Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 21 icon

Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 21


Смотрите также:
Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1-21/01 министерство образования и науки российской...
Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 21...
Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 21/01 федеральное агентство по образованию...
Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 21...
Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 21...
Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 21...
Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 21...
Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 21...
Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 21...
Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 21...
Рабочая программа учебной дисциплины тпу 1-21/01...
Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1-21/01 федеральное агентство по образованию...



Загрузка...
скачать


Рабочая программа учебной
дисциплины






Ф ТПУ 7.1 – 21/01





ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

----------------------------------------------------------------------------------------------------


УТВЕРЖДАЮ:


Декан АВТФ

__________С.А. Гайворонский

« » ________________ 2009 г.


^ МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ


Рабочая программа для специальности 010501

“Прикладная математика и информатика"


Факультет автоматики и вычислительной техники (АВТФ)

Обеспечивающая кафедра прикладной математики


Курс пятый

Семестр девятый

Учебный план набора 2005 года с изменениями 2006 года


^ Распределение учебного времени


Лекции 36 часов (ауд.)

Лабораторные занятия 54 часа (ауд.)

Практические (семинарские занятия) 0 часов (ауд.)

Курсовой проект в _____ семестре 0 часов (ауд.)

Курсовая работа в _____ семестре 0 часов (ауд.)


^ Всего аудиторных занятий 90 часов (ауд.)


Самостоятельная (внеаудиторная) работа 90 часов


Общая трудоемкость 180 часов


Экзамен в 9 семестре

Зачет в 9 семестре


2009г.

ПРЕДИСЛОВИЕ


1. Рабочая программа составлена на основе ГОС по специальности 010501 “Прикладная математика и информатика”, утвержденного Минобразованием РФ от 23.03.2000 N199 ен/сп и стандарта СТП ТПУ 2.4.01-02 “Система образовательных стандартов. Рабочая программа учебной дисциплины. Общие требования к содержанию и оформлению”.


РАССМОТРЕНА И ОДОБРЕНА на заседании обеспечивающей кафедры прикладной математики (ПМ) "___"__________ г. протокол № _____.


2. Разработчик

доцент кафедры прикладной математики __________ Ю.В.Бабушкин


3. Зав. обеспечивающей кафедрой ПМ __________ В.П.Григорьев


4. Рабочая программа СОГЛАСОВАНА с факультетом, выпускающими кафедрами специальности; СООТВЕТСТВУЕТ действующему плану.


Зав. выпускающей кафедрой _________ В.П.Григорьев


_____________________________________________________________


УДК 006.44.378.1


Ключевые слова: рабочая программа, содержание, оформление, требования, структурные элементы, экспертиза, согласование, утверждение, хранение, обращение.

_____________________________________________________________


АННОТАЦИЯ


Рабочая программа по дисциплине "Математическое и программное обеспечение компьютерных системы управления" разработана для студентов, обучающихся по специальности 010501 “Прикладная математика и информатика” очной формы обучения.

В программе дается содержание и изложение способов обеспечения для изучения математического и программного обеспечения по методам анализа и синтеза компьютерных систем управления на базе теории Z-преобразования и метода пространства состояний.


Разработчик Бабушкин Ю.В., кафедра прикладной математики, АВТФ, e-mail: am@am.tpu.ru.




^ 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ


1.1. Цели преподавания дисциплины


Широкое внедрение в различных отраслях промышленности цифровых (компьютерных) систем управления связано с развитием цифровых вычислительных машин (микропроцессоров), преимуществами работы с цифровыми сигналами и возможностью оперативного изменения алгоритмов управления и обработки сигналов путем перепрограммирования микропроцессоров.

Целями преподавания данной дисциплины являются изучение математических методов анализа и синтеза компьютерных систем управления (КСУ), основанных на теории z-преобразования и пространства состояний, а также прикладного программного обеспечения.


^ 1.2. Задачи изложения и изучения дисциплины


Поставленные цели изучения дисциплины обеспечиваются посредством чтения лекций, решения учебных задач на практических занятиях, закрепления теоретических знаний при проведении лабораторных работ и самостоятельной познавательной деятельности студентов при подготовке к практическим занятиям и лабораторным работам, зачету и экзамену.


