Рабочая программа дисциплины Б1.Б.16 Теория ...nvsu.ru/svedenfiles/education/405/13.03.0148-17-O... · Теория автоматического

Министерство образования и науки Российской ФедерацииФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования «Нижневартовский государственный университет»Факультет экологии и инжиниринга

УТВЕРЖДАЮДекан факультета

__________________/__В.Б. Иванов ___/ (подпись) (Ф.И.О.)

«29» марта 2017 г.

Рабочая программа дисциплиныБ1.Б.16 Теория автоматического управления

Вид образования: Профессиональное образование

Уровень образования: Высшее образование бакалавриат

Квалификация выпускника: Бакалавр

Направление подготовки: 13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника»

Направленность (профиль) образовательной программы:

«Промышленная теплоэнергетика»

Тип образовательной программы: Программа академического бакалавриата

Форма обучения: очная

Срок освоения образовательной программы:

4 года

Номер внутривузовской регистрации образовательной программы:

13.03.01(48)-17-О

Нижневартовск, 2017г

1. Цели освоения дисциплиныТеория автоматического управления является теоретической основой автоматизации во

всех областях техники и одним из основных предметов в системе подготовки бакалавров.Основная цель дисциплины «Теория автоматического управления» состоит в том,

чтобы вооружить будущего бакалавров знаниями теории и методов анализа системавтоматического управления. Основные задачи дисциплины: 1) изучение основных понятийтеории автоматического управления; 2) изучение принципов построения системавтоматического управления; 3) изучение типовых динамических звеньев системавтоматического управления; 4) изучение методов исследования устойчивости системавтоматического управления; 5) формирование навыков анализа точности систем управленияв установившемся режиме.

2. Место дисциплины в структуре ОП бакалавриата Дисциплина «Теория автоматического управления» входит в вариативную часть обязательных дисциплин подготовки бакалавров.

Предшествующими дисциплинами для неё являются: математика, физика, электротехникаи электроника.

Дисциплина является базовой для изучения таких дисциплин как Источники и системытеплоснабжения, Информационные основы диспетчерского управления.

3. Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине.3.1. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения

дисциплины согласно матрице соответствия компетенций и составляющих ОП:

ОПК-2 способностью демонстрировать базовые знания в областиестественнонаучных дисциплин, готовностью выявлять естественнонаучнуюсущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности;применять для их разрешения основные законы естествознания, методыматематического анализа и моделирования, теоретического иэкспериментального исследования.

3.2. Планируемые результаты обучения по дисциплине, соотнесенные сформируемыми компетенциями.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:Знать:• принципы построения и математического моделирования систем автоматического

управления (САУ);• методы создания и анализа теоретических моделей, позволяющих прогнозировать

свойства и поведение САУ;• методов оценки устойчивости и качества САУ;• принципов действия и основ исследования импульсных и цифровых САУ;• основные принципы регулирования и управления режимами работы

электроэнергетических объектов;• основные принципы использования информационных технологий при

проектировании САУ.Уметь:• составлять математические модели и структурные схемы САУ, определять показатели

качества и устойчивости систем, синтезировать корректирующие устройства для САУ;• уметь квалифицированно эксплуатировать системы автоматического управления,

связанные с производством и распределением электроэнергии, контролировать их эффективность и безопасность работы.

Владеть:• Основами компоновки схем и элементами расчета характеристик САУ.

Для усвоения данной дисциплины необходимо изучение студентами в пределах программы вуза следующих курсов:

- математика (матрицы, дифференциальное и интегральное исчисление, векторная алгебра, комплексные числа, тригонометрические ряды, дискретное преобразование Лапласа);

- физика (электричество и магнетизм, колебания и волны);- теоретические основы электротехники;- промышленная электроника и информационно-измерительная техника;- электрические машины. 4. Структура и содержание дисциплины Теория автоматического управления

Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единиц 108 часа.

