инерционные 1 и 2
порядка,
колебательное,
интегрирующее
и
дифференцирующее);
 Передаточные функции и характеристики типовых
звеньев;
 Функциональная и структурная схемы.
 Правила начертания и преобразования структурных
схем;
 Вычисление передаточных функций одномерных и
многомерных систем.
Объем 4 часа
5. Исследование устойчивости автоматических систем
 Условия устойчивости. Понятие устойчивости линейных
непрерывных систем;
 Общее условие устойчивости;
 Методы оценки устойчивости систем;
 Алгебраический критерий устойчивости Гурвица;
 Частотный критерий устойчивости Михайлова;
 Частотный критерий устойчивости Найквиста;
7
 Исследование
устойчивости
с
использованием
логарифмических характеристик;
 Устойчивость системы с запаздыванием.
Объем 4 часа
6. Типовые законы регулирования и типы регуляторов
 Регуляторы. Регуляторы прямого и непрямого действия.
 Законы регулирования регуляторов;
 Классификация регуляторов, область применения
регуляторов;
 «П», «И», «ПИ» и «ПИД» - регуляторы, структурные
схемы и передаточные функции.
Объем 3 часа
7. Исследование качества систем автоматического управления
 Основные понятия и показатели качества переходного
процесса;
 Точность работы систем в установившемся режиме при
различных воздействиях;
 Прямые показатели качества по кривой переходного
процесса;
 Оценка качества по амплитудно-фазовым и
логарифмическим характеристикам;
Объем 6 часов
8. Основные элементы и устройства систем автоматического
управления
 Основные функциональные элементы САУ и их
классификация.
 Датчики(преобразователи), их назначение и принцип
действия. Передаточные функции;
 Усилители, их назначение и классификация;
 Реле, их типы и характеристики;
 Исполнительные механизмы, электромагнитные и
электромагнитные.
Объем 2 часа
8
9. Микропроцессоры в технических системах
 Общие положения. Классификация и характеристики
микропроцессоров;
 Интерфейс микропроцессорных систем;
 Назначение и области применения микропроцессорных
устройств.
Объем 2 часа
10. Перспективы
развития
систем
автоматического
управления
 Тенденции развития теории управления
 Современные
САУ
с
использованием
микропроцессорной техники.
Объем 2 часа
Таблица 2 – Разделы дисциплины и виды занятий и работ
№
Раздел дисциплины
1
2
1. Общие сведения о технических системах.
2. Динамические характеристики элементов и
систем.
3. Математические модели САУ и их
элементов.
4. Структурные схемы САУ и их
преобразование.
5. Исследование устойчивости линейных
САУ.
6. Типовые законы регулирования и типы
регуляторов
7. Исследование качества систем
автоматического управления
8. Основные элементы и устройства систем
автоматического управления
9. Микропроцессоры в технических системах
10. Перспективы развития систем
автоматического управления
Л
ЛР
ПЗ
3
4
5
*
*
КП
РГР
(КР)
6
7
ДЗ РФ С2
8
9
10
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
5. Лабораторный практикум
Лабораторные работы
выполняются
на персональных
компьютерах с использованием специальных программ (ТАУ),
9
разработанных на кафедре. Выполнение всех лабораторных работ
предусматривает следующие стадии:
1. Теоретическая подготовка к выполнению работы с
использованием методических указаний, материалов лекционного
курса и других источников;
2. Получение задания, его осмысление и получение
теоретического решения поставленной задачи;
3. Практическое решение задачи на персональном компьютере
по своему варианту;
4. Оформление отчета и подготовка к защите;
5. Защита выполненной лабораторной работы.
Лабораторный практикум включает в себя следующие работы:
1. ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
ТИПОВЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ ЗВЕНЬЕВ
Цель работы: изучение переходных характеристик типовых
динамических звеньев
Задание:
1. Изучить переходные характеристики типовых звеньев.
2. Ознакомиться с программой для исследования типовых
динамических звеньев.
3. Снять и построить
переходные характеристики при
различных параметрах по указанию преподавателя.
4. Графически определить постоянную времени
и
коэффициент передачи.
Контрольные вопросы:
1. Назовите
основные
типы
и характеристики
динамических звеньев.
