Рабочая программа по дисциплине опд. Ф. 04. 1 Теория автоматического управления По специальности 220201 Управление и информатика в технических системах
скачать МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Ф  ЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮГосударственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПЕЧАТИ» УТВЕРЖДАЮ Т.В. Маркелова « 17 » июня 2010 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
Москва – 2010 г.
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры «Автоматизация полиграфического производства» 25.05.10 , протокол № 11 . Зав. кафедрой Самарин Ю.Н. Одобрена Советом факультета цифровых систем и технологий 01.06.10 , протокол № 12 . Председатель Иванова А.Е. ^ К ЗНАНИЯМ И УМЕНИЯМ 1.1. Цели и задачи изучения дисциплины Целью преподавания дисциплины «Теория автоматического управления» является приобретение студентами знаний, необходимых при создании, исследовании и эксплуатации систем и средств автоматизации и управления. Задачей изучения дисциплины является освоение базовых принципов построения систем управления, формы представления и преобразования моделей систем, методов анализа и синтеза систем управления. ^ содержания дисциплины В результате изучения дисциплины студент должен знать:
владеть:
уметь:
иметь представление:
^ усвоение которых студентами необходимо для изучения данной дисциплины
^ 2.1. Наименование тем, их содержание и объем в часах
Окончание таблицы
^ 3-й семестр Раздел 1. Теоретические основы линейных систем управления Тема 1. Введение в курс Основные понятия об управлении и информации. Исторический экскурс в развитие теории и средств управления. Принципы управления: разомкнутые, замкнутые, с управлением по возмущению. Примеры объектов и систем управления технологическими процессами полиграфии. ^ Дифференциальные уравнения систем управления. Модели вход-выход. Принцип линеаризации уравнений. Примеры составления уравнений для объектов полиграфического производства. Количественные характеристики информации. Энтропия. Энтропия взаимосвязанных событий. Энтропия источников непрерывных сигналов и дискретных сообщений. Количество информации в непрерывных сигналах и дискретных сообщениях. Информационные свойства текстов. Общая характеристика текстов. Роль статистики языка при обработке текстов. Формы информации, содержащейся в текстах. Символьная, синтаксическая и семантическая информация. Прогнозирование появления букв и слов в текстах. Избыточность текста. Преобразование Лапласа. Передаточные функции систем управления. Преобразование Фурье, частотные спектры сигналов. Частотные характеристики систем. ^ Элементарные звенья систем. Характеристики элементарных звеньев. Минимально фазовые и неминимально фазовые звенья. Объединение звеньев в систему управления. Способы объединения звеньев. Структурные преобразования систем. Характеристики сложных систем управления. Методы построения логарифмических характеристик сложных систем. Метод сигнальных графов. Теорема Мейсона. Метод переменных состояний. Вектор состояния. Переходная матрица. Управляемость и наблюдаемость систем управления. ^ Необходимые условия устойчивости. Алгебраические критерии устойчивости. Таблицы устойчивости Рауса. Критерий определителей Гурвица. Частотные критерии устойчивости. Критерий Михайлова. Критерий Найквиста. Запасы устойчивости. Оценка устойчивости по логарифмическим характеристикам. Метод фазовых траекторий. Построение фазовых траекторий. ^ Показатели качества. Прямые методы оценки качества. Построение переходных функций. Частотные методы оценки качества. Корневые методы оценки качества. Диаграмма Вышнеградского. Метод корневого годографа. Интегральные оценки качества. Линейные и квадратичные оценки. Точность систем управления. Коэффициенты ошибок систем. Статические и астатические системы. ^ Постановка задачи синтеза. Корректирующие устройства систем. Пассивные и активные корректирующие устройства. Способы включения корректирующих устройств. Желаемые логарифмические частотные характеристики. Принципы построения. Номограммы для определения перерегулирования и времени регулирования. Робастные системы управления. Инвариантность