^ 2. СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛИНЫ (ЛЕКЦИИ)

(36 часов)


Методы анализа и синтеза КСУ на основе применения z-преобразования и метода пространства состояний излагаются как непосредственное развитие и продолжение теории непрерывных систем управления, что обеспечивает преемственность данной дисциплины с предшествующими.


РАЗДЕЛ 1. Основные понятия


Лекция 1. Введение. Общие сведения о КCУ. Классификация КСУ.

(2 часа) Структурные схемы КСУ и их элементы ЭВМ, АЦП, ЦАП,УВХ.


РАЗДЕЛ 2. Математическое обеспечение КСУ


Лекция 2. Квантование непрерывных сигналов. Математическое описание

(2 часа) процесса квантования. Идеальный и реальный квантователи.

Теорема Котельникова. Экстраполяторы нулевого и первого порядков.


Лекция 3. Дискретное преобразование Лапласа. Определение

(2 часа) z-преобразования. Вычисление z-преобразования.

Обратное z-преобразование.


Лекция 4. Теоремы z-преобразования. Ограничения метода

(2 часа) z-преобразования.

РАЗДЕЛ 3. Цифровое моделирование


Лекция 5. Импульсная передаточная функция фиксатора нулевого

(2 часа) порядка и КСУ. Цифровая модель с квантователем и

фиксатором нулевого порядка.

Лекция 6. Цифровое моделирование с применением методов

(2 часа) численного интегрирования. Метод прямоугольников и

трапеций. Цифровое моделирование с помощью z-форм.

РАЗДЕЛ 4. Анализ компьютерных систем управления


Лекция 7. Анализ КСУ во временной области.

(2 часа) Анализ установившихся ошибок КСУ. Коэффициенты ошибок.


Лекция 8. Анализ КСУ в частотной области. Методы построения

(2 часа) частотных характеристик КСУ. Методы анализа устойчивости КСУ.

Z-аналоги критерия Гурвица и Михайлова. Критерий Найквиста.


РАЗДЕЛ 5. Синтез компьютерных систем управления


Лекция 9. Коррекция компьютерных систем с помощью аналоговых

(2 часа) регуляторов.

Лекция 10. Коррекция КСУ с помощью цифровых регуляторов.

(2 часа)

Лекция 11. Синтез КСУ с использованием билинейного преобразования.

(2 часа)


Лекция 12. Цифровой ПИД-регулятор.

(2 часа) Синтез КСУ с апериодическим переходным процессом.


РАЗДЕЛ 6. Метод пространства состояний в КСУ


Лекция 13. Уравнения состояния. Переходная матрица состояния.

(2 часа) Решение неоднородного уравнения состояния.


Лекция 14. Уравнения состояния компьютерных систем управления с

(2 часа) непрерывной частью и систем, содержащих цифровые

элементы.


Лекция 15. Переходные уравнения состояния КСУ. Цифровое

(2 часа) моделирование и аппроксимация.


Лекция 16. Решение дискретного уравнения состояния с помощью

(2 часа) z-преобразования. Решение разностных уравнений.


Лекция 17. Декомпозиция цифровых систем управления

(2 часа) (непосредственная, последовательная, параллельная).,


Лекция 18. Управляемость и наблюдаемость КСУ. Связь между

(2 часа) управляемостью, наблюдаемостью и передаточными

функциями.


.^ 3. СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛИНЫ


Практический раздел дисциплины направлен на углубление теоретических знаний и овладение практическими навыками по анализу и синтезу цифровых систем управления, освоению программного обеспечения КСУ и состоит из двух составляющих:

- аудиторные лабораторно-практические занятия;

- аудиторные лабораторные работы.


^ 3.1. Тематика лабораторно-практических занятий (22 часа)


Практика 1. Определение прямого и обратного z-преобразования

(2 часа)

Найти прямое z-преобразование функций 1(t), exp(-at), sin(wt), t.

Найти обратное z-преобразование функций


Tz (1-ехр(-аТ)z) (z-0.2)(z-0.5)

-----, ------------------------- , -------------------.

z-1 (z-1)(z-exp(-aT)) (z-0.3)(z-0.8)


Практика 2. Определение передаточных функций цифровых систем

(2 часа) управления.