4.1. Объем дисциплины и виды учебной работы:Вид учебной деятельности Всего часов Семестры

5Аудиторные занятия (всего) 30 30В том числе:Лекции 12 12Практические занятия (ПЗ) 8 8Лабораторные работы (ЛР) 10 10Самостоятельная работа (всего) 78 78Контроль самостоятельно работыВид аттестации ЗачетОбщая трудоемкость (часы) 108 108Зачетные единицы 3 3

4.2. Разделы дисциплины и виды учебной работы

№п/п

РазделДисциплины

Виды учебной работы,включая самостоятельную

работу студентов итрудоемкость

Формы текущегоконтроля успеваемости(по неделям семестра)

Форма промежуточнойаттестации (по

семестрам)

Лек

ци

и

Пр

акти

-ч

еск

ие

Лаб

ора-

тор

ны

е

Сам

осто

я-те

льн

ая

1 Математические основы теории линейных САУ.1. Компоновка функциональной схемы и расчет параметров настройки для САУ на базе генератора постоянного тока.2. Компоновка функциональной схемы и расчет параметров настройки для САУ на базе двигателя.

2 1 2

10

10

Опорный конспект

Расчетно-пояснительная записка


2 Статика линейных САУ. Структурный анализ линейных САУ.Влияние отрицательных обратных связей на работу САУ

2 12

10


Реферат

3 3. Динамика линейных САУ. Устойчивость.

2 1 Опорный конспект

Исследование частотных характеристик апериодического звена 1 порядка на основе LRконтура. Исследование частотных характеристик инерционного звена 2 порядка на основеLСR контура.Исследования характеристик П-регуляторов.Изучение свойств жестких, гибких и смешанных обратных связей

10

Отчет по ЛР


Реферат

4 Качество переходных процессов и точность линейных САУИсследования характеристик ПИ-регуляторов.Исследования характеристик ПИД-регуляторов.Введение производных в закон управленияВведение интеграла в закон управления

2 12

10

10




Реферат

Реферат

5 Коррекция динамических характеристикСАУ.Исследование свойств жестких и гибкихОС.Синтез корректирующих устройств

2 1

2

18



Реферат6 Дискретные системы автоматического

управления.1 1 1 Опорный конспект

7 Принципы организации автоматического управления в энергосистемах

1 2 1 Опорный конспект

4.3. Содержание учебного материала по разделам (темам)Содержание лекционного курса

Номерраздела

Содержание лекционного курса

1 Основные понятия и определения. Понятие о линейных, нелинейных и линеаризованныхмоделях. Принципы автоматического управления. Интегральные преобразования Лапласа.

2 Статика линейных САУ. Структурные схемы и их преобразования. Правила преобразованияструктурных схем. Статические режимы автоматических систем. Понятие о статическом иастатическом регулировании.

3 Динамика линейных САУ. Динамические звенья.Динамические характеристики звена. Типовыединамические звенья: безынерционное звено; инерционное (апериодическое) звено первогопорядка; инерционное звено второго порядка; интегрирующие звенья; дифференцирующие звенья;запаздывающее звено. Частотные илогарифмические характеристики типовых звеньев.

3 Математическое описание автоматических систем. Общие замечания. Определение начальныхусловий. Способы записи математических моделей. Пример построения математической моделиавтоматической системы. Методы построения переходных процессов.

3 Устойчивость автоматических систем. Методы определения устойчивости. Критерииустойчивости. Об устойчивости нелинейных систем.

4 Качество процессов регулирования. Показатели качества регулирования, методы оценки качестварегулирования. Точность автоматических систем. Астатизм автоматических систем.

5 Формирование динамических характеристик. Законы регулирования. Коррекция характеристикавтоматических систем.

6 Дискретные системы автоматического управления (обзорный уровень). Структура цифровыхсистем управления. Математический аппарат. Передаточные функции ЦАС. Устойчивость икачество линеаризованных ЦАС.

7 Принципы организации автоматического управления в энергосистемах. Обзор алгоритмов автоматического управления вэнергосистемах. Статика регулирования, способы изменения статизма. Динамика регулирования,

коррекция динамических свойств.