систем. Чувствительность систем. Относительная и абсолютная чувствительность. ^ Раздел 2. Линейные дискретные (цифровые) системы управления Тема 7. Математическое описание дискретных систем управления Классификация дискретных систем. Квантование сигналов. Виды модуляции сигналов. Виды импульсов и их изображение по Лапласу. Дискретные функции и их последовательности. Разность дискретных функций. Дискретные преобразования Лапласа. Эквивалентная система импульсной системы. Импульсные и решетчатые сигналы. Форсирующие звенья. Свойства дискретных преобразований Лапласа. Методы вычисления дискретных преобразований. Дискретные передаточные функции. Способы их вычисления. Z-преобразования сигналов. Передаточные функции в Z-преобразованиях. Переходная функция импульсной системы. Частотные характеристики импульсных систем. Спектры дискретных сигналов. Дискретное преобразование Фурье. Теорема Котельникова о выборе периода дискретизации сигналов. Логарифмические частотные характеристики дискретных систем. Методы построения логарифмических характеристик. ^ Корневые условия устойчивости. Методы нахождения корней характеристического многочлена. Алгебраические критерии устойчивости. Критерии с использованием комплексной плоскости Z. Преобразования плоскости S в плоскость Z. Критерий Гурвица. Билинейное преобразование комплексной плоскости S. Частотные критерии устойчивости. Аналог критерия Михайлова. Принцип аргумента. Аналог критерия Найквиста. Обоснование критерия Найквиста. Методы построения годографа Найквиста. ^ Прямые методы оценки качества. Переходные функции дискретных систем. Огибающие дискретных сигналов. Связь между корнями характеристического уравнения дискретной системы и корнями характеристического уравнения огибающей. Статические и астатические дискретные системы. Коэффициенты ошибок дискретных систем. ^ Тема 10. Математическое описание нелинейных систем Классификация нелинейных систем. Линеаризация нелинейностей. Типовые нелинейности. Существенные нелинейности. Структурные преобразования нелинейных систем. Способы соединения нелинейных звеньев. Перестановки нелинейных звеньев. Преобразование сигналов нелинейными элементами. Анализ динамики нелинейных систем с использованием фазовой плоскости. Методы построения фазовых траекторий. ^ Понятие устойчивости систем. Устойчивость в малом, большом и в целом. Техническая устойчивость. Теоремы Ляпунова об устойчивости движения. Прямой метод Ляпунова. Функции Ляпунова. Метод гармонической линеаризации. Коэффициенты гармонической линеаризации. Амплитуда и частота автоколебаний. Устойчивость автоколебаний. ^ Раздел 4. Статистическая динамика систем управления Тема 12. Статические ошибки систем управления Функции распределения и плотности вероятности ошибок. Числовые характеристики непрерывных ошибок. Нормальный закон распределения ошибок. Интеграл Лапласа. Характеристические функции ошибок. Связь характеристических функций с моментами распределения. Системы случайных ошибок. Системы непрерывных и дискретных ошибок. Корреляционный момент и коэффициент корреляции. Числовые характеристики функций случайных ошибок. Линеаризация функций случайных ошибок. ^ Характеристики и источники случайных сигналов. Законы распределения и числовые характеристики случайных сигналов. Моменты случайных сигналов. Стационарные сигналы. Условия стационарности. Спектральная плотность сигналов. Эргодические случайные сигналы. Условия эргодичности. Нормальные случайные сигналы. Типовые случайные сигналы в процессах управления полиграфического производства. Световые и электрические сигналы. Механические возмущения, воздействующие на системы управления. Системы случайных сигналов. Характеристики систем случайных сигналов. Стационарные системы случайных сигналов. Независимые и некоррелированные сигналы. Преобразования случайных сигналов линейными звеньями. Интегрирование и дифференцирование сигналов. ^ Характеристики случайных сигналов на выходе линейной системы. Математическое ожидание, дисперсия и автокорреляционная функция выходного сигнала. Спектральная плотность выходного сигнала. Методы вычисления дисперсии сигнала на выходе сложных линейных систем. Взаимные корреляционные функции и взаимные дисперсии сигналов в различных точках системы. Характеристики выходного сигнала при наличии на входе нескольких помех. Характеристики сигналов в переходном режиме системы. ^ Синтез систем при случайных помехах. Определение параметров оптимальной системы. Весовая функция и комплексный коэффициент передачи оптимальной системы. Интегральное уравнение Винера–Хопфа. Решение интегрального уравнения. Совместное влияние аддитивных и мультипликативных помех на точность систем управления. ^ Робастные системы и адаптивное управление. Анализ нелинейных систем при воздействии случайных помех. Преобразование плотности распределения статическими нелинейными элементами. Моменты распределения сигналов на выходе нелинейных элементов. Математическое ожидание, дисперсия и автокорреляционная функция выходного сигнала. Метод статической линеаризации. Коэффициенты статической линеаризации. Характеристики случайных сигналов на выходе нелинейных систем. ^ Тема 17. Идентификация объектов управления в статическом режиме Общая задача по идентификации объектов. Виды идентификации. Планирование эксперимента при идентификации статических объектов. Выбор функций отклика. Факторы, подлежащие исследованию. Проверка адекватности выбранных моделей объектов. Критерий Фишера и Стьюдента. Уравнение регрессии. Метод наименьших квадратов ошибок. ^ Идентификация объектов управления при детерминированных воздействиях. Определения частотных характеристик объектов. Исследование переходных функций, объектов. ^ Влияние аддитивной помехи на выходной сигнал. Автокорреляционная функция выходного сигнала. Определение комплексного коэффициента передачи по спектральным плотностям входного и выходного сигналов. Методы оценивания параметров объекта идентификации. Тема 20. Заключение Роль теории автоматического управления в становлении специалиста по автоматизации технологических процессов полиграфии. Проблемы теории автоматического управления. ^ и объем в часах
^ Курсовая работа (20 часов) предусмотрена для студентов очной и очно-заочной формы обучения. Синтез линейной системы управления по требуемым показателям качества. Задание в соответствии с методическими указаниями. ^
^
* Могут быть предложены иные формы СРС. ^ ПО ДИСЦИПЛИНЕ 3.1. Литература Основная 1. Ефимов М.В. Теория автоматического управления: Учеб. пособие. – М.: Изд-во МГУП, 2006. 2. Винокурова О.А., Ефимов М.В., Иванова А.Е. Теория автоматического управления: Лабораторные работы. – М.: Изд-во МГУП, 2007. 3. Винокурова О.А., Ефимов М.В., Иванова А.Е., Щербина Ю.В. Теория автоматического управления. Линейные системы управления. Методические указания по курсовому проектированию. – М.: Изд-во МГУП, 2004. 4. Ким Д.П. Теория автоматического управления: Учебное издание в 2-х томах. – М.: Физматлит, 2007. 5. Дмитриева Н.Д., Ким Д.П. Сборник задач по теории автоматического управления. Линейные системы. – М.: Физматлит, 2007. 6. Топчеев Ю.И. Атлас для проектирования систем автоматического регулирования: Учеб. пособие. – М.: Машиностроение, 1989. Дополнительная 7. Ефимов М.В., Толстой Г.Д. Автоматизация технологических процессов полиграфии: Учебник. – М.: Книга, 1989. 8. Ефимов М.В., Гришутин Б.К., Винокурова О.А., Иванова А.Е. Методические указания по курсовой работе. – М.: Изд-во МГУП., 2004. 9. Ефимов М.В., Гришутин Б.К., Винокурова О.А. Теория автоматического управления: Пособие по использованию Маткад для вычисления расчетов. – М.: Изд-во МГУП, 2003. 10. Ефимов М.В. Теория автоматического управления: Тесты, 1200 заданий. – М.: Изд-во МГУП, 2005. 11. Ефимов М.В. Статистическая динамика систем с оптическими связями. Т. 1. – М.: Изд-во МГУП, 2001. 12. Винокурова О.А., Гришутин Б.К. Теория управления: Лабораторные работы. – М.: Изд-во МГУП, 1999. 13. Ефимов М.В., Гришутин Б.К., Винокурова О.А. Теория управления: Задания для практических занятий. – М.: Изд-во МГУП, 1999. 3.2. Перечень наглядных и других пособий, методических указаний по проведению конкретных видов учебных занятий, а также используемых в учебном процессе технических средств
Программное обеспечение
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка: 