Фгбоу впо «Воронежский государственный технический университет»

Кафедра конструирования и производства радиоаппаратуры

ПрограмМа и методические указания

по организации самостоятельной работы

по дисциплине «Основы автоматического управления»

для студентов направления 200100.62 «Приборостроение» (профиль "Приборостроение")

очной формы обучения

Воронеж 2014

Составитель канд. техн. наук Н.Э. Самойленко

УДК 621.372:518.5

Программа и методические указания по организации самостоятельной работы по дисциплине «Основы автоматического управления» для студентов направления 200100.62 «Приборостроение» (профиль «Приборостроение») очной формы обучения / ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»; сост. Н.Э. Самойленко. Воронеж, 2014. 32 с.

Издание содержит рабочую программу дисциплины Основы автоматического управления и методические указания по самостоятельной работе студентов (СРС).

Методические указания подготовлены в электронном виде в текстовом редакторе MS Word 2003 и содержатся в файле

prog srs sau1.doc

Библиогр.: 5 назв.

Рецензент д-р техн. наук, проф. О.Ю. Макаров

Ответственный за выпуск зав. кафедрой д-р техн. наук, проф. А.В. Муратов

Издаётся по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета

 Оформление. ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2014

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Цели и задачи изучения дисциплины приобретение знаний на уровне представлений о системах автоматического управления путем изучения различных способов описания систем автоматического управления, освоения методов анализа и синтеза систем автоматического управления, освоение умений анализа и синтеза систем автоматического управления по заданным динамическим характеристикам; приобретение навыков владения методиками проектирования типовых узлов средств измерений и их обеспечения заданными динамическими характеристиками.

Компетенции, приобретаемые студентом в процессе изучения дисциплины ПК-4 - способность проводить исследования, обрабатывать и представлять экспериментальные данные; ПК-10 - способность участвовать в разработке функциональных и структурных схем приборов; ПК-23 - способность выполнять математическое моделирование процессов и объектов на базе стандартных пакетов автоматизированного проектирования и исследований.

В результате освоения дисциплины студент должен:

- знать основы автоматического управления;

-уметь профессионально пользоваться компьютерной техникой и современными программными продуктами для решения инженерных задач в области приборостроения;

- владеть компьютерными технологиями в приборостроении; методами решения проектно-конструкторских и технологических задач с использованием современных программных продуктов.

2. Виды учебных занятий, формы контроля знаний студентов и организация срс

Студенты очной формы обучения изучают дисциплину "Основы автоматического управления" в течение 7 семестра. Виды и объем учебных занятий, формы контроля знаний приведены в табл. 1. Темы и разделы рабочей программы, количество лекционных часов и количество часов самостоятельной работы студентов на каждую из тем приведены в табл. 2. В первой колонке этой таблицы указаны номера тем согласно разделу 3.

Самостоятельная работа студентов (СРС) в ходе изучения лекционного материала заключается в проработке каждой темы в соответствии с методическими указаниями по СРС, которые приведены в разделе 3, а также в выполнении домашних заданий, которые выдаются преподавателем на лекционных занятиях.

Таблица 1

Фор ма обуче- ния	С е ме с т р	Виды и объем учебных занятий, ч						Формы контроля знаний
		Лекции		Лаборатор-ные занятия		Практичес-кие занятия		Экзамен	Зачет
		Ауд.	СРС	Ауд.	СРС	Ауд.	СРС
Очная	7	18		34		18		+	-

Как указано в табл. 1, студенты выполняют лабораторные работы. Тематика лабораторных работ следующая.

1. Расчёт временных характеристик САУ (расcчитана на 8 час.).

2. Исследование частотных характеристик САУ (расcчитана на 8 час).

3. Исследование устойчивости линейных САУ. Метод Найквиста (рассчитана на 10 час).

4. Исследование устойчивости нелинейной САУ (рассчитана на 4 час.).

5. Коррекция САУ методом логарифмических характеристик (6 час).

Организация лабораторного практикума, порядок подготовки к лабораторным занятиям и методические указания к самостоятельной работе студентов, а также порядок допуска к лабораторным занятиям и отчетности по проделанным работам определены в методических указаниях по выполнению лабораторных работ.

