1 РП ОТУ - сибирский государственный университет

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Сибирская государственная геодезическая академия»
(ФГБОУ ВПО «СГГА»)
Кафедра специальных устройств и технологий
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по УР
__________В.А. Ащеулов
«____»__________2011г
ПРОГРАММА
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
ОСНОВЫ ТЕОРИИ УПРАВЛЕНИЯ
Рекомендуется Минобразованием России для направления подготовки
дипломированного специалиста 270200 – Информационные системы,
специальности 230201 – Информационные системы и технологии
Новосибирск, 2011г.
ГОС ВПО 230200– Информационные системы,
специальности 230201 – Информационные системы е и технологии
1. Цели и задачи дисциплины
-
Целью преподавания курса «Основы теории управления» является:
изучение принципов построения систем автоматического управления;
овладение методами исследования устойчивости линейных и нелинейных САУ;
овладение методами анализа линейных и нелинейных САУ;
моделирование САУ;
знакомство с дискретными САУ и методами их оптимизации, математическое описание цифровых систем с бортовыми микро-ЭВМ;
- знакомство с реализацией алгоритмов управления в цифровых САУ.
Задачей изучения курса «Основы теории управления» является приобретение студентами навыков моделирования САУ, исследования свойств
САУ и синтеза регуляторов в соответствии с требованиями к динамическим и статическим характеристикам системы.
2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины.
В результате изучения дисциплины студент должен уметь:
- практически формулировать задачу решаемую САУ;
- составлять математические модели САУ;
- проводить расчет звеньев САУ и записывать их динамические характеристики;
- проводить исследование основных свойств САУ и оценивать показатели
качества их работы;
- синтезировать САУ по заданным требованиям к динамике и статике;
- реализовывать алгоритмы управления для цифровых САУ.
ГОС ВПО 230200– Информационные системы,
специальности 230201 – Информационные системы е и технологии
3. Объем дисциплины и виды учебной работы.
Вид учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия
Лекции
Лабораторные занятия (ПЗ)
Семинары (С)
Самостоятельная работа
Курсовой проект (работа) (число работ)
Расчетно-графические работы (число работ)
Вид итогового контроля – (зачет, экзамен)
Всего
Семестры
часов
5
78
36
36
-
78
36
36
-
6
6
зачет
зачет
4. Содержание дисциплины.
4.1. Разделы дисциплины и виды занятий.
№
п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
Раздел дисциплины
Введение в теорию автоматического управления.
Основные понятия. Управление и информатика.
Общие принципы системной организации.
Управляемость. Наблюдаемость. Инвариантность и
чувствительность САУ.
Математические модели объектов и систем управления. Формы представления моделей.
Анализ и оценка качества линейных САУ.
Синтез линейных САУ.
Цифровые САУ. Использование микропроцессоров
и микро-ЭВМ в системах управления.
Особенности математического описания цифровых
САУ. Анализ и синтез систем управления с ЭВМ в
качестве управляющего устройства. Программная
реализация алгоритма управления.
Лекции
4
4
4
4
6
6
4
4
ГОС ВПО 230200– Информационные системы,
специальности 230201 – Информационные системы е и технологии
4.2. Содержание разделов дисциплины.
1.
Введение в теорию автоматического управления. Основные понятия.
Управление и информатика.
1.1. Основные понятия и определения.
1.2. Статические и динамические системы.
1.3. Управления и информатика. САУ и АСУ.
1.4. Предмет и задачи теории автоматического управления.
2. Общие принципы системной организации.
2.1. Дифференциальные уравнения.
2.2. Структурный метод.
2.3. Типовые динамические звенья.
2.4. Структурные схемы.
2.5. Структурные преобразования.
2.6. Структурные схемы, соответствующие дифференциальным уравнениям.
3. Управляемость. Наблюдаемость. Инвариантность и чувствительность
САУ.
3.1. Основные свойства САУ на примере линейных САУ.
3.2. Динамические характеристики САУ. Переходная характеристика.
3.3. Передаточная функция. Характеристический полином.
3.4. Частотные характеристики.
3.5. Устойчивость.
3.6. Управляемость.
3.7. Наблюдаемость.
3.8. Инвариантность и чувствительность САУ.
4. Математические модели объектов и систем управления. Формы представления моделей.
4.1. Структурные схемы, соответствующие дифференциальным уравнениям.
4.2. Переход от передаточной функции к каноническому описанию.
4.3. Способы отображения поведения объектов и систем управления.
5. Анализ и оценка качества линейных САУ.
ГОС ВПО 230200– Информационные системы,
специальности 230201 – Информационные системы е и технологии
5.1. Алгебраические критерии устойчивости САУ.
5.2. Частотные критерии устойчивости САУ.
5.3. Оценки запаса устойчивости.
5.4. Показатели качества процессов в САУ.
5.5. Корневые методы оценки качества.
5.6. Частотные методы оценки качества.
6. Синтез линейных САУ.
6.1. Основные понятия.
6.2. Постановка задачи синтеза одноканальных систем.
6.3. Условия разрешимости задачи синтеза.
6.4. Частотный метод
7. Цифровые САУ. Использование микропроцессоров и микро-ЭВМ в системах управления.
7.1. Основные понятия и определения.
7.2. Переход от непрерывной модели к дискретной.
7.3. Дискретное описание линейных звеньев.
7.4. Устойчивость дискретных САУ.
7.5. Анализ процессов с линейных дискретных САУ.
7.6. Синтез корректирующих устройств для дискретных линейных
САУ.
7.7. Цифровые САУ
7.8. Использование микропроцессоров и микро-ЭВМ в системах управления.
8. Особенности математического описания цифровых САУ. Анализ и
синтез систем управления с ЭВМ в качестве управляющего устройства.
Программная реализация алгоритма управления
8.1. Основные понятия и определения.
8.2. Ознакомление с методиками анализа САУ с ЭМА в контуре управления.
8.3. Примеры алгоритмов управления.
ГОС ВПО 230200– Информационные системы,
специальности 230201 – Информационные системы е и технологии
Студенты выполняют индивидуальные расчётные задания по темам:
1. Составление математической модели объекта.
2. Переход от описания объекта в переменных состояния к передаточной функции.
3. Построение частотных характеристик динамического звена.
4. Построение структурной схемы, по математической модели, полученной в задании №1 и составление передаточной функции объекта.
5. Определение устойчивости объекта, исследуемого в задании
№1.Расчёт времени переходного процесса и перерегулирования, построение эскиза переходной характеристики объекта, исследуемого
в задании №1.
6. Переход от непрерывной математической модели к дискретной. Исследование основных свойств дискретной САУ. Определение показателей качества переходного процесса в дискретных САУ.
6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины.
6.1.Рекомендуемая литература.
а) Основная литература:
1. Коновалов Б.И. Теория автоматического управления [Текст] : учеб. пособие для вузов, рекомендовано УМО / Б. И. Коновалов, Ю. М. Лебедев, 2010. - 218, [6] с.
2. Гайдук, А. Р. Теория автоматического управления в примерах и задачах с решениями в MATLAB [Электронный ресурс] : учеб.пособие для
вызов / А. Р. Гайдук, В. Е. Беляев, Т. А. Пьявченко. – М.: Лань, 2011. –
464 с. -Режим доступа: http://e.lanbook.com/. – Загл. с экрана.
3. Современная автоматика в системах управления технологическими
процессами [Электронный ресурс] : учеб. пос. / В. П. Ившин, М.Ю.
Перухин - М.: НИЦ Инфра-М, 2013. - 400 с. -Режим доступа:
http://znanium.com/. – Загл. с экрана
4. Сачков, Ю. Л. Управляемость и симметрии инвариантных систем на
группах Ли и однородных пространствах. – М.: Физматлит, 2007. – 224
с. -Режим доступа: http://e.lanbook.com/. – Загл. с экрана
б)Дополнительная
1. Автоматическое управление: Учебное пособие / А.М. Петрова. - М.:
Форум, 2010. - 240 с.: ил.; 60x90 1/16. - (Профессиональное образование). (переплет) ISBN 978-5-91134-418-4.
ГОС ВПО 230200– Информационные системы,
специальности 230201 – Информационные системы е и технологии
2. Никулин Е.А. Основы теории автоматического управления. Частотные методы анализа и синтеза систем: Учебное пособие для вузов СПб.: БХВ-Петербург, 2004. - 631 с. - ISBN 5-94157-440-1.
3. Гайдук А. Р., Беляев В. Е., Пьявченко Т. А. Теория автоматического
управления в примерах и задачах с решениями в MATLAB: Учебное
пособие для вузов –М.: Лань,2011- 464с.- ISBN 978-5-8114-1255-6I
ГОС ВПО 230200– Информационные системы,
специальности 230201 – Информационные системы е и технологии
Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования, по направлению
подготовки дипломированного специалиста 230200 – Информационные системы, специальности 230201 – Информационные системы и технологии
Автор:
Заржецкая Н.В. –
старший преподаватель кафедры Специальных
устройств и технологий Сибирская Государственная
Геодезическая Академия
Программа одобрена на заседании кафедры " 06 " сентября
протокол № 1.
Зав. кафедры Специальных
устройств и технологий
2011г.,
/ В.С.Айрапетян/
Программа согласованна с заведующим
ИГ и ИС
________________________/ В.А. Скрипников/
Программа одобрена Учебно-методическим советом ИГ и М
" "
2011 г., протокол №
Директор ИГ и М
.
______________________ /С.В. Середович/