2. Назовите вид и параметры входного сигнала
для
получения переходных характеристик.
3. Как теоретически рассчитать переходную характеристику,
что для этого необходимо знать?
4. В чем отличие инерционного звена 2-го порядка от
колебательного звена?
5. Назовите параметры звеньев, от которых зависит
длительность переходного процесса.
6. Чем отличается реальное интегрирующее звено от
идеального?
10
7. Как определить по графикам длительность переходного
процесса?
Время выполнения работы – 6 часов
2.
ИССЛЕДОВАНИЕ
ЧАСТОТНЫХ
ТИПОВЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ ЗВЕНЬЕВ
ХАРАКТЕРИСТИК
Цель работы: исследование
амплитудной частотной
характеристики, фазовой частотной и амплитудной фазовой
частотной характеристики
Задание:
1. Ознакомиться с программой для исследования АЧХ, ФЧХ
и АФЧХ типовых динамических звеньев.
2. Снять частотные характеристики звеньев. Выявить
влияние параметров звеньев на вид частотных характеристик.
3. Сравнить полученные графики с теоретическими, сделать
выводы.
Контрольные вопросы:
1. Какие виды входных сигналов используются для
исследования частотных характеристик?
2. Как теоретически построить АЧХ, ФЧХ и АФЧХ, что для
этого необходимо знать?
3. Чем отличаются АЧХ звена 2-го порядка от АЧХ
колебательного звена?
4. Зависит ли вид АЧХ звеньев от постоянных времени Т?
5. Как по известным АЧХ и ФЧХ звена построить АФЧХ?
Время выполнения работы – 6 часов
3.ИССЛЕДОВАНИЕ
УСТОЙЧИВОСТИ
СИСТЕМЫ
АВТОМАТИЧЕСКОГО
РЕГУЛИРОВАНИЯ
С
ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КРИТЕРИЕВ ГУРВИЦА И МИХАЙЛОВА
Цель работы: изучить критерии устойчивости Гурвица и
Михайлова и научиться их использовать.
Задание:
1. Исследовать влияние коэффициентов передач К1, К2, К3
на устойчивость системы. Добиться случая устойчивой ,
неустойчивой системы и системы, находящейся на границе
устойчивости.
11
2. Зарисовать графики переходных процессов и кривые
Михайлова.
3.Проверить по критерию Гурвица полученные результаты.
Контрольные вопросы:
1.Как строится годограф Михайлова?
2. Какие параметры системы необходимы для исследования по
критерию Гурвица?
3. Передаточные
функции каких
звеньев изображены в
структурной схеме исследуемой системы?
4.Как влияют постоянные времени на устойчивость системы?
5.Как рассчитать характеристическое уравнение замкнутой
системы?
Время выполнения работы – 6 часов
4. ИССЛЕДОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ САУ СПОМОЩЬЮ
КРИТЕРИЯ НАЙКВИСТА
Цель работы: исследовать устойчивость САУ по критерию
Найквиста
Задание:
1. Ввести в структурную схему параметры звеньев по своему
варианту и рассчитать передаточную функцию системы.
2. Ввести данные в программу ТАУ на ПК и получить
переходные и частотные характеристики системы.
3. Добиться устойчивой , неустойчивой и системы на
границе устойчивости.
4. Проверить исследование по критерию Гурвица.
Контрольные вопросы:
1. Какой порядок исследования по критерию Найквиста?
2. Как строится АФЧХ системы?
3. Для каких систем можно применять данный критерий?
4. Как влияют параметры звеньев на устойчивость?
Время выполнения работы 6 часов
12
5. ИССЛЕДОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ САУ СО ЗВЕНОМ
ЧИСТОГО ЗАПАЗДЫВАНИЯ
Цель работы: исследовать влияние параметров звеньев и
времени чистого запаздывания на устойчивости замкнутой САУ
Задание:
1. Введите по указанию преподавателя начальные значения
К, Т и времени запаздывания.
2. Получите переходные характеристики, амплитуднофазовые характеристики и график границы устойчивости в
плоскости параметров К, Т.
3. Изменяя параметры звеньев, добиться устойчивой,
неустойчивой и системы на границе устойчивости для начльного
времени запаздывания.
