1.6. Разработка методики допуска к лабораторному исследованию устойчивости замкнутой сау с помощью частотных критериев устойчивости

Важным моментом развития компьютерного обучения является создание автоматизированных обучающих модулей – диалоговых программ, реализующих функции тренажера – экзаменатора.

Известно несколько типов автоматизированных обучающих систем, используемых в различных условиях.

Одна из наиболее эффективных систем реализуется при самостоятельном изучении операционных систем и языков программирования. В этом случае главным элементом подсистемы автоматизированного обучения является развернутый комментарий к типовым ошибкам оператора при отладке программ или при прямом обращении к операционной системе. Вторым по важности элементом является задание на правильное написание четко заданной программы. Такие системы практически лишены контрольных функций, главное внимание в них сосредоточено на обучении очень заинтересованного в достижении результата человека.

Вторая широко распространенная группа автоматизированных обучающих подсистем отталкивается от контрольных функций. Обучающийся изучает поставленный перед ним вопрос и выбирает из нескольких предложенных ему ответов один единственно правильный.

Разновидности этой системы в сочетании с поясняющими комментариями к неправильным ответам применяются для контроля знаний и попутного обучения студентов и школьников. В отличие от первой группы подсистем автоматизированного обучения, вторая несет в себе элементы принудительного диалога с обучающимися. Эффективность второй группы существенно ниже, так как в нее сложно включить творческое отношение обучающегося к работе.

Обучающая подсистема по оценке устойчивости замкнутой САУ с помощью частотных критериев устойчивости имеет иную структуру. Она ориентирована на студентов, поэтому она сохраняет необходимые элементы контроля знаний и принудительного обучения, однако обучающие возможности существенно богаче и дают студенту скомпенсировать исходный недостаток знаний за счет творческого осмысления представляемых к обучению материалов, а следовательно, приобрести не только недостающие знания, но и научиться главному - преодолевать незнание интеллектуальным усилием.

Человек и ЭВМ вместе образуют систему взаимодействия, в которой осуществляется обмен информацией в знаковой форме. Взаимодействие должно быть таким, чтобы эффективно разрешалась проблема пользователя. Организация взаимодействия между пользователем - человеком и обучающей системой в данной разработке осуществляется в форме человеко - машинного диалога. Все режимы работы системы являются диалоговыми, что позволяет пользователю самообучаться во время работы.

Как отмечалось ранее, главная цель разработанной обучающей Интернет – для лабораторного исследования устойчивости разомкнутой и замкнутой САУ с помощью частотных критериев устойчивости состоит в том, чтобы максимально включить творческий потенциал студента в процессе обучения. Принудительность подсистемы состоит в том, что в режиме контроля знаний студент обязан дать ответ на каждый из поставленных вопросов, только так программа будет продвигаться вперед (к анализу результатов тестирования). Студент не может оставить какие-то вопросы без ответа, чтобы потом вернуться к ним. Хотя в системе предусмотрена возможность выхода из программы в любой момент.

Исходя из этого, режим допуска к лабораторному исследованию включает в себя два раздела:

1. "Полный допуск", позволяющий студенту в целях самоподготовки определить свой уровень знаний по частотным критериям устойчивости САУ.

2. “Экспресс допуск”, рекомендуется для допуска к лабораторной работе.

Режим “Полный допуск” рассчитан на студентов, уже имеющих достаточный уровень знаний по частотным характеристикам замкнутой САУ и оценки их устойчивости с помощью частотных показателей устойчивости. Данный вариант контроля позволяет определить степень подготовленности студента по всей теме.

Студенту предлагается ответить на 21 вопрос. После каждого ответа студенту сообщается верно или неверно он ответил. В конце тестирования выставляется оценка.

Оценка считается по принципу:

" Пять " - верных ответов 90%

" Четыре " - верных ответов 75%

" Три " - верных ответов 60%

" Два " - верных ответов менее 60%

Режим “Экспресс контроль знаний” рекомендуется для допуска к лабораторной работе. Предполагается, что основные теоретические сведения студенту уже известны и оформлен конспект для выполнения лабораторной работы. В данном режиме контроля, по желанию преподавателя, студенту задается до 5 вопросов.

Установить «Количество вопросов» студент или преподаватель в разделе Настойки системы.

Тестирование в режиме “Экспресс допуск” проводится с учетом времени. На каждый ответ дается по 60 секунд. Если студент не успевает ответить в течение 60 секунд, то ответ приравнивается к неверному. В процессе тестирования студенту не сообщается верно или неверно он отвечает. Только после окончания тестирования сообщаются результаты и оценка.

В режиме тестирования для допуска к лабораторному исследованию в качестве основной формы диалога “вопрос-ответ” выбран вопрос типа multiple choice (выбор одного из нескольких). Ниже приведены вопросы и варианты ответов, примененные для допуска студентов к лабораторному исследованию устойчивости замкнутой САУ с помощью частотных критериев устойчивости.

Вопросы.

1. Что называют частотными характеристиками?

а) Формулы и графики, характеризующие реакцию системы (звена) в установившемся режиме на единичную функцию .

б) Формулы и графики, характеризующие реакцию системы (звена) в установившемся режиме на единичный импульс – дельта функцию .

в) Формулы и графики, характеризующие реакцию системы (звена) в установившемся режиме на гармоническое входное воздействие.

2. Что называется частотной передаточной функцией (ЧПФ)?

а) Комплексное число, модуль которого равен отношению амплитуд выходной и входной величин, а аргумент сдвигу фаз между этими величинами.

б) Модуль амплитудно – фазовой частотной характеристики (АФЧХ) при изменении частоты от до.