Передаточная функция разомкнутой непрерывной системы

10

W(p)= -------.

2*p+1

Составить цифровые модели замкнутой системы с квантователем и фиксатором нулевого порядка в цепи прямой и обратной связи, используя формулы численного интегрирования и метод z-форм. Найти передаточные функции полученных цифровых моделей и выходные сигналы при ступенчатом входном сигнале и периоде квантования Т = 1с.


Практика 3. Определение временных и частотных характеристик КСУ

(2 часа)

Передаточная функция разомкнутой непрерывной системы

2.5

W(p)= -------.

p+0.5


Найти выражение и построить переходную характеристику цифровой модели с квантователем и фиксатором нулевого порядка в прямой цепи с периодом квантования Т = 0.2 с.

Найти выражения и построить кривую Михайлова, годограф Найквиста и логарифмические амплитудно-фазовые частотные характеристики.


Практика 4. Расчет устойчивости цифровых систем управления.

(2 часа)

Передаточная функция разомкнутой непрерывной системы W(p)=K/(p+1).

Передаточная функция цепи обратной связи H(p)=1/p. Т=0.1с.

Найти критический коэффициент усиления цифровой модели с квантователем и фиксатором в прямой цепи используя z-аналог критерия Гурвица, Михайлова и Найквиста. Определить запас устойчивости по амплитуде и по фазе по логарифмическим частотным характеристикам.


Практика 5. Определение корректирующего устройства с помощью w-

(2 часа) преобразования.

1

Передаточная функция разомкнутой непрерывной системы W(p)=------.

р(p+1)

Найти вид передаточной функции и параметры аналогового регулятора в прямой цепи для обеспечения запаса устойчивости по амплитуде 8 дБ и по фазе 45 град.


Практика 6. Методика выбора параметров цифрового ПИД регулятора.

(2 часа)

Передаточная функция разомкнутой непрерывной системы


10

W(p)=-------------. Период квантования Т = 0.1 с.

(p+1)(р+2)


Определить параметры цифрового ПИД-регулятора из следующих условий:

- ошибка в установившемся режиме должна быть равна нулю;

- коэффициент ошибки по скорости Kv равен 5;

- перерегулирование не должно превышать 10%.


Практика 7. Изучение программного обеспечения Rnet.

(2 часа)


Практика 8. Настройка сети Rnet для управления нагревательным элементом,

(2 часа) имитатора тракта подачи топлива, реверсивного механизма


Практика 9. Настройка сети ОВЕН для управления температурой стержня,

(2 часа) поверхности


Практика 10. Настройка сети MASTERSCADA для управления температурой

(2 часа) стержня


Практика 11. Настройка сети CodeSys для управления положением штанги

(2 часа)


^ 3.2. Перечень лабораторных работ (32 часа)


Лабораторные работы 1-6 проводятся на ПЭВМ с применением пакетов программ по моделированию и исследованию цифровых систем управления.

Лабораторные работы 7-14 проводятся на ПЭВМ, связанных с действующими макетами объектов исследования.

Подробное содержание лабораторных работ представлено в методических указаниях.


^ Лабораторная работа 1. Цифровая модель с квантователем и

(2 часа) фиксаторами нулевого и первого порядков.


Лабораторная работа 2. Исследование цифровых моделей с применением

(2 часа) методов численного интегрирования и z-форм.

.

Лабораторная работа 3. Исследование на устойчивость КСУ

(2 часа) с помощью z-аналога критерия Михайлова.


Лабораторная работа 4. Синтез КСУ с помощью билинейного

(2 часа) преобразования.


Лабораторная работа 5. Исследование КСУ с ПИД-регулятором.

(2 часа)


Лабораторная работа 6. Проектирование КСУ с заданным (минимальным)

(2 часа) временем переходного процесса.

Лабораторная работа 7. Компьютерная система управления положением штанги

(2 часа)


Лабораторная работа 8. Компьютерная система управления температурой

(2 часа) нагревательного элемента


Лабораторная работа 9. Компьютерная система управления температурным

(2 часа) профилем стержня.


