Тема 1. Виды математического описания непрерывных систем

Рабочая программа

Предисловие

Учебно-методический комплекс «Теория автоматического управления» предназначен студентам специальностей 220201.65 – Управление и информатика в технических системах; 220301.65 – Автоматизация производственных процессов и производство; 200101.65 – Приборостроение; 230101.65 – Вычислительные машины, комплексы системы и сети; 151001.65 – Технология машиностроения; 210106.65 – Промышленная электроника.

Для разных специальностей дисциплина имеет свое название: 220201.65, 220301.65, 151001.65, 210106.65 – Теория автоматического управления;
200101.65 – Основы автоматического управления; 230101.65 – Основы теории управления.

Изучение курса завершается сдачей экзамена (кроме специальности 230101.65, студенты сдают зачет), при этом студенты всех специальностей предварительно выполняют курсовую работу.

Эта дисциплина «Теория автоматического управления» ориентирована на получение сведений о принципах построения САУ и содержит ряд разделов, при изучении которых следует выполнить блок лабораторных работ.

При работе с любым разделом дисциплины после изучения материала очередной темы следует ответить на вопросы для самопроверки, а после завершения работы с разделом – на вопросы теста текущего контроля. Целью изучения дисциплины «Теория автоматического управления» является приобретение студентами знаний и навыков в области построения и исследования САУ.

Задача изучения дисциплины – освоение принципов функционирования и построения математических моделей объектов и систем непрерывного и дискретного управления, формирование у студентов современного представления о технических средствах САУ, развитие у студентов навыков самостоятельно решать конкретные технологические и проектные задачи. Дать необходимые знания для освоения способов синтеза САУ и научить обоснованно выбирать их. Познакомить с современными методами анализа и синтеза динамических систем с использованием типовых пакетов прикладных программ.

Иметь представление:

· О перспективах развития автоматических систем;

· Об областях их применения;

· О месте и роли теории автоматического управления в общей системе знаний.

Знать:

· Виды математических моделей;

· Частотные и алгебраические методы исследования автоматических систем;

· Виды регуляторов;

· Виды нелинейностей систем;

· Способы синтеза и оптимизации автоматических систем.

Уметь:

· составлять математические модели систем;

· осуществлять их преобразования к виду, удобному для исследования на ЭВМ;

· строить частотные и временные характери­стики;

· основные методы анализа САУ во временной и частотной областях;

· анализировать устойчивость и качество линейных и нелинейных САУ;

• провести синтез регулятора;

· осуществлять синтез и оптимизацию автоматических систем.

Владеть методами:

· Составления математических моделей систем управления;

· Преобразования структурных схем систем управления;

· Исследования линейных и нелинейных систем управления;

· Расчета и выбора регуляторов;

· Синтеза систем управления.

Место дисциплины в учебном процессе

Дисциплина базируется на курсах «Математика», «Физика», «Основы электротехники», изучаемых в первом, втором и третьем семестрах. Знания, полученные при изучении данной дисциплины, являются базой для всех специальных дисциплин, связанных с использованием систем автоматического управления.

1.2. Содержание дисциплины и виды учебной работы

1.2.1. Объем дисциплины и виды учебной работы

Вид учебной работы	Всего часов
Форма обучения
Очная	Очно-заочная	Заочная
Общая трудоемкость дисциплины
Работа под руководством преподавателя (включая дистанционные обучающие технологии - ДОТ)
В том числе аудиторные занятия:	Спец. 220201.65 220301.65 210106.65	Спец. 220201.65 220301.65 200101.65 230101.65 151001.65 210106.65	Спец. 220201.65 220301.65 200101.65 230101.65 151001.65 210106.65
лекции
лабораторные работы
Самостоятельная работа студента
Промежуточный контроль, количество В том числе контрольная работа курсовая работа
Вид итогового контроля	Экзамен, зачет

1.2.2. Перечень видов практических занятий и видов контроля

· Лабораторные работы.

· Тестовый контроль:
текущий – по разделам курса.

· Контрольная работа.

· Курсовая работа.

итоговый- экзамен для всех специальностей кроме 230101.65;

зачет для специальности 230101.65.

2. РАБОЧИЕ УЧЕБНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

(Объём курса 260 часов)

Раздел 1. Введение. Основные понятия и определения
(10 часов)

[1], с. 15-35; [2], с. 13-18

Основные понятия и определения теории автоматического управления. Терминология и стандарты. Общая характеристика различных видов математического описания автоматических систем: дифференциальных уравнений, передаточных функций, детализированных структур и векторно-матричных моделей. Классификация систем по типу информации, используемой при формировании управления - разомкнутые, замкнутые системы. Классификация математических моделей автоматических систем - понятие о непрерывных и дискретных, линейных и нелинейных, детерминированных и стохастических САУ. Примеры автоматических систем и области их применения. Системы регулирования и следящие системы. Историческая справка. Вклад русских и советских ученых в развитие теории автоматического управления. Место современной теории среди других научных направлений.

Раздел 2. Общая характеристика автоматического управления (10 часов)

[1], с. 25-33; [2], с. 31-34

Основные понятия и определения теории автоматического управления (на примере системы стабилизации).

Статические свойства систем автоматического управления (проблема точности). Роль обратной связи. Основные принципы автоматического управления: регулирование по отклонению и по возмущению. Физика процессов в замкнутых системах.

Общая структура замкнутой САУ; примеры элементов. Классификация автоматических систем по принципу действия; по цели управления; по классу уравнений, описывающих систему; по характеру преобразования переменных в элементах системы; по характеру процессов в системе; по числу входных и выходных переменных. Примеры автоматических систем, области их применения.

Раздел 3. Теория линейных непрерывных систем (60 часов)

[1], с. 35-40; [2], с. 19-46

Математические модели вход-выход: дифференциальные уравнения (ДУ), передаточные функции (ПФ), операторные ПФ, частотные ПФ, коэффициенты передачи, временные характеристики. Связь между различными формами вход-выходного описания. Связь между входом и выходом системы во временной области: непосредственное решение ДУ, применение методов операционного исчисления, интеграл свертки. Весовая и переходная функции. Передаточные функции типовых соединений звеньев.

Дата добавления: 2014-10-31