Программа вступительных испытаний для поступающих в магистратуру Иргту направление магистерской подготовки: 140400. 68

Вид материала

Содержание

Подобный материал:

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет послевузовского обучения

УТВЕРЖДАЮ

Ректор ИрГТУ

_______________ И.М. Головных

_______________2011 г.

ПРОГРАММА

Вступительных испытаний

для поступающих в магистратуру ИрГТУ

Направление магистерской подготовки: 140400.68 - ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА и ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

Магистерская программа: Компьютерные технологии в электроприводе

ИРКУТСК - 2011

ПРОФИЛЬНЫЕ ИСПЫТАНИЯ

Дисциплина: «ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА»

Тема 1. Введение

Основные понятия и определения. Электропривод как система. Основные элементы электропривода. Структурная схема электропривода. Классификация ЭП.

Тема 2. Механика электропривода.

Механическая часть силового канала электропривода. Механические характеристики производственных механизмов и двигателей. Установившиеся режимы. Статическая устойчивость. Уравнение движения ЭП. Кинематические расчетные схемы , приведение усилий, моментов, жесткостей и моментов инерции. Двух массовая система. Время ускорения и замедления привода.

Тема 3. Электромеханические свойства электроприводов.

Обобщенная электрическая машина. Электромеханическая связь. Координатные и фазные преобразования переменных. Математическое описание. Статические и динамические характеристики двигателей постоянного и переменного токов как объектов управления.

Тема 4. Регулирование координат электроприводов.

Основные показатели регулирования координат электроприводов. Инженерные методы оценки точности и качества регулирования координат. Регулирование момента(тока) электропривода. Регулирование скорости. Регулирование положения.

Тема 5. Взаимосвязанный электропривод.

Электропривод с механическим соединением валов. Асинхронный двух двигательный ЭП со сложением механических характеристик. Электрический вал с уравнительными машинами. Рабочий электрический вал. Дистанционный электрический вал.

Тема 6. Переходные процессы в электроприводах.

Электромеханические переходные процессы. Влияние упругих механических связей на динамику электропривода. Потери энергии в установившихся и переходных процесса. Электромагнитные переходные процессы в обмотках возбуждения электрических машин. Способы форсировки возбуждения. Переходные процессы в машинах переменного тока.

Тема 7. Расчет мощности электроприводов.

Нагрузочные диаграммы. Нагревание и охлаждение двигателей, номинальные режимы работы. Методы проверки двигателей по нагреву. Потери энергии в ЭП постоянного и переменного тока. Классификация режимов работы ЭП. Расчет мощности двигателя при продолжительном, кратковременном и повторно-кратковременном режиме работы.

Тема 8. Энергетика электроприводов.

Энергетические показатели электроприводов постоянного и переменного токов. Влияние нагрузки на энергетические показатели. Оптимизация энергетических показателей в нерегулируемых и регулируемых электроприводах. Надежность электропривода.

Литература:

Ключев В.И. Теория электропривода. Учебник. М., Энергоатомиздат, 1998.
Ковчин С.А., Сабинин Ю.А. Теория электропривода. Учебник. С.-П., Энергоатомиздат, 1994.
Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода. Учебник. М., Энергоатомиздат, 1981 .
Ильинский Н.Ф., Казаченко В.Ф. Общий курс электропривода. Учебник. М., Энергоатомиздат, 1992
Москаленко В.В. Автоматизированный электропривод. Учебник. М.. Энергоатомиздат, 1986.

Дисциплина: «МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СРЕДСТВА И СИСТЕМЫ»

Тема 1. Основные понятия микропроцессорной техники.

Актуальность изучения средств вычислительной техники. Микропроцессор (МП – CPU), микропроцессорная система (МПС), микроконтроллер (МК – PLC), процессор для цифровой обработки сигналов (ЦОС – DSP), промышленный программируемый контроллер (ПМК), промышленный управляющий компьютер (УПК), встроенная микропроцессорная система управления, распределенная микропроцессорная система управления, локальная сеть промышленных программируемых контроллеров.

Микропроцессорные системы (МПС). Классификация МПС. Микро-ЭВМ и микроконтроллеры. Особенности микроконтроллеров по сравнению с микро-ЭВМ. Состав микро-ЭВМ. Блок-схема микро-ЭВМ. Взаимодействие функциональных блоков микро-ЭВМ. Области применения и микро-ЭВМ. Микропроцессоры (МП). Блок-схема МП. Арифметическо - логическое устройство (АЛУ), блок регистров (БР) и блок управления (БУ). Характеристики микропроцессоров и микро-ЭВМ. . Информационная мощность микро-ЭВМ и микропроцессоров. Задачи, решаемые в МПС управления. Преимущества МПС управления по сравнению с традиционными. Понятие об интерфейсе. Виды интерфейса. Структурные схемы микро-ЭВМ и микроконтроллеров.

Краткая историческая справка и обзор отечественной продукции (СССР и России) и продукции фирм - мировых лидеров в области производства микропроцессорной техники: Intel, Motorola, Texas Instruments, Analog Devises, Siemens и др.

Тема 2. Структура микропроцессоров, микроконтроллеров и микроЭВМ.

Структура микропроцессорной системы. Детализированные структурные схемы микро-ЭВМ и микроконтроллеров.

Центральный процессор, память, периферийные устройства, система шин. Использование принципов классической Фон – Неймановской архитектуры при построении микропроцессорных систем. Изолированные и мультиплицированные шины. Шина данных, адреса, управления. Пример архитектуры простого контроллера с несколькими портами ввода/вывода дискретных и аналоговых сигналов для управления приводами и технологической автоматикой. Задачи, выполняемые процессором. Типовые циклы обмена данными между процессором, памятью и периферией.

Архитектура центрального процессора. Архитектура микропроцессора К580. Понятие об архитектуре МП. Структурная схема МП. Назначение элементов, схемотехника, их взаимодействие с другими элементами, доступность программисту. Арифметико-логическое устройство (АЛУ) и аккумулятор (А). Регистры общего назначения (РОН) и буферные регистры. Счетчик команд (СК) и регистр адреса (РА). Стек, его назначение. Указатель стека (УС). Использование стека при обращении к подпрограммам (ПП). «Технология» работы МП при обращении к ПП.

Шины данных (ШД), адреса (ШД) и управления (ШУ) микропроцессора. Внутренняя магистраль МП.

Регистр команд (РК). Регистр состояния МП (РСП). Применение РСП при создании разветвленных программ.

Блок управления МП. Информационная модель блока управления. Назначение линий управления МП (линий ШУ).

Понятие об архитектуре микропроцессора Intel 8085. Арифметико-логическое устройство (АЛУ), аккумулятор, регистр состояния программы, регистр команд, счетчик команд, дешифратор команд, устройство управления, регистр адреса, схема автоинкрементирования. Сверхоперативное регистровое ОЗУ. Разрядность шины данных и шины адреса, объем прямоадресуемой памяти процессора, форматы обрабатываемых данных. Прямой, обратный и дополнительный код. Особенности выполнения операций с беззнаковыми и знаковыми числами. Перенос, заем, переполнение при выполнении арифметических операций. Примеры потактового выполнения отдельных команд. Понятие машинного такта и цикла. Проверка готовности внешних устройств и памяти, сигналов захвата шин.

Методы обмена информацией в МПС. Инициатор обмена информации. Управление обменом информации.

Линии «Чтение», «Запись», «Ввод», «Вывод». Программный метод обмена информации.

Линии «Запрос на прерывание», «Разрешение прерывания». Обмен информацией в режиме прерываний.

Детализированная структурная схема простейшего микроконтроллера.

Режим программного ввода информации от датчиков в МП. Режим программного вывода информации из МП в исполнительные органы системы управления. Режим чтения содержимого ячейки памяти. Режим записи информации в ячейку памяти. Ввод и вывод информации в режиме прерываний.

Тема 3. Программное обеспечение микропроцессора.

Форматы команд и способы адресации. Форматы команд и способы адресации на примере микропроцессора К580. Одно-, двух- и трехбайтовые команды. Способы адресации: прямая, регистровая, непосредственная, косвенно-регистровая, стековая. Преимущества и недостатки различных способов адресации. Примеры команд. Назначение и роль стека при обращении к подпрограммам, при обслуживании прерываний. Краткая характеристика системы команд. Команды пересылки данных.

Форматы команд и способы адресации микропроцессора Intel 8085.

Команды пересылки. Характеристика команд пересылки. Группы команд. Форматы команд. Двоичные и шестнадцатеричные коды команд. Команды пересылки с регистровой, непосредственной, абсолютной и косвенно-регистровой адресацией.

Пересылка операнда из регистра в регистр. Характеристика команд типа MOV R_x,R_{y .} Условное изображение операции. Формат команд. Поля операндов приемника и источника. Двоичные коды номеров РОН. Двоичные и шестнадцатеричные коды команд. Особенности выполнения команд с регистром типа «М» (memory).

Команды загрузки РОН непосредственными операндами. Условное изображение операции. Время выполнения команд. Командный и машинный циклы. Число тактов в цикле.

Команды загрузки содержимого ячейки памяти (ЯП) в аккумулятор (А) с абсолютной адресацией и запоминания содержимого А в ЯП. Характеристика команд. Условное изображение операции. Объем памяти, занимаемый командами. Формат команд.

Команды загрузки регистровых пар. Характеристика команд. Условное изображение операции. Формат команд. Двоичные и шестнадцатеричные коды команд. Время выполнения команд.

Команды загрузки счетчика команд и указателя стека. . Применение этих команд. Условное изображение операции. Формат команд. Тип команд. Метод адресации.

Команды работы со стеком. Применение команд. Условное изображение операции. Характеристика команд. Формат команд. Тип команд. Метод адресации

Команды ввода и вывода. Их применение. Форматы команд. Свойства. Особенности выполнения. Метод адресации. Адреса портов ввода и вывода. Использование аккумулятора при выполнении этих команд.

