 |
|
ХАРАКТЕРИСТИКА ДИСЦИПЛІНИ
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНА МЕТАЛУРГІЙНА АКАДЕМІЯ УКРАЇНИ
РОБОЧА ПРОГРАМА,
Методичні вказівки та індивідуальні завдання
До вивчення дисципліни «Теорія автоматичного керування»
для студентів напряму 6.050202 – автоматизація
та комп’ютерно-інтегровані технології
Затверджено
на засіданні Вченої ради академії
Протокол № від
Дніпропетровськ НМетАУ 2013
УДК 681.518:621.3(07)
Робоча програма, методичні вказівки та індивідуальні завдання до вивчення дисципліни «Теорія автоматичного керування» для студентів напряму 6.050202 – автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології / Укл.: Г.С. Щербина, І.Г. Тригуб, В.П. Радченко. – Дніпропетровськ: НМетАУ, 2013. – 54 с.
Пропонується комплекс індивідуальних завдань для виконання контрольних робіт з нормативної дисципліни «Теорія автоматичного керування», а також завдань на курсову роботу. Для кожної групи завдань наведені рекомендації щодо їх виконання, які підкріплені відповідними прикладами. Аналітичні розрахунки рекомендується перевірити шляхом імітаційного моделювання на ПЕОМ.
Призначена для студентів напряму 6.050202 – автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології заочної форми навчання.
Друкується за авторською редакцією.
Укладачі: Г.С. Щербина, канд. техн. наук, доц.
І.Г. Тригуб, канд. техн. наук, доц.
В.П. Радченко, асист.
Відповідальний за випуск О.П. Єгоров, канд. техн. наук, доц.
Рецензент В.С.Ткачев, канд. техн. наук, доц. (ПГАСА)
Підписано до друку ________. Формат 60х84 1/16. Папір друк.
Друк плоский. Облік.-вид. арк. _____. Умов. друк. арк. _____.
Тираж 100 прим. Замовлення №____.
Національна металургійна академія України
49600, Дніпропетровськ, пр. Гагаріна, 4
Редакційно-видавничий відділ НМетАУ
ЗМІСТ
ВСТУП.............................................................................................................. 4
1. РОБОЧА ПРОГРАМА.................................................................................. 6
1.1. ХАРАКТЕРИСТИКА ДИСЦИПЛІНИ.................................................. 6
1.2. РОЗПОДІЛ НАВЧАЛЬНИХ ГОДИН.................................................... 8
1.3. ЗМІСТ ДИСЦИПЛІНИ.......................................................................... 9
1.3.1. Теоретичний матеріал................................................................... 9
1.3.2. Практичні заняття........................................................................ 15
1.3.3. Курсова робота............................................................................ 16
2. МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ КОНТРОЛЬНИХ ТА
КУРСОВОЇ РОБІТ.......................................................................................... 17
2.1. ЗАВДАННЯ ДЛЯ КОНТРОЛЬНИХ РОБІТ....................................... 17
2.1.1. ЗАВДАННЯ №1. Побудова динамічних характеристик
типових ланок і їхніх з'єднань.............................................................. 17
2.1.2. Рекомендації до виконання завдання №1................................... 22
2.1.3. ЗАВДАННЯ №2. Стійкість і якість систем автоматичного
керування............................................................................................... 23
2.1.4. Рекомендації до виконання завдання №2................................... 28
2.1.5. ЗАВДАННЯ №3. Розрахунок параметрів автоколивань в
нелінійній системі.................................................................................. 28
2.1.6. Рекомендації до виконання завдання №3................................... 30
2.2. ПРИКЛАДИ ВИКОНАННЯ ЗАВДАНЬ............................................. 31
2.2.1. Розрахунок та побудова часових і частотних характеристик
з’єднань динамічних ланок................................................................... 31
2.2.2. Розрахунок параметрів автоколивань в нелінійній системі....... 37
2.3 РЕКОМЕНДАЦІЇ ДО ВИКОНАННЯ КУРСОВОЇ РОБОТИ.............. 41
РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА.............................................................. 53
ВСТУП
Складність сучасного виробництва, розмаїтість машин, агрегатів і технологічних процесів, особливі умови, у яких вони протікають, збільшення швидкостей обробки матеріалів і підвищення вимог до якості готової продукції роблять у багатьох випадках неможливим керування агрегатами без систем автоматизації, тому що людина не в змозі швидко й ефективно реагувати на безліч факторів, що впливають на хід процесів.
Загальним напрямком комплексної автоматизації й механізації є створення автоматизованих систем керування технологічними процесами (АСУ ТП) на основі застосування широкої номенклатури вимірювальних пристроїв, міні- і мікроеом, інтегрованого керування.
