555

2

УДК 658.5.011.56

Поляков, С. И. Автоматика и автоматизация производственных процессов

[Текст]: метод. указания для самостоятельной работы студентов по направле-

нию подготовки 15.03.02 – Технологические машины и оборудование / С. И.

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

2016. 16 с.

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

Рецензент: профессор кафедры автоматизации технологических процес-

сов и производств Воронежского государственного архитектурно-

строительного университета В.И. Акимов

3

Введение

Методические указания по организации и проведе-

нию самостоятельной работы студентов составлены в соответствии с содержа-

нием рабочей программы настоящей учебной дисциплины.

При формировании у студентов навыков самостоятельной работы, необ-

ходимо иметь в виду две тесно связанные между собой задачи. Первая состоит в том, чтобы развивать у студентов самостоятельность в познавательной дея-

тельности, то есть научить их самостоятельно овладевать знаниями. Вторая за-

дача заключается в том, чтобы научить студентов самостоятельно применять знания в учении и практической деятельности.

Под самостоятельной работой студентов понимается такая работа, кото-

рую 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, док-

лада; подготовка к сообщению или беседе на практическом занятии, исследова-

тельская работа, подготовка презентаций, выполнение домашних эксперимен-

тов, самостоятельных (индивидуальных) заданий, систематическая работа со справочными материалами, с таблицами, схемами; подготовка к промежуточ-

ной аттестации, зачету и экзамену.

По основной дидактической цели названные виды самостоятельной рабо-

ты можно подразделить на три группы: работы по приобретению новых знаний,

работы по формированию умений и навыков, работы по применению знаний,

4

умений и навыков. Указанные группы работ тесно связаны между собой. Эта связь обусловлена тем, что одни и те же средства могут быть использованы для решения различных дидактических задач. Например, с помощью лабораторно -

практических работ достигается формирование умений и навыков, приобрете-

ние некоторых новых знаний, а также применение ранее полученных знаний.

Содержание самостоятельной работы на каждом этапе должно быть по-

сильным для студентов.

Чтобы самостоятельная работа способствовала формированию инициати-

вы и познавательных способностей учащихся, нужно предлагать такие задания,

выполнение которых не допускало бы действий по готовым рецептам и шабло-

ну. Только тогда будет достигнут нужный результат.

Методические указания призваны помочь студентам правильно организо-

вать самостоятельную работу и рационально использовать свое время при ов-

ладении содержанием настоящей дисциплины, практическими умениями и на-

выками.

Самостоятельная работа направлена на освоение студентами следующих практических умений и знаний согласно требованиям рабочей программы учебной дисциплины:

– знать: принципы использования энергии и материалов; основные мате-

матические и физические положения; сведения, необходимые для применения в области управления техническими системами, машинами и оборудованием в лесном комплексе;

–уметь: применять физико-математические методы для проектирования систем управления техническими и технологическими объектами;

–владеть: практическими навыками решения конкретных технических и управленческих вопросов.

5

Методические указания по организации и проведению самостоятельной работы студентов могут быть использованы преподавателями на учебных заня-

тиях 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 осознан-

но, то есть ясно представляли теоретические основы выполняемых дейст-

вий.

Вовремя предупреждать студентов о типичных ошибках и возможных спо-

собах их избегания.

Оказывать студентам помощь, не вмешиваясь в их работу без необходимо-

сти.

При допущении студентами ошибок подводить их к осознанию и понима-

нию сути и причин ошибок, с тем чтобы студенты самостоятельно нашли способ их предупреждения и устранения.

Практиковать промежуточный контроль хода и результатов самостоятель-

ной 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 сту-

дентов к разным источникам информации.

Методические рекомендации для студентов при выполнении самостоя-

тельной работы:

6

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 терми-

нами. 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 слова-

ми».

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. Автоматы и автоматические системы управления. Технические средства.

Введение. Определение и общее назначение автоматов и автоматических систем управления. Перспективы развития аппаратных средств. Програм-мное управление техническими средствами.

Раздел 2. Системы автоматического управления: принципы управления и законы регулирования.

Системы автоматического управления. Сущность проблемы автоматиче-

ского управления. Основные принципы управления. Основные законы регули-

рования.

7

Раздел 3. Основы теории управления: понятия и определения.

Математические модели типовых процессов. Уравнения динамики и ста-

тики. Преобразования Лапласа. Передаточные функции элементов и систем управления. Частотные передаточные функции и частотные характеристики.

Динамические характеристики элементов и систем автоматики.

Раздел 4. Свойства объектов управления и методы получения математи-

ческого описания.

Объекты автоматического регулирования и управления. Общие характе-

ристики. Объекты автоматического регулирования. Нагрузка на объекты регу-

лирования. Емкость объектов. Самовыравнивание. Запаздывание. Аналитиче-

ские методы определения дифференциальных уравнений объектов регулирова-

ния. Метод снятия кривых разгоны регулируемого параметра объекта. Пример САР.

Раздел 5. Линейные системы автоматического управления.

Линейные системы автоматического управления. Общие положения. Ме-

тод спрямлений кривой разгона объекта регулирования. Линеаризация. Правила преобразования структурных схем.

Раздел 6. Понятие об устойчивости систем управления.

Устойчивость автоматических систем управления. Общие положения.

Критерий устойчивости Михайлова. Критерий устойчивости Найквиста.

Раздел 7. Показатели качества автоматических систем управления.

Оценка показателей качества автоматических систем управления. Общие положения. Оценка качества автоматических систем в установившемся режиме.

Анализ динамики переходных процессов автоматических систем управления.

Частотные методы оценки качества регулирования.

Раздел 8. Корректирующие устройства в системах управления.

Корректирующие устройства в системах автоматического регулирования и управления. Общие положения. Пассивные четырехполюсники постоянного

8

тока. Простейшие дифференциальные цепи. Интегрирующие четырехполюсни-

ки. Тахогенераторы постоянного тока.

Раздел 9. Микропроцессоры в технических системах управления.

Микропроцессоры в технических системах управления. Промышленные логические системы управления. Общие положения. Основы алгебры логики

(булевой алгебры). Основные логические функции.

Раздел 10. Основы цифровой автоматики.

Основы микропроцессорной автоматики. Общие положения. Триггеры.

Регистры. Сумматоры. Дешифраторы. Шифраторы. Мультиплексоры. Арифме-

тико-логическое устройство. Запоминающие устройства.

Раздел 11. Архитектура микропроцессорных систем управления.

Архитектура микропроцессорных систем управления. Общие положения.

Структура микропроцессора (KPS 80 или INTEL 8080). Система команд микро-

процессора. Интерфейсы микропроцессора. Программирование микропроцес-

сора.

Раздел 12. Программируемые контроллеры.

Программируемые контроллеры. АСУ на базе программируемого логиче-

ского контроллера ОВЕН ПЛК 150-220. АСУ на базе микроконтроллера CPU 188-5.

2. Самостоятельная работа студентов

Поскольку лекции читаются не в полном объеме дисциплины, то студен-

там на самостоятельное изучение выносится ряд разделов. Преподаватель со-

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

Самостоятельно студенты в лаборатории 406 кафедры автоматизации производственных процессов дорабатывают лабораторно-практические работы,

готовят отчеты по каждой из них.

9

10

3.Вопросы к зачету

1.Автомат. Автоматическая система регулирования: разомкнутая и замкну-

тая.

2.Классификация АСР. Разбиение систем на звенья. Непрерывность. Ста-

ционарность. Линейность.

3.Программное регулирование. Апериодический и колебательный переход-

ный процесс. Статические и динамические ошибки.

4.Примеры статической и астатической АСР.

5.Передаточная функция. Преобразование Лапласа.

6.Типы звеньев. Статические и динамические характеристики. Типовые входные функции. Частотные характеристики.

7.Позиционные звенья. Построение АФЧХ.

8.Интегрирующие звенья.

9.Дифференцирующие звенья.

10.Преобразование структурных схем.

11.Законы регулирования.

12.Понятие устойчивости АСР и качества управления.

13.Типовые схемы управления грузоподъемных и транспортирующих уст-

ройств. Схема автоматического нереверсивного управления электродвига-

телем.

14.Схема автоматического реверсивного управления электродвигателем.

15.Схема динамического торможения асинхронного К3 двигателя.

16.Схема торможения противовключением асинхронного К3 двигателя.