Особенности команд пересылки. Независимость содержимого регистра состояния процессора от выполнения команд пересылки. Время выполнения команд пересылки. Самые «быстрые команды». Число тактов, необходимое для выполнения команд пересылки.

Команды обработки информации. Арифметические и логические команды.

Арифметические и логические команды с регистровой адресацией. Применение и формат команд. Поле кода операции. Поле типа команды. Поле кода номера регистра. Шестнадцатеричные коды команд. Свойства команд. Изменение содержимого РСП при выполнении команд обработки информации.

Команда арифметического сложения АDD R_х. Команда АDС R_х. Команда арифметического вычитания SUB R_х. Команда SBB R_х. Команда логического умножения ANA R_х. Команда «исключающее ИЛИ» XRA R_х. Команда логического сложения ORA R_х. Команда сравнения СМР R_х. Особенности выполнения команд вычитания и сравнения. Особенности выполнения логических команд. Прямой, обратный и дополнительный код числа. Изменение разряда переноса (заема) РСП при выполнении команд вычитания и сравнения. Время выполнения арифметических и логических команд. Применение логических команд в программах управления ТП.

Арифметические и логические команды с непосредственной адресацией.

Применение. Преимущества. Особенности. Форматы команд. Коды команд в двоичной системе счисления и в шестнадцатеричной. Время выполнения команд.

Логическая команда инверсии (отрицание). Использование аккумулятора при выполнении команды. Формат команды. Двоичный и 16-й коды. Применение команды.

Примеры реализации на Ассемблере простейших вычислений. Арифметика многобайтовых чисел. Использование логических операций для установки, сброса и инвертирования битовых переменных. Операции арифметического и логического сдвигов. Примеры программной реализации простейших функций управления: пропорциональных и релейных регуляторов, логических автоматов.

Команды инкремента и декремента.

Коды команд. Выполняемые операции. Основные свойства. Форматы и методы адресации команд. Применение команд. Их влияние на регистр состояния процессора (РСП). Организация счетчиков на сложение и вычитание. Команды инкремента и декремента для регистровых пар. Особенности и применение.

Команды сдвига.

Арифметический и циклический сдвиг. Коды команд. Форматы и методы адресации команд. Изменение содержимого РСП после выполнения команд сдвига. Изменение содержимого регистра или ячейки памяти после команды сдвига. Применение команд сдвига при разработке управляющих программ (УП).

Специальные арифметические команды.

Команда десятичной коррекции. Назначение. Сущность операции. Свойства команды. Корректирующие числа. Код команды. Формат команды. Влияние выполнения команды на содержимое РСП. Применение.

Команда сложения содержимого двух регистровых пар. Применение. Особенности. Формат и коды команд (двоичные и шестнадцатеричные).

Команды управления.

Команда останова. Формат и коды команды. Действия, выполняемые командой. Применение. «Пустая» команда NOP. Формат и коды команды. Назначение.

Команды передачи управления (КПУ) и работы с подпрограммами и стеком.

Классификация КПУ. Применение КПУ. Команды перехода (или команды ветвлений КВ). Операции, выполняемые КВ. Назначение КВ. Формат команд ветвлений. Типы команд ветвлений. Адресация в КВ. Коды КВ. Команда безусловного перехода. Метки в программах на ассемблере. Команды условных переходов. Анализ признаков (флагов) РСП. «Технология» работы команд ветвлений.

Команды обращения к подпрограммам (ПП). Типы команд. Адресация в командах обращения к подпрограммам. Коды команд. Команды обращения к ПП по условию Z,C и N(S). Использование РСП при возврате из ПП по условию. Типы команд. Форматы команд. Коды команд.

«Технология» работы МПС при выполнении команд обращения к подпрограммам и возврате из ПП.

Группа специальных команд МП. Команды «работы» с разрядом (битом) переноса. Назначение команд. Формат и коды команд. Применение этих команд в управляющих программах.

Команды разрешения и запрета прерываний МП. Назначение, формат и коды команд. Применение этих команд в управляющих программах.

Команды обработки прерываний. Номера команд. Формат команд, коды команд, применение. «Технология работы команд типа RST «n».

Зависимость количества команд МП от числа методов адресации. Информационная мощность МП и её зависимость от системы команд.

Понятие об управляющих программах на языке ассемблера. Язык машинных кодов. Понятие о программном таймере.

Организация циклических программ.

Основная программа, подпрограмма. Способы передачи параметров из основной программы в подпрограмму и обратно (через регистры, память, стек, и др.). Примеры подпрограмм на Ассемблере.

Система прерываний процессора на примере К580.

Запрос прерывания, обслуживание прерывания, вектор перехода на процедуру обслуживания прерывания, таблица векторов прерываний. Аппаратные и программные прерывания. Маскируемые и немаскируемые прерывания. Структура процедуры обслуживания прерывания. Вложенные прерывания. Приоритет прерывания. Встроенные и внешние контроллеры прерываний. Механизм взаимодействия контроллера прерываний с центральным процессором. Примеры использования прерываний для приема аварийных сигналов и сигналов с датчиков обратных связей в приводе и системах автоматизации.

Краткая характеристика языка Ассемблер для процессора К580.

Псевдокоманды определения символических имен переменных, меток, портов и т.д. Резервирование переменных в памяти данных. Задание констант и таблиц констант в памяти программ. Структура программы. Технология получения исполнимого кода. Ассемблер, компоновщик, загрузчик, библиотекарь – функции, входные и выходные файлы. Команды и псевдокоманды. Условное ассемблирование – назначение, техника использования.

Структурирование программ и модульное программирование.

Перемещаемый и неперемещаемый код. Секционирование программы на Ассемблере: кодовая секция, секция данных, секция стека, абсолютная кодовая секция. Псевдокоманды организации межпрограммных ссылок. Особенности, преимущества и недостатки различных технологий программирования: снизу вверх; сверху вниз; модульной.

Макросредства.

Макроопределение и макровызов как средство создания специализированного языка пользователя, адаптированного к предметной области. Способы передачи параметров. Макросы и подпрограммы, их преимущества и недостатки, области рационального применения.

Тема 4. Этапы проектирования микропроцессорных систем управления.

Проектирование микропроцессорных систем управления электроприводом и технологическими процессами.

Преимущество МПС управления ТП перед традиционными. Централизованные и распределенные системы. Этапы проектирования МПС управления. Техническое задание (ТЗ) на проектирование систем управления (СУ). Структура ТЗ.

Разработка функциональной схемы микропроцессорной СУ.

Роль микроконтроллера на функциональной схеме. Необходимость использования ЦАП и АЦП. Интерфейсные узлы СУ.

Тема 5. Математические модели микропроцессорных систем управления

Этап разработки математических моделей МПС управления.

Формы математических моделей. Математические модели в дискретной форме. Интервал дискретности.

Математическая модель ПИД - регулятора в дискретной форме. Рекуррентное соотношение для выходного сигнала модели. Параметры дискретной модели. Переменные в математической модели регулятора в дискретной форме.

Структурные схемы, соответствующие дискретным уравнениям регулятора.

Варианты построения математических моделей регулятора в дискретной форме.

Математическая дискретная модель микропроцессорной системы с релейным регулятором температуры.

Математическая модель управления цикловым механизмом.

Тема 6. Интерфейсные узлы микропроцессорных систем управления.

Детализированные структурные схемы микропроцессорных систем управления электроприводом, промышленными установками и технологическими комплексами.

Элементы структурной схемы. Микропроцессор и устройство памяти МПС управления. Устройства ввода-вывода и интерфейсные узлы. Таймеры и устройства цифровой связи. Методы обмена информацией в МПС управления. Шина адреса, данных и управления. Системная магистраль. Пульт управления и отладки. Типы интерфейсных модулей в устройствах связи с объектом (УСО).

Литература:

1. Микропроцессоры.:В.3 кн.:Учеб.для втузов/Под. ред. Л. Н. Преснухина М.:Высш.шк.,1986.

2.Семененко И. К. Электронно-вычислительные машины, М, В.Ш., 1989.

3.Горбунов В.Л. Микропроцессоры. Справочное пособие. - М.:, В. Ш.. 1990.

4. Козаченко В.Ф. Микроконтроллеры: Руководство по применению 16-разрядных микроконтроллеров Intel MCS-196/296 во встроенных системах управления. Издательство “ЭКОМ”, Москва, 1997.

5.Вершинин О. Е. Применение микропроцессоров для автоматизации технологических процессов. – Л.: Энергоатомиздат, 1986.

6. Микропроцессорные автоматические системы регулирования: Основы теории и элементы: Учеб. пособие для техн. вузов по спец. "Автоматика и управление в техн. системах"/Под ред. В.В.Солодовникова.-М.:Высш.шк.,1991.-254с. :ил.

7. Гилмор Ч. Введение в микропроцессорную технику. –М.: Мир, 1984.

8. В. Б. Бродин, И. И. Шагурин. Микроконтроллеры MCS-96, MCS-51/151, MCS-251: Справочник, М.: Эком, 1999.

9. И. И. Шагурин. Микропроцессоры и микроконтроллеры фирмы Motorola, справочное пособие, М:, Радио и связь, 1998.

10. Майоров В. Г., Гаврилов А. И. Практический курс программирования микропроцессорных систем. –М.: Машиностроение, 1989.

11.Кеннет Дж Данхор, Кэрол Л. Смит. Основы микропроцессорных вычислительных систем. Перевод с анг./Под ред. А. Я. Савельева. – М.: Высшая школа,1986.

12.Григорьев В. Л. Программирование микропроцессорных систем. - М.:,ЭАИТ, 1986.

13. В. Д. Сартаков. Микропроцессорное управление электроприводами, Часть 1, Изд-во ИрГТУ, Иркутск, 1999.

14. В. Д. Сартаков. Микропроцессорное управление электроприводами, Часть 2, Изд-во ИрГТУ, Иркутск, 1999.

