Рабочая программа учебной дисциплины \"управление техническими системами\" Цикл icon

Рабочая программа учебной дисциплины "управление техническими системами" Цикл


1 чел. помогло.
Смотрите также:
Рабочая программа дисциплины «Управление техническими системами» для специальности 260601 ...
Программа дисциплины «История и методология науки об управлении» Направление...
Рабочая программа учебной дисциплины "экономика и организация производства...
Учебная программа профилирующей дисциплины «Управление техническими системами»...
Рабочая программа по курсу "управление техническими системами" для специальности 170600 «Машины...
Рабочая программа учебной дисциплины «управление качеством» Цикл...
Рабочая программа учебной дисциплины «экономика и управление проектами» Цикл...
Рабочая программа учебной дисциплины экономика и управление производством цикл...
Рабочая программа по учебной дисциплине Управление инвестициями наименование учебной дисциплины...
Рабочая программа учебной дисциплины "оценка...
Учебная программа дисциплины «управление социальными системами» Специальность «050711...
Управление техническими системами...





МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ


(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)


ИНСТИТУТ ЭНЕРГОМАШИНОСТРОЕНИЯ И МЕХАНИКИ (ЭнМИ)
____________________________________________________________________
_______________________________________


Направление подготовки: 141100 Энергетическое машиностроение

Профиль(и) подготовки: Автоматизированные гидравлические и пневматические системы и агрегаты

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр

Форма обучения: очная


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

^ "УПРАВЛЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ"



Цикл:

профессиональный




^ Часть цикла:

базовая




дисциплины по учебному плану:

ЭнМИ; Б 3.4




^ Часов (всего) по учебному плану:

108




Трудоемкость в зачетных единицах:

3


7 семестр – 3


Лекции

36 час

7 семестр

Практические занятия

18 час

7 семестр

Лабораторные работы







^ Расчетные задания, рефераты

8 часов самостоятельной работы

7 семестр

Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)

54 часа

7 семестр

Экзамены




7 семестр

Курсовые проекты (работы)









Москва - 2010

^ 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является освоение и практическое применение студентами расчетно-теоретических методов исследования динамики, методик инженерного оптимизационного синтеза в линеаризованной постановке устройств конкурентоспособных систем автоматического управления и регулирования объектов энергетического машиностроения.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

  • самостоятельно работать и принимать решения в рамках своей профессиональной деятельности на базе основополагающих понятий линейной теории управления сложными объектами и существа системного подхода к исследованию их динамики в процессах регулирования (ОК-7);

  • анализировать достигнутые результаты в предметной области дисциплины, публично выступать, аргументировано вести дискуссию и полемику на основе знаний фундаментальных и локальных законов преобразований и движений функций поля и вещества в устройствах управления техническими системами (ОК-12);

  • изучать и компетентно анализировать научно-техническую информацию, отечественный и зарубежный опыт разработок технических систем управления объектами энергомашиностроения с использованием освоенного математического формализма и компьютерно-информационного обеспечения для моделирования процессов регулирования в линейной постановке (ОК-11, ПК-6);

  • принимать и обосновывать конкретные технические решения при создании элементов управления объектами энергетического машиностроения (ПК-10);

  • вести проектно-конструкторскую деятельность и эффективно использовать информацию о новых методах синтеза элементов оптимизированных систем автоматического регулирования техническими устройствами в предметной области работы (ПК-1, ПК-17, ПК-28).

^ Задачами дисциплины являются:

  • обеспечение необходимых и достаточных педагогических, системно-методических и материальных условий для успешного освоения обучающимися фундаментальных и прикладных разделов дисциплины (ПК-2);

  • формирование полной возможности профессионального владения выпускниками теоретическими основаниями и практическими методами анализа динамики и синтеза оптимизированных по определяющим показателям работоспособности и качества в линейной постановке отдельных элементов технических систем автоматического управления в области энергетического машиностроения (ПК-10, ПК-14);

  • достижение у обучающихся способности самостоятельной разработки конкурентоспособных элементов систем автоматического регулирования энергетических объектов (ОК-7, ПК-9).

Процесс изучения дисциплины направлен на выполнение указанных задач и, как следствие, выполнение выставленных целей.


^ 2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к базовой части основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю "Автоматизированные гидравлические и пневматические системы и агрегаты" направления 141100 Энергетическое машиностроение.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Физика», «Высшая математика», «Теоретическая механика», «Механика жидкости и газа».

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при изучении дисциплин «Автоматическое регулирование энергоустановок», «Гидропривод и гидропневмоавтоматика в системах управления», «Динамика и регулирование гидро и пневмосистем», «Средства автоматика в гидро- и пневмосистемах», а также при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы и освоения программ инженерной и магистерской подготовки.