Лабораторная работа 10. Компьютерная система управления имитатора тракта

(2 часа) подачи топлива


Лабораторная работа 11. Компьютерная система управления реверсивным

(2 часа) механизмом


Лабораторная работа 12. Компьютерная система управления неустойчивым объектом

(2 часа)


Лабораторная работа 13. Компьютерная система управления уровнем жидкости

(2 часа)


Лабораторная работа 14. Компьютерная система управления

(2 часа) температурным полем поверхности


^ 4. ПРОГРАММА САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПОЗНАВАТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

(90 часов)


Самостоятельная познавательная деятельность студентов заключается в подготовке к практическим занятиям и лабораторным работам.


^ 4.1. Подготовка к решению учебных задач (44 часа)

Тема 1. Способы определение прямого и обратного z-преобразования.

(4 часа) Теоремы z-преобразования.


Тема 2. Определение передаточных функций компьютерных систем

(4 часа) управления с расположением квантователя в прямой цепи и в

цепи обратной связи, а также применением методов численного

интегрирования и z-форм.


^ Тема 3. Определение временных характеристик КСУ на основе

(4 часа) применения обратного z-преобразования.


Тема 4. Определение устойчивости цифровых систем управления по

(4 часа) значениям корней характеристического уравнения, z-аналогам

критерия устойчивости Гурвица, Михайлова, Найквиста.

Тема 5. Определение последовательного корректирующего устройства и

(4 часа) устройства в цепи обратной связи с помощью w-преобразования.


Тема 6. Методика выбора параметров цифрового ПИД регулятора.

(4 часа)


Тема 7. Составление уравнений пространства состояний КСУ.

(4 часа)

Тема 8. Подготовка мнемосхемы для управления нагревателем.

(4 часа)


Тема 9. Подготовка мнемосхемы для управления температурного

(4 часа) профиля стержня.


Тема 10. Подготовка мнемосхемы для управления имитатором.

(4 часа)


Тема 11. Подготовка мнемосхемы для управления реверсивным

(4 часа) механизмом.


^ 4.2. Подготовка к лабораторным работам (46 часов)


Лабораторная работа 1. Предварительный расчет передаточных функций

(2 часа) и выходных сигналов цифровых моделей с квантователем

и фиксаторами нулевого и первого порядка.

Лабораторная работа 2. Предварительный расчет передаточных функций

(2 часа) и выходных сигналов цифровых моделей с реализацией

численных методов интегрирования.


Лабораторная работа 3. Предварительный расчет устойчивости КСУ с

(2 часа) помощью z-аналогов критерия Гурвица, Михайлова

и логарифмических частотных характеристик.


Лабораторная работа 4. Предварительный синтез цифровой системы

(2 часа) управления с помощью билинейного преобразования.


Лабораторная работа 5. Предварительный расчет коэффициентов ПИД-

(2 часа) регулятора.


Лабораторная работа 6. Предварительный расчет коэффициентов

(4 часа) цифрового регулятора с заданным (минимальным)

временем переходного процесса.

Лабораторная работа 7. Ознакомление с техническим описанием

(4 часа) лабораторной установки для исследования положения

штанги


Лабораторная работа 8. Ознакомление с техническим описанием

(4 часа) лабораторной установки для управления нагревателем.


Лабораторная работа 9. Ознакомление с техническим описанием

(4 часа) лабораторной установки для исследования температурного

профиля стержня

Лабораторная работа 10. Ознакомление с техническим описанием

(4 часа) лабораторной установки имитатора тракта подачи топлива.

Лабораторная работа 11. Ознакомление с техническим описанием

(4 часа) лабораторной установки по управлению реверсивным механизмом


Лабораторная работа 12. Ознакомление с техническим описанием

(4 часа) лабораторной установки по управлению неустойчивым объектом


Лабораторная работа 13. Ознакомление с техническим описанием

(4 часа) лабораторной установки по управлению уровнем жидкости


Лабораторная работа 14. Ознакомление с техническим описанием

(4 часа) лабораторной установки по управлению температурным полем поверхности


4.3. Подготовка к защите лабораторных работ (4 ч)


^ 5. ТЕКУЩИЙ И ИТОГОВЫЙ КОНТРОЛЬ РЕЗУЛЬТАТОВ

ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ


С целью контроля результатов изучения дисциплины организуется текущая оценка знаний студентов теоретического и практического материала два раза в семестр (8 и 16 недели) согласно рейтинг-листу.