15. В. Д. Сартаков. Промышленные микропроцессорные контроллеры, Иркутск, Изд-во ИрГТУ 2005.

16. В. Д. Сартаков, Д. В. Кушков. Микропроцессорные средства и системы. Методические указания по выполнению лабораторных работ. Часть 1, Изд-во ИрГТУ, Иркутск, 1993.

17. В. Д. Сартаков, Д. В. Кушков. Микропроцессорные средства и системы. Методические указания по выполнению лабораторных работ. Часть 2, Изд-во ИрГТУ, Иркутск, 1994.

18. В. Д. Сартаков, Д. В. Кушков. Микропроцессорные средства и системы. Методические указания по выполнению курсовой работы. Изд-во ИрГТУ, Иркутск, 1992.

19. Фритч В. Проектирование микропроцессорных систем, М , Мир, 1986.

20. В. Д. Сартаков, М. П. Дунаев, А. Н. Уцын. Микропроцессорные средства и системы. Методические указания по выполнению курсовой работы. Изд-во ИрГТУ, Иркутск, 2006.

21. В. Д. Сартаков, М. П. Дунаев. Микропроцессорные средства и системы. Методические указания по выполнению лабораторных работ. Часть 1, Изд-во ИрГТУ, Иркутск, 2006.

22. В. Д. Сартаков, М. П. Дунаев. Микропроцессорные средства и системы. Методические указания по выполнению лабораторных работ. Часть 1, Изд-во ИрГТУ, Иркутск, 2006.

23. В. Д. Сартаков, М. П. Дунаев, А. Н. Уцын. Микропроцессорные средства и системы. Методические указания по выполнению лабораторных работ. Часть 2, Изд-во ИрГТУ, Иркутск, 2006.

24. В. Д. Сартаков, М. П. Дунаев, А. Н. Уцын. Микропроцессорные средства и системы. Методические указания по выполнению лабораторных работ. Часть 3, в печати, Иркутск, 2006.

Дисциплина: «ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМ АВТОМАТИКИ»

Тема 1. Силовые преобразователи

Общие сведения о силовых преобразователях, их место в электроприводе и классификация. Генератор постоянного тока. Новая элементная база силовой электроники.

Тема 2. Управляемые преобразователи постоянного тока

Управляемые выпрямители. Принцип действия, функциональные и принципиальные схемы, характеристики, анализ, область применения.

Широтно-импульсные преобразователи. Принцип действия, функциональные и принципиальные схемы, характеристики, анализ, область применения.

Частотно-импульсные преобразователи. Принцип действия, функциональные и принципиальные схемы, характеристики, анализ, область применения.

Тема 3. Управляемые преобразователи переменного тока

Регуляторы напряжения. Принцип действия, функциональные и принципиальные схемы, характеристики, анализ, область применения.

Тиристорные преобразователи частоты. Принцип действия, функциональные и принципиальные схемы, характеристики, анализ, область применения.

Транзисторные преобразователи. Принцип действия, функциональные и принципиальные схемы, характеристики, анализ, область применения.

Тема 4. Регуляторы

Принцип действия, функциональные и принципиальные схемы.

Тема 5. Логические элементы

Логические операции и функции. Законы алгебры логики.

Тема 6. Типовые цифровые узлы

Шифратор. Дешифратор. Мультиплексор. Компаратор. Счетчики. Сумматоры. Регистры. ОЗУ. ПЗУ.

Тема 7. Датчики

Датчики механических и электрических величин, их схемы и применение.

Тема 8. Согласующие элементы

Цифроаналоговый и аналогоцифровой преобразователи (ЦАП и АЦП).

Литература:

В.М.Терехов. Элементы автоматизированного электропривода.- М.:Высшая школа, 1987.- 224 с.
М.П.Дунаев. Элементы систем автоматики: конспект лекций / Иркутск: ИрГТУ, 2006. - ЭИ.
М.П.Дунаев. Преобразовательная техника /Учебное пособие.- Иркутск: ИрГТУ, 2001.- 77 с.
М.П.Дунаев. Элементы систем автоматики / Пособие по СРС.- Иркутск: ИрГТУ, 2002.- ЭИ.
М.П.Дунаев. Элементы систем автоматики / Методические указания к лабораторным работам. - Иркутск: ИрГТУ, 2004.- 37 с.
М.П.Дунаев. Элементы систем автоматики./ Методические указания к практическим занятиям. - Иркутск: ИрГТУ, 2003.- 33 с.

Дисциплина: «СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ»

Тема 1. Введение.

Роль электропривода как одного из основных элементов автоматизации промышленных установок и технологических процессов. Цели автоматизации и основные функции СУЭП. Обзор развития СУЭП, современные определения. Условные обозначения. Классификация электрических систем СУЭП.

Тема 2. Принципы построения и математическое описание систем управления электроприводов.

Задачи и принципы управления координатами электропривода. Требования к диапазону, точности и характеру динамических процессов. Классификация и общая структура СУЭП. Управление скоростью и положением исполнительного органа (ИО) - наиболее общие задачи управления электроприводом. Управление током и моментом двигателя.

