Программа дисциплины по кафедре Автоматики и системотехники Теория автоматического управления

Вид материала

Содержание

Изучение раздела Discrete (Дискретные элементы) Matlab-Simulink входят блоки, с помощью которых в модели может быть описано пове
Содержание отчета
7.Курсовая работа
8. Контроль знаний студентов.
9.Учебно-методическое обеспечение
10.Методические рекомендации по организации
11.Словарь терминов и персоналий

Подобный материал:

1 2 3 4

Изучение раздела Discrete (Дискретные элементы) Matlab-Simulink входят блоки, с помощью которых в модели может быть описано поведение дискретных

cистем

Содержание отчета:

создать дискретные структурные схемы с применением блоков:
Unit Delay – используется для задержки сигналов;
Discrete-Time Integrator –представляет собой дискретный интегратор;
Discrete Filter – позволяет задать дискретное звено через дискретную дробно- рациональную передаточную функцию относительно ;
Discrete Transfer Fcn - позволяет задать линейное дискретное число через дискретную передаточную дробно-рациональную функцию относительно z;
Discrete Zero-Pole – используется для определения линейного через указание значений нулей и полюсов дискретной передаточной функции относительно z;
Discrete State-Space используется для определения дискретного линейного звена путем указания матриц его состояния;
Memory – используется для задержки сигнала на один шаг модельного времени ;
Zero – Order Hold – представляет собой экстраполятор нулевого порядка;
First- Order Hold –является экстраполятором первого порядка.

Поиск z – преобразований и области сходимости

последовательностей дискретного времени

Содержание отчета:

- приведите причинные и непричинные последовательности

дискретного времени;

записать z – преобразование;
записать z - преобразование для причинной; последовательности бесконечной длины;
метод разложения в степенной ряд;
метод разложения на элементарные дроби;
метод вычетов.

Свойства z – преобразования

Содержание отчета:

Дайте определение :

- Линейности;

Задержки и смещения;
Свертки;
Дифференцирования.
Взаимосвязь с преобразованием Лапласа;
Выражение передаточной функции через нули и полюса;
Диаграммы нулей и полюсов.

Оценка частотной характеристики

Содержание отчета:

дайте геометрическую оценку частотной характеристики по диаграмме нулей и полюсов
найдите геометрическим методом частотную характеристику на постоянной составляющей и при частотах, равных 1/8, 1/4, 3/8 и 1/2 частоты дискретизации, причинной системы дискретного времени с z-образами , заданными преподавателем , на отрезке частоты дискретизации.
выполнить непосредственный компьютерный расчет частотной характеристики через подстановку в передаточную функцию значения

Изучение единиц измерения частоты , которые

используются в системах дискретного времени

Содержание отчета :

указать на единичной окружности z-плоскости критические точки частоты;
произведите переход частотной характеристики, выраженной в герцах к нормированному виду через частоту дискретизации,
перевести спецификацию из стандартных единиц (Гц) выраженную в рад/с;
перевести спецификацию из рад/с в нормированную частоту ;
при заданном z- образе системы показать диаграмму нулей и полюсов в z-плоскости при различных
записать разностное уравнение описывающее реальные действия;
найти импульсную характеристику фильтра дискретного времени воспользовавшись единичным импульсом системы.

получите подходящие коэффициенты для цифрового фильтра;
цифровой фильтр нужно реализовать с помощью каскадной структуры, изобразите блок-схему реализации и выведете разностное уравнение;
а также цифровой фильтр нужно реализовать с помощью параллельной структуры, изобразите блок-схему реализации и выведете разностное уравнение;
испытайте разработанный цифровой фильтр в системе, состоящей из достаточно инерционного объекта управления при зашумленном входном воздействии.

7.КУРСОВАЯ РАБОТА

Объем курсовой работы, в зависимости от сложности поставленной задачи, колеблется от 15 до 25 страниц машинописного текста . Главной целью выполнения курсовой работы является анализ поставленной задачи и синтез системы автоматического управления с заданными качественными характеристиками на основе исходных данных , с применением инструментальных программных средств MATLAB- Simulink.

