423

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Воронежский государственный лесотехнический университет им. Г.Ф. Морозова»

ТЕОРИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

Методические указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки

15.03.04 – Автоматизация технологических процессов и производств

Воронеж, 2016

УДК 658.5.011.56

Поляков, С. И. Теория автоматического управления [Текст]: метод. указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки 15.03.04

– Автоматизация технологических процессов и производств / С.И. Поляков,

А.А. Грибанов; Мин-во обр-я и науки Рос. Фед., ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». –

Воронеж, 2016. 14 с.

Печатается по решению редакционно-издательского совета ФГБОУ ВО «ВГЛТУ»

Рецензент: профессор кафедры автоматизации технологических процессов и производств Воронежского государственного архитектурно-

строительного университета В.И. Акимов

2

проведению самостоятельной работы студентов составлены в соответствии с содержанием рабочей программы настоящей учебной дисциплины.

При формировании у студентов навыков самостоятельной работы,

необходимо иметь в виду две тесно связанные между собой задачи. Первая состоит в том, чтобы развивать у студентов самостоятельность в познавательной деятельности, то есть научить их самостоятельно овладевать знаниями. Вторая задача заключается в том, чтобы научить студентов самостоятельно применять знания в учении и практической деятельности.

Под самостоятельной работой студентов понимается такая работа,

которую они выполняют без непосредственного участия преподавателя, но по его заданию, под его наблюдением и руководством, в специально предоставленное для этого время. Самостоятельная работа предполагает активные умственные действия студентов, связанные с поисками наиболее рациональных способов выполнения предложенных преподавателем заданий,

с анализом результатов работы.

Самостоятельная подготовка студентов предполагает следующие виды и формы работы: конспектирование лекций, самостоятельное изучение материала с помощью учебников и учебных пособий, написание и защита реферата, доклада; подготовка к сообщению или беседе на практическом занятии, исследовательская работа, подготовка презентаций, выполнение домашних экспериментов, самостоятельных (индивидуальных) заданий,

систематическая работа со справочными материалами, с таблицами, схемами;

подготовка к промежуточной аттестации, зачету и экзамену.

По основной дидактической цели названные виды самостоятельной работы можно подразделить на три группы: работы по приобретению новых знаний, работы по формированию умений и навыков, работы по применению знаний, умений и навыков. Указанные группы работ тесно связаны между

3

преподавателями на учебных занятиях по данной дисциплине, студентами

при освоении дисциплины.

Методические указания руководства самостоятельной работой

студентов:

Четко ставить задачу предстоящей самостоятельной работы.

Добиваться, чтобы студенты выполняли самостоятельную работу осознанно, то есть ясно представляли теоретические основы выполняемых действий.

Вовремя предупреждать студентов о типичных ошибках и возможных способах их избегания.

Оказывать студентам помощь, не вмешиваясь в их работу без необходимости.

При допущении студентами ошибок подводить их к осознанию и пониманию сути и причин ошибок, с тем чтобы студенты самостоятельно нашли способ их предупреждения и устранения.

Практиковать промежуточный контроль хода и результатов самостоятельной работы студентов.

Рационально распределять задания самостоятельной работы по сложности с учетом индивидуальных особенностей и способностей студентов.

Стимулировать и поощрять проявления творческого подхода студентов к выполнению заданий.

Умело сочетать индивидуальную и коллективную работу студентов.

При оценке хода и итогов самостоятельной работы студентов исходить из положительных моментов в их работе.

Постоянно практиковать в ходе самостоятельной работы обращение студентов к разным источникам информации.

Методические рекомендации для студентов при выполнении

самостоятельной работы:

5

1. Внимательно прочитайте материал по конспекту, составленному на

учебном занятии при изложении материала преподавателем.

2.Прочитайте тот же материал по учебнику, учебному пособию.

3.Постарайтесь разобраться с непонятным, в частности новыми терминами. Часто незнание терминологии мешает студентам воспринимать материал на теоретических и лабораторно - практических занятиях на должном уровне.

4.Составьте план прочитанного, то есть объедините главные мысли в единое целое.

5.Ответьте на контрольные вопросы для самопроверки, имеющиеся в учебнике или предложенные преподавателем.

6.Кратко перескажите содержание изученного материала «своими словами».

7.Заучите «рабочие определения» основных понятий, законов.

8.Освоив теоретический материал, приступайте к выполнению заданий, упражнений; решению задач, расчетов самостоятельной работы;

составлению графиков, таблиц.