Обзор способов математического описания СУЭП. Математическое описание нелинейных СУЭП. Возможности линеаризации объектов управления. Описание непрерывных систем в виде передаточных функций, в форме пространства состояний, матричное описание. Скалярные и матричные структурные схемы. Обзор методов синтеза, используемых при разработке СУЭП. Использование принципов оптимального и модального управления. Восстановление координат объекта управления с помощью наблюдателя.

Одноконтурные и многоконтурные СУЭП. Задача ограничения промежуточных координат. Связи с отсечками, независимое управление координатами, подчиненное управление. Стандартные настройки. Реализация требуемых передаточных функций регуляторов на операционных усилителях и средствами цифровой техники.

Влияние нелинейностей объекта в виде зазоров и сухого трения. Возможности уменьшения влияния нелинейностей.

Тема 3. Логическое управление электроприводами.

Принципы использования релейно-контакторной аппаратуры для управления пуском, реверсом и торможением электродвигателей. Типовые узлы схем управления и защиты. Расчет уставок и резисторов в силовой сети. Типовые релейно-контакторные схемы для управления электроприводами постоянного и переменного тока. Управление многопозиционными электроприводами.

Тема 4. Непрерывные и дискретные системы управления скоростью электроприводов постоянного тока.

СУЭП с электромашинным (ЭМУ) и магнитным (МУ) усилителями. Суммирование входных сигналов по принципу суммирования намагничивающих сил. Необходимость создания форсировок. Использование связей с отсечками. Особенности динамики и реализации корректирующих связей.

СУЭП с тиристорным преобразователем (ТП), позволяющие обеспечить высокое качество управления. Одноконтурная система. Оптимизация динамических свойств, использование стандартных настроек, расчет параметров регуляторов, оценка динамики, статическая погрешность. Принцип упреждающего токоограничения. Система с подчиненным токовым контуром при управлении напряжением ТП. Способы устранения влияния прерывистых токов. Оптимизация, расчет параметров регуляторов, статическая погрешность, оценка точности и динамики.

Тема 5. Непрерывные и дискретные системы управления скоростью электроприводов переменного тока.

Управление скоростью асинхронного двигателя со стороны статора и ротора. Простейшие СУЭП с тиристорными преобразователями напряжения в статорной цепи и с воздействием на добавочное сопротивление в роторной цепи.

Использование ТПЧ с непосредственной связью для управления АД с фазным ротором со стороны ротора.

СУЭП с частотным регулированием скорости АД.

Структуры СУЭП с ТПЧ со звеном постоянного тока и автономным инвертором напряжения. Реализация требуемой связи между частотой и напряжением, Использование принципов подчиненного управления. Расчет параметров регуляторов, оценка динамики.

Принцип векторного управления. Ориентация системы координат по заданному вектору. Информационное обеспечение векторного управления. Система векторного управления АД. Микропроцессорная реализация.

СУЭП с АД в режиме машины двойного питания. СУЭП по схеме асинхронно-вентильного каскада. Система с подчиненным регулированием выпрямленного тока ротора.

Система управления вентильным электродвигателем на основе двух- и трехфазной синхронной машины. Структура, контроль положения ротора, особенности реализации обратной связи по скорости.

Статические и динамические характеристики.

Тема 6. Непрерывные и дискретные системы управления положением исполнительного органа.

Принцип построения СУЭП. Система управления скоростью как скоростная подсистема системы управления положением. Аналоговая и цифровая реализация контура положения.

СУЭП в режиме позиционирования. Требования к статической точности и динамике. Расчет параметров регулятора положения, исходя из требований к отработке малых, средних и больших перемещений. Применение параболического регулятора положения. Реализация требований по ограничений "рывка".

СУЭП в режиме слежения. Задача следящего управления. Характер входных воздействий. Ошибки при управлении и возмущении. Повышение точности отработки управляющего .воздействия за счет повышения порядка астатизма и применения комбинированного управления. Использование принципа двухканальности. Повышение точности в условиях действия возмущения путем повышения порядка астатизма и применения компенсационного канала по возмущению. Влияние нелинейностей объекта и пути его уменьшения. Настройка контура положения при упругой связи двигателя с исполнительным органом.

Тема 7. Адаптация в СУЭП.

Основные положения по организации адаптивного управления в СУЭП. Беспоисковые и поисковые системы. Использование наблюдающих устройств. Адаптивное управление током якоря и скоростью двигателя в системе подчиненного управления.

Тема 8. Заключение.

Оценка современного состояния СУЭП. Направление развития.

Литература:

Терехов В.М., Осипов О.И. Система управления электроприводов: учебник. Издательский центр «Академия», 2005.
Башарин А.В., Новиков Я.В., Соколовский Г,Г. Управление электроприводами. -Л.: Энергоиздат, 1982.
Соколовский Г.Г. Теория и системы электропривода (электроприводы переменного тока): учебное пособие., 1999.
Зимин Е.Н., Яковлев В.Н. Автоматическое управление электроприводами. - М.: Высшая школа, 1979.
Чиликин М.Г., Ключев В.Н., Сандлер А.С. Теория автоматизированного электоприводами. - М.: Энергия, 1979.
Борцов Ю.А., Соколовский Г.Г. Автоматизированный электропривод с упругими связями. – Санкт-Петербург.: Энергоатомиздат, 1992.

МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЙ ЭКЗАМЕН

Дисциплина: «ТЕОРИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ»

Тема 1. Введение.

Краткие исторические сведения. Основные понятия. Роль отечественных и зарубежных ученых в становлении дисциплины. Блок-схемы САУ. Функциональная схема САУ, основные определения.

Тема 2. Классификация САУ.

Классификация САУ по различным признакам. Классификация по принципам управления, алгоритмы функционирования, поведение в установившемся режиме способом настройки и другие признаки.

Тема 3. Математическое описание САУ.

Математическое описание непрерывных систем. Установившиеся и переходные режимы работы систем управления. Уравнения статики и динамики. Понятия и линеаризации. Основные формы представления математического описания. Решение дифференциальных уравнений, описывающих поведение САУ. Типовые динамические звенья и их характеристики.

Тема 4. Частотные характеристики.

Частотные характеристики одномерных систем. Виды частотных характеристик звеньев САУ и систем в целом. Способы построения частотных характеристик звеньев и систем. Логарифмические частотные характеристики. Упрощенные методы построения логарифмических частотных характеристик САУ.

Тема 5. Преобразование структурных схем.

Способы преобразования структурных схем САУ. Правила переноса узлов и сумматоров. Передаточные функции замкнутых систем по задающему и возмущающему воздействиям. Передаточные функции для ошибок регулирования, оценка их в типовых режимах, коэффициенты ошибок.

Тема 6. Устойчивость непрерывных систем.

Условия устойчивости. Критерии устойчивости – аналитические и частотные. Аналитические критерии – Рауса и Гурвица. Частотные – Михайлова, Найквиста и логарифмический частотный критерий. Понятие о запасах устойчивости по модулю и фазе.

Тема 7. Анализ качества непрерывных САУ.

Оценка качества у установившихся и переходных режимах. Прямые оценки качества. Косвенные оценки качества. Методы построения переходных процессов в системах управления.

Тема 8. Синтез линейных систем управления.

Повышение точности в установившихся режимах. Основные виды последовательных корректирующих устройств и их влияние на качество в установившихся и переходных режимах. Основные виды параллельных (в обратных связях) корректирующих устройств и их влияние на качество в статике и динамике. Реализация корректирующих устройств на пассивных и активных четырехполюсниках. Способы синтеза корректирующих устройств. Синтез корректирующих устройств на основе стандартных переходных функций. Комбинированное управление. Условия абсолютной инвариантности.

Литература:

Теория автоматического управления /Под редакцией А.А. Воронова/ Ч. 1 и ч. 2 – М. В.Ш., 1986 г.
Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического управления. СПб.: Изд-во «Профессия», 2004 г.
Гоппе Г.Г., Федорова З.А. Моделирование электроприводов на ПЭВМ. Учебное пособие – Иркутск, Изд-во ИрГТУ, 2001 г.
Гоппе Г.Г, Федорова З.А. Теория автоматического управления. Методическое пособие и варианты заданий по выполнению лабораторных работ– Иркутск, Изд-во ИрГТУ, 2003 г..
Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. М.: Наука,1975 г.

Дисциплина: «ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ»

Тема 1: Общие вопросы электрического преобразования энергии; физические законы, лежащие в основе их работы. Тенденции развития электрических машин.

Основные физические законы преобразования энергии. Преобразование различных видов энергии (механическая, химическая, тепловая и др.) в электрическую и обратно. Основные электротехнические материалы, применяемые в электромашиностроении. Тенденции развития электрических машин

Тема 2: Машины постоянного тока, конструктивное исполнение, параметры и режимы работы, основные характеристики двигателей и генераторов, эксплуатационные требования, специальные машины постоянного тока.

Конструкция, принцип действия, генераторный и двигательный режимы работы. Якорные обмотки. Электродвижущая сила и электромагнитный момент. Расчет магнитной цепи. Реакция якоря Коммутация. Генераторы постоянного тока: классификация, характеристики. Двигатели постоянного тока: классификация, механические и рабочие характеристики, способы пуска, торможения и регулирования частоты вращения.

Тема 3: Трансформаторы, конструктивное исполнение, параметры и режимы работы, основные характеристики, эксплуатационные требования, специальные трансформаторы.

Область применения, основные элементы конструкции и принцип действия. Однофазный трансформатор. Идеализированный трансформатор: холостой ход и нагрузочный режим. Намагничивающий ток и ток холостого хода. Комплексные уравнения и векторная диаграмма. Схема замещения. Внешняя характеристика. Потери в трансформаторе. Энергетическая диаграмма. Трехфазные трансформаторы. Группы соединения. Параллельная работа.

Тема 4: Асинхронные машины, конструктивное исполнение, параметры и режимы работы, основные характеристики двигателей и генераторов, эксплуатационные требования, специальные асинхронные машины.

Общие вопросы машин переменного тока. Конструкция и принцип действия асинхронного двигателя. Трехфазная асинхронная машина при неподвижном и вращающимся роторе. Схема замещения и векторная диаграмма. Пусковой и максимальный моменты. Механическая характеристика. Устойчивость работы. Круговая диаграмма: полная, упрощенная. Рабочие характеристики. Способы пуска, торможения и регулирования частоты вращения.

Тема 5: Синхронные машины, конструктивное исполнение, параметры и режимы работы, основные характеристики двигателей и генераторов, эксплуатационные требования, специальные синхронные машины.

Конструкция и принцип действия, двигательный и генераторный режимы работы. Холостой ход. Электродвижущая сила и поле возбуждения. Работа под нагрузкой. Реакция якоря. Параметры обмоток синхронных машин. Векторные диаграммы явнополюсного и неявнополюсного генератора. Характеристики синхронных генераторов. Несимметричные режимы работы. Параллельная работа генератора с сетью. Синхронные двигатели: пуск, угловые и рабочие характеристики. Способы возбуждения.

Литература:

Копылов И.П. Электрические машины.- М.: Логос, 2002 г.
Токарев Б.Ф. Электрические машины. – М.: Энергоиздат, 1990 г.
Брускин Д.Э. Электрические машины и микромашины. – М.: Высшая школа, 1990 г.
Проектирование электрических машин: Учеб. для вузов. - В 2-х кн., под редакцией И.П.Копылова, 1993 г.
Константинов Г.Г. Проектирование турбогенераторов. –Иркутск:Изд-во ИрГТУ, 2004г
Вольдек А.И., Электрические машины: учебник.-2-е изд.-Л.:Энергия, 1978, 832 c.
Копылов И.П. и др. Проектирование электрических машин. -М.: Энергоатомиздат, 1993.-384с.

Дисциплина: «ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД»

Тема 1: Введение.

Основные понятия и определения. Электропривод как система. Основные элементы электропривода. Структурная схема электропривода. Классификация ЭП.

Тема 2. Механика электропривода.

Механическая часть силового канала электропривода. Механические характеристики производственных механизмов и двигателей. Установившиеся режимы. Статическая устойчивость. Уравнение движения ЭП. Кинематические расчетные схемы , приведение усилий, моментов, жесткостей и моментов инерции. Двух массовая система. Время ускорения и замедления привода.

Тема 3. Электромеханические свойства электроприводов.

Физические процессы в электроприводах с машинами постоянного тока, асинхронными и синхронными машинами. Электрическая часть силового канала электропривода. Построение электромеханических и механических характеристик. Расчет пусковых сопротивлений. Тормозные режимы. Влияние параметров питающей сети и электрической машины на электромеханические свойства и энергетические показатели электроприводов.

Тема 4. Регулирование координат электроприводов.

Принципы управления в электроприводе. Элементная база информационного канала. Синтез структур и параметров информационного канала. Основные показатели регулирования координат электроприводов. Инженерные методы оценки точности и качества регулирования координат. Регулирование момента(тока) электропривода. Регулирование скорости. Регулирование положения.

Тема 5. Расчет мощности и проектирование электроприводов.

Нагрузочные диаграммы. Нагревание и охлаждение двигателей, номинальные режимы работы. Методы проверки двигателей по нагреву. Потери энергии в ЭП постоянного и переменного тока. Классификация режимов работы ЭП. Расчет мощности двигателя при продолжительном, кратковременном и повторно-кратковременном режиме работы. Элементы проектирования электропривода.

Литература:

Онищенко Г.Б. Электрический привод. Учебник для вузов. – М.:РАСХН.2003.
Ключев В.И. Теория электропривода. Учебник. М., Энергоатомиздат, 1995.
Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода. Учебник. М., Энергоатомиздат, 1981 .
Ильинский Н.Ф., Казченко В.Ф. Общий курс электропривода. Учебник. М., Энергоатомиздат, 1992
Москаленко В.В. Автоматизированный электропривод. Учебник. М.. Энергоатомиздат, 1986.
Ковчин С.А., Сабинин Ю.А. Теория электропривода. Учебник. С.-П., Энергоатомиздат, 1994.

Программа вступительных испытаний разработана на основе федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования подготовки бакалавра по направлению 140400 – Электроэнергетика и электротехника

в соответствии с порядком, утвержденным ректором ИрГТУ от 07 марта 2007 г.

Программу составил профессор кафедры ЭиЭТ, д.т.н.

М.П. Дунаев

11 апреля 2011 г.

Программа одобрена на заседании кафедры ЭиЭТ

Протокол № __ от _____________ 2011г.

Зав. кафедрой ЭиЭТ, к.т.н., доцент

О.В. Арсентьев

_______________ 2011 г.

Программа одобрена на заседании Методической комиссии факультета послевузовского обучения (ФПО)

Протокол № __ от _________________ 2011 г.

Председатель комиссии, декан ФПО, д.т.н., профессор

В.Н. Кульков

_____________ 2011г.

Blog