При выполнении курсовой работы студенту чаще всего ставится практическая задача с выходом на программную реализацию части лабораторной работы или практикума с графическим интерфейсом по данной дисциплине и анализом достигнутых результатов.

Общее время выполнения курсовой работы 34 час.

Основные направления курсовой работы:

синтез САУ с последовательной , параллельной и встречно-параллельной коррекцией;
анализ и синтез САУ в пространстве состояний;
проектирование цифровых КИХ-фильтров и БИХ-фильтров

с применением программных средств MATLAB-Simulink;

проектирование цифровых САУ с аналоговыми объектами;
проектирование цифровых САУ с цифровыми объектами;
проектирование нелинейных САУ;
cинтез нелинейных САУ с нелинейными корректирующими устройствами;
разработка инструментальных программных средств для анализа и синтеза САУ (например S - функций) ;

8. КОНТРОЛЬ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ.

Вопросы входного контроля:

основные физические законы;
законы Ньютона;
примеры простейших схемных решений электротехники и электроники;
законы линейных и вращательных движений;
линейные дифференциальные уравнения;
разностные уравнения;
преобразования Фурье;
преобразования Лапласа;
матрицы и действия над ними;

Вопросы текущего и выходного контроля:

-история развития автоматических регуляторов и автоматов;

кибернетика как наука об управлении;
переход от принципиальной к функциональной и структурной схемам САУ;
определение передаточной функции;
основные законы управления;
классификация САУ;
исследование САУ во временной и частотной областях;
элементарные звенья и их характеристики, физические модели;
правила преобразования структурных схем;
вывод структуры УУ – объект;
модель вход –состояние – выход;
устойчивость;
качество;
коррекция;
синтез линейных САУ;
Нелинейные САУ;
Характеристики;
Физические модели;
Устойчивость ;
Методы Ляпунова;
Критерии устойчивости Попова;
Метод гармонической линеаризации;
Коррекция нелинейных САУ;
Дискретные САУ;
Z – преобразования;.
Исследования дискретных систем во временной и частотных областях;
Устойчивость дискретных САУ;
КИХ –фильтры;
БИХ – филтры;
Цифровая фильтрация;
Характеристики случайных сигналов;

- Адаптивные САУ;

.

9.УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ.

Список основной литературы:

1. К.А. Пупков. Методы теории автоматического управления: учебник для студентов маш прибор.-вузов – М. Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, основной. 2000. 3.Т.

И.В. Мирошник. Тория автоматического управления. М., уч. пос. СПб. и др. Доп. Изд. М.О. РФ., 2005 г.
А.Н. Лебедев. Моделирование в научно-технических исследованиях. Основной. 1989 г.
С.В. Шалобанов. Моделирование и идентификация систем управления.Уч. пос., доп., 1999г.
С.В. Шалобанов. Моделирование систем управления. Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов специальности 210100. , доп., 2003 г.
С.В. Шалобанов. Моделирование систем управления : Методические указания к лабораторным работам N 1-5 для студентов специальности 210100 “Управление и информатика в технических системах”, доп., 2000 г.
А.И. Солонина и др. Основы цифровой обработки сигналов. Курс лекций. Осн. СПб: БХВ - Петербург, 2003 г.
Э. Айфичер и Б. Джерфис. Цифровая обработка сигналов, М., СПб, К., доп. 2004 г.
В.П. Дъяков. Д 93 Simulink 4. Специальный справочник, доп. СПб: Питер. 2002 г.
В.П. Дъяков. MATLAB 6.5 SP1/7.0 Simulink 5/6. Основы применения. Доп. М. Солон-Пресс., 2005 г.
Ю. Лазарев. Моделирование процессов и систем в МАTLAB. Учебный курс. Доп. М.,СПб., и др. 2005 г.
Г. Олссон и Д. Пиани. Цифровые системы автоматизации и управления. Санкт-Петербург , 2001 г.

