Программа дисциплины по кафедре Автоматики и системотехники Теория автоматического управления icon

Программа дисциплины по кафедре Автоматики и системотехники Теория автоматического управления


Смотрите также:
Программа дисциплины по кафедре Автоматики и системотехники теория информационных процессов и...
Программа дисциплины по кафедре Автоматики и системотехники микропроцессорные системы...
Программа дисциплины по кафедре Автоматики и системотехники вычислительные машины...
Программа дисциплины по кафедре Автоматики и системотехники Информатика...
Программа дисциплины по кафедре Автоматики и системотехники моделирование систем...
Программа дисциплины по кафедре Автоматики и системотехники основы теории управления...
Программа дисциплины по кафедре Автоматики и системотехники современные средства автоматизации...
Программа наименование дисциплины Теория автоматического управления Рекомендуется для...
Программа дисциплины по кафедре автоматики и системотехники схемотехника...
Программа дисциплины по кафедре Автоматики и системотехники инженерно-техническая защита...
Программа дисциплины по кафедре Автоматики и системотехники Мультимедиа Технологии...
Программа дисциплины по кафедре Автоматики и системотехники Информационные Технологии...



Загрузка...
страницы:   1   2   3   4
скачать
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Тихоокеанский государственный университет



Утверждаю

Проректор по учебной работе

______________ С.В. Шалобанов

“_____” ________________2007_ г.



Программа дисциплины

по кафедре Автоматики и системотехники


^ Теория автоматического управления


Утверждена научно-методическим советом университета для направлений подготовки (специальностей) в области автоматики и управления


Специальность “Управление и информатика в технических системах”


Хабаровск 2007 г.


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 технического университета.


Программу составил




Лелянов




к.т.н.




Борис




доцент




Николаевич




Кафедра АИС




Ф.И.О. автора
Ученая степень, звание, кафедра







Программа рассмотрена и утверждена на заседании кафедры

протокол № ______ от «____»__________________ 2007_г

Зав.кафедрой__________«__»______ 2007_г

_Чье Ен Ун _______________

Подпись дата

Ф.И.О.







Программа рассмотрена и утверждена на заседании УМК и рекомендована к изданию

протокол № ______ от «____»_____________ 2007_г

Председатель  УМК  _______«__»_______ 2007_г

_Фейгин А. В. _______________

Подпись дата

Ф.И.О.




Директор  института  _______«__»_______ 2007_г

Клепиков С. И. __________________

(декан факультета) Подпись дата

Ф.И.О.



^ 1. Цели и задачи изучаемой дисциплины.


Курс <<Теория автоматического управления >> (ТАУ) является базовой обще профессиональной дисциплиной учебного плана специальности 220201.65 “Управление и информатика в технических системах”, непосредственно и тесно связанной с общеобразовательными и специальными дисциплинами.


    1. ^ Цель изучения дисциплины.


Целью преподавания ТАУ является подготовка высококвалифицированного специалиста, владеющего основами теории управления и умеющего выполнять исследовательские и расчетные работы по созданию и внедрению в производство линейных и нелинейных автоматических систем непрерывного и дискретного действия. В результате изучения дисциплины специалист должен получить хорошую подготовку по общетеоретическим основам автоматического регулирования и управления и практические навыки выполнения исследовательских и расчетных работ по созданию автоматических систем


1.2^ . Задачи изучения дисциплины.

В результате изучения дисциплины студенты должны знать следующее:

  • Роль место автоматических систем в задаче автоматизации технических объектов и производства, основные принципы м схемы автоматического управления, историю этой науки, роль российских ученых в ее становлении и развитии;

  • Основные типы систем автоматического управления (САУ). их математическое описание и основные задачи исследования, знать роль, содержание и методы линейной и нелинейной теории систем, методы пространства состояний и передаточных функций;

  • Владеть методами анализа и синтеза САУ при детерминированных и случайных возмущениях, уметь выполнять расчетные работы по анализу устойчивости, точности и качества систем, синтезу параметров и корректирующих звеньев по заданным требованиям к качеству функционирования систем;

  • Знать основы анализа структурных свойств (управляемости и наблюдаемости), проблемы выбора классических регуляторов , модального управления, синтеза следящих систем и наблюдателей состояний;

  • Знать основы теории нелинейных систем, методы из математического описания и моделирования, анализа устойчивости, точности и исследования периодических режимов и переходных процессов, выполнять основные расчетные работы по исследованию нелинейных САУ;

  • Знать содержание основных задач и принципов оптимального и адаптивного управления;

  • знать модели дискретных сигналов и систем, методы их анализа и синтеза;

  • Особенности цифровых систем, реализованных на базе управляющих контроллеров;

  • Знать содержание основных пакетов системы MATLAB – Simulink и его дополнительные компоненты.



^ 2.ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ

ДИСЦИПЛИНЫ.

