Раздел 1 Статика и динамика элементов систем
автоматического управления
|
|
86
|
Тема 1.1 Основные понятия о системах автоматического
управления и регулирования
|
Содержание
|
4
|
1
|
Требования профессиональных стандартов к специалисту в области
автоматизации технологических процессов.
Основные определения: параметр технологического процесса, его заданное и текущее значение; воздействия и возмущения, их виды; объект управления; автоматический регулятор; регулирующий орган; входная и выходная величины. Принципы действия систем автоматического управления и их основные элементы. Структурная схема системы автоматики, назначение и схемы элементов.
|
2
|
2
|
Классификация систем автоматики: замкнутые и разомкнутые; одно - и многоконтурные; непрерывные и дискретные; экстремальные и самонастраивающиеся, оптимальные системы; связанного и несвязанного регулирования. Разделение систем по функциональному назначению.
Требования, предъявляемые к системам автоматики.
|
2
|
Тема 1.2 Типовые элементарные звенья. Свойства и
характеристики звеньев и систем
|
Содержание
|
16
|
|
1
|
Дифференциальные уравнения элементов автоматики. Преобразование Лапласа и его применение для решения дифференциальных уравнений. Полное уравнение динамики системы управления.
|
2
|
2
|
Передаточная функция системы. Динамические характеристики САУ: временные и частотные. Временные: переходная и импульсная.
|
2
|
3
|
Частотные: амплитудно-частотная (АЧХ); фазочастотная (ФЧХ); амплитудно-фазовая (АФХ) и логарифмические частотные характеристики.
|
2
|
4
|
Понятие динамического звена (ДЗ). Принципы расчленения САУ на ДЗ. Характеристики ДЗ. Запись дифференциальных уравнений в операторной форме.
|
3
|
5
|
Передаточная функция ДЗ. Характеристическое уравнение. Получение АФХ из передаточной функции. Запись АФХ в показательной, комплексной, алгебраической и тригонометрической формах. Графическое изображение АФХ. Понятие о годографе.
|
3
|
6
|
Типовые элементарные звенья: усилительное, интегрирующее, дифференцирующее, апериодическое
|
3
|
7
|
Типовые элементарные звенья:,колебательное и звено запаздывания
|
|
2
|
8
|
Изучение и исследование характеристик динамических звеньев.
|
|
|
Лабораторные работы
|
8
|
|
1
|
Снятие частотных и временных характеристик апериодического динамического звена.
|
4
|
2
|
Снятие частотных и временных характеристик интегрирующего и дифференцирующего динамических звеньев.
|
|
3
|
Снятие частотных и временных характеристик динамического звена
|
|
Практические занятия
|
Не предусмотрено
|
Тема 1.3 Передаточные функции соединений звеньев и систем
|
Содержание
|
6
|
1
|
Виды соединений звеньев: последовательное, параллельное и встречно-параллельное. Вывод эквивалентной передаточной функции для различных видов соединений в операторной и частотной формах.
|
3
|
2
|
Понятие об обратной связи. Виды обратных связей: положительная и отрицательная; жесткая и гибкая.
|
3
|
3
|
Принцип эквивалентных преобразований в сложных системах автоматики. Передаточная эквивалентная функция многоконтурной системы.
|
3
|
Практические занятия
|
4
|
|
1
|
Определение эквивалентной передаточной функции для системы автоматики и построение амплитудно-фазовой характеристики.
|
Лабораторные работы
|
Не предусмотрено
|
Тема 1.4 Свойства объектов регулирования с сосредоточенными параметрами и их определение
|
Содержание
|
4
|
1
|
Объект регулирования (ОР) - составная часть систем автоматики. Его свойства: статические и динамические. Элементы, входящие в состав объекта регулирования. Кривая разгона объекта регулирования, параметры кривой разгона: постоянная времени, полное время, время запаздывания, коэффициент передачи, отношение  .
|
3
|
2
|
Понятие о нагрузке, емкости и самовыравнивании объекта регулирования.
Представление объекта регулирования с сосредоточенными параметрами в виде передаточных функций.
|
3
|
Лабораторная работа
|
2
|
|
1
|
Снятие кривой разгона объекта регулирования.
|
Практические занятия
|
Не предусмотрено
|
Тема 1.5 Управляющие устройства (автоматические
регуляторы)
|
Содержание
|
8
|
1
|
Идеальные линейные законы управления: пропорциональный (П- управление), интегральный (И-управление), пропорционально – интегральный (ПИ-управление), пропорционально – дифференциальный (ПД- управление). Идеальные линейные законы управления: пропорционально – интегральный – дифференциальный (ПИД-управление). Управляющие устройства (регуляторы), реализующие эти законы. Дифференциальные уравнения, описывающие линейные законы управления.
|
3
|
2
|
Структурные схемы идеальных и реальных регуляторов, их передаточные функции, частотные характеристики, параметры настройки.
|
|
3
|
3
|
Элементы, с помощью которых формируются законы управления: преобразующие элементы, исполнительные механизмы и корректирующие обратные связи.
|
|
3
|
4
|
Расчет оптимальных параметров настройки. Моделирование на ЭВМ.
|
|
3
|
Лабораторная работа
|
Не предусмотрено
|
|
Практическое занятие
|
2
|
|
1
|
Выбор типа регулятора по заданным условиям и расчет параметров настройки.
|
Самостоятельная работа при изучении раздела 1 Статика и динамика элементов систем
автоматического управления
-Систематическая проработка конспектов занятий, учебной и специальной технической литературы (по вопросам к параграфам, главам учебных пособий, составленным преподавателем).
-Подготовка к лабораторным и практическим работам.
Примерная тематика внеаудиторной самостоятельной работы:
-Работа с электронными ресурсами в сети Интернет при написании реферата (тема 1.1, 1.2)
- Подготовка и написание рефератов, докладов на заданные темы (тема 1.1, 1.2)
Работа с конспектом учебного занятия (тема 1.2, 1.3, 1.4, 1.5)
Работа с нормативно-технической документацией(тема 1.2)
Решение задач(тема 1.2., 1.3, 1.4, 1.5)
Подготовка доклада для выступления на учебном занятии(тема 1.2)
Выполнение отчетов по лабораторным и практическим работам(тема 1.2, 1.3, 1.4, 1.5)
Экскурсия на предприятия ОАО «Уренгой добыча Уренгой», в лабораторию метрологии УАИТиМ «Уренгойгазавтоматизация».
|
27
|
Раздел 2 Линейные автоматические системы управления
|
|
52
|
Тема 2.1 Передаточные функции замкнутых систем
|
Содержание
|
4
|
1
|
Исследование динамических звеньев в системах автоматики при приложении к системе воздействия произвольной формы. Виды воздействий. Передаточные функции замкнутых и разомкнутых систем. Структурные схемы. Передаточные функции замкнутых систем по каналу управления (со стороны регулирующего органа), по внешнему возмущению и по заданию.
|
2
|
2
|
Характеристическое уравнение замкнутой системы автоматики по передаточной функции разомкнутой системы. Правила эквивалентного преобразования для получения передаточной функции сложной системы с различными перекрестными связями: правило переноса точки съема сигнала и точки суммирования сигналов.
|
3
|
Практическое занятие
|
2
|
|
1
|
Определение передаточной функции сложной системы с различными перекрестными связями.
|
Лабораторные работы
|
Не предусмотрено
|
Тема 2.2 Устойчивость автоматических систем регулирования и управления
|
Содержание
|
10
|
1.
|
Понятие об устойчивости линейных систем по методу Ляпунова. Определение устойчивости системы по знаку вещественной части корней характеристического уравнения системы и расположению корней характеристического уравнения на комплексной плоскости.
|
2
|
2
|
Граница устойчивости. Необходимые и достаточные условия устойчивости системы регулирования. Критерии устойчивости.
Критерий устойчивости Михайлова. Годограф Михайлова и его особенности.
|
3
|
3
|
Критерий устойчивости Найквиста. Комплексные частотные характеристики (КЧХ) устойчивых и неустойчивых систем. Понятие о запасе устойчивости.
|
3
|
4
|
Построение областей устойчивости.. Анализ устойчивости системы автоматики .Критерии устойчивости Гаусса–Гурвица..
|
3
|
5
|
Определение условий устойчивости системы любого порядка без решения характеристического уравнения. Порядок составления определителей с использованием коэффициентов характеристического уравнения.
|
2
|
Практические занятия
|
6
|
|
1
|
Определение устойчивости по критерию Гаусса – Гурвица.
|
2
|
Определение устойчивости по критерию Михайлова.
|
3
|
Определение устойчивости по критерию Найквиста.
|
Лабораторные работы
|
Не предусмотрено
|
Тема 2.3 Качество систем автоматики
|
Содержание
|
4
|
1
|
Основные показатели качества процесса регулирования систем автоматики; максимальное динамическое отклонение, время регулирования, величина перерегулирования, колебательность, остаточная ошибка. Динамический коэффициент регулирования. Типовые переходные процессы. Построение переходных процессов по заданным передаточным функциям замкнутых систем.
|
3
|
2
|
Оценка качества регулирования по корням характеристического уравнения. Степень устойчивости и степень колебательности. Интегральные методы оценки качества.
Частотные характеристики и их связь характеристиками переходных процессов. Частотные методы анализа качества процесса регулирования.
|
3
|
Практическое занятие
|
2
|
|
1
|
Определение качества процесса регулирования частотными методами.
|
Лабораторные работы
|
Не предусмотрено
|
Тема 2.4 Коррекция линейных систем автоматики
|
Содержание
|
4
|
1
|
Меры, применяемые для улучшения процессов управления. Введение корректирующих звеньев и их влияние на точность и качество регулирования. Последовательная и параллельная коррекция. Передаточные функции соединений звеньев при введении корректирующих устройств.
|
3
|
2
|
Виды корректирующих звеньев: активные и пассивные; интегрирующие, дифференцирующие, интегро-дифференцирующие. Варианты их включения. Методика расчета параметров корректирующих звеньев.
|
3
|
Лабораторные работы
|
Не предусмотрено
|
|
Практическое занятие
|
Не предусмотрено
|
|
Самостоятельная работа при изучении раздела 2 Линейные автоматические системы управления
-Систематическая проработка конспектов занятий, учебной и специальной технической литературы (по вопросам к параграфам, главам учебных пособий, составленным преподавателем).
-Подготовка к лабораторным и практическим работам
Примерная тематика внеаудиторной самостоятельной работы
-Работа с конспектом учебного занятия (тема 2.1, 2.2, 2.3, 2.4)
-Решение задач (тема 2.1, 2.2, 2.3, 2.4)
-Выполнение отчетов по лабораторным и практическим работам (тема 2.1, 2.2, 2.3)
|
16
|
|
Раздел 3 Дискретные системы управления
|
|
9
|
Тема 3.1 Основные понятия и определения дискретных систем автоматики
|
Содержание
|
2
|
1
|
Основные определения. Классификация дискретных систем управления. Импульсные элементы – преобразователи непрерывных сигналов в дискретные.
Виды сигналов при различных формах импульсной модуляции.
Структурная схема дискретной системы. Понятие о дискретном преобразовании Лапласа и математические основы теории дискретных систем. Решетчатые функции и их изображения.
|
2
|
Лабораторные работы
|
Не предусмотрено
|
|
Практическое занятие
|
Не предусмотрено
|
|
Тема 3.2 Анализ дискретных систем автоматики
|
Содержание
|
4
|
|
1
|
Управление дискретными системами управления. Применение принципа суперпозиции для исследование дискретной системы управления. Расчленение на дискретную и линейную части системы автоматики. Определение временной и частотной характеристик линейной части при воздействии на нее последовательности импульсов.
Передаточные функции замкнутых и разомкнутых дискретных систем.
|
2
|
2
|
Методы анализа устойчивости линейных систем и их аналоги для дискретных систем автоматики. Определение устойчивости по расположению корней характеристического уравнения. Частотные методы определения устойчивости дискретных систем. Аналоги критерия Михайлова и критерия Найквиста.
|
2
|
Лабораторные работы
|
Не предусмотрено
|
|
Практическое занятие
|
Не предусмотрено
|
|
Самостоятельная работа при изучении раздела 3 Дискретные системы управления
-Систематическая проработка конспектов занятий, учебной и специальной технической литературы (по вопросам к параграфам, главам учебных пособий, составленным преподавателем).
Примерная тематика внеаудиторной самостоятельной работы:
- работа с конспектом учебного занятия (тема 3.1, 3.2)
|
3
|
|
Раздел 4 Нелинейные системы управления
|
|
15
|
Тема 4.1 Основные понятия о нелинейных системах и методах их исследования
|
Содержание
|
2
|
1
|
Статические характеристики типовых нелинейностей. Статические и динамические нелинейности. Нелинейные системы автоматики и их структурные схемы. Нелинейности в объектах управления и нелинейности в управляющем устройстве. Особенности преобразования структурных схем. Неприемлемость принципа суперпозиции для нелинейных систем автоматики.
|
|
2
|
Лабораторные работы
|
Не предусмотрено
|
|
Практическое занятие
|
Не предусмотрено
|
|
Тема 4.2 Устойчивость нелинейных систем
|
Содержание
|
2
|
|
1
|
Исследования нелинейных систем методом фазовой плоскости. Затухающие процессы в устойчивой системе и их изображении на фазовой плоскости.
Расходящийся переходный процесс и его изображение на фазовой плоскости. Гармонический переходный процесс и его изображение на фазовой плоскости.
Периодические режимы в нелинейных системах и особенности устойчивости. Автоколебательный режим. Равновесие по Ляпунову. Фазовые портреты нелинейных автоматических систем.
Исследование нелинейных систем методом гармонической линеаризации ее особенности. Обоснование метода гармонической линеаризации. Коэффициенты гармонической линеаризации. Передаточные и частотные функции при гармонической линеаризации. Гармонический баланс.
|
2
|
Лабораторные работы
|
Не предусмотрено
|
|
Практическое занятие
|
2
|
|
1
|
Анализ и расчет параметров нелинейных систем.
|
Тема 4.3 Релейные системы автоматики
|
Содержание
|
2
|
1
|
Релейные систем автоматики. Регуляторы с постоянной скоростью исполнительных механизмов. Позиционные регуляторы. Метод припасования. Переходные процессы в системах с позиционными регуляторами. Скользящий режим работы релейных систем.
|
2
|
Лабораторные работы
|
Не предусмотрено
|
|
Практическое занятие
|
Не предусмотрено
|
|
Самостоятельная работа при изучении раздела 4 Нелинейные системы управления
-Систематическая проработка конспектов занятий, учебной и специальной технической литературы (по вопросам к параграфам, главам учебных пособий, составленным преподавателем).
-Подготовка к лабораторным и практическим работам
Примерная тематика внеаудиторной самостоятельной работы:
- работа с конспектом учебного занятия (тема 4.1, 4.2, 4.3)
- выполнение отчетов по лабораторным и практическим работам (тема 4.2).
|
3
|
|
Раздел 5 Исследование систем автоматики при случайных воздействиях
|
|
Тема 5.1 Основные понятия и формы случайных процессов
|
Содержание
|
2
|
1
|
Случайные величины: непрерывные и дискретные. Характеристики случайных величин: вероятность, математическое ожидание, дисперсия, среднеквадратическое отклонение. Законы распределения вероятности. Плотность вероятности. Случайные процессы. Связь случайных величин, корреляция.
|
2
|
Лабораторные работы
|
Не предусмотрено
|
|
Практическое занятие
|
2
|
|
1
|
Расчет числовых характеристик случайных величин.
|
Тема 5.2 Случайные процессы в линейных и нелинейных системах автоматики
|
Содержание
|
2
|
1
|
Исследование систем автоматики при случайных воздействиях. Постановка задачи синтеза. Прохождение случайного процесса через линейную систему. Помеха и полезный сигнал. Структурные схемы систем регулирования и эквивалентные схемы им соответствующие.
|
2
|
Лабораторные работы
|
Не предусмотрено
|
|
Практическое занятие
|
Не предусмотрено
|
|
Самостоятельная работа при изучении раздела 5 Исследование систем автоматики при случайных воздействиях -Систематическая проработка конспектов занятий, учебной и специальной технической литературы (по вопросам к параграфам, главам учебных пособий, составленным преподавателем).
-Подготовка к лабораторным и практическим работам
Примерная тематика внеаудиторной самостоятельной работы:
- работа с конспектом учебного занятия (тема 5.1, 5.2)
- решение задач (тема 5.1, 5.2)
-выполнение отчетов по лабораторным и практическим работам (тема 5.1)
|
6
|
|
Раздел 6 Оптимальные системы автоматики
|
|
8
|
Тема 6.1 Статические методы анализа и синтеза оптимальных систем автоматики
|
Содержание
|
2
|
1
|
Информационные аспекты оптимальных систем. Постановка задачи управления. Понятие о дифференциальных уравнениях в частных производных. Автоматический поиск экстремума. Структурные схемы и графики поиска экстремума.
|
2
|
Лабораторные работы
|
Не предусмотрено
|
|
Практическое занятие
|
Не предусмотрено
|
|
Тема 6.2 Самонастраивающиеся системы автоматики
|
Содержание
|
2
|
|
1
|
Виды и чувствительность систем автоматики. Системы автоматики, настраивающиеся по характеристикам ОР. Самонастраивающиеся системы автоматики с эталонной моделью и программные самонастраивающиеся системы. Схемы, структуры. Преимущества и недостатки. Понятие об адаптивном управлении. Основные функциональные модули систем управления. Понятие о системах экстремального регулирования. Использование ЭВМ.
|
2
|
Лабораторные работы
|
Не предусмотрено
|
|
Практическое занятие
|
Не предусмотрено
|
|
Самостоятельная работа при изучении раздела 6 Оптимальные системы автоматики
-Систематическая проработка конспектов занятий, учебной и специальной технической литературы (по вопросам к параграфам, главам учебных пособий, составленным преподавателем).
Примерная тематика внеаудиторной самостоятельной работы:
работа с конспектом учебного занятия (тема 6.1, 6.2).
|
2
|
|
Курсовое проектирование
Курсовое проектирование предназначено закрепить и систематизировать знания студентов по дисциплине, развить их навыки в самостоятельной работе и в применении теоретических знаний при решении вопросов производственно-технического характера.
Тематика курсовых проектов
Исследование систем автоматического управления (по вариантам)
Содержание графической части
1 Структурная схема САУ
2 Логарифмические амплитудо -частотные характеристики желаемые, реальные, ЛАЧХ корректирующих звеньев
|
30
|
Самостоятельная работа при выполнении курсового проектирования
-Примерная тематика внеаудиторной самостоятельной работы:
-оформление пояснительной записки и графической части курсового проекта
-подготовка к защите курсового проекта
|
15
|
Учебная практика «Электрорадиоизмерительные работы»
Виды работ:
|
