МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ

УНІВЕРСИТЕТ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

з курсового проектування з дисципліни

«ОСНОВИ АВТОМАТИКИ І УПРАВЛІННЯ»

Харків 2012

Методичні вказівки з курсового проектування з дисципліни «Основи автоматики і управління» для студентів напряму підготовки 6.050902 – «Радіоелектронні апарати», денної форми навчання / Упоряд.: О.В.Токарєва, Г.В. Пономарьова – Харків: ХНУРЕ, 2012. – 48 с.

Упорядники: О.В.Токарєва

Г.В. Пономарьова

ЗМІСТ

Перелік умових позначень, символів, одиниць, скорочень та термінів ……..	4
Вступ ……………………………………………………………………………..	5
1 Мета курсового проектування ………………………………………………..	6
2 Тематика курсових проектів (робіт) ………………………………………....	6
3 Структура і зміст курсового проекту (роботи)………………………………	7
4 Методичні вказівки з виконання курсового проекту (роботи)……………..	8
4.1 Аналіз лінійної системи автоматичного управління ……………………..	8
4.2 Синтез слідкуючої лінійної системи автоматичного управління ………..	9
4.2.1 Опис функціональної схеми ССАУ ……………………………………..	10
4.2.2 Вибір елементів системи ………………………………………………….	10
4.2.3 Розрахунок передавальних функцій елементів системи ……………….	12
4.2.4 Частотний метод синтезу послідовної корегуючої ланки ……………...	13
4.2.5 Моделювання перехідних процесів ……………………………………...	15
4.3Синтез лінійної неперервної системи автоматичного управління ………	16
5 Вимоги до оформлення курсового проекту (роботи) ………………………	25
6 Організація проектування та захист проекту (роботи) ……………………..	28
Перелік посилань ……………………………………………………………….	29
Додаток А Зразок бланка завдання на курсовий проект (роботу) …………..	30
Додаток Б Зразок титульного аркушу на курсовий проект (роботу) ………..	32
Додаток В Вихідні данні для аналізу САУ ……………………………………	33
Додаток Г Вихідні данні для синтезу слідкуючої САУ ………………………	36
ДодатокД Технічні характеристики двигунів постійного струму …………..	37
Додаток Е Технічні характеристики електромашинних підсилювачів ……...	39
Додаток Ж Вихідні данні для синтезу лінійної неперервної САУ …………..	40

ПЕРЕЛІК УМОВИХ ПОЗНАЧЕНЬ, СИМВОЛІВ, ОДИНИЦЬ, СКОРОЧЕНЬ ТА ТЕРМІНІВ

АФЧХ – амплітудно-фазочастотна характеристика,

ВД – виконавчий двигун,

ВП –вимірювальний пристрій,

Г–генератор,

ГТД – газотурбінний двигун,

ДВЗ –двигуна внутрішнього згоряння,

ДВП– двигун виконуючого приводу,

ДН –дільник напруги,

ДО – дозуючий орган,

ДП– датчик переміщення,

ЕМП – електромашинний підсилювач,

ЕОМ – електронна обчислювальна машина,

ЕП –елемент порівняння,

ЛАЧХ – логарифмічна амплітудна частотна характеристика,

ЛФЧХ – логарифмічна фазова частотна характеристика,

МЗЗ– місцевий зворотній зв'язок,

МП – магнітний підсилювач,

ОУ–об'єкт управління,

П –підсилювач,

ПП – попередній підсилювач,

Р–редуктор,

РО –регулювальний орган,

САУ– система автоматичного управління,

СД –сельсин датчик,

СД –серводвигун,

СП – сельсин приймач,

ССАУ – слідкуюча система автоматичного управління,

ТАУ – теорія автоматичного управління,

ТГ–тахогенератор.

ВСТУП

Дисципліна «Основи автоматики і управління» є однією з нормативних дисциплін циклу професійної та практичної підготовки бакалаврів напряму 6.050902 «Радіоелектронні апарати».

