Рабочая программа для направления 550200 "Автоматизация и управление" Факультет
| Вид материала | Рабочая программа |
- Рабочая программа для направления 550200 «Автоматизация и управление» испециальности, 131.97kb.
- Рабочая программа для направления 550200 "Автоматизация и управление", для специальности, 305.49kb.
- Образовательный стандарт по направлению бакалавриата 550200 [220200]«Автоматизация, 228.57kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины Локальные системы автоматизации и управления, 283.55kb.
- Образовательный стандарт по направлению 550200 «Автоматизация и управление» (Код оксо, 149.87kb.
- Рабочая программа для направления 550200 Автоматизация и управление Факультет автоматики, 182.53kb.
- Программа для специальности 210100 "Управление и информатика в технических системах", 191.22kb.
- Программа для специальности 210100 "Управление и информатика в технических системах", 277.23kb.
- Образовательный стандарт томского политехнического университета основная образовательная, 596.15kb.
- Рабочая программа для направления (специальности) 550200 "Автоматизация и управление", 110.91kb.
Министерство образования Российской Федерации
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
| | УТВЕРЖДАЮ Декан АВТФ _______________Мельников Ю.С. “_____” ________________ 2000 г. |
СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ
Рабочая программа для направления
550200 - “Автоматизация и управление”
Факультет Автоматики и вычислительной техники (АВТФ)
Обеспечивающая кафедра Автоматики и компьютерных систем
Курс 4_
Семестры 7, 8_
Учебный план набора 1999 года с изменениями _______ года
Распределение учебного времени
Лекций ------- 80 часов (ауд.)
Лабораторные занятия ------- 32 часа (ауд.)
Практические занятия ------- 32 часа (ауд.)
Курсовой проект в 8 семестре ------- 80 часов
Всего аудиторных занятий ------- 144 часа
Самостоятельная (внеаудиторная)
работа ------- 208 часов
Общая трудоемкость ------- 352 часа
Экзамен в 8 семестре
Зачет в 7 семестре
Диф.зачет в 8 семестре
Томск 2000 г.
Предисловие
Рабочая программа составлена на основе Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 550200 “Автоматизация и управление“, утвержденного Госкомвузом РФ в 1993 году; профессиональной образовательной программы ТПУ по данному направлению, утвержденной проректором ТПУ по учебной работе в 2000 году, учебного плана направления для студентов приема 1999 года.
РАССМОТРЕНА и ОДОБРЕНА на заседании кафедры автоматики и компьютерных систем “ 3_” февраля__ 2000 г. протокол № 7_.
Разработчик:
доцент кафедры АиКС ____________________ Ю.С.Мельников
Зав. кафедрой АиКС ____________________ Г.П.Цапко
Рабочая программа СОГЛАСОВАНА с факультетом, выпускающими кафедрами специальности; СООТВЕТСТВУЕТ действующему плану.
Зав. выпускающей кафедрой ____________________ Г.П.Цапко
Аннотация
Данная рабочая программа предназначена для подготовки бакалавров по направлению 550200 - “Автоматизация и управление” на кафедре автоматики и компьютерных систем факультета автоматики и вычислительной техники ТПУ.
Курс “Системы автоматизации и управления” входит в цикл общепрофессиональных дисциплин подготовки указанных специалистов. Он включен в учебный план с целью изучения студентами функциональных устройств автоматических и автоматизированных систем управления подвижными объектами, автономными техническими системами, технологическими линиями и процессами.
Изложение курса “Системы автоматизации и управления” базируется на курсах: “Электротехника”, “Электроника”, “Элементы автоматики”, “Электромеханические системы”, “Теория управления”.
Annotation
This syllabus is for Tomsk Polytechnic University bachelors training in the course “Automation and Control” (550200) at the Automation and Computer Systems department of the Faculty of Computer Science and Engineering.
The syllabus “Systems of Automation and Control“ enters the major professional subject course for the mentioned above specialists. It is included in the curriculum for students to study functional organization of the automatic and automation systems to control moving objects, autonomus technical systems, manufacturing systems.
The course statement “Systems of Automation and Control” is based on the following courses: “Electrical Engineering”, “Electronics”, “Elements of Automation”, “Electromechanic Systems”, “Control Theory”.
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
1.1. Цели преподавания дисциплины
Программа дисциплины “Системы автоматизации и управления” предусматривает изучение студентами функциональных устройств автоматических систем различного назначения, особенностей их структуры и настройки”. В результате изучения дисциплины студенты должны получить знания, необходимые для выбора функционально необходимых элементов и динамического синтеза систем автоматизации и управления.
1.2. Задачи изложения и изучения дисциплины
В результате изучения дисциплины “Системы автоматизации и управления” студент
должен иметь представление:
- об основных принципах построения систем автоматизации и управления и тенденциях развития систем управления техническими объектами и их элементной базы:
- о принципах математического моделирования автоматических систем управления:
знать и уметь использовать:
- основные характеристики объектов управления, измерительных элементов, усилителей, исполнительных устройств, стандартных автоматических регуляторов;
- принципы настройки промышленных систем автоматизации и управления;
- статический расчет и динамический синтез следящих систем;
- структуру и особенности работы автоматических систем управления электроприводами и систем программного управления;
- методы исследования и динамического синтеза систем управления с упругими связями;
иметь опыт:
- расчета статических характеристик и динамического синтеза систем автоматизации и управления;
- использования пакетов прикладных программ для моделирования и расчета линейных и нелинейных моделей автоматических систем;
- экспериментального исследования систем автоматизации и управления.
2. СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛИНЫ
Седьмой семестр - 32 часа
2.1. Введение (4 часа)
Общие сведения о системах автоматизации и управления (САУ). Назначение и классификация САУ. Характеристики промышленных систем автоматизации, следящих систем, систем управления электроприводами, программного и логического управления. Типовые элементы и структуры САУ. Факторы, определяющие экономическую эффективность САУ.
2.2. Следящие системы (28 часов)
Классификация следящих систем по назначению, мощности исполнительного двигателя и другим признакам.
Следящие системы с внутренней обратной связью (синхронные передачи), функциональные схема, режимы работы, показатели качества.
Следящие системы с внешней обратной связью. Функциональная схема, режимы работы и показатели качества следящих систем. Функционально необходимые элементы следящих систем. Измерители рассогласования, источники и оценка их погрешностей. Исполнительные и усилительные устройства следящих систем. особенности выбора функционально необходимых элементов следящих систем. Статический расчет следящих систем. Ошибки по положению, скорости, ускорению и связь их с параметрами системы. Расчет параметров систем по минимуму среднеквадратичной случайной ошибки.
Математические модели следящих систем постоянного и переменного тока.
Задачи динамического синтеза следящих систем. Методы синтеза корректирующих устройств (частотные и корневые). Выбор типа корректирующих устройств и способа его включения. Расчет следящих систем с комбинированным управлением.
Следящие системы двустороннего действия. Назначение и область применения. особенности динамического синтеза таких систем.
Восьмой семестр - 48 часов
2.3. Промышленные системы регулирования - 26 часов
Промышленные объекты, их статические и динамические характеристики. Классификация объектов регулирования.
Автоматические регуляторы. Идеальные законы регулирования. Промышленные регулирующие устройства. Реализация типовых законов регулирования в промышленных регуляторах. Функциональная схема промышленной системы регулирования. Элементы автоматических регуляторов. Динамические характеристики регуляторов. Примеры схемных реализаций и конструктивного построения регуляторов.
Агрегатные комплексы технических средств, применяемых в системах автоматизации и управления. Структура построения и характеристики агрегатного комплекса электрических средств регулирования (АКЭСР). Регулирующие и логические микропроцессорные контроллеры (Ремиконт, Ломиконт) различных поколений.
Выбор типа регулятора по характеристикам объекта регулирования и заданным показателям качества работы автоматической системы. Методы расчета настроек регуляторов. Принципы оптимальной настройки. оценка точности регулирования. Влияние нелинейностей элементов на качество переходных процессов.
Особенности эксплуатационного обслуживания промышленных систем регулирования.
2.4. Автоматические системы управления электроприводами - 10 часов
Принципы построения автоматических систем управления электроприводами (АСУ ЭП). Асу скорости ЭП постоянного тока. АСУ скоростью ЭП переменного тока. Управление скоростью ЭП при упругой связи двигателя с механизмом.
Построение систем подчиненного регулирования электропривода. Введение вспомогательных контуров регулирования. Настройка контуров на технический оптимум (оптимум по модулю) и на симметричный оптимум.
2.5. Системы технической диагностики и защиты - 4 часа
Принципы построения систем технической диагностики и защиты. Защиты в АСУ электроприводами и в промышленных системах регулирования технологическими процессами.
Тестирование и программная самодиагностика в регулирующих и логических микропроцессорных контроллерах.
2.6. Система автоматизации испытательного стенда космических
аппаратов в наземных условиях - 8 часов
Цели и задачи испытаний механических систем (МС) космических аппаратов в наземных условиях. Способы “обезвешивания” МС. Математические модели объектов управления при пассивном и активном “обезвешивании” МС. Выбор закона регулирования и определение параметров настройки регулятора двухмассовой (активное “обезвешивание” МС) системы управления испытательного стенда.
3. СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛИНЫ
3.1. Перечень лабораторных работ - 32 часа
Седьмой семестр - 16 часов
| 1. Исследование маломощной следящей системы с двухотсчетным измерителем рассогласования 2. Исследование работы сельсинов в трансформаторном и индикаторном режимах 3. Моделирование следящей системы 4. Изучение принципа подчиненного регулирования параметров электропривода | - 4 часа - 4 часа - 4 часа - 4 часа |
Восьмой семестр - 16 часов
| 5. Исследование системы автоматического регулирования температуры объекта с промышленным регулятором 6. Изучение регулирующего микроконтроллера Ремиконт-100 7. Исследование САУ аналоговым объектов с цифровым регулятором 8. Изучение логического микроконтроллера Ломиконт-110 | - 4 часа - 4 часа - 4 часа - 4 часа |
Седьмой семестр - 16 часов
| 1. Регулирование скорости исполнительных двигателей систем автоматизации и управления 2. Выбор функционально необходимых элементов следящих систем 3. Статический расчет следящих систем 4. Динамический синтез следящих систем 5. Разработка функциональной схемы следящей системы 6. Расчет следящей системы с комбинированным управлением | - 4 часа - 2 часа - 2 часа - 4 часа - 2 часа - 2 часа |
Восьмой семестр - 16 часов
| 1. Расчет САУ с подчиненными контурами регулирования 2. Анализ структурных схемы промышленных регулирующих устройств с ИМ постоянной скорости 3. Динамические характеристики регуляторов с релейными усилителями 4. Изучение регулирующих устройств комплекса АКЭСР 5. Расчет параметров настройки промышленных регуляторов 6. Настройка позиционных регуляторов | - 4 часа - 2 часа - 2 часа - 2 часа - 4 часа - 2 часа |
4. ТЕМАТИКА КУРСОВЫХ ПРОЕКТОВ
Основная цель курсового проекта - приобретение студентами навыков выбора функционально необходимых элементов система автоматизации и управления, анализа их статических свойств и динамических характеристик. особое внимание уделяется выбору регуляторов промышленных систем управления технологическими процессами и динамическому синтезу приборных и силовых следящих систем.
5. ПРОГРАММА САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПОЗНАВАТЕЛЬНОЙ
ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Программа состоит из 2 разделов:
А. Самостоятельная работа при освоении теоретического раздела курса и при подготовке к практическим занятиям и лабораторным работам.
Б. Самостоятельная работа при выполнении курсового проекта по дисциплине.
6. ТЕКУЩИЙ И ИТОГОВЫЙ КОНТРОЛЬ РЕЗУЛЬТАТОВ
ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Для текущего контроля используется рейтинговая система оценки знаний студента. она учитывает посещаемость студентом аудиторных занятий, выполнение им лабораторных работ, активность на практических занятиях, результаты выполнения контрольных работ.
По дисциплине разработан рейтинг-лист, в котором указаны баллы, которые может получить студент по каждому разделу работы.
7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
7.1. Перечень рекомендуемой литературы
Основная
1. Основы проектирования следящих систем /Под ред. Н.А.Лакоты. - М.: Машиностроение, 1978. - 391с.
2. Электромеханические преобразователи угла с электрической редукцией / Под ред. А.А.Ахметжанова. - М.: Энергия, 1978. - 223с.
3. Ротач В.Я. Теория автоматического управления теплоэнергетическими процессами. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 295с.
4. Динамика следящих приводов / Под ред. Л.В.Рабиновича. - М.: Машиностроение, 1982. - 496с.
5. Башарин А.В., Новиков В.А., Соколовский Г.Г. Управление электроприводами: Учебное пособие для ВУЗов. - Л.: Энергоиздат, Ленингр. отд., 1982. - 392с.
Дополнительная
6. Следящие приводы / Под ред. В.К.Чемоданова. - М.: Энергия, 1976. - 862с.
7. Смирнова В.И., Петров Ю.А., Разинцев В.И. Основы проектирования и расчета следящих систем. - М.: Машиностроение , 1983. - 295с.
8. Ялышев А.У., Разоренов О.И. Многофункциональные аналоговые регулирующие устройства автоматики. - М.: Машиностроение, 1981. - 380с.
9. Штейнберг Ш.Е., Хвилевицкий Л.О., Ятребенецкий М.А. Промышленные автоматические регуляторы. - М.: Энергия, 1973. - 568с.
10. Промышленные приборы и средства автоматизации. Справочник / Под ред. В.В.Черенкова. - Л.: Машиностроение, 1987. - 847с.
11. Наладка средств автоматизации и автоматических систем регулирования: Справочное пособие /А.С.Клюев и др., Под ред. А.С.Клюева. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 363с.