М
УКРАЇНСЬКА ІНЖЕНЕРНО-ПЕДАГОГІЧНА АКАДЕМІЯ
надійність систем контролю і діагностики
ПРОГРАМА ,
МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ
І ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ
7.01010401, 8.01010401 “ПРОФЕСІЙНА ОСВІТА. ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИКА” |
Харків 2013
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
УКРАЇНСЬКА ІНЖЕНЕРНО-ПЕДАГОГІЧНА АКАДЕМІЯ
ТЕОРІЯ АВТОМАТИЧНОГО УПРАВЛІННЯ
ПРОГРАМА ,
МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ
І ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ
ДЛЯ СТУДЕНТІВ ДЕННОЇ
ФОРМИ НАВЧАННЯ СПЕЦІАЛЬНОСТІ
7.010104, 8.01010401 “Професійна освіта. Електроенергетика”
Затверджено
Науково - Методичною Радою
Української інженерно -
педагогічної академії.
Протокол № від . .2013 р.
ХАРКІВ 2013
УДК 62-52.001(075.5)
Теорія автоматичного управління. Програма, методичні рекомендації і завдання для самостійної роботи для студентів денної форми навчання спеціальності 7.01010401, 8.01010401 ”Професійна освіта. Електроенергетика” / Упорядник: Прокопенко О.О.– Харків: УІПА, 2003. – 37 арк.
Видання містить програму курсу “Теорія автоматичного управління”, методичні рекомендації і завдання для самостійної роботи. Розглянуто найважливіші теоретичні відомості, які є необхідними для вивчення курсу, наведено варіанти завдань для самостійної роботи, описано послідовність їх розв’язання.
Видання призначене для студентів заочної форми навчання спеціальності 7.01010401, 8.01010401 ”Професійна освіта. Електроенергетика”
Відповідальний випусковий Прокопенко Олена Олександрівна
Рецензент доктор технічних наук, професор Ігуменцев Є.О.
ПрокопенкоО.О.
УІПА
В
СТУП
Задачею курсу теорії автоматичного управління (ТАУ) є вивченням загальних властивостей систем автоматичного управління (САУ), основних ідей і методів аналізу і синтезу САУ, показники якості яких задовольняють вимогам практики застосування їх на виробництві.
Ціль вивчення ТАУ – підготовка висококваліфікованих фахівців, які знають основні положення ТАУ, методи вирішення задач аналізу і синтезу систем, вміють використовувати для цього сучасну комп’ютерну техніку і які вміють застосовувати отримані знання на практиці у промисловості та при викладанні цієї дисципліни у навчальних закладах системи професійно-технічного навчання.
Типова програма, методичні рекомендації і контрольні завдання розроблено відповідно до робочої навчальної програми курсу “Теорія автоматичного управління” для студентів спеціальності 7.01010401, 8.01010401 ”Професійна освіта. Електроенергетика”.
Загальні методичні рекомендації
Для глибокого засвоєння студентами матеріалу курсу ТАУ особливо важливе значення мають такі розділи курсів вищої математики, як методи рішення диференційних рівнянь з постійними коефіцієнтами, операційне числення: перетворення Фур'є і Лапласа, тому перед вивченням тем курсу, починаючи з другої, студентам необхідно повторити відповідні розділи.
Взаємозв'язок матеріалу, який розглядається в темах курсу ТАУ, обумовило необхідність вивчення всіх питань програми курсу, тому що успішне вивчення кожної наступної теми можливо тільки після засвоєння матеріалу попередніх тем. Це випливає зі специфічних особливостей предмета теорії управління.
При вивченні курсу ТАУ студенти повинні опанувати навичками швидкого переходу від конкретної технічної системи до її математичного опису і, навпаки, уміти технічно правильно оцінювати результати математичного дослідження абстрактних моделей для рішення конкретних технічних задач.
Для успішного вивчення всіх питань, передбачених програмою курсу, студентам необхідно після пророблення рекомендованої літератури по теорії питання самостійно проаналізувати приклади, які відповідають розглянутій темі, вирішити задачі, що розглядаються в літературі, яку рекомендовано, чи в спеціальних збірниках задач.
На аудиторних заняттях викладач роз'ясняє окремі положення навчального матеріалу курсу. Але основне навантаження при вивченні ТАУ студентами заочної форми навчання перепадає на самостійну роботу. При вивченні курсу рекомендується самостійно конспектувати відповідний матеріал у послідовності, яка обумовлена робочою навчальною програмою. Після вивчення матеріалу теми і рішення відповідних задач варто відповісти на питання для самоперевірки. У міжсесійний період на кафедрі систем управління і автоматизації промислових установок проводяться консультації по курсу і по виконанню контрольного завдання.
Студенти заочної форми навчання виконують одну контрольну роботу, завдання до якої наведено у цим виданні. Залік роботи проходить при індивідуальній співбесіді.
ТИПОВА ПРОГРАМА І МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ
ДО ВИВЧЕННЯ ТЕМ КУРСУ
2.1. Вступ. Основні поняття та визначення
теорії автоматичного управління.
Зміст програми
Основні етапи розвитку теорії автоматичного управління (ТАУ). Переваги автоматизації. Роль вітчизняних вчених у розвитку історії і техніки автоматичного управління.
Предмет теорії автоматичного управління. Проблеми ТАУ. Загальні зведення про системи автоматичного управління . Основні поняття і визначення.
Поняття про інформацію і її роль у задачах управління. Структурна і функціональна схеми систем автоматичного управління і їх елементи
Класифікація систем автоматичного управління по різних ознаках. Розімкнуті і замкнуті системи управління. Два основні принципи управління (регулювання). Комбіновані САУ. Кібернетичні САУ. Самонастроювальні (адаптивні) САУ. Екстремальні САУ. Самооптимизовані системи. Системи із самонастроюванням коригувальних пристроїв. Ігрові САУ, їхні види й особливості, функціональні схеми.
Основні зведення про оптимальне управління.
Елементи систем автоматичного управління, їх класифікація і призначення. Основні характеристики. Коефіцієнт передачі (посилення).
Роль зворотного зв'язку в управління. Застосування негативних зворотних зв'язків для формування замкнутих САУ.
Основні зведення про лінійні і нелінійні САУ, системи прямої і непрямої дії, статичні і астатичні системи, одно- і багатоконтурні, зв'язані і незв'язані, дискретної і безупинної дій. Задачі й особливості теорії автоматичного управління: аналіз і синтез систем управління. Основні методи теорії автоматичного управління
Методичні рекомендації
Перші автоматичні керуючі пристрої були створені в період промислової революції в Європі: поплавковий регулятор рівня води в казані парової машини І. І. Ползунова (1765 р.), відцентровий регулятор швидкості ходу парової машини Дж. Уатта (1974 р.), програмний пристрій управління ткацьким верстатом Ж. Жаккара (1808 р.).
Як наука теорія автоматичного управління почала розвиватися на рубежі ХVІІІ-ХІХ сторіч. Поштовхом до її розвитку в 60-х роках минулого сторіччя стала поява електричних машин і приладів. На початку ХХ століття теорія автоматичного управління стала цілком сформованою технічною наукою.
Сучасний період розвитку техніки характеризується переходом від автоматизації окремих найпростіших виробничих операцій і об'єктів до комплексної автоматизації виробничих і технологічних процесів. Автоматизація технологічних систем дозволяє істотно збільшити продуктивність праці, робить великий вплив на темпи не тільки технічного, але і соціального розвитку суспільства. Вивчення теорії автоматичного управління вимагає знань вищої математики, фізики, теоретичної механіки й електротехніки в обсязі курсів, які викладаються у вищих навчальних закладах.
При вивченні теми необхідно усвідомити сутність і значення автоматичних систем у розвитку народного господарства, їх роль у підвищенні якості продукції, яка випускається.
Почати вивчення курсу рекомендується з ознайомлення з основними етапами розвитку автоматики. Далі, усвідомити основні поняття, визначення, термінологію теорії автоматичного управління, при цьому звернути увагу на визначення управління, об'єкта управління, автоматичного управляючого пристрою, автоматичного регулювання і управління, системи автоматичного управління, об'єкта управління.
Наступним етапом засвоєння матеріалу теми повинне бути вивчення принципів побудови САУ, доцільно зв’язати їх із класифікацією: по алгоритму управління: розімкнуті, замкнуті і комбіновані системи; по алгоритму функціонування: стабілізуючі, програмні, системи що стежать. Треба вивчити які системи відносять до кібернетичних, самонастроювальних, самооптимізованих та екстремальних САУ. Студентам потрібно розібрати види й особливості функціювання ігрових систем автоматичного управління. Вивчити функціональні схеми вищеперелічених систем та вміти розповісти їх принципи дії.
Для засвоєння подальшого навчального матеріалу курсу потрібно вивчити основні елементи систем автоматичного управління, їх класифікацію і призначення. Треба урозуміти поняття коефіцієнту посилення системи автоматичного управління.
Наприкінці вивчення теми необхідно усвідомити дві основні задачі теорії автоматичного управління: аналізу і синтезу САУ.
Література: [I], с. 5-22;
[2], с. 3-25;
[3], с.5-40.