1. Содержание разделов дисциплины

Раздел 1. Автоматические системы регулирования (АСР), системы автоматического управления (САУ), системы экстремального, оптимального управления, автоматизированные системы управления, составляющие АСР и САУ.

Раздел 2. Статические характеристики, преобразование Лапласа,

передаточные и частотные передаточные функции, динамические характеристики элементов и систем.

Раздел 3. Динамические, статические, частотные характеристики типовых звеньев АСР и САУ. Усилительные, апериодические звенья первого и второго порядка. Колебательные звенья, интеграторы идеальные,

6

инерционные, изодромные. Идеальные и инерционные дифференцирующие звенья.

Раздел 4. Объекты АСР и САУ. Нагрузки на объекты, емкость,

самовыравнивание запаздывание объектов. Экспериментальные методы определения передаточных функций объектов, аналитические методы.

Раздел 5. Законы регулирования и типы регуляторов непрерывного действия.

Раздел 6. Устойчивость АСР, устойчивость линеаризованных АСР,

теоремы Ляпунова. Критерии устойчивости Рауса-Гурвица, Михайлова,

Найквиста-Михайлова. Использование логарифмических частотных характеристик АСР для исследования запасов устойчивости. Влияние на устойчивость АСР динамических свойств объектов и присоединенных звеньев.

Раздел 7. Оценка качества АСР и САУ в установившихся режимах и в переходных процессах. Классический метод и корневые методы анализа показателей качества АСР.

Раздел 8. Пассивные четырехполюсники, активные четырехполюсники,

тахогенераторы как корректирующие устройства АСР и САУ.

Раздел 9. Методы определения оптимальных настроек регулятора.

Охват объект регулирования и управления неединичными обратными связями. Синтез комбинированных систем управления. Синтез АСР методами ЛАЧХ, методами интегрированных оценок.

Раздел 10. Устойчивость и качество АСР и САУ с переменными параметрами, синтез АСР и САУ с переменными параметрами.

Раздел 11. Анализ и синтез линейных систем с запаздыванием и с распределенными параметрами.

Раздел 12. Нелинейные системы. Линеаризация. Качество,

устойчивость и синтез релейных автоматических систем.

Раздел 13. Синтез экстремальных систем управления (СЭУ), удержание СЭУ на точке экстремума целевой функции. Экспериментально-

7

вычислительные методы реализации СЭУ, методы Гаусса-Зайделя,

градиента. Метод наискорейшего спуска, удержание СЭУ на точке экстремума, требования к СЭУ.

Раздел 14. Синтез систем, оптимальных в смысле быстродействия с использованием принципа максимума и метода динамического программирования.

Раздел 15. Особенности математического моделирования процессов однокритериального управления. Метод классического анализа Монте-

Карло. Оптимизация параметров процессов при компьютерном однокритериальном управлении. Реализация управления систем однокритериального управления в режимах автоматического и автомати-

зированного управления.

Раздел 16. Особенности математического моделирования процессов многокритериального управления. Вычислительные процедуры многокритериальной оптимизации процессов компьютерного управления.

Методы пороговых значений целевых функций, последовательных уступок свертки целевых функций. Практическая реализация цифровых систем многокритериального управления.

Раздел 17. Особенности построения человеко-машинных систем автоматизированного управления. Классификация, состав человеко-

машинных систем автоматизированного управления. Задачи, примеры систем автоматизированного управления.

2. Самостоятельная работа студентов

Поскольку лекции читаются не в полном объеме дисциплины, то студентам на самостоятельное изучение выносится ряд разделов.

Преподаватель сообщает студентам содержание данных разделов и организует контроль знаний по заявленным темам.

8

Самостоятельно студенты в компьютерном классе кафедры автоматизации производственных процессов дорабатывают лабораторно-

практические работы, готовят отчеты по каждой из них, работают над выполнением курсового проекта.

Выполнение курсового проекта студентами производится за счет самостоятельной работы при организации регулярных консультаций. Целью выполнения курсового проекта является закрепление знаний, полученных на аудиторных занятиях. Тема курсовых проектов – «Анализ и синтез типовых систем автоматического регулирования». Каждый студент получает индивидуальные исходные данные.

9

4. Вопросы к экзамену по дисциплине «Теория автоматического

управления»

1.Автомат. Автоматическая система регулирования: разомкнутая и замкнутая

2.Классификация АСР. Разбиение систем на звенья. Непрерывность. Стационарность. Линейность

3.Программное регулирование. Апериодический и колебательный переходный процесс. Статические и динамические ошибки

10