[ Частное учреждение образования
«Минский институт управления»
УТВЕРЖДАЮ
Ректор
Минского института управления
Н.В.Суша
«» 2011 г.
Регистрационный № УД-/р.
ТЕОРИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
Учебная программа для специальности 1–40 01 02–02 Информационные системы и технологии (в экономике) Факультет учетно-финансовый Кафедра автоматизированных информационных систем Курс 3 Семестры 6 Лекции 20 Экзамен нет Практические 36 Зачет (семинарские) занятия Лабораторные нет Курсовой проект нет занятия (работа) Всего аудиторных часов по дисциплине Всего часов 106 Форма получения дневная по дисциплине высшего образования Составили:старший преподаватель кафедры Воюш Н.В Учебная программа составлена на основе базовой программы по дисциплине «Теория автоматического управления» для высших учебных заведений по специальности 1–40 01 02 Информационные системы и технологии (по направлениям), утвержденной «» 20_г., регистрационный № ТД /тип.
Рассмотрена и рекомендована к утверждению на заседании кафедры автоматизированных информационных систем «» _» 20 г., протокол № _ Заведующий кафедрой В.И. Курмашев Одобрена и рекомендована к утверждению Научно-методическим советом Минского института управления «» _ 20 г., протокол № _ Председатель С.Н. Спирков
I. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Учебная программа по дисциплине «Теория автоматического управления» разработана для студентов специальности 1-40 01 02- Информационные системы и технологии (в экономике).Программа предусматривает требования к содержанию лекционного материала, перечню тем практических занятий, расчетных работ по данной дисциплине.
Дисциплина «Теория автоматического управления» является одной из общепрофессиональных дисциплин и является базовой для подготовки специалистов с высшим образованием студентов в области информационных технологий и является базовой для соответствующих дисциплин, изучаемых студентами на последующих курсах. Повышение эффективности производства обеспечивается комплексной автоматизацией, связанной с созданием различных автоматических и автоматизированных систем управления.
Разработка и эксплуатация автоматизированных информационных систем перестала быть функцией только специалистов по автоматизированному и автоматическому управлению. Она требует различных форм участия практически всех групп административно-управленческого и инженернотехнического персонала. Следовательно, современный специалист в экономике и управлении, даже непосредственно не связанный по роду своей деятельности с автоматизацией управления, должен обладать достаточно широкими знаниями в этой области.
Целью изучения дисциплины является изучение студентами принципов построения автоматических и автоматизированных систем управления, методов решения задач управления в технических и экономических системах.
Задачами изучаемой дисциплины являются:
освоение студентом основных принципов построения, методов анализа и синтеза автоматических систем управления;
изучение информационных процессов в экономике;
автоматизированных информационных систем.
Для изучения данной дисциплины необходимы знания по высшей математике и теории электрических цепей.
В результате изучения дисциплины обучаемый должен:
понятия система, управление, система автоматического и автоматизированного управления;
общие принципы построения систем управления, методы оценки и способы повышения качества систем автоматического управления;
понятия информационной технологии, автоматизированной информационной технологии, автоматизированной информационной системы, смысл и функции управления в организационно-технических системах;
автоматизированных информационных систем;
методику создания автоматизированных информационных систем.
уметь анализировать:
процессы управления на различных уровнях организационных, технических и организационно-технических систем;
специфику задач управления производственными процессами и задач управления предприятием;
выбрать и наиболее эффективно использовать современные системы автоматизации управления предприятием;
приобрести навыки:
организационных систем;
моделирования процессов управления на различных уровнях организационных систем и принятия решений на этой основе;
по планированию процесса автоматизации.
Программа дисциплины рассчитана на объем 106 учебных часов, из них – 56 аудиторных. Распределение аудиторных часов по видам занятий: лекций – 20 часов, практических занятий – 36 часов, из них управляемая самостоятельная работа студентов составляет (УСРС) – 10 часов: по лекционному материалу – 4 часа, по практическим занятиям – 6 часов.
Распределение аудиторных часов по семестрам: 6-ый семестр – всего часов, из них лекций – 20 часов, практических занятий – 36 часов.
II. СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА
ВВЕДЕНИЕ
Цели и задачи, предмет и содержание дисциплины. Рекомендуемая литература.Раздел 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТАУ Тема 1.1. ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ Автоматика. Кибернетика. Техническая кибернетика. Управление.
