Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Отчет'
5 / 84%) Курякина Наталья Леонидовна 7 14 Победитель – Маслюков Савелий Максимович (58 / 78,4%) Призер – Хоможенко Алина Алексеевна (4 / %) Призер – Е...полностью>>
'Документ'
Компьютерные телекоммуникации все настойчивее проникают в различные сферы жизни современного общества: бизнес, финансы, средства массовой информации, ...полностью>>
'Программа'
В последнее время всё более ярко выражается заинтересованность людей к строительству. Независимо от того строит ли человек для себя дом или целое здан...полностью>>
'Тематический план'
Химическое равновесие. Константа равновесия Термодинамика Химического равновесия. Уравнение изотермы реакции Принцип Ле-Шателье. Стандартное состояние...полностью>>

Главная > Рабочая программа

Сохрани ссылку в одной из сетей:
Информация о документе
Дата добавления:
Размер:
Доступные форматы для скачивания:

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Московский государственный институт электроники и математики

(технический университет)»

«СОГЛАСОВАНО»

Декан факультета

______________/К.О. Петросянц/

«___»_______________2011 г.

«УТВЕРЖДАЮ»

Проректор по учебной работе

_____________/А.Ф. Каперко/

"____"_____________ 2011 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

Наименование дисциплины Теория автоматического управления

Направление подготовки: 220400 «Управление в технических системах»

Профиль подготовки: Управление и информатика в технических системах

Квалификация выпускника: бакалавр

Форма обучения: очная (группа А)

Факультет АВТ

Кафедра «Электроника и электротехника»

г. Москва, 2011 г.

1. Цели и задачи дисциплины: Дисциплина обеспечивает теоретическими знаниями в области проектирования систем управления,

2. Место дисциплины в структуре ООП:

Цикл, к которому относится дисциплина:

Б3 - Профессиональный цикл

Б3.Б.6 - Теория автоматического управления

Предшествующие дисциплины:

Программирование и основы алгоритмизации. Теория вероятности и мат. стат. ТФКП.

Требования к входным знаниям, умениям и компетенциям студента:

знать:

- основные понятия и методы математического моделирования систем управления; основы программирования и алгоритмизации, теории вероятности;

уметь:

- использовать стандартные пакеты прикладных программ для решения практических задач;

владеть:

- навыками работы с современными аппаратными и программными средствами;

-  методами построения алгоритмов.

Дисциплины, для которых данная дисциплина является предшествующей:

Информационное обеспечение систем управления, Автоматизация проектирования. Автоматизированные информационно- управляющие системы.

3. Требования к результатам освоения дисциплины:

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:

ОК-10, ПК-1, ПК-2, ПК-3, ПК-20,

- способностью использовать основные законы естественнонаучных

дисциплин в профессиональной деятельности, применяет методы

математического анализа и моделирования, теоретического и

экспериментального исследования (ОК-10);

- способностью представить адекватную современному уровню знаний научную картину мира на основе знания основных положений, законов и методов естественных наук и математики (ПК-1);

- способностью выявить естественно-научную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлечь для их решения соответствующий физико-математический аппарат (ПК-2);

- готовностью учитывать современные тенденции развития электроники, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности (ПК-3);

- способностью проводить вычислительные эксперименты с использованием стандартных программных средств с целью получения математических моделей процессов и объектов автоматизации и управления (ПК-20)

В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать:

- основные положения теории управления, модели и методы исследования автоматических систем различной природы;

- иметь представление об использовании основных положений теории управления в науке и технике, в информатике.

Уметь:

- проводить анализ и синтез современных систем автоматического управления, проводить настройку и обслуживание типовых САУ.

Владеть:

- навыками работы с программными средствами проектирования систем управления;

- методами и средствами разработки и оформления технической документации

- практическими навыками по использованию комплекса средств автоматизированного

проектирования.