23. Фигурнов В. Э. IBM PC для пользователя. Краткий курс. – М.: Инфра-М, 1998. – 480 с. Информатика. Базовый курс / Симонович С. В. и др. – СПб.: Издательство «Питер», 2000. – 640 с.

24. Борланд Р. Знакомство с Windows 98. – М.: Microsoft Press Русская редакция, 1999. – 376 с.

25. Лелянов Б.Н. Лабораторная работа N20 Моделирование стационарных нелинейностей. Хабаровск 2006г.

Лелянов Б.Т. Лабораторная работа Ядро пакета SIMULINK.Хабаровск 2006г.
Чинаев П.И. Беседы по автоматике 1971г. Изд. Технiка.

Киев.

Нетушил А.В. Теория автоматического управления . 1-2 т.

М. Выш. Шк. 1976.

Берлинер М.А. Теория автоматического управления.

МАДИ. М. 1971г.

Попов Е. П. Теория автоматического регулирования и управления. 1-2 Т. М.В.Ш. – 82г.
А.М. Васьковский, Б.Н. Лелянов Локальные системы автоматики. Учебное пособие. Хабаровск 1991.
Б.Н. Лелянов . Методические указания для выполнения курсовой работы по курсу теория управления. Хабаровск . Издательство ХГТУ 2000г.

Список дополнительной литературы:

1.Скотт Мейерс Эффективное использование Си++.ДМК,2000.-220с.

В.А. Бесекерский, Е.П. Попов. Теория систем автоматического управления.
А.А. Воронов. Теория автоматического управления. 1-2т. М. В.Ш. 1972г.

Для проведения лабораторных работ необходимы IBM PC- совместимые компьютеры. Минимальные системные требования: Intel Pentium 5, 3,4 ГГц, 64 Mb RAM, SVGA, ОС- Windows XP.

10.МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ

ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ.

На основании программы кафедры разрабатывается рабочая учебная программа дисциплины «Теория автоматического управления» с учетом фактического числа часов, отведенных на ее изучение. В рабочей программе предусматривается изучение тех технологических процессов и систем, которые определяются профилем подготовки дипломированных специалистов. Исходя из этого, в рабочей программе отдельные разделы программы могут быть либо усилены, либо сокращены или опущены.

Курс теория автоматических систем включает в себя большое количество лабораторных работ. В ходе их выполнения студенты приобретут навыки в пользовании ЭВМ, в работе со многими программными продуктами, в создании относительно несложных программ для использования их при управлении и моделировании технологических процессов. Важную роль при этом играют смежные дисциплины предметной подготовки – в первую очередь, математика, физика, теоретическая механика По некоторым разделам этих дисциплин необходимо существенно углубить сведения непосредственно примыкающие к теории управления, по математике (теория функций комплексного переменного) Электротехники (элементная база силовой электротехники) , физики и электроники (преобразования неэлектрических величин в электрические, элементная база) и другим.

Знания и навыки, полученные при изучении данной дисциплины помогут студентам иметь целостное представление об управлении как науке, ее месте в современном мире и в системе наук, владеть системой знаний о теоретических основах управления, знать анализ и синтез САУ, основные законы управления обладать навыками в создании безлюдных технологий, что особенно важно в нынешней демографической ситуации страны , владеть методами работы при эксплуатации систем автоматического управления любой сложности.

Программа рассчитана на 350 часов.

Программа составлена в соответствии с государственными образовательными стандартами высшего профессионального образования по направлениям подготовки в области техники и технологий.

11.СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ И ПЕРСОНАЛИЙ.

При изучении курса «Теория автоматического управления» используются специальные термины, содержание которых не очевидно и требует пояснения. Для того, чтобы студент мог качественно изучить материал курса, он должен точно понимать и использовать термины, иметь краткие сведения о персоналиях, имеющих отношения к изучаемой дисциплине. Большую часть специальных терминов планируется расшифровать в лекционном курсе, а в качестве вспомогательного средства в изучении специальных терминов рекомендуется использовать списки АББРЕВИАТУР, предметные указатели публикуемые в учебниках.

Blog

Программа дисциплины по кафедре Автоматики и системотехники Теория автоматического управления

Содержание