Полученные в ходе изучения дисциплины знания должны позволить студенту уметь:

  • использовать полученные знания по ТАУ для проектирования, изготовления и эксплуатации САУ различных по направлениям и применениям ;

  • проводить анализ действующих систем с целью улучшения их качественных и эксплуатационных характеристик;

  • решать вопросы синтеза регуляторов, обеспечивающих заданное качество процессов управления и позволяющих определить состав, структуру САУ и параметры всех ее устройств из условия удовлетворения заданному комплексу технических требований в классе линейных (стационарных и нестационарных), нелинейных, дискретных и многомерных систем;

  • моделировать системы с заданными динамическими свойствами и качественными характеристикам;

  • применять основы теории оптимальных систем с целью получения улучшенных качественных и динамических характеристик систем

  • осуществлять расчеты и модельные (компьютерные) эксперименты, ориентированные на наглядное подтверждение изучаемых методов и приобретение навыков анализа и синтеза линейных и нелинейных систем.



^ 3.ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ.


Таблица 1 – объем дисциплины и виды учебной работы

Наименование

По учебным планам основной траектории обучения

с максимальной трудоёмкостью

с минимальной трудоёмкостью

^ Общая трудоёмкость дисциплины







по ГОС

360

360

по УП

323

323
Изучается в семестрах

5,6

5,6

^ Вид итогового контроля по семестрам







зачет

6

6

экзамен

5

5

Курсовой проект (КП)







Курсовая работа (КР)

6

6

^ Вид итогового контроля самостоятельной работы без отчетностей








расчетно-графические работы (РГР)







Реферат (РФ)







Домашние задания (ДЗ)







^ Аудиторные занятия:







всего

187

187

В том числе: лекции (Л)

85

85

Лабораторные работы (ЛР)

68

68

Практические занятия (ПЗ)

34

34

^ Самостоятельная работа







общий объем часов (С2)

136

136

В том числе на подготовку к лекциям

19

19

на подготовку к лабораторным работам

46

46

на подготовку к практическим занятиям






на выполнение КП







на выполнение КР

34

34

на выполнение РГР







на написание РФ







на выполнение ДЗ







на экзаменационную сессию









^ 4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ. 5 семестр . 51 ч.


Содержание дисциплины включает в себя следующие разделы:

4.1. История развития автоматики. Предмет и задачи

дисциплины . Содержание задач управления .

Классификация систем управления.

4.2. Фундаментальные принципы управления, основные виды

автоматического управления. Основные законы

регулирования. Статическое и астатическое

регулирование.

4.3. Структура и функциональные компоненты САУ.

Линеаризация. Преобразование Лапласа и Фурье.

Передаточная функция. Виды типовых воздействий.

4.4 Частотные и временные характеристики. Уравнение

свертки. Диаграмма Боде.

4.5. Элементарные звенья и их характеристики

    1. Структурные схемы и графы. Правила

эквивалентных преобразований структурных схем.

Передаточные функции разомкнутой и замкнутой

систем.

    1. Переходные процессы. Процессы автономных систем. Вынужденное и установившееся движения. Статический режим.

    2. Понятие пространства состояний и модели состояние – выход. Переменные состояния. Модели состояние-выход и переходные процессы. Свойства моделей состояние – выход.

    3. Модели вход-состояние выход (ВСВ). Передаточная функция (матрица) и структурные схемы моделей ВСВ.

    4. Фазовые траектории автономной системы второго порядка. Эквивалентные преобразования и канонические представления моделей ВСВ.

    5. Модели задающих блоков и внешних воздействий. Регуляторы и модели замкнутых систем. Операторные и векторно-матричные модели

    6. Устойчивость и структурные свойства систем. Техническая и математическая устойчивость. Устойчивость возмущенных систем.

    7. Критерии устойчивости. Метод Гурвица. Корневые

критерии устойчивости. Первый и второй методы Ляпунова и устойчивые матрицы.

    1. Критерии устойчивости Михайлова и Найквиста. Запасы

устойчивости по фазе и модулю .

    1. Области устойчивости в пространстве параметров. D –

разбиение Устойчивость систем с запаздыванием и

систем с иррациональными звеньями .

    1. Структурные свойства систем управления. Чувствительность, управляемость и наблюдаемость систем управления. Симметричность структурных систем и невырожденные системы.

    2. Качество систем управления. Показатели качества . Оценка качества по переходным функциям. Установившееся движение и точность. Динамические показатели автономных систем.

    3. Корневые методы исследования качества. Расположение полюсов и теорема подобия. Анализ быстродействия. Оценки колебательности и быстродействия по норме вектора состояния.

    4. Метод стандартных переходных функций. Полином Баттерворта и переходные функции.

    5. Оценка точностных показателей . Точность при постоянных входных воздействиях. Оценка точности в типовых режимах и метод коэффициентов ошибок.

    6. Методы управления и синтез САУ. Общие принципы управления. Управление выходом и одноконтурные системы.

    7. Регуляторы и системы управления состоянием. Синтез алгоритма стабилизации и метод модального управления. Стабилизация возмущенного объекта.

    8. Синтез линейных систем управления. Закон управления, влияние производных и интеграла на свойства процессов управления. Прямые и обратные связи и их влияние на работу САУ.

    9. Типы коррекции. Последовательные и параллельные корректирующие устройства, неединичная главная обратная связь.

    10. Корректирующие устройства по внешнему воздействию. Инвариантность. Частотный метод синтеза корректирующих устройств.

    11. Коррекция в пространстве состояний.


^ 6. СЕМЕСТР . 34 ч.


Нелинейные системы


    1. Виды и особенности нелинейных систем . Фазовое

пространство и фазовая плоскость. Переходные

процессы и автоколебания на фазовой плоскости. Метод

гармонического баланса .

    1. Анализ равновесных режимов. Автоколебания в нелинейных системах. Методы линеаризации нелинейных моделей. Вычисление

коэффициентов гармонической линеаризации.

Алгебраический и частотный способы определения

симметричных автоколебаний.

    1. Исследование устойчивости нелинейных систем.

Первый и второй методы Ляпунова.

Частотный критерий абсолютной устойчивости.

4.30. Процессы управления в автоколебательных системах.

Нелинейные системы с коррекцией.


Дискретные системы


4.31. Дискретные системы. Построение дискретных моделей.

Модели вход – выход. Модели вход- состояние – выход.

Элементарные звенья дискретных систем.

4.32.Основные свойства дискретных систем. Управляемость

и наблюдаемость . Устойчивость дискретных систем

4.33. Качество дискретных систем управления. Динамические

показатели качества. Оценка точностных показателей

4.34. Цифровые системы управления. Аппаратура цифровых

систем. Прохождение сигналов и эквивалентная схема

цифровой системы управления. Особенности цифровых

систем.

4.35. Проблемы дискретизации цифровых моделей .Методы

дискретизации цифровых моделей. Анализ

интервала квантования


Стохастические модели


4.36. Линейные стохастические модели систем управления.

Модели и характеристики случайных сигналов.

4.37. Прохождение случайных сигналов через линейные

Звенья. Анализ и синтез линейных стохастических

систем при стационарных случайных воздействиях.


Оптимальные системы

4.38. Оптимальные системы автоматического управления.

Оптимальное управление, оптимальные передаточные

функции и оптимальные законы управления. Метод

динамического программирования Беллмана.

4.39. Принципы максимума Понтрягина.

4.40.Оптимальные по быстродействию, расходу ресурсов и

и энергии САУ. Теорема об

n – интервалах.

4.41. Аналитическое конструирование

оптимальных регуляторов.

4.42. Робастные системы.

4.43. Адаптивное управление.


Таблица 2 – Разделы дисциплины и виды занятий и работ


Раздел дисциплины
Л

ЛР

ПЗ

КП

(КР)
РГР

ДЗ

РФ

С2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10


1

История, фундаментальные принципы управления, законы регулирования

*

*

*

*














2

Структура линейных САУ. Преобразование Фурье и Лапласа. Исследования во временной и частотной областях

*

*

*

*













3

Устойчивость. Критерии, области устойчивости.

*

*
















*

4

Структурные свойства САУ. Качественные характеристики автоматических систем.

*






















5

Методы управления и синтез САУ

*






















6

Регуляторы и системы управления состоянием

*






















7


Типы коррекции. Последовательные и параллельные корректирующие устройства. Коррекция в пространстве состояний


*

*
















*

8

Нелинейные системы. Метод гармонического баланса. Равновесные режимы. Автоколебания.

























9

Дискретные системы. Свойства. Управляемость, наблюдаемость. Устойчивость. Качество

*

*

*













*

10

Цифровые системы автоматического управления, особенности.

*

*

*













*

11

Стохастические САУ. Проблемы, прохождение случайных сигналов .

*

*

*
















12

Оптимальные САУ. Принцип максимума Понтрягина. Робастные системы. Адаптивное управление.

*

*

*













*



^ 5.ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ


Перечень лабораторных работ включает в себя следующие поставленные лабораторные работы:


Лабораторная работа 1

Введение в Matlab – Simulink


^ Цель работы: Ознакомление с моделированием процессов и систем в Matlab - Simulink. Пакеты Signal Processing Tools, Control Toolbox и Simulink

Задание 1. Ознакомиться с общими сведениями об основах визуального моделирования динамических систем. Библиотека Simulink – ядро пакета Simulink запуск и использование Simulink, разделы:

  • Sinks;

  • Sources;

  • Continuous;

  • Discrete;

  • Math Operations;

  • Discontinuities;

  • User Defined Functions;

  • Signals Attributes;

  • Ports & Subsystems;

  • Look-Up Tables;

  • Model Verification;

  • Model-Wide Utilities;



Задание 2. Построение блок схем :

  • Выделение объектов;

  • Операции с блоками;

  • Проведение соединительных линий;

  • Метки сигналов;

  • Создание подсистем;

  • Сохранение и вывод на печать блок-схемы S – модели;

  • Примеры создания S – моделей;

Задание 3. Примеры создания S – моделей:

  • Моделирование структурных схем статических и астатических систем;

  • Моделирование поведения физического маятника;

  • Моделирование движения трех тел под действием сил гравитации;







Скачать 0,55 Mb.
оставить комментарий
страница1/4
Дата28.09.2011
Размер0,55 Mb.
ТипПрограмма дисциплины, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

страницы:   1   2   3   4
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