^ 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны:

Знать:

  • основные источники научно-технической информации в предметной области дисциплины (ОК-7, ПК-6);

  • основополагающие понятия теории линеаризованных систем управления сложными объектами, существо системного подхода к исследованию их динамики в процессах регулирования (ОК-7);

  • фундаментальные и локальные законы преобразований и движений поля и вещества в элементах управления техническими системами (ОК-12);

  • математический формализм и компьютерно-информационное обеспечение моделирования динамических процессов регулирования в линеаризованной постановке (ПК-6);

  • существо методов оптимального управления и современные методики синтеза линейных динамических звеньев в оптимизированных системах регулирования технических систем (ПК-17, ПК-28);

Уметь:

  • разрабатывать физическую и математическую модель динамики технических систем управления (ПК-25);

  • корректно поставить и компьютерно реализовать исследовательские задачи определения работоспособности и качественных показателей линеаризованных систем регулирования (ПК-10);

  • осуществлять в линейной постановке структурно-параметрическую оптимизацию функционирования основных элементов технической системы в типовых режимах работы объектов регулирования (ПК-6).

Владеть практическими навыками:

  • использования предметной терминологии, поиска информации, ведения дискуссии по профессиональной тематике (ОК-2, ОК-12, ПК-6);

  • расчетно-теоретического анализа динамического состояния линеаризованных систем автоматического регулирования с установлением их энергообеспеченности, устойчивости, выполнения целевых функций и показателей качества (ПК-6);

  • инженерной оптимизации по точности отработки управляющих сигналов и быстродействию при необходимых запасах устойчивости конкретных составляющих гидрофицированных систем регулирования сложных объектов с достижением конкурентоспособных свойств (ПК-10).

^ 4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы, 108 часов.



п/п

Раздел дисциплины.

Форма промежуточной аттестации
(по семестрам)

Всего часов на раздел

Семестр

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и
трудоемкость (в часах)

Формы текущего контроля успеваемости

(по разделам)


лк

пр

лаб

сам.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

Общие сведения о системах автоматического управления (САУ) техническими объектами.

8

7

4

2




2

Тест: системный подход при исследовании и проектировании САУ и САР; цели и задачи; терминология

2

Обыкновенные линейные системы автоматического регулирования (САР)

8

7

4

2




2

Решение задач

3

Дифференциальные уравнения, передаточные функции и характеристики динамических звеньев и САР в целом

14

7

6

4




4

Решение задач

4

Законы регулирования и структурные схемы САР

4

7

2







2

Контрольная работа

5

Устойчивость линейных САР и критерии устойчивости

10

7

4

2




4

Выполнение расчетного задания

6

Переходные процессы в САР

10

7

4

2




4

Выполнение расчетного задания

7

Показатели работоспособности и критерии качества САР

13

7

6

3




4

Выполнение расчетного задания

8

Повышение качества САР

12

7

6

3




3

Завершение выполнения расчетного задания




Зачет

2

7










2







Экзамен

27

7










27

устный




Итого:

108

7

36

18




54





^ 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения

4.2.1. Лекции

1.Общие сведения о системах автоматического управления (САУ) техническими объектами

Понятия автоматического управления, систем автоматического управления (САУ) и регулирования (САР). Примеры. САУ как «черный ящик». Внешние (входные) воздействия, управляющие и возмущающие. Ограничения; функции внутреннего динамического состояния; функции целей (выхода); функционал (показатель) качества. Формулировки проблем автоматического оптимального управления и оптимизационного регулирования технических систем. Существо системного подхода при анализе и синтезе САУ и САР. Цели и задачи исследования и проектирования САУ и САР. Неформальная классификация автоматических систем по целям регулирования, взаимосвязи входных и выходных сигналов, характеру внутренних динамических процессов, видам физико-математических моделей описания динамики систем, формированию сигналов для отработки. Принятая терминология. Примеры. Принципиальные отличия математического описания функционирования линейных и нелинейных моделей САР.


2. Обыкновенные линейные системы автоматического регулирования САР

Дедуктивный подход к формированию физико-математической модели динамики САР. Фундаментальные и локальные законы динамики элементов САР, их математическая запись. Линеаризация исходных уравнений, ряд Тейлора для функций многих переменных. Принимаемые допущения. Геометрическая интерпретация. Примеры. Формы записи линейных дифференциальных уравнений в теории автоматического регулирования (ТАР). Применение операционного исчисления. Преобразования Фурье, Лапласа, Карсона-Хевисайда. Класс абсолютно интегрируемых функций. Основные свойства преобразований Лапласа и Фурье.

3. Дифференциальные уравнения, передаточные функции и характеристики динамических звеньев и САР в целом

Динамические звенья, их уравнения, временные характеристики. Передаточные, частотные передаточные функции и частотные характеристики динамических звеньев. Дуализм понятий полиномов и передаточных функций в первой и второй формах записи линеаризованных дифференциальных уравнений. Основные типовые динамические звенья – позиционные, интегрирующие, дифференцирующие; их характеристики и определяющие свойства. Системы дифференциальных уравнений динамики САР. Два способа преобразований: сведение к одному дифференциальному уравнению n-ого порядка и приведение к системе n дифференциальных уравнений первого порядка относительно обобщенных координат САР. Передаточные и частотные передаточные функции разомкнутой и замкнутой САР; их связи между собой и с полиномами дифференциальных уравнений динамики САР относительно ошибки регулирования и выходной переменной. Временные и частотные характеристики САР.

4. Законы регулирования и структурные схемы САР

Элементарные законы регулирования – пропорциональный, интегральный, изодромный, с включением динамических звеньев дифференцирующего типа. Сравнение по установившейся точности и быстродействию замкнутой САР. Комплексные законы регулирования. Выражения для передаточной функции разомкнутой системы. Физический смысл коэффициента усиления прямой цепи для различных законов регулирования. Понятия статических и астатических САР.

Назначение и первоначальный вид структурной схемы САР. Преобразования структурных схем с восстановлением дифференциальных уравнений динамики разомкнутой и замкнутой САР. Примеры.

5. Устойчивость линейных САР и критерии устойчивости

Понятие об устойчивости САР. Необходимое и достаточное условия устойчивости. Случаи нахождения системы на границе устойчивости. Теоремы Ляпунова об устойчивости линеаризованных систем. Необходимое условие устойчивости. Алгебраический критерий устойчивости Гурвица, ограничения при его использовании. Критерий устойчивости Михайлова. Критерий устойчивости Найквиста, варианты формулировок. Пример. Построение областей устойчивости. D - разбиение. Примеры применений.


6. Переходные процессы в САР

Переходная и вынужденная составляющие полного решения неоднородного обыкновенного линейного дифференциального уравнения динамики САР. Задача Коши. Связь начальных условий при стремлении аргумента к нулю «слева» и «справа». Способы определения переходной функции вынужденной составляющей решения. Непосредственное решение исходного уравнения. Сведение неоднородного уравнения к однородному. Использование операционного метода решения исходного уравнения, вещественных частотных характеристик замкнутой САР. Применение компьютерной техники.

7. Показатели назначения и критерии качества САР

Целевые функции, их энергетическое обеспечение. Обеспечение устойчивости и показателей назначения как необходимые условия работоспособности САР. Общая характеристика критериев качества САР. Качества согласующиеся и конфликтующие. Критерии точности САР. Точность в типовых режимах работы. Роль внешних возмущающих воздействий, их учет. Оценка точности методом коэффициентов ошибок. Примеры. Критерии запаса устойчивости и быстродействия. Критерии временные, корневые, частотные. Варианты применения критериев качества в системах регулирования гидрофицированных объектов.

8. Повышение качества САР

Общее понятие о корректирующих средствах и динамических звеньях. Методы повышения точности. Увеличение коэффициента усиления разомкнутой цепи. Повышение порядка астатизма. Явление структурной неустойчивости. Применение изодромных устройств. Комбинированное управление. Введение неединичных обратных связей. Масштабирование по входу или выходу для статических САР. Примеры. Повышение быстродействия введением в прямую цепь динамических звеньев дифференцирующего типа, увеличением значения среднегеометрического корня характеристического уравнения замкнутой САР, расширением полосы пропускания амплитудно-частотной характеристики САР. Повышение запаса устойчивости введением пассивных корректирующих динамических звеньев (КДЗ). Виды КДЗ и предпочтения при их применении. Демпфирование САР подавлением высоких частот, с поднятием высоких частот, с подавлением средних частот.

^ 4.2.2. Практические занятия

№ 1. Физико-математическое моделирование динамических процессов в характерных элементах комбинированных гидравлических САР. Составление исходных дифференциальных уравнений, их линеаризация с применением рядов Тейлора.

№ 2. Составление систем дифференциальных уравнений САР объектов из предметной области специальности.

№ 3. Построение временных и частотных характеристик типовых динамических звеньев в гидрофицированных САР.