При створенні АСУ ТП виникає ряд взаємозалежних завдань, у рішенні яких необхідне участь технологів, механіків, математиків і інших фахівців. Звідси випливає важливість знання основ теорії автоматичного керування.
Проблема забезпечення необхідних властивостей автоматичних систем досить складна. У ній можуть бути виділені насамперед наступні приватні завдання: забезпечення стійкості (стабілізація); підвищення запасу стійкості (демпфірування); підвищення точності регулювання в сталих режимах (зменшення або усунення статичної помилки відтворення впливу, що задає, зменшення або усунення впливу збурювань); поліпшення перехідних процесів (збільшення швидкодії, максимальне зменшення динамічних помилок відтворення впливу й від збурювань).
Ціль виконання контрольних завдань і курсової роботи - закріплення теоретичних знань і придбання практичних навичок розробки й розрахунку окремих вузлів автоматизованих систем керування.
Контрольна робота включає ряд завдань, що відбивають основні розділи програми досліджуваної дисципліни.
Курсова робота присвячена розрахунку лінійної системи й аналізу її функціонування шляхом імітаційного моделювання на ПЕОМ із застосуванням MATLAB/Simulink.
Контрольні завдання й завдання на курсову роботу видаються на семестр, у якому вивчається дисципліна, у попередньому семестрі на настановних лекціях.
Після виконання робіт студентами заочного факультету вони висилаються в деканат для перевірки. Якщо роботи виконані вірно й відповідно до завдання, студент допускається до їхнього захисту. У випадку наявності помилок або виконання робіт не відповідно до завдання, вони вертаються для доробки або виправлення помилок. Захистити контрольну й курсову роботи необхідно до екзамену з досліджуваної дисципліни.
Контрольна робота й пояснювальна записка до курсової роботи повинні бути оформлені на форматі А4. Перелік використовуваної літератури приводиться наприкінці роботи. Посилання на джерело в тексті робляться скорочено: у квадратних дужках вказується номер джерела за списком. В окремих випадках після вказівки джерела приводиться номер таблиці, малюнка або сторінки, наприклад, /3/, табл.8; /2/, мал.4; /4/, с.72. Не допускається ніяких скорочень слів і позначень, крім прийнятих офіційними джерелами. Креслення схем, графіки й інші ілюстрації повинні бути виконані акуратно й містити необхідні позначення. У підрисуночних написах необхідно розкрити скорочені позначення, прийняті в схемі.
РОБОЧА ПРОГРАМА
ХАРАКТЕРИСТИКА ДИСЦИПЛІНИ
Навчальна дисципліна "Теорія автоматичного управління" є нормативною і входить до циклу дисциплін професійно-орієнтованих за фахом. Вивчення цієї дисципліни дає студентові знання та навички, необхідні для проектування та налагодження систем автоматичного управління (САУ).
Мета вивчення дисципліни – опанування постановки задач, засвоєння принципів побудови САУ, методів аналізу та синтезу лінійних, нелінійних, імпульсних, цифрових, адаптивних та оптимальних систем з застосуванням сучасних програмних комплексів для моделювання динамічних систем.
В результаті вивчення дисципліни студент повинен
знати:
- основні поняття теорії управління та регулювання;
- методи побудови математичних моделей САУ;
- методи аналізу стійкості та якості САУ;
- методи синтезу САУ із заданими показниками якості функціонування;
вміти:
- складати диференційні рівняння елементів САУ та системи в цілому;
- складати і перетворювати структурні схеми САУ;
- визначати часові функції та часові характеристики САУ та її елементів за умов дії сигналів різного роду;
- визначати частотні функції та характеристики САУ;
- аналізувати стійкість лінійних, імпульсних та нелінійних САУ;
- розраховувати управляючі пристрої (регулювачі), які забезпечують показники якості, що вимагаються, у тому числі з використанням методу простору станів;
- синтезувати САУ за умов дії випадкових сигналів;
- застосовувати адаптивні методи для управління нестаціонарними об’єктами.
Критерії успішності – отримання позитивних оцінок при складанні контрольних робіт та при захисті курсової роботи.
Засоби діагностики успішності навчання – комплекти контрольних робіт, варіанти курсової роботи.
Зв’язок з іншими дисциплінами – вивчення матеріалу дисципліни базується на знаннях з “Вищої математики”, “Фізики”, “Комп’ютерні технології та програмування” та інших.
Набуті знання та уміння використовуються при вивченні дисциплін “Ідентифікація та моделювання технологічних об’єктів”, “Автоматизація технологічних процесів та виробництв”, ”Системи керування електроприводами”.