Рабочая программа дисциплины «Теория автоматического управления» для студентов специальности 220301 Автоматизация технологических процессов и производств Семестр 6,7
| скачать ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» ____________________________________________________ «УТВЕРЖДАЮ» Декан ТЭФ ____________ Кузнецов Г.В. «______» _____________ 2009 г. Р А Б О Ч А Я П Р О Г Р А М М А дисциплины «Теория автоматического управления» для студентов специальности 220301 – Автоматизация технологических процессов и производств Семестр 6,7 Лекции 112 час. Практические занятия 32 час. Лабораторные занятия 32 час. Курсовая работа Самостоятельная работа 182 час. Итого: 358 час. диф. зачет - 7 сем. Экзамен - 6, 7 сем. Томск 2009 Рабочая программа составлена на основании типовой программы «Теория автоматического управления» для высших учебных заведений по специальности 210200 – Автоматизация технологических процессов и производств (УМО - 21.03.25.89) Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры “Автоматизация теплоэнергетических процессов” «______» ____________ 2009 г. Зав. кафедрой АТП ____________ В.С. Андык Одобрено методической комиссией теплоэнергетического факультета «_______» __________ 2009 г. Председатель __________ А.В. Воробьев
^ Цель изучения дисциплины « Теория автоматического управления » заключается в формировании у студентов знаний и умений анализа и синтеза систем автоматического регулирования и управления. В результате изучения дисциплины студент должен знать:
Должен уметь:
Изучение теории автоматического управления базируется в основном на учебном материале следующих дисциплин: «Высшая математика» (линейная алгебра, дифференциальное и интегральное исчисление, дифференциальные уравнения, преобразования Лапласа и Фурье, теория вероятностей); «Математические основы теории управления» (методы решения разностных и дифференциальных уравнений, теория матриц); «Электротехника и электроника» (переходные процессы в электрических цепях). Изучение дисциплины предусматривает широкое применение ЭВМ при проведении практических и лабораторных занятий и при выполнении курсовой работы. Теория автоматического управления используется при изучении определенных разделов дисциплин: «Технические средства автоматизации» (регуляторы); «Проектирование систем автоматизации» (проектирование локальных АСР, АСУТП); «Автоматизированные системы управления технологическими процессами ТЭС» (системы автоматического управления энергоблоками и вспомогательным оборудованием ТЭС). ^ 3.1. Содержание лекций Шестой семестр (40 часов) 3.1.1. Основные понятия теории автоматического управления Автоматизация, ее цели, технико-экономическая эффективность и значение ее для развития современной энергетики и промышленного производства. Связь теории автоматического управления с другими дисциплинами специальности. Исторический путь развития теории автоматического управления. Понятие управления, цели управления, критерии качества управления, объекта управления, автоматической системы управления. Автоматическое регулирование. Классификация систем автоматического регулирования (АСР), элементы АСР. Задачи исследования систем управления и автоматического регулирования. 3.1.2. Математический аппарат исследования систем автоматического управления Понятие математической модели объекта управления. Уравнения динамики и статики. Линеаризация. Основные свойства преобразования Лапласа. Формы записи дифференциальных уравнений. Передаточные функции. Частотные характеристики. Временные характеристики. Элементарные звенья и их характеристики. Структурные схемы, уравнения и частотные характеристики стационарных линейных систем. Многомерные стационарные линейные системы. Нестационарные линейные системы.
Понятие устойчивости. Общая постановка задач устойчивости по А.М. Ляпунову. Теоремы А.М. Ляпунова об устойчивости движения по первому приближению. Условия устойчивости систем автоматического управления. Алгебраические критерии устойчивости. Частотные критерии устойчивости. Д-разбиение. Анализ устойчивости по логарифмическим частотным характеристикам. Устойчивость систем с запаздыванием и систем с иррациональными звеньями.