Итоговый контроль осуществляется по лабораторным работам в виде защиты лабораторных работ с оценкой (0-90 баллов) "зачет", а по теоретической и практической частям в виде экзамена (0-100 баллов).

Перечни теоретических вопросов и практических задач для проверки знаний и умений представлены в соответствующих банках контрольных материалов.


^ 5.1. Банк данных теоретических вопросов


1. Классификация САУ.

2. Математические модели ОУ.

3. Методы исследования САУ.

4. Структурные схемы КСУ.

5. Состав и назначение устройств выборки и хранения.

6. Структурные схемы АЦП и ЦАП.

7. Математическое описание процесса квантования с конечным

временем выборки: временная область, частотная область,

область изображений.

8. Математическое описание процесса квантования в идеальном

квантователе: временная область, частотная область,

область изображений.

9. Модель фиксатора нулевого порядка.

10. Определение z-преобразования.

11. Вычисление z-преобразования.

12. Обратное z-преобразование.

13. Основные теоремы z-преобразования.

14. Импульсная передаточная функция звена и соединения звеньев.

15. Импульсная передаточная функция экстраполятора нулевого

порядка.

16. Передаточная функция цифровой системы.

17. Цифровое моделирование

а) введение в систему устройств выборки и хранения;

б) метод прямоугольников;

в) метод прямоугольников с упреждением;

г) метод трапеций;

д) метод z-форм.

18. Условие устойчивости цифрового моделирования.

19. Методы определения переходного процесса КСУ

а) разложение на элементарные дроби;

б) метод деления числителя на знаменатель;

в) использование формулы обращения.

20. Анализ установившейся ошибки КСУ при различных входных

воздействиях.

21. Методы построения частотных характеристик КСУ

а) метод z-преобразования;

б) метод бесконечного ряда;

в) метод билинейного преобразования.

22. Построение логарифмических частотных характеристик.

23. Анализ устойчивости КСУ

а) z- аналог критерия устойчивости Гурвица;

б) z- аналог критерия устойчивости Михайлова;

в) запасы устойчивости по амплитуде и по фазе.

24. Синтез КСУ с аналоговыми регуляторами (последовательная

коррекция с помощью аналоговых регуляторов).

25. Синтез КСУ с цифровыми регуляторами

а) использование билинейного преобразования;

б) ПИД - регулятор;

в) цифровой регулятор с апериодическим переходным процессом.

26. Уравнения состояния непрерывных систем.

27. Переходная матрица состояния и ее свойства.

28. Уравнения состояния цифровых систем с квантованием и

фиксатором.

29. Переходные уравнения состояния цифровых систем.

30. Решение стационарного дискретного уравнения с помощью Z-преобразования.

31. Декомпозиция передаточных функций цифровых систем управления.

32. Анализ дискретных линейных систем с помощью разностных уравнений.

32. Управляемость КСУ.

33. Наблюдаемость КСУ.

34. Программное обеспечение КСУ.


^ 5.2. Банк данных практических учебных задач


1. Определить z-преобразование функций 1(t), cos(wt), t, exp(-at).


2. Определить обратное z-преобразование функций: z/(z-1),

z/(z-exp(-aT)), z/(z^2 - 1), z/(z^2 -2z + 1).


3. Используя теорему сдвига, найти z-преобразование единичной

ступенчатой функции при задержке ее на один период квантования Т.


4. Найти z-преобразование функции f(t) = exp(-at)sin(wt) с помощью

теоремы об умножении оригинала на экспоненту.


5. Используя теорему о конечном значении, определить конечное

значение f(kT) для заданного z-преобразования


F(z) = 0.792z^2/[(z-1)(z^2-0.416z+0.208)].


6. Определить z-преобразование функции f(t) = texp(-at) с помощью

теоремы дифференцирования.


7


. Определить дискретные передаточные функции ЦСУ

8


. Дана передаточная функция непрерывной системы W(p)=p/(2p+1).

Построить цифровую модель. Найти выражение для определения

переходной характеристики. Построить график переходной

характеристики.


9. Определить устойчивость КСУ, заданной передаточной функцией

разомкнутой системы


W(z) = (5z-1)/(z^3-2z^2+3z+1).