4. Сделайте выводы о влиянии запаздывания на устойчивость
системы.
Контрольные вопросы:
1. Как влияет звено запаздывания на устойчивость системы?
2. Как строится график устойчивости в плоскости параметров
К, Т.
3. Как рассчитать критическое время запаздывания?
4. Дайте определение устойчивости по амплитудно-фазовым
характеристикам.
5. По каким графикам можно определить границы
устойчивости системы?
Время выполнения работы – 3 часа
6. УЛУЧШЕНИЕ КАЧЕСТВА РАБОТЫ САР
Цель работы: изучение средств, применяемых для
повышения точности, быстродействия и устойчивости САР.
Задание:
1. Введением неединичной обратной связи добейтесь
астатизма первого порядка. По графикам определите величину
перерегулирования.
2. Изменяя параметры системы и величину коэффициента
обратной связи, добейтесь отсутствия перерегулирования.
Зарисуйте графики переходных процессов и график ошибки.
3. Исследуя систему, по графикам переходных характеристик
и ошибки подберите параметры, которые обеспечивали бы
13
минимальное время регулирования, отсутствие перерегулирования
и минимальную статическую ошибку системы.
Контрольные вопросы:
1. Как по характеристикам системы определить параметры
качества управления?
2. Как уменьшить величину перерегулирования системы?
3. Какими способами можно уменьшить статическую ошибку
системы?
Время выполнения работы – 3 часа
7. ИССЛЕДОВАНИЕ ТОЧНОСТИ САУ В УСТАНОВИВШЕМСЯ
РЕЖИМЕ
Цель работы: исследовать влияние корректирующих
устройств и степени астатизма на установившуюся ошибку САУ
Задание:
1. Ввести в структурную схему параметры по своему
варианту и задать вид входного сигнала.
2. Для трёх видов КУ определить степень астатизма и
рассчитать величину ошибки.
3. Получить переходные характеристики и графики ошибок
для различных КУ.
4.Определите
по
графику
численное
значение
установившейся ошибки и сравните с расчётным значением.
Контрольные вопросы:
1. Что представляет из себя функциональная схема и её
элементы?
2. Зачем необходимо КУ в функциональной схеме и какие
виды их используются в данной системе?
3. Что Вы понимаете под выражением «Степень астатизма
системы» и как её определить?
4.Как зависит точность системы от степени астатизма?
5. Как рассчитать установившуюся ошибку теоретически и
по графикам?
Время выполнения работы – 4 часа
14
Таблица 3-Лабораторный практикум и его взаимосвязь с
содержанием лекционного курса
№
п/п
№ раздела
1
2
2
2
3
5
4
5
6
7
5
Наименование лабораторной работы
Исследование переходных характеристик типовых
динамических звеньев
Исследование частотных характеристик типовых
динамических звеньев
Исследование устойчивости системы автоматического
регулирования с помощью критериев Гурвица и Михайлова
Исследование устойчивости системы автоматического
управления с помощью критерия Найквиста
6
Исследование устойчивости САУ со звеном чистого
запаздывания
7
Улучшение качества работы САР
8
Исследование точности системы автоматического управления в
установившемся режиме
6. Практические занятия
Практические занятия выполняются
на персональных
компьютерах с использованием специальных программ (ТАУ),
разработанных на кафедре. Выполнение всех практических работ
предусматривает следующие стадии:
1. Теоретическая подготовка к выполнению работы с
использованием методических указаний, материалов лекционного
курса и других источников;
2. Получение задания, его осмысление и получение
теоретического решения поставленной задачи;
3. Практическое решение задачи на персональном компьютере
по своему варианту;
4. Оформление отчета и подготовка к защите;
5. Защита выполненной практической работы.
Практические занятия включает в себя следующие работы:
1. ВХОДНОЙ КОНТРОЛЬ. ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ
ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ.
СХЕМЫ
15
Цель работы: изучение условных обозначений элементов
технических систем.
Задание:
1. Изучить условные обозначения электрических,
функциональных и структурных схем.
2. Рассмотреть и прочитать предложенные преподавателем
схемы.
Время выполнения – 2 часа
2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
ТИПОВЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ ЗВЕНЬЕВ
Цель работы: изучение переходных характеристик типовых
динамических звеньев
Задание:
1. Изучить переходные характеристики типовых звеньев.
2.Изучить
передаточные
функции
звеньев
и ознакомиться с решением дифферециальных уравнений.
3.Ознакомиться с программой для исследования типовых
динамических звеньев на ПК.
4.Снять и построить
переходные характеристики при
различных параметрах по указанию преподавателя.
5. Графически определить параметры звеньев.
Контрольные вопросы:
1. Назовите
основные
типы
и характеристики
динамических звеньев.
2. Назовите вид и параметры входного сигнала
для
получения переходных характеристик.
3. Как теоретически рассчитать переходную характеристику,
что для этого необходимо знать?
4. В чем отличие инерционного звена 2-го порядка от
колебательного звена?
5. Назовите параметры звеньев, от которых зависит
длительность переходного процесса.
6. Чем отличается реальное интегрирующее звено от
идеального?
7. Как определить по графикам длительность переходного
процесса?
Время выполнения работы – 4 часа
16
3.
ИССЛЕДОВАНИЕ
ЧАСТОТНЫХ
ХАРАКТЕРИСТИК
ТИПОВЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ ЗВЕНЬЕВ
Цель работы: исследование
амплитудной частотной
характеристики, фазовой частотной и амплитудной фазовой
частотной характеристики
Задание:
1. Ознакомиться с программой для исследования АЧХ, ФЧХ
и АФЧХ типовых динамических звеньев.
2. Снять частотные характеристики звеньев. Выявить
влияние параметров звеньев на вид частотных характеристик.
3. Сравнить полученные графики с теоретическими, сделать
выводы.
Контрольные вопросы:
1. Какие виды входных сигналов используются для
исследования частотных характеристик?
2. Как теоретически построить АЧХ, ФЧХ и АФЧХ, что для
этого необходимо знать?
3. Чем отличаются АЧХ звена 2-го порядка от АЧХ
колебательного звена?
4. Зависит ли вид АЧХ звеньев от постоянных времени Т?
5. Как по известным АЧХ и ФЧХ звена построить АФЧХ?
Время выполнения работы – 6 часов
4
.ИССЛЕДОВАНИЕ
УСТОЙЧИВОСТИ
ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КРИТЕРИЯ ГУРВИЦА
САУ
С
Цель работы: изучить критерий устойчивости Гурвица и
научиться его использовать.
Задание:
1.Исследовать предложенную структурную схему и
определить передаточную функцию разомкнутой системы.
2. Исследовать влияние коэффициентов передач К1, К2, К3 на
устойчивость системы. Добиться случая устойчивой , неустойчивой
системы и системы, находящейся на границе устойчивости.
3.. Определить передаточную функцию замкнутой системы.
4. Зарисовать графики переходных процессов
5.Проверить по критерию Гурвица полученные результаты.
Контрольные вопросы:
1. Что такое замкнутая система?
2. Какие звенья присутствуют в схеме ? Назовите их.
17
3. Как определить передаточную функцию замкнутой систем?
4.Как по Гурвицу составить главный определитель?
5. Дайте определение устойчивости системы по критерию
Гурвица.
6. Какие правила соединения и преобразования звеньев Вы
знаете?
Время выполнения работы – 4 часа
5. КРИТЕРИЙ УСТОЙЧИВОСТИ МИХАЙЛОВА
Цель работы: научиться применять для исследования
устойчивости систем критерий Михайлова.
Задание:
1. Изучить предложенную функциональную схему.
2. Определить передаточные функции звеньев и составить
структурную схему.
3. Ввести предложенные преподавателем параметры звеньев
и определить передаточную функцию замкнутой системы.
4. Рассчитать теоретически
и построить годограф
Михайлова.
5. Ввести данные в ПК в программе ТАУ и сравнить
результаты.
Контрольные вопросы:
1. Что такое встречно-параллельное соединение звеньев?
2. Что такое годограф Михайлова и как его построить?
3. Какие входные сигналы подразумеваются при
исследовании по критерию Михайлова?
4. Как определить характеристическое уравнение замкнутой
системы.
5. Назовите условие устойчивости системы по критерию
Михайлова?
6. Как влияют параметры звеньев на устойчивость системы?
Время выполнения работы – 4 часа
6. ЧАСТОТНЫЙ КРИТЕРИЙ УСТОЙЧИВОСТИ НАЙКВИСТА
Цель работы: изучение критерия устойчивости Найквиста
Задание:
1.Ввести заданные параметры звеньев в структурную схему.
18
2. Исследовать САУ на устойчивость с использованием
критерия Гурвица в программе ТАУ на ПК.
3. Изменяя параметры звеньев добиться получения
устойчивой, неустойчивой и системы на границе устойчивости.
Контрольные вопросы:
1. Для каких систем можно использовать критерий
Найквиста?
2. Назовите алгоритм построения АФЧХ для исследования
системы.
3. Чем принципиально отличается критерий Найквиста от
критерия Михайлова?
4. Как выглядит переходная характеристика устойчивой
системы?
5. В чём принципиальное отличие критерия Найквиста от
критерия Михайлова?
Время выполнения работы – 4 часа
7. КОРРЕКТИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА В ТЕХНИЧЕСКИХ
СИСТЕМАХ
Цель работы: изучение влияния КУ на параметры качества
управления.
Задание:
1. Изучить виды корректирующих устройств на конкретных
примерах.
2. Выбрать программу на ПК, реализующую исследование
различных корректирующих устройств на точность САУ.
3. Теоретически рассчитать точность системы для каждого
вида КУ.
4. Сделать выводы.
Контрольные вопросы:
1. Что такое точность САУ ?
2. Каким образом можно избавиться от статической ошибки?
3. В чем достоинства и недостатки параллельной и
последовательной коррекции?
4. Чем отличается астатическая система от статической ?
5. Какие виды КУ Вы знаете ?
Время выполнения работы – 4 часа
19
8. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И УСТРОЙСТВА САУ
Цель работы: изучение принципов работы реле, усилителей,
исполнительных механизмов и измерительных устройств.
Задание:
1. Изучить принцип работы основных элементов САУ и САР.
2. Написать передаточные функции этих элементов
3. Рассмотреть статические характеристики элементов.
Контрольные вопросы:
1. Какие основные элементы обязательны для типовой САУ?
Назовите их.
2. В чем состоит назначение магнитных пускателей и реле?
3. Какие характеристики и параметры измерительных
устройств вы знаете?
4. Классификация и назначение регуляторов в системах
автоматического управления.
5. Роль исполнительных механизмов и их виды.
Время выполнения работы – 6 чаcов
Таблица 4 – Практические занятия и их взаимосвязь с
содержанием лекционного курса
№
п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
№ раздела
1
2
2
5
5
6
7
8
Наименование практических занятий
Входной контроль. Принципиальные схемы систем.
Переходные характеристики типовых динамических звеньев.
Частотные характеристики типовых динамических звеньев.
Устойчивость САУ, критерий устойчивости Гурвица.
Критерий устойчивости Михайлова.
Частотный критерий устойчивости Найквиста.
Корректирующие устройства в технических системах.
Основные элементы и устройства САУ.
20
7. Контроль знаний студентов
Вопросы входного контроля:
1. Законы цепей постоянного и переменного тока.
2. Условные обозначения электрических схем.
3. Электрические машины и электропривод.
4. Понятие алгоритма.
5. Комплексные числа и действия над ними.
6. Преобразования Лапласа, прямое и обратное.
7. Линейные дифференциальные уравнения и их решение.
Вопросы для текущего контроля
1. Типовые динамические звенья и их характеристики.
2. Представление динамических характеристик.
3. Передаточная функция элементов и систем.
4. Структурные схемы.
5. Критерии устойчивости САУ.
6. Оценки качества управления технических систем.
7. Типовые регуляторы и их классификация.
8. Корректирующие устройства и их виды.
Вопросы для выходного контроля
1. Понятие динамической системы.
2. Процесс управления и его составляющие.
3. Основные функциональные элементы и их назначение.
4. Основные типы САУ.
5. Фундаментальные принципы управления.
6. Передаточная функция и получение её из диф. уравнения.
7. Временные и частотные характеристики элементов и систем.
8. Типовые динамические звенья.
9. Структурные схемы и основные правила их преобразования.
10. Назначение и области применения микропроцессорных
устройств. Основные характеристики и типы
микропроцессоров.
11.Понятие о коррекции динамических свойств линейных
систем.
12. Типовые законы регулирования и типы регуляторов.
13. Основные функциональные элементы и их условные
обозначения САУ и САР.
21
.
8. Контроль самостоятельной работы студентов-заочников
Вся работа студента-заочника по усвоению курса
«Управление техническими системами» складывается из
следующих этапов:
1. Самостоятельная работа по изучению теоретического
материала. Этому этапу предшествует установочная лекция, где
кратко характеризуется основные положения и цели курса.
2. Прослушивание обзорных лекций и получение консультаций в
период лабораторно-экзаменационной сессии.
3. Выполнение контрольных работ.
4. Выполнение лабораторных работ в период лабораторноэкзаменационной сессии.
Выбор варианта контрольной работы определяется последней
цифрой номера зачётной книжки. Решение каждой задачи должно
содержать исходные данные, методику расчетов, схемы и графики.
Контрольная работа состоит из двух заданий:
1. Расчет переходных характеристик типовых динамических
звеньев линейных систем автоматического управления.
2. Определение передаточных функций заданной разомкнутой и
замкнутой САУ.
Более подробно задание, программа и методические указания
можно посмотреть в « Управление техническими системами:
Программа курса, контрольное задание и методические указания
для студентов инженерно-технических специальностей заочной
формы изучения / Cост. В.А. Храмов – Хабаровск, ТОГУ, 2001г.12с». УДК - 62
9. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
Список основной литературы:
1. Теория автоматического управления:Учебник для вузов.В 2
ч. Под ред. А. А. Воронова. М. Высшая школа, 1988 г. Ч1. 367 с.
2. Попов Е.П. Теория линейных систем автоматического
регулирования и управления. Питер, 1989.-297с.
3. Цыпкин Я.З. Основы теории автоматического управления.
22
М. Высш. Шк., 1982.-570с.
Список дополнительной литературы:
1. Зайцев Г.Ф. Основы автоматического управления и
регулирования. Киев.Техника, 1988 г.-472 с.
2.Лукас В.А. Основы теории автоматического управления.
М. Недра, 1977 г.-376 с.
3.Солодовников В.В., Плотников В.И.,Яковлев А.В. Основы
теории и элементы систем автоматического регулирования.
М.Высш.Шк.,1989 г.-432 с.
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Для проведения лабораторного практикума и практических
занятий необходимы ПК с установленными программами для
выполнения лабораторных работ и практических занятий.
11. Методические рекомендации по организации изучения
дисциплины
На основании программы кафедры разрабатываются рабочие
учебные программы дисциплины с учетом фактического числа
часов, отведенных на ее изучение. В рабочих программах
предусматривается изучение основ теории автоматического
управления
и управления в технических системах, которые
определяются профилем подготовки каждого направления
(специальности) и дипломированных специалистов. Исходя из
этого, в рабочей программе отдельные разделы программы могут
быть либо усилены, либо сокращены или опущены.
Лабораторный практикум и практические занятия должны
быть нацелены на практическое изучение систем управления и их
элементов, а так же на приобретение студентами
навыков
исследования моделей систем.
Базовыми для дисциплины «Управление в технических
системах» являются курсы «Математика», «Информатика»,
«Электроника», «Электротехника».
Курс «Информатика»
обеспечивает знания и умения пользования ПК для решения
23
практических задач. Курс «Электроника» дает сведения об
основных функциональных элементах, использующихся для
построения систем управления и регулирования.
Программа рассчитана на 159 часов для специальности
200503.65 – «Стандартизация и сертификация»
12. Словарь терминов и персоналий
АЧХ – амплитудная частотная характеристика .
АФЧХ – амплитудная фазовая частотная характеристика.
КУ- корректирующее устройство
Найквист , Гарри – американский математик и физик. Внес
большой вклад в теорию управления.
Оперативная память
–
запоминающее
устройство,
предназначенное для временного хранения программ.
ПК – персональный компьютер
САР – система автоматического регулирования.
САУ – система автоматического управления.
ФЧХ – фазовая частотная характеристика.
24