№ 4. Оценки для управляющих воздействий на управляемые объекты при различных законах регулирования – элементарных и комплексных.

№ 5. Составление структурных схем САР, их преобразования.

№ 6. Определение устойчивости линеаризованных САР с применением необходимого, а также необходимого и достаточного условий устойчивости.

№ 7. Применение критериев устойчивости Гурвица, Михайлова, Найквиста.

№ 8. Построение переходных характеристик для статической и астатической САР первого порядка.

№ 9. Оценки для показателей качества гидроприводных САР по точности, быстродействию и запасу устойчивости.

№ 10. Применение методов повышения точности отработки входного сигнала, быстродействия и запаса устойчивости гидроприводных линейных САР.


^ 4.3. Лабораторные работы

Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены.


4.4. Расчетное задание

Расчет и исследование динамики электрогидравлической САР сложного объекта.


4.5. Курсовые проекты и курсовые работы

Курсовой проект и курсовая работа учебным планом не предусмотрены.

^ 5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся в форме лекций с использованием презентаций, рисунков, в том числе на электронных носителях. Студентам выдаются раздаточные материалы и методические указания к освоению наиболее сложных разделов дисциплин в традиционном и в электронном видах.

^ Практические занятия кроме традиционных форм проведения включают современные информационные технологии. Для осуществления прямых и обратных преобразований операционного исчисления, построения структурных схем САР, их частотных и временных характеристик, решения систем алгебраических и дифференциальных уравнений используются проблемно-ориентированные программные пакеты в средах MathCAD Pius 6.0, Mathematica, MathLab (Simulink).

^ Самостоятельная работа включает подготовку к тестам, решению практических задач, к контрольной работе, подготовку к выполнению лабораторных работ, выполнению расчетных заданий и их защитам, подготовку к зачетам и экзаменам по дисциплине.


^ 6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются контрольная работа, устный опрос, защита расчетных заданий, защита каждой практической задачи.

Аттестация по дисциплине – зачет и экзамен. Оценка за зачет определяется как среднеарифметическая оценка защиты практических задач, расчетного задания и выполненной контрольной работы.

Оценка за освоение дисциплины, выносимая в приложение к диплому, определяется как оценка за экзамен.

^ 7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

  1. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. –М.:Наука, 1975. – 768 с.

  2. Алексеев А.А. и др. Теория управления. –СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 1999. – 435 с.

  3. Теория автоматического регулирования. Под ред. А.А. Воронова. –М.: Высшая школа, ч. 1, 1986. – 367 с., ч.2, 1986. – 504 с.

  4. Моргунов Г.М. и др. Сборник задач по курсу ТАР. –М.: МЭИ, 1982. -68 с.


б) дополнительная литература:

1. Попов Е.П. Теория линейных систем автоматического регулирования и управления. –Учебн. пособие для вузов. –М.: Наука, 1989. – 304 с.

2. Методические указания к типовому расчету по курсу «Теория автоматического управления». Зуев Ю.Ю., Моргунов Г.М. –М.: МЭИ, 1987. – 24 с.

3. Солодовников В.В. и др. Основы теории и элементы автоматического регулирования. –М.: Машиностроение, 1985. – 535 с.


^ 7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы.

Используются не нарушающие лицензионные условия проблемно-ориентированные программные продукты МОДОС-М, MATCAD, MATLAB, www.ptc.com.ru, htpp://3v-services.com/ru/, http://vissim.virtbox.ru;

б) другие

Для углубленного усвоения отдельных частей дисциплины могут выборочно использоваться прграммные продукты Simulink, SystemBuild (d, Anylogic (Model Vision Studium), Simplorer.

CD – носители информации по дисциплине.


^ 8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения наиболее качественного освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций и показа учебных фильмов, слайдов. Для проведения практических занятий должны использоваться демонстрационные образцы электрогидравлических устройств с динамическими звеньями из предметной области специальности с необходимым приборным оборудованием и компьютерно-информационным обеспечением в виде предметно-ориентированных программ исследования и синтеза САР.

При чтении лекций и проведении практических занятий используются наглядные макеты характерных элементов гидрофицированных САР.


Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 141100 «Энергетическое машиностроение» и профилю «Автоматизированные гидравлические и пневматические системы и агрегаты».


ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

д.т.н., профессор Моргунов Г.М.


"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой Гидромеханики и гидравлических машин

к.т.н., доцент Грибков А.М.




Скачать 174.66 Kb.
оставить комментарий
Дата29.05.2012
Размер174.66 Kb.
ТипРабочая программа, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

отлично
  1
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

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
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх