1 ВВЕДЕНИЕ
Методические указания по учебной дисциплине «Автоматическое управление» для студентов-заочников разработаны в соответствии с ГОС СПО, рабочим учебным планом ННТ, рабочей программой данной дисциплины. Методические указания предназначены для реализации государственных требований к уровню подготовки выпускников по специальности 2101 «Автоматизация технологических процессов и производств».
Дисциплина «Автоматическое управление» относится к циклу специальных дисциплин СД.ОО.
Данное пособие ставит своей целью оказание помощи учащимся заочного отделения в организации их самостоятельной работы по овладению знаний, умений и навыков. Прежде всего необходимо ознакомится с содержанием программы. Затем следует выбрать в качестве основного учебное пособие и придерживаться его при изучении всей темы, так как замена учебника может привести к утрате логической связи между отдельными вопросами.
Учебная дисциплина «Автоматическое управление» базируется на знаниях, полученных студентами при изучении таких дисциплин, как «Электротехника», «Математика», «Информатика», «Электронная техника», «Вычислительная техника», «Измерительная техника».
Программой дисциплины предусматривается изучение основ теории автоматического управления и регулирования, а также ее практического применения к расчету элементов и систем регулирования и управления, и изучение промышленно выпускаемых регуляторов, управляющих и исполнительных устройств.
В результате освоения программы студент должен:
Иметь представление:
- о взаимосвязи учебной дисциплины «Автоматическое управление» с другими общепрофессиональными и специальными дисциплинами;
- о роли автоматического управления при автоматизации технологических процессов и производств.
Знать:
- назначение и особенности работы элементов и систем управления и их практическое применение;
- принципиальные электрические схемы, технические характеристики и принцип работы новейших автоматических регуляторов в системах управления современным производством;
- основные динамические характеристики элементов и систем;
- физическую сущность изучаемых явлений;
- качественные показатели.
Уметь:
- определять наиболее оптимальную форму и характеристики систем управления;
- применять теорию автоматического управления и регулирования при составлении структурных и функциональных схем различных систем;
- пользоваться справочной литературой.
Программа рассчитана на 150 часов, из которых 60 ч –лабораторно-практические работы. В программе учтены профиль и специфика подготовки специалистов в нефтяном техникуме.
Для заочного обучения в соответствии с рабочим учебным планом предусмотрено 50 часов аудиторных занятий, в том числе:
- 34 ч обзорных лекций;
- 16 ч лабораторных работ.
Студент должен изучить самостоятельно 100 часов программы.
Студент должен выполнить 2 домашних контрольных работы. Итоговый контроль по дисциплине – экзамен.
2 РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
| Наименование разделов и тем | Макс.нагрузка | Колич. часов | Самостоят. работа студента | ||
| всего | прак | лаб | |||
| Введение | 2 | ||||
| Раздел1 Статика и динамика элементов систем автоматического управления | 78 | 10 | 28 | ||
| Тема 1.1 Основные понятия о системах автоматического управления и регулирования | 6 | ||||
| Тема 1.2 Типовые элементарные звенья. Свойства и характеристики звеньев и систем | 16 | 4 | |||
| Тема 1.3 Передаточные функции соединений звеньев и систем | 6 | 2 | |||
| Тема 1.4 Свойства объектов управленияи регулирования с сосредоточенными параметрами и их определение | 6 | 2 | |||
| Тема 1.5 Управляющие устройства(автоматические регуляторы) | 44 | 2 | 28 | ||
| Раздел 2 Линейные автоматические системы управления | 20 | 6 | |||
| Тема 2.1 Передаточные функции замкнутых систем | 2 | ||||
| Тема 2.2 Устойчивость автоматических систем регулирования и управления | 8 | 2 | |||
| Тема 2.3 Качество систем автоматического управления | 6 | 2 | |||
| Тема 2.4 Коррекция линейных систем автоматического управления | 4 | 2 | |||
| Раздел 3 Дискретные системы управления | 8 | 2 | |||
| Тема 3.1 Основные понятия и определения дискретных САУ | 2 | ||||
| Тема 3.2 Анализ дискретных САУ | 6 | 2 | |||
| Раздел 4 Нелинейные системы управления | 12 | 2 | |||
| Тема 4.1 Основные понятия о нелинейных системах и методах их исследования | 4 | ||||
| Тема 4.2 Устойчивость нелинейных систем | 4 | 2 | |||
| Тема 4.3 Релейные автоматические системы управления | 4 | ||||
| Раздел 5 Исследование САУ при случайных воздействиях | 8 | 2 | |||
| Тема 5.1 Основные понятия и формы случайных процессов | 4 | 2 | |||
| Тема 5.2 Случайные процессы в линейных и нелинейных САУ | 4 | ||||
| Раздел 6 Оптимальные САУ | 8 | ||||
| Тема 6.1 Статические методы анализа и синтеза оптимальных САУ | 4 | ||||
| Тема 6.2 Самонастраивающиеся САУ | 4 | ||||
| Раздел 7 Микропроцессорная техника | 14 | 10 | |||
| Всего по дисциплине | 150 | 22 | 38 | ||
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Студент должен
иметь представление:
- о содержание дисциплины «Автоматическое управление»;
- о ее связи с другими предметами;
- об истории развития теории автоматического управления;
знать:
- назначение, цели, функции теории автоматического управления, ее математическое обеспечение;
- роль и значение АСУ и их отличительные черты.