Оценка качества переходного процесса при воздействии в виде ступенчатой функции. Оценка качества регулирования при гармонических воздействиях. Оценка качества регулирования в установившихся режимах (коэффициенты ошибок). Корневые методы оценки качества переходных процессов. Частотные методы оценки качества регулирования. Седьмой семестр (72 часа)
автоматического регулирования Динамические свойства промышленных объектов регулирования. Типовые линейные законы регулирования. Устойчивость систем регулирования с типовыми регуляторами. О постановке и решении задач параметрического синтеза. Синтез простейших АСР (синтез АСР 1-го порядка, синтез АСР 2-го порядка). Синтез АСР с применением интегральных оценок качества регулирования (выбор интегральной оценки, вычисление интегральных оценок, определение параметров АСР, минимизирующих интегральные оценки). Синтез АСР с помощью корневых оценок качества регулирования. Частотные методы синтеза АСР. Параметрический синтез АСР при заданном показателе колебательности. Синтез АСР при показателе колебательности М = 1. Синтез АСР с запаздыванием. 3.1.6. Нелинейные системы автоматического управления Основные типы нелинейных систем, их характеристики. Изображение движений в фазовой плоскости. Автоколебания. Метод точечных преобразований. Системы с переменной структурой. Метод припасовывания «граничных значений». Приближенное исследование автоколебаний. Метод эквивалентной линеаризации. Метод гармонического баланса. Устойчивость в малом, большом и целом. Второй (прямой) метод Ляпунова. Абсолютная устойчивость. Критерий В.М. Попова.
Понятие об импульсных системах. Динамические свойства и уравнения импульсных систем. Анализ устойчивости замкнутых импульсных систем. Исследование импульсных систем частотными методами. Коррекция импульсных систем.
Случайные процессы и их основные характеристики. Преобразование случайных воздействий линейными динамическими системами. Преобразование случайных воздействий линейной стохастической системой. Синтез оптимальных динамических систем, минимизирующих среднеквадратическую ошибку. Предельная динамическая точность регулирования. Системы высокой предельной динамической точности регулирования. Системы регулирования с добавочными информационными каналами. Способы повышения предельной динамической точности автоматических систем регулирования. Условия высокой предельной динамической точности систем с добавочными информационными каналами. Каскадные системы регулирования. Системы с компенсацией возмущений. Системы косвенного регулирования. Многосвязные системы регулирования. 3.2. Содержание лабораторных работ Шестой семестр (16 часов) Характеристики систем автоматического управления 1) опытная настройка АСР с двумя параметрами (2 часа); 2) экспериментальное определение частотных характеристик систем (2 часа);
Устойчивость линейных систем управления 4) исследование устойчивости систем управления во временной области и в плоскости корней характеристического уравнения (2 часа); 5) исследование устойчивости систем управления с помощью алгебраических критериев Рауса, Гурвица, Льенара-Шипара (2 часа);
Оценка качества работы систем автоматического управления 7) определение переходных процессов в АСР по ее вещественным частотным характеристикам. Метод трапеций (2 часа); 8) переходные процессы в системах автоматического управления (2 часа); Седьмой семестр (16 часов) Параметрический синтез систем автоматического регулирования 9) настройка типовых регуляторов методом расширенных частотных характеристик (2 часа);
Нелинейные системы управления 11) фазовые траектории и портреты нелинейных систем. Метод припасовывания (2 часа);
3.3. Практические занятия Шестой семестр (16 часов)
Седьмой семестр (16 часов)
3.4. Курсовая работа Седьмой семестр (100 часов самостоятельной работы) Тема работы: «Расчет одноконтурной системы автоматического регулирования». Содержание работы Расчетно-пояснительная записка 3.4.1. Обзор и анализ методов расчета параметров настройки регуляторов с типовыми законами регулирования. 3.4.2. Расчет и построение границы заданного запаса устойчивости АСР. 3.4.3. Определение оптимальных параметров настройки регулятора. 3.4.4. Расчет, построение и оценка качества переходного процесса в замкнутой АСР при возмущении, идущем по каналу регулирующего воздействия. 4. С А М О С Т О Я Т Е Л Ь Н А Я Р А Б О Т А Шестой семестр (32 часа) 4.1. Текущая проработка материала лекций (12 часов). 4.2. Подготовка к лабораторным занятиям (10 часов). 4.3. Подготовка к практическим занятиям (10 часов). Седьмой семестр (50 часов) 4.4. Текущая проработка материала лекций (20 часов) . 4.5. Подготовка к практическим занятиям (15 часов). 4.6. Подготовка к лабораторным занятиям (15 часов). 5. Используемые ТСО 5.1. Программируемые калькуляторы. 5.2. Персональные компьютеры (дисплейный класс). 5.3. Видеопроектор, обучающие и контролирующие программы ПЭВМ. 6. Учебная литература 6.1. Теория автоматического управления. Ч.1.,Ч.2. Под ред. А.А. Воронова. Учебное пособие для ВУЗов.- М.: Высшая школа, 1977 г. 6.2. Иващенко Н.Н. Автоматическое регулирование. Теория и элементы систем. Учебник для вузов. Изд. 4-е перераб. и доп.-М.: Машиностроение,1987- 736 с. 6.3. Теория автоматического управления. Под ред. А.В. Нетушила. Учебник для вузов. Изд. 2-е перераб. и доп.-М.: Высшая школа, 1976-280 с., 1983 - 432 с. 6.4. Ротач В.Я. Расчет настройки промышленных систем регулирования.-М.-Л.:Госэнергоиздат,1961-344 с. 6.5. Ротач В.Я. Расчет динамики промышленных автоматических систем регулирования. - М.: Энергия, 1973 - 440 с. 6.6. Стефани Е.П. Основы расчета настройки регуляторов теплоэнергетических процессов. Изд. 2-е, перераб. - М.: Энергия, 1972. - 376 с. 6.7. Стефани Е.П. и др. Сборник задач по основам автоматического регулирования теплоэнергетических процессов. Учебн. пособие для вузов. - М.: Энергия, 1973. - 336 с. 6.8. Топчеев Ю.И., Цыпляков А.П. Задачник по теории автоматического регулирования. Учебн. пособие для вузов.- М.: Машиностроение, 1977. - 592 с. 6.9. Болнокин В.Е., Чинаев П.И. Анализ и синтез систем автоматического управления на ЭВМ. Алгоритмы и программы.- М.: Радио и связь, 1986 - 248 с. 7. Перечень методических указаний и пособий 7.1. Андык В.С. Лабораторный практикум по дисциплине “Теория автоматического управления” для студентов специальности 210200. Томск, изд. ТПУ, 1998. 7.2. Андык В.С. Практикум по дисциплине “Теория автоматического управления”. Учебное пособие для студентов специальности 210200. Томск, изд. ТПУ, 1998. 7.3. Андык В.С. Теория автоматического управления. Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов специальности 210200. Томск, изд. ТПУ, 1998. 7.4. Андык В.С. Библиотека программ по расчету систем автоматического регулирования на программируемых микрокалькуляторах. Методические указания и программы к выполнению курсовых работ, курсовых и дипломных проектов для студентов специальности 210200. Томск, изд. ТПИ, 1991. 7.5. Андык В.С., Татарников А.А. Автоматизированные системы управления технологическими процессами объектов ТЭС. Учебное пособие по курсовому проектированию. Томск, изд. ТПИ, 1986.- 95 с. 7.6.Дурновцев В.Я. Расчет автоматических систем регулирования. Электронная книга/ Пособие по расчетным и лабораторным работам в MathCADe - Северск: СТИ ТПУ, 1997.- 188 с. 7.7. Теория автоматического управления. Учебное пособие.– Томск: изд-во ТПУ, 2005.– 108 с. Программу составил к.т.н., доцент Андык В.С. Зав. кафедрой АТП к.т.н., доцент Андык В.С.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка: 