Таблица 2

№ П./п	Наименование раздела дисциплины	Неделя семестра	Вид учебной нагрузки и их трудоемкость в часах
			Лекции	Практические занятия	Лабораторные. работы	СРС	Всего часов
1	2	3	4	5	6	7	8
1	Основные понятия автоматического управления. Схема функционирования САУ	1, 2	2	-	-	8	10
2	Основные линейные динамические звенья САУ	3,4	2	-	2	8	12

1	2	3	4	5	6	7	8
3	Способы соединения звеньев САУ. Расчёт передаточной функции. Временные и частотные характеристики	5,6	2	4	6	8	20
4	Устойчивость линейных систем	7,8	2	2	4	8	16
5	Методы коррекции САУ	9, 10	2	4	8	8	22
6	Цифровые САУ. Методы анализа импульсных систем	11, 12	2	2	4	8	16
7	Нелинейные системы	13, 14	2	4	8	8	22
8	Устойчивость нелинейных систем	15, 16	2	2	2	8	14
9	Оптимальные САУ. Тенденции и перспективы САУ	17, 18	2	-	2	8	12

Продолжение табл. 2

Тематика практических занятий приведена в табл. 3. Тематика, структура учебного материала лекционных занятий, а также материал, выносимый на самостоятельное изучение, приведены в табл. 4.

Таблица 3

Неделя семестра	Тема и содержание практического занятия	Объем часов	В том числе, в интерактивной форме (ИФ)	Виды контроля
2	Построение передаточной функции непрерывной САУ	4	2	отчет
4	Выбор метода синтеза цифровой САУ	4		тест
6	Расчет передаточной функции цифровой САУ	4		отчет
8	Формирование схемы и алгоритма микропроцессорной реализации	4		отчет
10	Разработка программы управления	2		отчет
12	Исследование устойчивости САУ методом Гурвица	4		тест
14	Методы коррекции САУ. Формулы эквивалентного перехода	4		тест
16	Методика построения желаемой ЛАЧХ	4		тест
18	Методы синтеза оптимального управляюшего воздействия САУ	4	2	тест

Таблица 4

Неделя семес-тра	Тема и содержание лекции	Объем часов
1	2	3
1	Основные понятия САУ. Классификация САУ. Структура САУ. Элементы САУ. Функциональная схема САУ. Системы управления с обратной связью. Дифференциальное уравнение САУ, преобразование Лапласа и понятие передаточной функции САУ. Самостоятельное изучение. Программы и законы управления. Виды следящих систем. Асимптотические логарифмические частотные характеристики	2
3	Линейные САУ Типовые динамические звенья САУ и их характеристики. Виды соединений звеньев в структурах САУ. Понятие статической и астатической САУ. Метод расчета передаточной функции САУ с произвольной структурой. Самостоятельное изучение. Многомерные САУ. Принцип суперпозиции.	2

Продолжение табл. 4

1	2	3
5	Переходная и импульсная переходная функции. Комплексный коэффициент передачи и частотные характеристики САУ. Самостоятельное изучение Логарифмическая система координат	2
7	Устойчивость линейных систем. Алгебраические и частотные критерии устойчивости. Оценка качества линейных САУ. Самостоятельное изучение. Критерий Михайлова	2
9	Типы корректирующих звеньев. Способы подключения. Коррекция САУ методом логарифмических характеристик. Синтез корректирующих устройств САУ Самостоятельное изучение. Желаемая ЛАЧХ	2
11	Нелинейные элементы САУ. Определение и классификация нелинейных систем. Линеаризация нелинейных систем. Уравнение нелинейной САУ. Частотный метод определения параметров автоколебаний. Статистическая линеаризация нелинейных характеристик. Вибрационная линеаризация. Управляющая ЭВМ как нелинейный элемент САУ. Самостоятельное изучение. Статистическая линеаризация нелинейных характеристик.	2

Окончание табл.4

1	2	3
13	Реализация цифровых алгоритмов коррекции в управляющих ЭВМ. Особенности синтеза цифровых САУ. Векторные разностные уравнения цифровых САУ. Дискретная матрица перехода. Самостоятельное изучение. Постановка задачи синтеза оптимального дискретного фильтра.	2
15	Оптимальные САУ Понятие оптимального управления. Критерии качества и ограничения. Методы теории оптимального управления. Принцип максимума Понтрягина. Метод динамического программирования. Оптимальные по быстродействию системы управления. Синтез оптимальных по быстродействию систем. Самостоятельное изучение. Классическое вариационное исчисление. Оптимальное управление при случайных внешних воздействиях.	2
17	Перспективы развития САУ Понятие эффективности систем управленияОценка надёжности и живучести системы. Оценка эффективности САУ по общим критериям. Адаптивные, интеллектуальные, самообучающиеся САУ на базе микропроцессоров и микроЭВМ. Системы с прогнозированием. Самостоятельное изучение. Экономическая эффективность систем управления.	2

Необходимым условием успешного освоения дисциплины является строгое соблюдение графика учебного процесса.

Консультации организуются по учебным группам, а дата, место и время их проведения указываются в графике работы преподавателя.