Регулирование. Объект управления. Цель управления. Управляющее воздействие. Устройство управления. Система автоматического управления.
Возмущающие воздействия.
Тема 1.2. ПРИНЦИПЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ Принцип разомкнутого управления. Принцип управления по возмущению (компенсации возмущений). Принцип управления с обратной связью. Принцип комбинированного управления.
Тема 1.3. КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ Классификация систем автоматического управления по свойствам входящих в них элементов: линейные и нелинейные системы. Классификация систем свойствам сигналов функционирующих в системе: непрерывные и дискретные (импульсные и цифровые) системы. Классификация систем по назначению: системы стабилизации, следящие системы, системы программного управления.
Раздел 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ И
СИСТЕМ
Тема 2.1. ПЕРЕДАТОЧНЫЕ ФУНКЦИИ Математические модели элементов и систем в виде дифференциальных уравнений. Преобразование Лапласа. Определение передаточной функции по дифференциальному уравнению.Тема 2.2. ВРЕМЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ Типовые воздействия: единичное ступенчатое и импульсное воздействия.
Переходные характеристики. Дельта-функция. Импульсные (весовые) характеристики. Взаимосвязь переходных и импульсных характеристик.
Тема 2.3. ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ Физический смысл частотных характеристик. Комплексная частотная характеристика. Амплитудная, фазовая, вещественная и мнимая частотные характеристики. Графическое представление амплитудно-фазовой характеристики. Логарифмические частотные характеристики.
Тема 2.4. СТРУКТУРНЫЕ СХЕМЫ СИСТЕМ Функциональные, конструктивные и алгоритмические структурные схемы автоматических систем. Графическое представление алгоритмических структурных схем.
Последовательное, параллельное и встречно-параллельное соединение элементов систем. Правила переноса точек разветвления и сумматоров.
Методика использования правил структурных преобразований. Формула Мейсона.
Тема 2.5. ПЕРЕДАТОЧНЫЕ ФУНКЦИИ АВТОМАТИЧЕСКИХ
СИСТЕМ
Передаточная функция разомкнутой системы. Общий коэффициент усиления разомкнутой системы. Характеристический полином разомкнутой системы. Передаточные функции замкнутой системы по основной регулируемой величине относительно задающего, внутреннего и внешнего возмущающих воздействий. Передаточная функция по ошибке регулирования относительно задающего воздействия. Характеристический полином замкнутой системы.Тема 2.6. ТИПОВЫЕ ДИНАМИЧЕСКИЕ ЗВЕНЬЯ Дифференциальные уравнения, передаточные функции, переходные функции и переходные характеристики усилительного звена, инерционных звеньев первого и второго порядка, интегрирующего звена, звена запаздывания, реального дифференцирующего звена, интегро-дифференцирующее звена, колебательного звена.
Частотные характеристики типовых звеньев.
Раздел 3. УСТОЙЧИВОСТЬ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО
РЕГУЛИРОВАНИЯ
Тема 3.1. УСЛОВИЯ И КРИТЕРИИ УСТОЙЧИВОСТИ Понятие об устойчивости линейных непрерывных систем регулирования.Математическое условие устойчивости. Критерии устойчивости.
Тема 3.2. АЛГЕБРАИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ УСТОЙЧИВОСТИ.
Исходные данные и формулировка алгебраического критерия устойчивости Гурвица и алгебраического критерия устойчивости Рауса.
Необходимые и достаточные условия устойчивости. Недостатки критерия Гурвица. Недостатки критерия Рауса.
Тема 3.3. ЧАСТОТНЫЕ КРИТЕРИИ УСТОЙЧИВОСТИ Исходные данные. Анализ устойчивости разомкнутой системы.
Формулировки частотного критерия устойчивости Найквиста в зависимости от состояния разомкнутой системы: устойчива, на границе устойчивости, неустойчива.
Исходные данные. Формулировка частотного критерия Михайлова.
Недостатки критерия Михайлова.
Тема 3.4 ЗАПАСЫ УСТОЙЧИВОСТИ Запасы устойчивости системы по амплитуде и по фазе. Рекомендуемые запасы устойчивости.
Раздел 4. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА
РЕГУЛИРОВАНИЯ
Тема 4.1. КОРРЕКТИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА Корректирующие устройства. Способы включения корректирующих устройств.Тема 4.2. ТИПОВЫЕ ЗАКОНЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ Корректирующие устройства последовательного типа (регуляторы).
Типовые законы регулирования: пропорциональный (П-), интегральный (И-), пропорционально-интегральный (ПИ-), пропорционально-дифференциальный (ПД-), Пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД-) законы регулирования.
III. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ КАРТА ДИСЦИПЛИНЫ
Номер раздела, темы, занятияI. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
3. Управляющее воздействие. Возмущающие 1.2. Принципы автоматического управления 3. Принцип управления с обратной связью.4. Принцип комбинированного управления.
1.3. Классификация систем управления 1. Классификация систем автоматического 3. Классификация систем по свойствам сигналов функционирующих в системе
II. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ
2.1. Передаточные функции дифференциальных уравнений.2. Преобразование Лапласа.
2.2. Временные характеристики 3. Импульсные (весовые) характеристики.
2. Комплексная частотная характеристика.
3. Амплитудная, фазовая, вещественная и мнимая частотные характеристики.
4. Логарифмические частотные характеристики.
2.4. Структурные схемы систем 1. Структурные схемы автоматических систем.
3. Соединение элементов систем.
4. Правила переноса точек разветвления и 2.5. Передаточные функции автоматических систем 1. Передаточная функция разомкнутой системы.
3. Передаточная функция по ошибке регулирования относительно задающего воздействия.
2.6. Типовые динамические звенья 1. Типовые динамические звенья систем 2. Дифференциальные уравнения, передаточные функции, переходные функции и переходные характеристики звеньев
III. УСТОЙЧИВОСТЬ СИСТЕМ
3.1. Условия и критерии устойчивости 2. Математическое условие устойчивости.3. Критерии устойчивости.
2. Алгебраический критерий устойчивости Рауса.
2. Частотный критерий устойчивости Михайлова 3.4. Запасы устойчивости 2. Рекомендуемые запасы устойчивости.
IV. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ПОВЫШЕНИЯ
2. Способы включения корректирующих устройств.4.2. Типовые законы регулирования 2. Типовые законы регулирования.
IV. ИНФОРМАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
А.А. Ерофеев. Теория автоматического управления. – СанктПетербург: Политехника, 2. Теория автоматического управления: Учебник для вузов/ С.Е. Душин и др.; Под ред В.Б. Яковлева. – М.: Высшая школа, 2003.3. Б.И. Горошков. Автоматическое управление. – М.: ИРПО, 4. Автоматизированные информационные технологии в экономике:
Учебник/ Под ред. Титоренко. – М.: ЮНИТИ, 2004.
5. Автоматизированные информационные технологии в экономике.
Учебник./М.И. Семенов и др.; Под общей ред. И.Т. Трубилина. – М.: Финансы и статистика, 6. Уткин В.Б., Балдин К.В. Информационные системы и технологии в экономике. Профессиональный учебник. – М.: ЮНИТИ, 7. Б.Я. Советов, В.В. Цехановский. Информационные технологии. – М.:
Высшая школа, 2003.
8. В.Л. Анхимюк. Теория автоматического регулирования. – Мн.:
Вышэйшая школа, 2001.
9. В. Ф. Бабкин и др. Информационные технологии в управлении и организации. – Воронеж: Гос. арх.-стоит. ун-т, 2002.
10. И.М. Макаров, Б.М. Менский. Линейные автоматические системы. – М.: Машиностроение, 1982.
ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ПРАКТИЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
1. Изучение и работа с пакетом MATLAB + Simulink Моделирование переходных характеристик динамических звеньев Моделирование переходных характеристик соединений динамических звеньев Расчет и построение частотных характеристик Исследование связи между формой Амплитудно-частотной характеристики и формой переходной характеристики Экспериментальное определение частотных характеристик Моделирование переходных процессов в системе синтезированной методом модального оптимума Моделирование переходных процессов в системе синтезированной методом поконтурной оптимизации 9. Преобразование структурных схем 10. Определение устойчивости алгебраическими критериями устойчивости 11. Определение устойчивости частотными критериями устойчивостиПЕРЕЧЕНЬ КОМПЬЮТЕРНЫХ ПРОГРАММ
1. Операционная система Windows XP 2. Текстовый процессор MS Word 3. Программа Matlab (Simulink) Учебная программа составлена:ст. преподавателем кафедры АИС Н.В. Воюш
«