10. Найти передаточную функцию цифрового регулятора из условия

компенсации нежелательных нулей и полюсов передаточной

функции объекта


Wo(z) = (z-0.1)(z-2.5)/[(z-0.8)(0.2z-1)].


11. Передаточная функция разомкнутой системы W(p) = K/[p(p+1)].

Найти выражение переходной характеристики по методу z-форм.


12. Схема КСУ имеет вид





W1(p) = K/(p+1), W2(p) = 1. Wэ(p) = (1-exp(-Tp))/p.


Найти коэффициенты ошибок по положению, скорости и ускорению.


13. Схема КСУ имеет вид





W1(p) = 1/(p+1), W2(p) = 1/p, Т=1 с.


Построить частотный годограф W1W2(z).


14. Передаточная функция разомкнутой системы


W(z) = (z-0.5)/[(z-1)(z-0.1)], Т=1 с.


Построить логарифмические частотные характеристики. Определить

запас устойчивости по амплитуде и по фазе.


15. Передаточная функция разомкнутой цифровой системы W(z) = k(z-0.2)/(z-0.5).

Найти k, при которых замкнутая система устойчива.


16. Выражение для выходного сигнала c(z) = 0.118z/[(z-1)(z-0.764)].

Найти с[k].


17. Уравнения динамики, описывающие линейный объект, имеют вид

x1'(t) = x2(t),

x2'(t) = -2x1(t)-3x2(t)+u(t),

c(t) = x1(t).

Найти переходную матрицу состояния.


18. Уравнения динамики, описывающие линейный объект имеют вид

x1'(t) = x2(t),

x2'(t) = -2x1(t)-3x2(t)+u(t),

c(t) = x1(t).

Найти решение уравнений состояния при нулевых начальных условиях.


19. Уравнения динамики, описывающие линейный объект имеют вид

x1'(t) = x2(t),

x2'(t) = -2x1(t)-3x2(t)+u(t),

c(t) = x1(t).

Найти передаточную функцию цифровой модели системы, используя метод

z-преобразования.


20. Уравнения динамики, описывающие линейный объект имеют вид

x1(k+1) = x2(k) ,

x2(k+1) = -х1(k)-x2(k) + u(k).

Найти коэффициенты матрицы G для обратной связи по состоянию

u(k) = -G*x(k), такую, чтобы собственные значения системы c обратной связью

были равны z1 = 0.4, z2 = 0.6.


21. Цифровая система описывается уравнением

с(k+2) + 2c(k+1) + 3c(k) = r(k).

Составить уравнения состояния, получив передаточную функцию и используя параллельную декомпозицию.

22. Дискретная система описывается уравнением c(k+1)-2c(k)=k.

Найти реакцию системы на входной сигнал при с(0)=0 используя метод z-преобразования.


23. Дискретная система описывается уравнением

с(k+2) + 2c(k+1) + 3c(k) = r(k), с(0)=1, с(1)=0.8, r(k)=1(k), k=0,1.2,3….

Найти свободное движение системы.


24. Дискретная система описывается уравнением

с(k+2) + 2c(k+1) + 3c(k) = r(k), с(0)=1, с(1)=0.8, r(k)=1(k), k=0,1.2,3….

Найти вынужденное движение системы.


25. Дискретная система описывается уравнением

с(k+2) - 2c(k+1) + c(k) = 2r(k), r(k)=2k , с(0)=1, с(1)=0, k=0,1.2,3….

Найти реакцию системы на входной сигнал.


^ 5.3. Образцы экзаменационных билетов


Билет N 1


1. Математическое описание процесса квантования с конечным временем выборки: временная область, частотная область, область изображений.

2. Уравнения состояния цифровых систем с квантованием и фиксацией.

3. Определить обратное z-преобразование функции F(z) = z/(z^2 - 1).


Билет N 2


1. Математические модели ОУ. Методы исследования САУ.

2. Основные теоремы z-преобразования.

3. Определить дискретную передаточную функцию ЦСУ:





Билет N 3


1. Импульсная передаточная функция экстраполятора нулевого порядка.

2. Анализ устойчивости ЦСУ.

3. Определить дискретную передаточную функцию ЦСУ:





Билет N 4


1. Цифровое моделирование.