Роль, задачи и содержание АУ, связь с другими дисциплинами. Значение АУ в развитии автоматизации производства. Краткий обзор истории развития ТАУ. Вклад русских ученых в развитие теории автоматического управления.
Литература : [1] стр.5-7
РАЗДЕЛ 1 СТАТИКА И ДИНАМИКА ЭЛЕМЕНТОВ САУ
Тема 1.1 Основные понятия о системах автоматического управления и регулирования
Студент должен
знать:
- основные понятия теории автоматического управления и регулирования;
- типовые структурные схемы систем АУ;
- виды САУ;
- статические характеристики;
- простейшие схемы САР;
- назначение входящих в структурные схемы элементов.
Основные определения: параметры технологического процесса, управление, регулирование, регулируемый параметр, текущее и заданное значения, рассогласование, объект управления, САУ, входные и выходные величины.
Разомкнутые и замкнутые САУ. Принцип действия САУ и их основные устройства.
Понятие об автоматической системе регулирования: структурная схема простейшей и реальной систем, назначение и выполняемые функции элементов системы.
Классификация АСР. Статические характеристики. Методы линеаризации нелинейных систем, требования предъявляемые к САУ.
Литература [1] § 1.1-1.3 стр. 11-18, § 2.1-2.3 стр.104-109
[2] глава 11 §1-7 стр151-159
Методические указания:
При изучении данной темы студенты должны запомнить основные понятия и определения ТАУ. Особо обратить внимание на различие двух принципов регулирования, достоинства и недостатки каждого. Необходимо разобраться в структурной схеме типовой САР, т.к. большинство реальных систем построено по этому принципу. Важным вопросом ТАУ являются понятия устойчивости, требования предъявляемые к САУ, статические характеристики.
Вопросы для самоконтроля:
1. Дать определения понятиям: объект управления, САУ, текущее значение регулируемого параметра, заданное значение регулируемого параметра, рассогласование, отклонение, регулирование.
2. В чем различия между разомкнутой и замкнутой САУ?
3. Принцип регулирования по отклонению.
4. Принцип регулирования по возмущению.
5. Назовите требования предъявляемые к САУ.
6. Проклассифицируйте САР давления газа.
7. Что такое статическая характеристика САУ?
Тема 1.2 Типовые элементарные звенья. Свойства и характеристики звеньев и систем
Студент должен
знать:
- преобразование Лапласа;
- динамические характеристики;
- типовые элементарные динамические звенья САУ;
уметь:
- составлять и решать любое дифференциальное уравнение в операторной форме;
- выводить передаточную функцию системы;
- получать частотные характеристики САУ;
- строить временные и частотные характеристики любого звена.
Динамические характеристики САУ. Временные и переходные характеристики. Дифференциальное уравнение элемента системы. Преобразование Лапласа. Полное уравнение динамики САУ. Передаточная функция системы. Частотные характеристики: амплитудно-фазовая, амплитудная, фазовая. Экспериментальный и аналитический способы получения частотных характеристик.