Постійний розвиток технології виробництва та технології керування відносяться до найважливіших завдань технічного прогресу. Ефективне рішення цих завдань можливо при впровадженні систем автоматичного управління й регулювання як окремими об'єктами й процесами, так і виробництвом у цілому. Тому вивчення основ теорії автоматичного управління й регулювання передбачається при підготовці студентів багатьох інженерних спеціальностей, що працюють у галузі автоматизації виробничих процесів, промислових пристроїв і створення систем автоматичного управління.

Теорія автоматичного управління безперервно розвивається. Розроблюються нові підходи до розв'язання традиційних задач, створюються нові напрямки в даній галузі науки. Якщо на початковій стадії створення теорії автоматичного управління більше уваги приділялося частотним методам, то надалі розвиваються методи, застосовані на просторі станів [1].

Інтенсивний розвиток теорії автоматичного управління тісно пов'язаний із швидким розвитком галузей науки і техніки, в яких знаходять застосування її методи і принципи, з розповсюдженням і розширенням можливостей ЕОМ і проникненням їх в усі галузі управлінської діяльності.

Дисципліна «Основи автоматики і управління» базується на знаннях з таких дисциплін: вища математика, фізика, хімія, прикладна механіка, ідентифікація та моделювання об'єктів автоматизації, алгоритмізація та програмування.

Відповідно до навчального плану при вивченні основ автоматики та управління (ОАУ) студенти виконують курсову роботу, що є заключним етапом вивчення дисципліни. Мета курсової роботи – систематизувати, закріпити й розширити знання, отримані на лекціях, практичних заняттях і при виконанні лабораторних робіт; розвити навички самостійної роботи з технічною літературою; придбати творчі навички при самостійному рішенні технічних завдань, пов'язаних з різними етапами проектування систем автоматичного управління.

Однією із задач вищої школи є підготовка фахівців з підвищеним творчим потенціалом, здатних виконувати дослідницькі функції. Виконання студентами курсових проектів і робіт є гарною можливістю прояву й формування творчих здатностей, оскільки передбачає творчий підхід до вирішення поставленої задачі, критичний аналіз систем автоматичного управління з метою спроектувати систему, що відповідає сучасним вимогам.

Методичні вказівки з курсового проектування розроблені у відповідності з освітньо-кваліфікаційною характеристикою та освітньо-професійною програмою підготовки бакалавра напряму «Радіоелектронні апарати».

1 Мета курсового проектування

Метою курсового проектування є систематизація, засвоєння і поглиблення теоретичних знань з дисципліни «Основи автоматики та управління» і набуття навичок самостійного застосування основних положень теорії при рішенні конкретних завдань проектування й розрахунку лінійних систем автоматичного управління (САУ).

Одна з найважливіших задач курсового проектування – розвивання у студентів навичок самостійного пошуку оптимальних технічних рішень з урахуванням економічних вимог, використання останніх досягнень вітчизняної і зарубіжної техніки, засвоєння методів автоматизованого проектування, застосування сучасної елементної бази.

Виконання курсового завдання сприяє формуванню вмінь і навичок в області побудови математичних моделей складних систем автоматичного управління, алгоритмізації цих моделей для розрахунку на електронній обчислювальній машині (ЕОМ), ефективного застосування існуючих програмних засобів на різних етапах аналізу й синтезу САУ; розвитку навичок самостійної роботи з літературою, довідниками, стандартами і обчислювальними засобами.

Перед студентом ставиться конкретна інженерна або дослідницька задача аналізу та синтезу системи автоматичного управління. Студент повинен самостійно розробити всі основні розділи роботи, використовуючи новітні досягнення теорії автоматичного управління.

Правильне й чітке виконання курсової роботи і її захист є гарним підготовчим етапом перед бакалаврською кваліфікаційною роботою.

2 Тематика курсових проектів (робіт)

Тематика курсових проектів (робіт) охоплює базові розділи лінійної теорії автоматичного управління.

Керівник курсового проекту (роботи) видає студентові одне з трьох наведених типових завдань.

Тематика завдань першого напрямку пов'язана з аналізом лінійної системи автоматичного управління, що задана у вигляді структурної схеми. При виконанні курсового проекту (роботи) необхідно продемонструвати навички, отримані при вивченні дисципліни, а саме: виконати перетворення заданої структурної схеми, одержати передавальну функцію системи, розрахувати й побудувати часові й частотні характеристики системи, оцінити стійкість системи та обчислити показники якості в перехідному і сталому режимах.

Тематика завдань другого татретього напрямку пов'язана з дослідженням САУ конкретного динамічного об'єкта. У процесі її виконання вирішуються наступні задачі: розробляються математичні моделі об'єкта управління і САУ в цілому; розробляються алгоритми аналізу та синтезу досліджуваної САУ, орієнтовані на застосування ЕОМ; здійснюється вибір структури й оптимальних параметрів регулятора; проводиться імітаційне моделювання системи керування з урахуванням дії різних факторів; дається обґрунтування способу технічної реалізації регулятора.

3 Структура і зміст курсового проекту (роботи)

Курсовий проект (робота) має складатися з пояснювальної записки (текстової частини) та графічної частини. Матеріал пояснювальної записки та графічної частини – це результат самостійної творчої роботи студента з питань, сформульованих у технічному завданні на курсове проектування.

Технічне завдання на курсовий проект (роботу), складене керівником і затверджене завідувачем кафедри, є основним документом під час курсового проектування. Воно оформляється на бланку встановленого зразка (додаток А).

Пояснювальна записка містить [2]: титульний аркуш (додаток Б); технічне завдання на курсовий проект (роботу); реферат; зміст; перелік умовних позначень, символів, одиниць, скорочень і термінів; вступ; змістовну частину (суть пояснювальної записки); висновки; перелік посилань; додатки.

Порядок викладення матеріалів у курсовому проекті (роботі) має відображати логічну послідовність розробки теми курсового проекту (роботи). Зміст пояснювальної записки та перелік графічного матеріалу визначається технічним завданням.

Що стосується деяких структурних елементів пояснювальної записки, а також деяких розділів, що входять до її змістовної частини, то основні вимоги до них є наступними.

Реферат – короткий виклад змісту пояснювальної записки, який включає основні фактичні відомості та висновки, необхідні для початкового ознайомлення з курсовим проектом. Він має містити відомості щодо обсягу пояснювальної записки, кількості ілюстрацій, таблиць, використаних джерел. Має бути конкретно вказано: об’єкт дослідження, методи дослідження, використані технічні та програмні засоби, практичні рекомендації щодо використання результатів курсового проекту та перелік ключових слів. Реферат наводиться державною мовою.

До змісту курсового проекту (роботи) включають: перелік умовних позначень, символів, одиниць, скорочень і термінів; вступ; послідовно перелічені назви всіх розділів, підрозділів, а також пунктів і підпунктів, якщо вони мають заголовки; висновки; перелік посилань; назви додатків та номери сторінок, на яких розміщується початок матеріалу. Рекомендовані назви розділів в залежності від типу завдання наведено нижче.

У вступі стисло викладають: актуальність теми курсового проекту (роботи); мету курсового проекту (роботи); задачі, які необхідно вирішити під час виконання проекту. Вступ розміщують на окремій сторінці.

У висновках необхідно зазначити: результат і повноту виконання технічного завдання, аргументований інженерний аналіз отриманих рішень, що дозволяють найбільше раціонально забезпечити необхідні показники якості скоректованої системи.

Перелік джерел, на які посилаються в пояснювальній записці, має бути наведений після висновків, починаючи з нової сторінки. У відповідних місцях тексту має бути посилання. Бібліографічний опис джерел в переліку посилань наводять у порядку в якому вони вперше згадуються в тексті. Порядкові номери опису в переліку є посиланнями в тексті. Бібліографічний опис посилань в переліку наводять згідно з існуючими стандартами з бібліотечних та видавничих справи.

В додатках розміщують матеріали, які є необхідними для повноти курсового проекту (роботи), але включення їх в основну частину проекту може змінити упорядковане та логічне подання роботи.

Рекомендований загальний обсяг пояснювальної записки при комп’ютерному наборі тексту має бути порядку 25 – 30 стор. з розрахунку 40 рядків на сторінку формату А4 в редакторі MicrosoftWord(шрифтTimesNewRoman, розмір 14). При виконанні пояснювальної записки рукописним способом її обсяг збільшується, але не більше 50 сторінок.