Н.Э. Самойленко а.Б. Антиликаторов Основы автоматики и системы автоматического управления:

Учебно-методический комплекс

Учебное пособие

Воронеж 2010

ГОУВПО «Воронежский государственный

технический университет»

Н.Э. Самойленко А.Б. Антиликаторов

Основы автоматики и системы

автоматического управления:

Учебно-методический комплекс

Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия

Воронеж 2010

УДК 681.365

Самойленко Н.Э. Основы автоматики и системы автоматического управления: учебно-методический комплекс: учеб. пособие /Н.Э. Самойленко, А.Б. Антиликаторов. Воронеж: ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2010. 230 с.

Издание соответствует требованиям Государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования по направлению 210200 «Проектирование и технология электронных средств», специальности 210201 «Проектирование и технология радиоэлектронных средств» и направлению 551500 «Приборостроение» подготовки бакалавров техники и технологии по учебной дисциплине «Основы автоматики и системы автоматического управления».

Учебное пособие содержит полный комплект учебно-методических материалов, предназначено для студентов пятого курса очной и заочной форм обучения с нормативным сроком обучения, для студентов второго курса очной и заочной форм обучения с сокращённым сроком обучения, а также для бакалавров, аспирантов и соискателей соответствующих специальностей.

Учебное пособие подготовлено в электронном виде в текстовом редакторе MS Word 1997-2003 и содержится в файле УМК_САУ.doc

Табл. 2. Ил. 95. Библиогр.: 8 назв.

Научный редактор д-р техн. наук, проф. А.В. Муратов

Рецензенты: кафедра основ радиотехники и электроники

Воронежского института ФСИН России

(нач. кафедры канд. техн. наук, доц.

Р.Н.Андреев)

д-р техн. наук, проф. В.М. Питолин

 Самойленко Н.Э., Антиликаторов А.Б. 2010

 Оформление. ГОУВПО «Воронежский

государственный технический универ-

ситет», 2010

Введение

Целью учебного пособия является обобщение и систематизации учебно-методического обеспечения по дисциплине «Основы автоматики и системы автоматического управления» для студентов, обучающихся по направлению 210200 «Проектирование и технология электронных средств» специальности 210201 «Проектирование и технология радиоэлектронных средств» очной и заочной форм обучения и бакалавров направления 551500 «Приборостроение».

В учебном пособии отражена методика изучения курса, изложены теоретические основы, необходимые для его успешного усвоения в комплексе с задачами, примерами, тестовыми заданиями и вопросами для самопроверки, что обеспечивает комплексную методическую поддержку самостоятельного изучения дисциплины.

В состав учебного пособия входят разделы:

- развёрнутый теоретический материал, удобно структурированный в соответствии с разделами РУП, сопровождающийся примерами, иллюстрациями и справочными материалами, а также, в необходимом объёме, вопросами для самостоятельного контроля знаний студентами;

- методические рекомендации по организации самостоятельной работы студентов (СРС) в ходе изучения курса, а также задания и методические указания по выполнению контрольных работ;

- рабочая программа учебного курса (РУП);

- глоссарий по разделам учебной дисциплины;

- методические указания по выполнению лабораторного практикума;

- методические указания к курсовой работе;

- контрольно-измерительные материалы по дисциплине в виде вопросов к экзаменационным билетам.

Учебное пособие разработано в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования к минимуму содержания и уровню подготовки по дисциплине «Основы автоматики и системы автоматического управления»: основы теории линейных непрерывных и дискретных систем управления; линейные системы управления при случайных воздействиях; нелинейные системы управления; основы теории оптимальных систем управления; датчики управляемых величин; исполнительные устройства автоматики; включение ЭВМ в контур управления; устройства связи с объектом управления; обработка информации с датчиков; фильтрация, экстраполяция, интерполяция сигналов; режим реального времени управления; распределенные системы, локальные вычислительные сети в управлении; инструментальные средства АСУ; типовые модели систем массового обслуживания; анализ эффективности управления техническими средствами.

Целью дисциплины является изучение студентами современных принципов расчета и анализа систем автоматического управления (САУ), включающих управляющие ЭВМ и спецвычислители, работающие в реальном масштабе времени.

Дисциплина основана на применении классических операционных, суперпозиционных, спектральных методов, а также методов современной теории на основе описания САУ в пространстве состояний и др.

В курсе изучаются вопросы теории непрерывных, дискретных (цифровых), линейных, нелинейных стационарных и нестационарных, а также даются сведения об оптимальных САУ. Излагаются методы анализа и синтеза САУ при заданных требованиях по точности в установившихся и переходных режимах работы.

Изучение дисциплины Основы автоматики и САУ опирается на курсы Математика, Физика, Информатика, Основы САПР. Выполнение расчётных и лабораторных заданий предусматривает знание студентами программирования и вычислительных методов, а также навыков работы с ЭВМ.

В результате изучения дисциплины студенты должны ЗНАТЬ:

- принципы построения информационных и управляющих САУ с

цифровой обработкой внутри контура управления;

- методы анализа и синтеза САУ в установившихся и переходных режимах при стандартных входных воздействиях;

- методы оценки устойчивости линейных и нелинейных непрерывных и дискретных САУ;

- статистические методы анализа и синтеза САУ при случайных входных воздействиях;

- классические (спектральные, операторные) и современные (на основе пространства состояний) методы коррекции динамики САУ;

- методы расчета основных параметров управляющей ЭВМ, исходя из требований по устойчивости и точности САУ;

- основные критерии оптимизации САУ в условиях реально существующих ограничений;

- методы синтеза САУ, оптимальных по заданному критерию.

Наряду с полученными знаниями студенты должны УМЕТЬ:

- представлять процесс (закон) управления в виде структуры (совокупности типовых динамических звеньев);

- оценить характеристики и параметры САУ в соответствии с заданными требованиями по точности;

- выбрать структуру корректирующего алгоритма (устройства)

в соответствии с существующими возможностями его технической реализации;

- осуществить анализ устойчивости исходной и скорректированной САУ, оценить влияние на устойчивость основных параметров управляющей ЭВМ;

- рассчитать точностные характеристики (статические и динамические ошибки) САУ;

- произвести анализ нелинейной САУ на автоколебания;

- осуществить выбор входного воздействия (наиболее тяжелого для отработки и наиболее близкого к реальному) для последующего анализа и синтеза САУ;

- оценить требуемые параметры динамики работы цифровой управляющей ЭВМ (вычислителя) на предмет её технической реализации, произвести выбор управляющей ЭВМ

- оценить требуемую разрядность преобразователей информации (АЦП и ЦАП) и управляющей ЭВМ в соответствии с требованиями по точности управления и сложностью алгоритма обработки.