Рабочая программа дисциплины Теория автоматического управления (Наименование дисциплины)
| Вид материала | Рабочая программа |
- Рабочая программа дисциплины Теория автоматического управления (Наименование дисциплины), 148.61kb.
- Рабочая программа дисциплины Теория автоматического управления (Наименование дисциплины), 100.38kb.
- Программа наименование дисциплины Теория автоматического управления Рекомендуется для, 218.73kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины "теория автоматического управления" Цикл, 208.81kb.
- Рабочая программа по дисциплине Теория автоматического управления Согласовано Утверждаю, 312.96kb.
- Программа дисциплины "Теория автоматического управления" Направление, 86.24kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины "теория автоматического управления" Цикл, 168.41kb.
- Примерная программа дисциплины теория автоматического управления Рекомендуется Минобразованием, 169.51kb.
- Рабочая программа дисциплины «Теория автоматического управления» для студентов специальности, 126.16kb.
- Теория автоматического управления Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет, 25.58kb.
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ В Г. ТАГАНРОГЕ
(ТТИ Южного федерального университета)
Факультет автоматики и вычислительной техники
УТВЕРЖДАЮ
Декан ФАВТ ______________ Ю.М.Вишняков
"_____"__________________2011 г.
Рабочая программа дисциплины
Теория автоматического управления
(Наименование дисциплины)
Направление подготовки:
220700.62 АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
И ПРОИЗВОДСТВ
Профиль подготовки:
АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ
В ЭНЕРГЕТИКЕ
Квалификация (степень) выпускника
Бакалавр
Форма обучения
Очная
(очная, очно-заочная и др.)
г. Таганрог
2011
- Цели освоения дисциплины Теория автоматического управления
Целями освоения дисциплины «Теория автоматического управления» (ТАУ) по профилю
подготовки «Автоматизация технологических процессов и производств в энергетике» являются, прежде всего, следующие цели ООП бакалавриата по направлению подготовки 220700.62 – «Автоматизация технологических процессов и производств»:
1 цель. Удовлетворение потребностей личности в интеллектуальном, культурном и нравственном развитии путем получения высшего образования в области автоматизации технологических процессов и производств;
2 цель. Организация базовой бакалаврской подготовки, позволяющей всем выпускникам продолжить свое образование как с целью получения диплома магистра в области автоматизации технологических процессов и производств, так и с целью дальнейшего самосовершенствования.
3 цель. Удовлетворение потребностей общества в квалифицированных кадрах путем подготовки специалистов по проектированию, разработке и эксплуатации систем автоматизации производственных и технологических процессов изготовления продукции различного служебного назначения, управления ее жизненным циклом и качеством, контроля, диагностики и испытаний.
К целям освоения дисциплины ТАУ являются также цели профиля подготовки «Автоматизация технологических процессов и производств в энергетике», согласующиеся с целями направления:
1 цель профиля. Развитие у студентов теоретических знаний и практических навыков, позволяющих выпускникам понимать и применять фундаментальные и передовые знания и научные принципы, лежащие в основе современных средств и систем автоматизации, управления, контроля технологическими процессами и производствами при формулировании и решении инженерных задач;
2 цель профиля. Подготовка высококвалифицированных специалистов, способных решать задачи проектирования, изготовления, отладки, производственных испытаний, эксплуатации и научного исследования средств технологического оснащения автоматизации, управления, контроля и диагностирования основного и вспомогательного производств в области энергетики, их математического, программного, информационного и технического обеспечения
3 цель профиля. Формирование у выпускников навыков практической реализации и внедрения инженерных
2.Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
Дисциплина «Теория автоматического управления» (ТАУ) относится к базовой части профессионального цикла (Б.3.Б.1).
Для освоения материала дисциплины ТАУ необходимы знания понятий и владение методами предшествующих дисциплин таких как: «Математика», «Алгебра и геометрия», «Математический анализ», «Математические основы теории систем», «Физика», «Химия», «Теоретическая механика», «Электротехника и электроника», «Информатика», «Программирование и основы алгоритмизации».
Необходимо также умение читать и переводить технические тексты по автоматическому управлению и автоматизации технологических процессов и производств на иностранном (желательно, на английском) языке.
Знание понятий и умение применять методы теории автоматического управления необходимы для освоения таких дисциплин как: «Локальные системы управления», «Оптимальные и адаптивные системы управления», «Средства автоматизации и управления технологическими процессами и производствами», «Автоматизация управления жизненным циклом продукции», «Проектирование информационно-управляющих систем», «Автоматизированные информационно-управляющие системы», «SCADA-системы», «Разработка систем автоматизации технологических процессов и производств на базе современных контроллеров».
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины «Теория автоматического управления»
В результате освоения дисциплины ТАУ обучающийся должен обладать следующими компетенциями:
ОК-10: способностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования;
ПК-1: способностью собирать и анализировать исходные информационные данные для проектирования технологических процессов изготовления продукции, средств и систем автоматизации, контроля, технологического оснащения, диагностики, испытаний, управления процессами, жизненным циклом продукции и ее качеством;
ПК-7: способностью участвовать в разработке обобщенных вариантов решения проблем, связанных с автоматизацией производств, выборе на основе анализа вариантов оптимального, прогнозировании последствий решения;
ПК–18: способностью выполнять работы по расчету и проектированию средств и систем автоматизации, контроля, диагностики, испытаний, управления процессами, жизненным циклом продукции и ее качеством в соответствии с техническими заданиями и использованием стандартных средств автоматизации расчетов и проектирования;
ПК–38: способностью изучать и анализировать необходимую информацию, технические данные, показатели и результаты работы, обобщать их и систематизировать, проводить необходимые расчеты с использованием современных технических средств и программного обеспечения.
В результате усвоения материала дисциплины обучающийся должен:
Знать: основные положения теории управления, принципы и методы построения, преобразования моделей СУ, методы расчёта СУ по линейным моделям при детерминированных и случайных воздействиях как вручную, так и на ЭВМ.
Уметь: применять принципы и методы построения моделей, методы анализа и синтеза, современные информационные и компьютерные технологии при создании и исследовании систем и средств автоматического и автоматизированного управления.
Владеть: принципами и методами анализа и синтеза систем и средств автоматизации и управления; прикладными программами и пакетами, ориентированными на исследование систем автоматического управления
4. Структура и содержание дисциплины «Теория автоматического управления»
Общая трудоемкость дисциплины составляет 8 зачетных единиц или 288 часов.
| Вид учебной работы | Всего часов |
| Общая трудоемкость дисциплины | 288/8 ЗЕТ |
| Аудиторные занятия | 138 |
| - лекции | 70 |
| - практические занятия | 34 |
| - лабораторные работы | 34 |
| - другие виды аудиторных занятий | - |
| Самостоятельная работа | 110 (40/70) |
| Курсовой проект (работа) | 36 (из СРС) |
| Контроль самостоятельной работы | 8 |
| Аттестация | 32 Зачет (5-й семестр), Экзамен (6 семестр) |
4.1. Разделы дисциплины и виды занятий
(5-й семестр)
| № п/п | Раздел Дисциплины | Семестр | Неделя семестра | Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах) | Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра) Форма промежуточной аттестации (по семестрам) | ||||
| лек | лаб | пр | СРС | КСР | |||||
| 1 | Объекты и системы управления (ОУ, САУ). Принципы и типовые законы управления. | 5 | 1, 2 | 4 | - | 2 | 3 | | Стартовый рейтинг |
| 2 | Модели непрерывных линейных САУ. Взаимосвязь форм моделей. | 5 | 3, 4 | 4 | 6 | 2 | 3 | 1 | Устный опрос |
| 3 | Управляемость, наблюдаемость, полнота. Критерии. | 5 | 5, 6 | 4 | - | 2 | 4 | | Проверка домашней работы, собеседование |
| 4 | Задачи анализа и синтеза. Устойчивость САУ. Критерии устойчивости. | 5 | 7, 8 | 4 | 4 | 2 | 5 | | Проверка выполнения индивидуальной домашней работы, собеседование |
| 5 | Анализ качества переходных процессов САУ. Инвариантность СУ. | 5 | 9,10 | 4 | - | 2 | 5 | 1 | Промежуточный тест / письменная контрольная работа |
| 6 | Точность, астатизм САУ. Чувствительность. Робастность. | 5 | 11, 12 | 4 | 4 | 2 | 5 | | Проверка выполнения индивидуальной домашней работы, собеседование |
| 7 | Задача синтеза САУ. Модальное управление. Наблюдатель состояний. | 5 | 13, 14 | 4 | - | 2 | 5 | 1 | Проверка выполнения индивидуальной домашней работы, собеседование |
| 8 | Методы АКОР и Винера. | 5 | 15, 16 | 4 | 4 | 2 | 5 | | Контроль выполнения лабораторных и практических работ |
| 9 | Синтез САУ по заданным показателям качества. | 5 | 17, 18 | 4 | - | 2 | 5 | 1 | Зачет |
| ИТОГО | 36 | 18 | 18 | 40 | 4 | | |||
……
(6-й семестр)
| № п/п | Раздел Дисциплины | Семестр | Неделя семестра | Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах) | Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра) Форма промежуточной аттестации (по семестрам) | ||||
| лек | лаб | пр | СРС | КСР | |||||
| 1 | Импульсные и цифровые СУ. Модели в переменных состояния и «вход-выход» | 6 | 1, 2 | 4 | - | 2 | 3 | - | Стартовый рейтинг |
| 2 | Устойчивость и критерии устойчивости. Астатизм. | 6 | 3, 4 | 4 | 4 | 2 | 7 | 1 | Устный опрос |
| 3 | Синтез ДС: операторный метод; Цифровые УУ. | 6 | 5, 6 | 4 | - | 2 | 10 | - | Контроль выполнения курсовой работы, собеседование |
| 4 | Нелинейные модели СУ. Типовые нелинейности. | 6 | 7, 8 | 4 | 4 | 2 | 10 | 1 | Контроль выполнения курсовой работы, собеседование |
| 5 | Метод фазовой плоскости. Особые точки НС. | 6 | 9,10 | 4 | - | 2 | 10 | - | Промежуточный тест / письменная контрольная работа |
| 6 | Фазовые портреты. Абсолютная устойчивость. | 6 | 11, 12 | 4 | 4 | 2 | 10 | - | Контроль выполнения курсовой работы, собеседование |
| 7 | Гармоническая линеаризация. | 6 | 13, 14 | 4 | - | 2 | 10 | 1 | Прием курсовой работы, собеседование |
| 8 | Первый и второй (прямой) методы Ляпунова. | 6 | 15, 16 | 4 | 4 | 2 | 5 | | Контроль выполнения лабораторных и практических работ |
| 9 | Особенности синтеза. Синтез прямым методом Ляпунова. | 6 | 17 | 2 | - | - | 5 | 1 | Экзамен |
| ИТОГО | 34 | 16 | 16 | 79 | 4 | 32 | |||
5. Образовательные технологии
В соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки «Автоматизация технологических процессов и производств» с целью реализации компетентностного подхода для освоения дисциплины «Теория автоматического управления» предусматривается применение стандартной образовательной технологии, которая включает информационные и проблемно-ориентированные лекции, практические занятия, лабораторные работы, домашние задания и контрольные занятия, рейтинговые занятия, а также выполнение курсовой работы по проектированию автоматической системы. Лабораторные работы и практические занятия проводятся в интерактивном режиме с применением современных информационных, компьютерных технологий. При этом используются как языки программирования высокого уровня, так и прикладные.
6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов
Задания для проведения:
а) стартового занятия;
б) индивидуальные задания на тему: «Модели и характеристики типовых динамических звеньев»;
в) индивидуальные задания на тему: «Исследование системы управления»;
г) индивидуальные задания на тему: «Характеристики соединений нелинейных звеньев»;
д) индивидуальные задания на курсовую работу на тему: «Динамический расчет следящей системы». Содержание курсовой работы освещено в учебном пособии «Гайдук А.Р., Пьявченко Т.А. Учебное пособие по выполнению курсовой работы «Динамический расчет следящих систем» по теории автоматического управления. Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2009. 66 с;
е) задачи для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации, а также для самостоятельной работы по всем разделам дисциплины помещены в учебное пособие «Сборник задач с решениями на ЭВМ по теории автоматического управления», изданное издательством ТТИ ЮФУ в 2007 году
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
Теория автоматического управления
а) основная литература:
1. Гайдук А.Р. Теория автоматического управления. Учебник. М.: Высшая школа, 2010.
2. Теория автоматического управления. Учебник. Под ред. Воронова А.А. Ч. 2. М.: Высшая школа, 1987.
3. Методы классической и современной теории автоматического управления: Учебник. Т. 3: Синтез регуляторов систем автоматического управления / Под ред. К.А. Пупкова и Н.Д. Егупова. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э Баумана, 2004.
3. Бесекерский В.А. и Попов Е.П. Теория систем автоматического управления. Учебник. М.: Высшая школа, 1987.
4. Алексеев А.А., Имаев Д.Х., Яковлев В.Б. Теория управления. Учебник. СПб, 1999
б) дополнительная литература:
1. Справочник по теории автоматического управления. Под ред. Красовского А.А. М.: Наука, 1987.
2. Гайдук А.Р. Непрерывные и дискретные динамические системы. Учебное пособие. М.: УМ и ИЦ « Учебная литература», 2004.
3. Гайдук А.Р. Системы автоматического управления. Примеры, анализ и синтез. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2006.
4. Приборостроение и средства автоматизации. Энциклопедический справочник. Ежемесячный журнал.
5. Современные технологии автоматизации. Ежеквартальный журнал.
6. Гайдук А.Р., Пьявченко Т.А. Учебное пособие по выполнению курсовой работы «Динамический расчет следящих систем» по теории автоматического управления. Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2009. 66 с.
7. Гайдук А.Р., Пьявченко Т.А. Практикум по теории автоматического управления. Часть I. Учебное пособие. Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2008. 87 с.
7. Гайдук А.Р. Практикум по теории автоматического управления. Часть II. Учебное пособие. Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2008. 66 с.
в) программное обеспечение и Интернет-ресурс:
Пакет программ MATLAB; Программа расчета оптимальных по СКО систем управления Optim-CI; доступ к глобальной сети Internet
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Теория автоматического управления
Для чтения лекций используется мультимедийное оборудование.
Практические и лабораторные занятия проходят в лаборатории систем автоматического управления, оснащенной ПЭВМ с соответствующим программным обеспечением и доступом к глобальной сети Internet.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению подготовки ФАВТ 220700.62 «Автоматизация технологических процессов и производств»
Автор: Гайдук А.Р., к.т.н., доцент каф. САУ
Рецензент: Финаев В.И., д.т.н., проф., зав. каф. САУ
Программа одобрена на заседании УМК ФАВТ от 20.01.2011 года, протокол № 1.