2. Связь между уравнениями состояния и разностными уравнениями высокого порядка.

3. Определить обратное z-преобразование функции:


F(z) = z/(z2 - z + 1).


Билет N 5


1. Математическое описание процесса квантования в идеальном квантователе: временная область, частотная область, область изображений.

2. Синтез ЦСУ с цифровыми регуляторами.

3. Определить z-преобразование функции f(t) = exp(-at).


Билeт N 6


1. Структурные схемы ЦСУ. Состав и назначение УВХ.

2. Декомпозиция передаточных функций цифровых систем управления.

3. Определить устойчивость ЦСУ по характеристическому уравнению


D(z) = 2z3 + 3z2 + 5z + 1.


Билет N 7


1. Структурные схемы АЦП и ЦАП.

2. Преобразование к канонической форме фазовой переменной.

3. Определить z-преобразование функции: f(t) = cos(wt).


Билет N 8


1. Импульсная теорема.

2. Решение стационарного дискретного уравнения с помощью z-преобразования.

3. Определить выражение для выходной координаты C(z)





Билет N 9


1. Периодичность функции F*(p).

2. Синтез КСУ с цифровыми регуляторами.

3. Определить дискретную передаточную функцию ЦСУ:





Билет N 10


1. Методы построения частотных характеристик КСУ.

2. Синтез КСУ с цифровым регулятором.

3. Дана передаточная функция цифровой системы W(z)=10/(z-0.1)(z-0.5).

Используя последовательную декомпозицию, получить уравнения состояния системы.


^ 6. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ


6.1. Компьютерные программы


1. Комплекс программ TAY для проведения лабораторных работ по дисциплине "Теория автоматического управления" - Математика и кибернетика для студентов, Москва, 1996г.

2. Комплекс программ ALD проведения лабораторных работ по дисциплине "Цифровые системы управления". Томск, ТПУ, АВТФ, кафедра прикладной математики.

3. Пакеты программ MATLAB, MATCAD.

4. Программные комплексы Rnet, OVEN Proсes Manadger, MASTER SCADA, Code Sys.


^ 6.2. Лабораторные установки


1. Лабораторная установка для исследования положения штанги.

2. Лабораторная установка для исследования температурного поля длинного стержня.

3. Лабораторная установка для исследования температуры нагревателя.

4. Лабораторная установка для исследования имитатора тракта подачи топлива.

5. Лабораторная установка для исследования работы реверсивного механизма.

6. Лабораторная установка для исследования температурного поля поверхности

7. Лабораторная установка для исследования неустойчивого объекта.

8. Лабораторная установка для исследования положения уровня жидкости.

^ 6.3. Перечень рекомендуемой литературы


Основная

1. Б. Куо. Теория и проектирование цифровых систем управления. М.: Машиностроение, 1985. 447 с.

2.Стрейц. Метод пространства состояний в цифровых системах автоматического управления. - М.: Мир, 1989.

3. Теория управления в примерах и задачах: Учебное пособие / А.В. Пантелеев, А.С. Бортаковский. – М.: Высш. шк., 2003.- 583 с.

4.Микропроцессорные автоматические системы регулирования. Под ред. В.В.Солодовникова. - М.: Высшая школа, 1991, 255 с.

5. Суэмацу Е. Микрокомпьютерные системы управления /Пер. с японск.; под ред. Есифуми Амэмия. – М.: Издательский дом "Додэка-ХХI", 2002. – 256 с.


Дополнительная

6. Певзнер Л.Д. Теория систем управления. – М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2002. – 472 с.

7. В.А. Бесекерский, В.В. Изранцев. Системы автоматического управления с микро-ЭВМ. - М.: Наука, 1987, 320 с.

8. Ю.В. Бабушкин. Методические указания к проведению лабораторных работ по цифровым системам управления. Томск 1999. ТПУ, АВТФ, Кафедра прикладной математики.


Вся рекомендуемая литература имеется в библиотеке ТПУ.

Документ: Рабочая программа

Дата разработки: «01» сентября 2004г.




Скачать 239,85 Kb.
оставить комментарий
Дата28.09.2011
Размер239,85 Kb.
ТипРабочая программа, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх