Программадисциплин ы «Основы теории управления» Индекс дисциплины по учебному плану опд. Ф. 11
| Вид материала | Программа |
Содержание4 Семестры обучения 4 Приложение а Приложение б Приложение в |
- Программадисциплин ы «Моделирование систем» Индекс дисциплины по учебному плану опд., 249.71kb.
- Программадисциплин ы «мультимедиа технологии» Индекс дисциплины по учебному плану опд., 162.32kb.
- Рабочая программа дисциплины «экологический мониторинг» Код дисциплины по учебному, 254.39kb.
- Программа дисциплины «информационные сети» Индекс дисциплины по учебному плану: опд., 123.28kb.
- Самостоятельная работа студентов 34 Курсовой проект. Форма итогового контроля: экзамен, 371.54kb.
- Учебно-методический комплекс дисциплины (опд. Ф. 10) Базы данных (код и название дисциплины, 1121.96kb.
- Учебная программа дисциплины теоретические основы электротехники индекс дисциплины, 110.97kb.
- Рабочая программа дисциплины «ботаника» Код дисциплины по учебному плану опд., 301.75kb.
- Рабочая программа дисциплины «Зоология» Код дисциплины по учебному плану опд, 751.31kb.
- Рабочая программа дисциплины «Цитология и гистология» Код дисциплины по учебному плану, 271.37kb.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОУВПО Самарский государственный архитектурно-строительный университет
Факультет информационных систем и технологий
| ²Утверждаю² |
| Декан факультета информационных систем и технологий Пиявский С.А._____________ «_____»__________ 2006 г. |
П Р О Г Р А М М А д и с ц и п л и н ы
«Основы теории управления»
Индекс дисциплины по учебному плану ОПД.Ф.11
Направление «230200 – Информационные системы»
Специальность «230201 – Информационные системы и технологии»
Форма обучения дневная
Всего часов на дисциплину 140 часов
в том числе
аудиторных часов 54 часов
Форма итогового контроля: экзамен
Курс обучения 4
Семестры обучения 4
Разработал: к.т.н., доцент, Авсиевич А.В. /_________/
1.Рассмотрена и одобрена на заседании кафедры ПМ и ВТ от «__»______2006г., протокол №____
Зав. кафедрой ПМ и ВТ проф., д.т.н. Пиявский С. А. /_____________/
Рассмотрена и одобрена на заседании методической комиссии по специальности № 071900
от «__»_________2006г., протокол № _________________
Председатель методической комиссии __________________ / ____________ /
Самара 2006
1.Цели и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе
1.1.Цель преподавания дисциплины
Дисциплина «Основы теории управления» имеет цель подготовить студентов специальности «Информационные системы и технологии» к созданию систем управления, проведя их синтез на основе использования современных программных средств и вычислительных средств.
В рамках этого курса рассматриваются все известные к настоящему времени системы управления и способы их математического описания и работы.
1.2.Задачи изучения дисциплины
Изучив дисциплину, студенты должны знать: управление и информатику; общие принципы системной организации; устойчивость, управляемость и наблюдаемость; инвариантность и чувствительность систем управления; математические модели объектов и систем управления; формы представления моделей; методы анализа и синтеза систем управления; цифровые системы управления; использование микропроцессоров и микро-ЭВМ в системах управления; особенности математического описания цифровых систем управления, анализа и синтеза систем управления с ЭВМ в качестве управляющего устройства; программная реализация алгоритмов управления в цифровых системах.
2.Тематический план учебной дисциплины
2.1.Содержание разделов дисциплины
Управление и информатика; общие принципы системной организации; устойчивость, управляемость и наблюдаемость; инвариантность и чувствительность систем управления; математические модели объектов и систем управления; формы представления моделей; методы анализа и синтеза систем управления. Цифровые системы управления; использование микропроцессоров и микро-ЭВМ в системах управления; особенности математического описания цифровых систем управления, анализа и синтеза систем управления с ЭВМ в качестве управляющего устройства; программная реализация алгоритмов управления в цифровых системах.
2.2.Объем дисциплины и виды учебной работы (час)
| Вид занятий | Семестр №7 |
| Всего часов | |
| Общая трудоемкость | 140 |
| Аудиторные занятия: | |
| - лекции | 18 |
| - практические занятия (ПЗ) | |
| - семинары (С) | |
| - лабораторные работы | 36 |
| - и (или) другие виды аудиторных занятий | |
| Самостоятельная работа | 38 |
| - курсовой проект (работа) | |
| - расчетно-графические работы | |
| - реферат | |
| Вид итогового контроля | экзамен |
2.3.Содержание лекционных занятий (18 часов)
2.3.1.Исторический обзор по системам управления. Классификация систем управления. Понятие автоматизированного и автоматического управления. Управление и информатика. Общие принципы системной организации.
-1 час
2.3.2.Устойчивости, управляемость и наблюдаемость.
-1 часа
2.3.3.Представление линейных систем управления. Структурные схемы линейных систем управления. Типовые линейные звенья. Структурные преобразования линейных систем управления. Инвариантность и чувствительность систем управления.
-2 часов
2.3.4.Последовательность разработки автоматизированной системы. Типовые переходные процессы линейных систем управления. Устойчивость линейных систем управления. Алгебраические критерии устойчивости. Частотные критерии устойчивости линейных систем управления.
-2 часа
2.3.5.Математические модели объектов систем управления. Формы представления моделей.
-2 часа
2.3.6.Методы анализа и синтеза систем управления.
- 2 часа
2.3.7. Цифровые системы управления. Использование микропроцессоров и микро-ЭВМ в системах управления.
- 2 часа
2.3.8.Особенности математического описания цифровых систем управления. Решетчатые функции. Разностные уравнения.
- 2 часа
2.3.9.Анализ и синтез систем управления с ЭВМ в качестве управляющего устройства.
- 2 часа
2.3.10.Программная реализация алгоритмов управления в цифровых системах.
- 2 часа
ИТОГО: 18 часов
2.4.Темы лабораторных работ(36 часов)
2.4.1.Лабораторная работа №1. Преобразование структурных схем систем автоматического управления
– 2 часа
2.4.2.Лабораторная работа №2. Построение характеристик типовых линейных звеньев.
– 2 часа.
2.4.3.Лабораторная работа №3. Алгебраические критерии устойчивости систем управления .
-4 часа
2.4.4.Лабораторная работа №4. Частотные характеристики систем управления.
– 4 часа
2.4.5.Лабораторная работа №5. Моделирование простейших систем управления в пакете VisSim.
– 4 часа
2.4.6.Лабораторная работа №6. Показатели качества систем управления
- 4 часа
2.4.7.Лабораторная работа №7. Машинная реализация решетчатых функций и разностных уравнений.
- 4 часа
2.4.8.Лабораторная работа №8. Составление модели управляющей системы.
- 4 часа
2.4.9.Лабораторная работа №9. Анализ и синтез систем управления с помощью ЭВМ.
- 4 часа
2.4.10.Лабораторная работа №10. Программная реализация алгоритмов управления.
- 4 часа
Итого: 36 часов
3.Самостоятельная работа (38 часов). Формы контроля знаний
4.1. Изучение пакета Vissim. (10 часов)
4.2. Линеаризация нелинейных систем.(4 часа)
4.3. Изучение моделей систем управления.(6 часов)
4.4. Изучение пакета MathCad.(10 часов)
4.5. Алгоритмы систем управления. (8 часов)
- 38часов
Формы контроля:
- текущий контроль – опрос в начале практических занятий и лабораторных работ;
- промежуточный контроль - в соответствии с таблицей:
| Семестр | Название контрольной работы | Неделя |
| 4 | Типовые звения САУ | 5 |
| | Устойчивость САУ | 10 |
| | Дискретные САУ | 15 |
Итоговый контроль – экзамен (7 семестр).
4.Учебно-методическое обеспечение дисциплины
4.1.Основная литература
4.1.1.Под редакцией А.А. Красовского Справочник по теории автоматического управления. М. Наука, 1987.
4.1.2.Солодовников В.В., Плотников В.Н., Яковлев А.В. Основы теории и элементы систем автоматического регулирования. М.: Машиностроение, 1985.
4.1.3.Попов Е.П. Теория линейных систем автоматического регулирования и управления М.: Наука, 1979.255 с.
4.1.4.Теория автоматического управления. Теория линейных систем автоматичен кого управления /Под ред. А.А.Воронова. М.: Высшая школа, 1977.303 с.
4.1.5.Теория автоматического управления. Теория нелинейных и специальных систем автоматического регулирования. / Под ред. А.А.Воронова .М: Высшая школа, 1977. 228 с.
4.1.6.Задачник по теории автоматического регулирования. Топчеев Ю.И., Цыплаков А.П.М.: Машиностроение, 19977.592 с.
4.2.Дополнительная литература
4.2.1.Крутова И.Н. Исследование процессов стабилизации многомерной динамической системы с релейным управлением. А и Т, 1999, № 4, с. 27-43.
4.2.2.Николаев Ю.Н. О симметрии и других свойствах области ассимптотической устойчивости линейных дискретных систем. А и Т, 2001, №11, с. 109-120.
4.2.3.Андриевский В.Р., Фрадков А.Л. Избранные главы теории математического управления с примерами на языке MATLAB, СПб. Наука, 1999.
4.2.4.Попов Е.П. Теория нелинейных систем автоматического регулирования и управления. М.: Наука, 1979.255 с.
5.Вопросы к экзамену
- Классификация систем автоматического управления.
- Математические модели САУ.
- Передаточные функции САУ.
- Динамические характеристики САУ.
- Временные характеристики САУ.
- Частотные характеристики САУ.
- Логарифмические частотные характеристики САУ.
- Динамические звенья САУ.
- Соединения динамических звеньев.
- Характеристики типовых динамических звеньев.
- Основные понятия теории устойчивости.
- Исследование устойчивости по уравнениям первого приближения.
- Алгебраические критерии устойчивости.
- Частотные критерии устойчивости. Принцип аргумента.
- Частотные критерии устойчивости. Критерий устойчивости Михайлова.
- Частотные критерии устойчивости. Критерий устойчивости Найквиста.
- Запасы устойчивости.
- Оценка устойчивости по ЛЧХ.
- Показатели качества САУ.
- Методы построения переходной функции.
- Коэффициенты ошибок.
- Интегральные оценки качества.
- Синтез линейных непрерывных САУ. Задача синтеза и способы коррекции.
- Синтез линейных непрерывных САУ. Синтез САУ методом ЛЧХ.
- Синтез линейных непрерывных САУ. Особенности синтеза корректирующих обратных связей.
- Определение и особенности нелинейных систем.
- Метод фазовых портретов.
- Метод гармонической линеаризации.
- Устойчивость нелинейных систем. Второй метод Ляпунова.
- Устойчивость нелинейных систем. Критерий абсолютной устойчивости В.М. Попова
- Определение дискретной САУ.
- Основы Z – преобразования.
- Передаточные функции дискретных САУ.
- Устойчивость дискретных САУ.
- Анализ качества дискретных САУ.
- Синтез дискретных САУ.
- Операционные методы моделирования дискретно – непрерывных систем.
6.Вопросы для проверки остаточных знаний студентов
- Передаточные функции САУ.
- Частотные критерии устойчивости.
- Показатели качества САУ.
- Основы Z – преобразования.
- Интегральные оценки качества.
- Логарифмические частотные характеристики САУ.
- Временные характеристики САУ.
7.Дополнительные средства, используемые при обучении
- Перечень технических средств:
- IBM PC/ CPU AMD Duron 900, RAM 128 Mb, HDD 20.0 Gb, Monitor 15", Printer HP DJ 656C.
- IBM PC/ CPU AMD Duron 900, RAM 128 Mb, HDD 20.0 Gb, Monitor 15", Printer HP DJ 656C.
- Перечень используемых программных продуктов:
- система MATCAD;
- система VisSim.
- система MATCAD;
Технологическая карта дисциплины «Основы теории управления»
на осенний семестр 2006/07 года
| Нед. | № Лаб | Занятие | Вид | Примечание |
| 1 | | Исторический обзор по системам управления. Классификация систем управления. Понятие автоматизированного и автоматического управления. Управление и информатика. Общие принципы системной организации. Устойчивости, управляемость и наблюдаемость. | Л | |
| 1 | 1 | Преобразование структурных схем систем автоматического управления. | Лаб | Студенты изучают методы преобразования структурных схем. Выполняют лабораторную работу. Инструктаж по технике безопасности. |
| 2 | 2 | Построение характеристик типовых линейных звеньев. | Лаб | Студенты изучают операторы для моделирования типовых динамических звеньев их атрибуты и строят характеристики. Защищают лабораторную работу №1. |
| 3 | | Представление линейных систем управления. Структурные схемы линейных систем управления. Типовые линейные звенья. Структурные преобразования линейных систем управления. Инвариантность и чувствительность систем управления. | Л | |
| 3 | 3 | Алгебраические критерии устойчивости систем управления. | Лаб | Студенты изучают основные алгебраические критерии и определяют по ним устойчивость системы. Защищают лабораторную работу №2. |
| 4 | 3 | Алгебраические критерии устойчивости систем управления. | Лаб | Студенты изучают основные алгебраические критерии и определяют по ним устойчивость системы. |
| 5 | | Последовательность разработки автоматизированной системы. Типовые переходные процессы линейных систем управления. Устойчивость линейных систем управления. Алгебраические критерии устойчивости. Частотные критерии устойчивости линейных систем управления. | Л | |
| 5 | 4 | Частотные характеристики систем управления. | Лаб | Студенты изучают принцип аргумента и критерий Михайлова и определяют устойчивость системы. Защищают лабораторную работу №3. |
| 6 | 4 | Частотные характеристики систем управления. | Лаб | Студенты изучают критерий Найквиста и D-разбиение и определяют устойчивость системы. |
| 7 | | Математические модели объектов систем управления. Формы представления моделей. | Л | |
| 7 | 5 | Моделирование простейших систем управления в пакете. | Лаб | Студенты изучают работу программного пакета VisSim. Защищают лабораторную работу №5. |
| 8 | 5 | Моделирование простейших систем управления в пакете VisSim. | Лаб | Студенты дорабатывают лабораторную работу №5. |
| 9 | | Методы анализа и синтеза систем управления. | Л | |
| 9 | 6 | Показатели качества систем управления. | Лаб | Студенты изучают основные показатели качества системы управления и. Защищают лабораторную работу №5 |
| 10 | 6 | Показатели качества систем управления. | Лаб | Студенты дорабатывают лабораторную работу №6. |
| 11 | | Цифровые системы управления. Использование микропроцессоров и микро-ЭВМ в системах управления. | Л | |
| 11 | 7 | Машинная реализация решетчатых функций и разностных уравнений.. | Лаб | Студенты изучают способы создания решетчатых функций. Защищают лабораторную работу №5. |
| 12 | 7 | Машинная реализация решетчатых функций и разностных уравнений. | Лаб | Студенты дорабатывают лабораторную работу №7. |
| 13 | | Особенности математического описания цифровых систем управления. Решетчатые функции. Разностные уравнения. | Л | |
| 13 | 8 | Составление модели управляющей системы | Лаб | Студенты учатся составлять модели управляющей системы. Защищают лабораторную работу №7. |
| 14 | 8 | Составление модели управляющей системы | Лаб | Студенты дорабатывают лабораторную работу №8. |
| 15 | | Анализ и синтез систем управления с ЭВМ в качестве управляющего устройства. | Л | |
| 15 | 9 | Анализ и синтез систем управления с помощью ЭВМ. | Лаб | Студенты изучают способы анализа и сиснтеза систем управления на основе ЭВМ. Защищают лабораторную работу №8. |
| 16 | 9 | Анализ и синтез систем управления с помощью ЭВМ. | Лаб | Студенты дорабатывают лабораторную работу №9. |
| 17 | | Программная реализация алгоритмов управления в цифровых системах. | Л | |
| 17 | 10 | Программная реализация алгоритмов управления. | Лаб | Студенты реализуют программный алгоритм управления. Защищают лабораторную работу №9. |
ПРИЛОЖЕНИЕ А
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПРЕПОДАВАТЕЛЮ ДИСЦИПЛИНЫ "ОСНОВЫ ТЕОРИИ УПРАВЛЕНИ"
Основными видами обучения студентов являются лекции, лабораторные занятия в дисплейном классе и самостоятельная работа студентов.
При чтении лекций особое внимание следует уделить терминологии, используемой в дисциплине, и основным понятиям теории управления. При подготовке и чтении курса необходимо опираться на государственные стандарты.
Очень важно в течение изучения всего курса при изложении материала придерживаться единой системы обозначений переменных, критериев, показателей. Большую роль играют общероссийские классификаторы (ОК), ткж вляющиеся стандат ми.
В лекционных занятиях рекомендуется уделить особое внимание понятиям теории управления, характеристикам типовых динамическим зрениям, устойчивости САУ, дискретным системам управления.
Лабораторный практикум ориентируется на использование технологии имитационного моделирования для динамических процессов на основе программного пакета VisSim. Рекомендуется не реже одного раза в месяц контролировать ход выполнения лабораторного практикума с выставлением промежуточных оценок и итоговой оценки, которая может учитываться на экзамене.
Самостоятельная работа ориентирована на домашнюю или классную работу как с компьютером, так и без него. Студенты должны систематически работать с литературой и конспектом лекций с материалами Интернет. Модели динамических систем должны разрабатываться как на ЭВМ так и в ручную Оценка самостоятельной работы должна входить в оценку контрольных точек практикума с учётом контроля остаточных знаний по тестовым вопросам.
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ СТУДЕНТОВ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ДИСЦИПЛИНЫ
" ОСНОВЫ ТЕОРИИ УПРАВЛЕНИЯ "
Основными методами обучения являются лекции, лабораторные занятия в дисплейном классе и самостоятельная работа.
При проведении лабораторных работ особое внимание следует уделить терминологии, используемой в дисциплине, и основным понятиям теории управления. При подготовке к лабораторным работам необходимо опираться на лекционный и теоретический материал методических указаний.
При подготовке к лабораторному работаму необходимо по заданию сделать заготовки схем и текстов к будущему занятию и согласовать их в начале занятия с преподавателем, чтобы не терять время на переделки и доработки проекта или реализации системы.
Следует учесть, что без самостоятельной работы по подготовке выполнить график лабораторного практикума практически невозможно, так как работы имеют элемент творчества и исследований, а не просто демонстрируют возможности какой-либо системы.
Документирование и формирование итоговой отчётности следует начинать заблаговременно и вести в соответствии с утвержденными стандартами, а также по оформлению учебных документов и научно-исследовательских отчётов. Без предоставления отчётов студенты не могут быть аттестованы по дисциплине в целом.
Важной частью промежуточной аттестации является контроль остаточных знаний, соответствующие вопросы следует попросить у преподавателя заранее и самостоятельно к ним подготовиться.
ПРИЛОЖЕНИЕ В
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИННОВАЦИОННЫХ МЕТОДОВ ОБУЧЕНИЯ В КУРСЕ
" МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ "
С целью повышения эффективности учебного процесса при изучении дисциплины используются методы, основанные на использовании новейших информационных технологий.
В лекционном курсе часть материала, в частности, связанная с работай покета VisSim излагается с использованием технических средств проецирования иллюстративного материала на экран. При изложении структур СУ обсуждаются проблемы реальных производств, предлагается студентам сформировать свои предложения по решению проблем, а затем они сравниваются с типовыми решениями.
Для развития у студентов творческих способностей и самостоятельности в решении проблем лабораторные работы проводится не в демонстрационном режиме с использованием инструментальных средств. При этом, несмотря на бригадный метод работы на лабораторных работых, каждый студент получает в общей предметной области индивидуальную часть задания. Небольшие бригады (2-3 человека) способствуют привитию коллективного навыка работы над проектом, обсуждению принятых решений.
Семестровое задание позволяет подойти творчески к решению задачи, выбрать тот или иной алгоритм решения, наметить свой вариант реализации проекта.