в) Модуль амплитудно – фазовой частотной характеристики (АФЧХ) при изменении частоты от 0 до.

3. В чем отличие частотной передаточной функции (ЧПФ) от амплитудно – фазовой частотной характеристики (АФЧХ)?

а) Частотная передаточная характеристика (ЧПХ) рассматривается в диапазоне частот от до, а амплитудно – фазовая частотная характеристика (АФЧХ) в диапазоне частот от 0 до.

б) Частотная передаточная характеристика (ЧПХ) рассматривается в диапазоне частот от 0 до, а амплитудно – фазовая частотная характеристика (АФЧХ) в диапазоне частот отдо.

в) Разницы нет, обе характеристики могут рассматриваться как в диапазоне частот от 0 до, так и в диапазоне частот отдо. Разница только в названии.

4. Что такое амплитудная частотная характеристика (АЧХ)?

а) Это кривая изменения отношения амплитуд входной и выходной величины в зависимости от частоты.

б) Комплексное число, модуль которого равен отношению амплитуд выходной и входной величин, а аргумент сдвигу фаз между этими величинами.

5. Сколькими и какими способами можно получить частотную передаточную функцию ?

а) Частотную передаточную функцию можно получить, взяв передаточную функцию в операторной форме и заменив оператор на, то есть.

б) Частотную передаточную функцию можно получить, взяв передаточную функцию в изображении по Лапласу и заменив комплексную переменную на, то есть.

в) Двумя способами: используя передаточную функцию в операторной форме или передаточную функцию в изображении по Лапласу.

6. Обладают ли кривые АФЧХ, ФЧХ, ВЧХ и МЧХ свойством симметрии, то есть по результатам вычисления кривых для положительных частот можно построить кривые для всего диапазона частот от до?

а) Можно.

б) Нельзя.

7. Что записывается в логарифмических амплитудных частотных характеристиках (ЛАЧХ) и логарифмических фазовых частотных характеристиках (ЛФЧХ) по оси абсцисс?

а) По оси абсцисс откладывается значение частоты в логарифмическом масштабе , а записывается действительное значение частоты.

б) По оси абсцисс откладывается и записывается значение частоты в логарифмическом масштабе .

8. Что в логарифмической амплитудной частотной характеристике (ЛАЧХ) является единицей измерения?

а) Безразмерный коэффициент.

б) Децибел.

9. Что в логарифмических частотных характеристиках является равномерной единицей по оси абсцисс?

а) Любой отрезок, на котором значение частоты меняется на единицу.

б) Любой отрезок, на котором значение частоты меняется на декаду (в 10 раз).

в) Любой отрезок, на котором значение частоты меняется в 100 раз.

10. Что в логарифмических частотных характеристиках называется частотой среза?

а) Частота, при которой ордината ЛАЧХ, то есть при которой ЛАЧХ пересекает ось абсцисс .

б) Частота, при которой ордината ЛАЧХ .

в) Частота, при которой ордината ЛАЧХ .

11. Что записывается в логарифмических фазовых частотных характеристиках (ЛФЧХ) по оси ординат?

а) Значение угла в логарифмическом масштабе .

б) Значение угла в логарифмическом масштабе .

в) Значение функции .

12. Что называется нулями передаточной функции ?

а) Нули ее числителя, то есть корни уравнения .

б) Нули ее знаменателя, то есть корни уравнения .

13. Что называется полюсами передаточной функции ?

а) Нули ее числителя, то есть корни уравнения .

б) Нули ее знаменателя, то есть корни уравнения .

14. Что называют порядком передаточной функции ?

а) Степень полинома числителя .

б) Степень полинома знаменателя .

в) Разность между степенями полиномов знаменателя и числителя.

15. Что называется переходной функцией или переходной характеристикой ?

а) Реакция звена (то есть переходной процесс на выходе звена) на входное воздействие, представленное единичной функцией .

б) Реакция звена на единичный импульс при нулевых начальных условиях.

16. При каких начальных условиях описывают систему дифференциальные уравнения и передаточные функции в операторной (символической) форме?

а) При произвольных начальных условиях.

б) При нулевых начальных условиях.

17. Что называют типовым или элементарным звеном?

а) Динамическое звено, которое описывается линейным дифференциальным уравнением или передаточной функцией не выше первого порядка.

б) Динамическое звено, которое описывается линейным дифференциальным уравнением или передаточной функцией не выше второго порядка.

в) Динамическое звено, которое описывается линейным дифференциальным уравнением или передаточной функцией не выше третьего порядка.

18. Что называют идеальным дифференциальным звеном?

а) Звено, которое описывается дифференциальным уравнением или передаточной функцией.

б) Звено, которое описывается дифференциальным уравнением или передаточной функцией.

19. При построении асимптотических ЛАЧХ каким звеном определяется изменение наклона асимптоты на ?

а) Звеном первого порядка, находящимся в числителе.

б) Звеном второго порядка, находящимся в знаменателе.

в) Звеном первого порядка, находящимся в знаменателе.

20. При построении асимптотических ЛАЧХ каким звеном определяется изменение наклона асимптоты на ?

а) Звеном первого порядка, находящимся в числителе.

б) Звеном второго порядка, находящимся в знаменателе.

в) Звеном первого порядка, находящимся в знаменателе.

21. Что называется сопрягающей частотой?

а) Частота, при которой асимптоты пересекаются друг с другом.

б) Частота , при которой ЛАЧХ пересекается с осью абсцисс.

22. Можно ли представить апериодическое звено второго порядка как совокупность двух апериодических звеньев первого порядка включенных последовательно?

а) Можно.

б) Нельзя.