4. Объем дисциплины и виды учебной работы

Вид учебной работы

Всего часов / зачетных единиц

Семестры

5

6

Аудиторные занятия (всего)

216/6

90/2.5

126/3.5

В том числе:

Лекции

128/3.5

54/1.5

72/2

Практические занятия (ПЗ)

54/1.5

18/0.5

36/1

Семинары (С)

-

-

-

Лабораторные работы (ЛР)

36/1

18/0.5

18/0.5

Самостоятельная работа (всего)

72/2

36/1

36/1

В том числе:

Курсовой проект

27/1

-

Расчетно-графические работы

18/0.5

1РГР

-

Реферат

-

-

-

Другие виды самостоятельной работы

-

Контрольные работы

27/1

Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)

72/2

Экзамен

Зачет, экзамен

Общая трудоемкость часы

зачетные единицы

360

162

198

10

4.5

5.5

5. Содержание дисциплины

5.1. Содержание разделов дисциплины

№ п/п

Наименование раздела дисциплины

Содержание раздела

Введение в дисциплину

Общая характеристика объектов и систем управления.

Общее понятие о Теории Автоматического Управления (ТАУ) и системах автоматического управления (САУ).

1

Математические модели СУ с непрерывным временем.

Способы получения дифференциальных уравнений объекта регулирования. Линеаризация нелинейных уравнений объекта и систем уравнений. Вырожденная и невырожденная линеаризация. Стационарные СУ с одним входом и выходом. Передаточные функции и типовые входные воздействия.

Частотный метод исследования СУ. Частотные характеристики. АФЧХ, ЛАЧХ. Связь преобразования Фурье с преобразованием Лапласа. Непрерывный и дискретный спектры сигналов.

Дробно- рациональные передаточные функции.

Типовые звенья ТАУ. Приведение произвольной передаточной функции к виду соединения типовых звеньев. Физическая реализуемость передаточной функции.

Рассмотрение типовых передаточных функций (звеньев ТАУ) со стандартными характеристиками. Примеры реализации типовых звеньев ТАУ.

Трансцендентные передаточные функции на примере звена чистого запаздывания. Распределённые САУ.

Многомерные САУ.

Передаточные матрицы и описание в пространстве состояний. Нецелесообразность использования многомерных частотных характеристик, целесообразность матричных методов исследования многомерных СУ с использованием ЭВМ. Канонические формы. Управляемость и наблюдаемость.

Структурные схемы САУ. Преобразования структурных схем. Частные передаточные функции.

2.

Устойчивость САУ.

Понятие об устойчивости САУ, как о критерии и методе проектирования СУ. Определение устойчивости асимптотической и по Ляпунову А.М.. Устойчивость линейных систем - вопрос о расположении корней характеристического уравнения. Получение характеристического уравнения для передаточной функции, передаточной матрицы, системы линейных д.у. с постоянными коэффициентами. Теоремы Ляпунова А.М. о связи устойчивости нелинейной и линеаризованной систем.

Критерии устойчивости. Необходимые и достаточные условия устойчивости. Алгебраические и частотные критерии устойчивости. Критерии Гурвица, Михайлова, Найквиста. Устойчивость по ЛАЧХ и ФЧХ. Запас устойчивости по амплитуде и фазе. Влияние звена чистого запаздывания на запас устойчивости.

3.

Точность и качество САУ. Методы повышения точности. Классические методы синтеза корректирующих устройств.

Передаточная функция по ошибке и коэффициенты ошибок в стандартной следящей САУ. Астатизм САУ и методы повышения порядка

астатизма. Связь устойчивости и точности СУ. Обеспечение заданной точности и устойчивости с помощью стандартного ПИД - регулятора. Принцип инвариантности и метод комбинированного управления.

Синтез последовательных и параллельных корректирующих устройств. Метод диаграмм Солодовникова - классический метод последовательной коррекции с использованием частотных характеристик.

Модальный регулятор- метод синтеза САУ в пространстве состояний. Управление объектом при косвенном измерении состояния, задача построения “наблюдателя” - восстановлении состояния объекта. Теорема о разделении задачи построения “наблюдателя” и задачи построения модального регулятора.

4.

Помехи в САУ. Случайные процессы в САУ.

Линейные СУ при действии случайных помех. Восстановление полезного сигнала на фоне шума- задача фильтрации. Оптимальный фильтр Н.Винера. Частотный метод построения стационарного фильтра Винера.

Фильтрация в нестационарных системах. Оптимальный и квазиоптимальный фильтр Р. Калмана. Теорема разделения в задаче фильтрации совместной с управлением.

5.

Оптимальное управление в линейных системах.

Общая постановка задачи линейного оптимального управления. Линейно-квадратичный регулятор. Квазиоптимальный регулятор - упрощённый способ реализации оптимальной системы.

Задача оптимального быстродействия. Теорема Фельдбаума о числе переключений регулятора. Необходимость рассмотрения релейных систем.

6.

Импульсные САУ. Аппарат Z - преобразования.

Дискретные и импульсные системы. Квантование по уровню и по времени. Погрешности квантования по уровню в современных условиях.

Понятие идеального квантователя. Теорема Котельникова-Шеннона о выборке сигнала (квантование по времени). Спектр квантованного сигнала. Фиксатор.

Дискретное преобразование Лапласа и Z - преобразование. Импульсная передаточная функция, её вычисление. Импульсная система в пространстве состояний. Аналого-цифровые САУ. Введение фиктивных квантователей в САУ. Передаточная функция замкнутой импульсной системы.

Определение устойчивости импульсной САУ. Критерии устойчивости.

Точность и методы коррекции импульсных систем.

Реализация импульсной передаточной функции на ЭВМ.

7.

Метод гармонической линеаризации для исследования нелинейных САУ.

Необходимость рассмотрения нелинейных САУ. Чисто нелинейные эффекты в САУ. Типовые нелинейности.

Суть метода гармонической линеаризации. Гипотеза фильтра для линейной части САУ. Вычисление коэффициентов гармонической линеаризации. Эквивалентная передаточная функция нелинейного элемента.

Вычисление параметров автоколебаний с помощью гармонической линеаризации. Колебания в системах без гистерезиса и с гистерезисом. Устойчивость автоколебаний.

8.

Метод фазового пространства для нелинейных систем.

Фазовое пространство нелинейной системы. Фазовая плоскость. Особые точки на фазовой плоскости. Классификация особых точек и построение фазового портрета по особым точкам. Понятие линии переключения на фазовой плоскости. Скользящие режимы.

9.

Устойчивость нелинейных систем. Теория функций А.М. Ляпунова и теория абсолютной устойчивости По'пова.

Функция Ляпунова и её построение. Использование функции Ляпунова в синтезе устойчивых систем. Экспоненциальная устойчивость.

Теория абсолютной устойчивости нелинейных систем. Критерий абсолютной устойчивости Попова и его обобщения- критерии Гелига,

Чо-Нареандры. Абсолютная устойчивость релейных систем. Теорема Лурье об устойчивости нелинейных систем, её использование для синтеза многомерных нелинейных систем.

10.

Оптимальные и адаптивные САУ

Задача адаптации САУ. Адаптивные системы и алгоритмы адаптации. Нелинейный характер адаптивных систем. Самонастраивающиеся системы, как подкласс адаптивных систем. Задача идентификации параметров СУ.

Нелинейные оптимальные системы. Принцип максимума Понтрягина, как общий метод решения вариационных задач с ограничениями. Метод динамического программирования и уравнение Р.Беллмана.

5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми

(последующими) дисциплинами

№ п/п

Наименование обеспе-чиваемых (последую-щих) дисциплин

№ № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1.

Информационное обеспечение систем управления.

+

+

+

+

+

+

2.

Автоматизация проектирования.

+

+

+

+

+

+

+

+

+

3.

Автоматизированные информационно- управляющие системы.

+

+

+

+

5.3. Разделы дисциплин и виды занятий

№ п/п

Наименование раздела дисциплины

Лекц.

Практ.

зан.

Лаб.

зан.

Семин.

СРС

Всего

1.

Введение в дисциплину

2/0.055

2/0.055

2.

Математические модели СУ с непрерывным временем.

16/0.44

8/0.22

6/0.165

18/0.5

48/1.33

3.

Устойчивость САУ.

18/0.5

8/0.22

6/0.165

12/0.33

44/1.22

4.

Точность и качество САУ. Методы повышения точности. Классические методы синтеза корректирующих устройств.

18/0.5

6/0.165

6/0.165

24/0.67

54/1.5

5.

Помехи в САУ. Случайные процессы в САУ.

16/0.44

6/0.165

4/0.11

6/0.165

32/0.88

6.

Оптимальное управление в линейных системах.

12/0.33

6/0.165

6/0.165

24/0.66

7.

Импульсные САУ. Аппарат Z - преобразования.

18/0.5

6/0.165

4/0.11

28/0.77

8.

Метод гармонической линеаризации для исследования нелинейных САУ.

12/0.33

6/0.165

18/0.5

9.

Метод фазового пространства для нелинейных систем.

6/0.165

6/0.165

4/0.11

4/0.11

20/0.55

10.

Устойчивость нелинейных систем. Теория функций А.М. Ляпунова и теория абсолютной устойчивости По'пова.

8/0.22

2/0.055

6/0.165

2/0.055

18/0.5

6. Лабораторный практикум

№ п/п

№ раздела дисциплины

Наименование лабораторных работ

Трудо-емкость

(часы/зачетные единицы)

1.

2

Типовые звенья ТАУ.

Временные и частотные характеристики САУ.

6/0.165

2.

3

Устойчивость и качество типовой САУ с ПИД-регулятором.

6/0.165

3.

4

Анализ системы с запаздыванием в среде Matlab.

6/0.165

4.

5

САУ со случайными помехами в каналах управления и измерения.

4/0.11

5.

7

Исследование спектров квантованных по времени сигналов с помощью программного спектроанализатора.

4/0.11

6.

9

Моделирование нелинейных систем с типовой нелинейностью в среде Matlab.

4/0.11

7.

10

Исследование устойчивости и качества типовой нелинейной САУ.

6/0.165

7. Примерная тематика курсовых проектов

Расчёт типового регулятора в САУ по экспериментальным данным об объекте управления.

8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:

а). Основная литература:

1. Туманов М.П. Учебное пособие курсу “Теория управления. Теория линейных САУ”. Москва, МИЭМ 2005.

2. Туманов М.П. Методические указания к лабораторным работам по курсу “Теория автоматического управления”. Москва, МИЭМ 20083. Туманов М.П.

3. Туманов М.П. Методические указания к курсовому проекту по курсу “Теория автоматического управления”. Москва, МИЭМ 2008.

4. Туманов М.П. Задачи по теории автоматического управления. Часть 1. Москва, МИЭМ 2008

б). Дополнительная литература:

1. Ким Д.П. Теория автоматического управления т.1-2. Москва, Физматлит 2004.

2. Ким Д.П., Дмитриева Н.Д. Сборник задач по теории автоматического управления. Москва, Физматлит 2007.

в) программное обеспечение:

- программное обеспечение кафедры УИИТС МИЭМ для проведения ЛР и КП.

- пакет Matlab версии 6 и выше.

9. Материально-техническое обеспечение дисциплины:

Компьютерный класс, оснащенный ПК с ОС Windows 2000 и выше.

10. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:

1. Рекомендуется использование презентаций и распространяемых (скачиваемых) материалов для облегчения процесса передачи контента студентам.

2. Нерационально тратить время практических занятий на изучение пакета Matlab, это изучение переносится на самостоятельную работу.

Рабочая программа составлена в соответствии с Федеральным Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки 220400 – Управление в технических системах.

Программу составил доцент ______________ М.П. Туманов

Настоящая рабочая программа рассмотрена на заседании (методическом семинаре) кафедры «___»____________ 2011 г. протокол № ___ и рекомендована к применению в учебном процессе.

Зав. кафедрой

"Управление и информатика
в технических системах" проф., д.т.н. ____________ Каперко А.Ф.

Эксперт:

Председатель учебно-методической

комиссии факультета: ____________ Гоманилова Н.Б.

Программа продлена на 201 /___ уч.год /_________________/

Подпись зав.каф.

Программа продлена на 201 /___ уч.год /_________________/

Подпись зав.каф.

Программа продлена на 201 /___ уч.год /_________________/

Подпись зав.каф.

9




Похожие документы:

  1. Новые поступления из эбс «айбукс»

    Документ
    ... направлению подготовки (специальности) 221400 "Управление качеством" по профилю подготовки "Управление качеством в производственно-технических системах" (квалификация "бакалавр"), изучающих дисциплину ...

Другие похожие документы..