Лабораторные работы

№ЛР

№раздела

Наименование и краткое содержание лабораторных работ

Формыотчетности

1 3Исследование частотных характеристик апериодического звена 1 порядка на основе LRконтура.

отчет

2 3Исследование частотных характеристик инерционного звена 2 порядка на основе LСR контура.

отчет

3 3 Исследования характеристик П-регуляторов. отчет4 4 Исследования характеристик ПИ-регуляторов. отчет5 4 Исследования характеристик ПИД-регуляторов. отчет6 5 Исследование свойств жестких и гибких ОС. отчет

Организованная самостоятельная работаДомашнее задание

№раздела

Вопросы, выносимые на самостоятельноеизучение

Формаотчетности

2 Влияние отрицательных обратных связей на работу САУ Реферат3 Изучение свойств жестких, гибких и смешанных обратных связей Реферат4 Введение производных в закон управления Реферат4 Введение интеграла в закон управления Реферат5 Синтез корректирующих устройств Реферат

Проработка лекций Реферат

1,2

Расчетное задание по теме:1. Компоновка функциональной схемы и расчет параметров настройки для

САУ на базе генератора постоянного тока.2. Компоновка функциональной схемы и расчет параметров настройки для

САУ на базе двигателя.


5. Образовательные технологииДля достижения планируемых результатов освоения дисциплины «Теория автоматического управления» используются следующие образовательные технологии: 1. Информационно-развивающие технологии: - использование мультимедийного оборудования при проведении занятий; - получение студентом необходимой учебной информации под руководством преподавателя или самостоятельно (www.sdo.nvsu.ru ); - метод IT - использование в учебном процессе лабораторных работ; применение для всех видов контроля –электронного тестового комплекса 2. Развивающие проблемно-ориентированные технологии. - проблемные лекции; - Case-study - «работа в команде» - совместная деятельность под руководством лидера, направленная на решение общей поставленной задачи; - «междисциплинарное обучение» - использование знаний из разных областей, группируемых и концентрируемых в контексте конкретно решаемой задачи; - контекстное обучение; - обучение на основе опыта;

- междисциплинарное обучение. 3. Личностно ориентированные технологии обучения. - консультации; - «индивидуальное обучение» - выстраивание для студента собственной образовательной траектории с учетом интереса и предпочтения студента; - опережающая самостоятельная работа – изучение студентами нового материала до его изложения преподавателем на лекции и других аудиторных занятиях; - подготовка к олимпиадам и к докладам на студенческих конференциях.

6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. 1. Овчаренко, Н. И. Автоматика энергосистем: учеб.для студентов вузов, обучающихся по

направлению подготовки "Электроэнергетика"/ Н. И. Овчаренко ; под ред. А. Ф. Дьякова.- 3-е изд., испр. - М.: Издат. дом МЭИ, 2009. - 475 с.

2. Щукин О.С. Основы автоматического управления энергосистем/ Учебное пособие, НГУ, 2013.

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля) 7.1. Основная и дополнительная литература

Распределениеучебных изданий**(включая учебники иучебные пособия):О

- Основное / Д - Дополнительное

( О / Д )

Автор, название, издательство,год издания учебной и учебно-

методической литературы

Годиздания

Формаиздания:

печатное /электронное

Места хранения(печатные издания) /

Ссылка на ресурс(электронные

издания)

1 2 3 4 5

Д

Овчаренко, Н. И. Автоматикаэнергосистем: учеб.для студентов

вузов, обучающихся понаправлению подготовки

"Электроэнергетика"/ Н. И.Овчаренко ; под ред. А. Ф. Дьякова.

- 3-е изд., испр. - М.: Издат. домМЭИ, 2009. - 475 с.

2009 печатное ЧЗ-К4(1), АБ-К4(19)

О

Основы автоматическогоуправления энергосистем:

учеб.пособие/ О. С. Щукин; М-вообразования и науки РФ, ГОУ ВПОНижневарт. гос. гуманитар. ун-т. -

Нижневартовск: Изд-во НГГУ,2012. - 105, [2] с.

2012 печатное ЧЗ-К4(1), АБ-К4(27)

Карпеш М.А., Сенигов П.Н.Автоматика электроэнергетических

систем. Руководство повыполнению базовых

экспериментов. AЭ.001 РБЭ (922). -Челябинск: Иженерно-

производственный центр «Учебнаятехника», 2011. - 217 с.

2011 электронноеhttp://sdo.nggu.ru/

mod/resource/view.php?id=26284

7.2. Программное обеспечение, профессиональные базы данных иинформационные справочные системы

Программное обеспечение дисциплины подлежит ежегодному обновлению (сведенияуказаны в Приложении 10 к основной профессиональной образовательной программе –СПРАВКА «Программное обеспечение образовательного процесса»).

Программное обеспечение

http://sdo.nggu.ru/

Наименование программногообеспечения, используемого при

изучении дисциплины

Реквизиты лицензионного соглашения

MicroSoft Windows Договор поставки № 09/02-14-223 от 11.06.2014

MicroSoft Office Лицензии Майкрософт №№: 44235773, 43344894, 60339642,60497930, 60905228, 61308389, 62181716, 48976042, 63641708,

64302638Специализированное ПО для стендов

«Учебная техника»Г.к. 17/11А от 15.11.2011 ООО «Учебная техника-плюс»

NILabVIEW 2011 Г.к. 17/11А от 15.11.2011 ООО «Учебная техника-плюс»s/n M75X82760s/n M75X82771

Профессиональные базы данных и информационные справочные системы:Наименование профессиональных баз данных и

информационных справочных системСсылка

Справочно-поисковая система Консультант Плюс В сети интернет:http://www.consultant.ru/

В сети НВГУ:\\vcrs.nvsuedu.ru\consultant\cons.exe

Базы данных оборудования Nanocad http://www.nanocad.ru/products/show_folder.php?cmp_name=list.databases&productID=25286&sectionID=2235

Программное обеспечение Siemens http://low-medium-voltage.siemens.ru/products/software/

Energy-University Schneider-Electric(в том числе техническая коллекция)

http://www.schneider-electric.ru/ru/work/energy-university/

Каталог электрооборудования Электрощит Самара https://electroshield.ru/catalog/Каталог, паспортные данные ОАО Электровыпрямитель

http://www.elvpr.ru/products/index.php

Продукция ОАО «Самарский Трансформатор» http://www.unitedenergy.ru/product/Каталог Чебоксарский электрозавод Трансформатор

http://www.cheb-transformator.com/catalog

ЭМЗ Электромашиностроительный завод http://e-m-z.ru/catalogЭлектрощитовое оборудование Челябинский завод электрооборудования

https://www.chelzeo.ru/catalog/

Продукция Релематика http://relematika.ru/produkty/Каталог ABB http://www.abb.ru/ProductGuide/Техническая поддержка (методики расчета уставок) ООО «НТЦ Механотроника»

http://www.mtrele.ru/support/raschet_ustavok/

Росэнергосервис. Электронная библиотека по энергетике

http://lib.rosenergoservis.ru/energotehnika/41-kattehnika/55-123.html

Электронная библиотека http://www.electrolibrary.info/Электроспец. Электронная библиотека http://elektrospets.ru/books-elektrooborudovanie.php

8. Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля) Номер

аудитории

Наименование оборудованныхучебных кабинетов, объектов дляпроведения практических занятий,объектов физической культуры и

спорта с перечнем основногооборудования

Адрес (местоположение)учебных кабинетов, объектовдля проведения практическихзанятий, объектов физической

культуры и спорта (с указаниемномера помещения в

соответствии с документамибюро техническойинвентаризации)

Собственность или иноевещное право (оперативноеуправление, хозяйственное

ведение), аренда, субаренда,безвозмездное пользование

Документ - основаниевозникновения права

(указываются реквизиты исроки действия)

К4-204 Лаборатория электроэнергетикии энергосбережения

Монитор – 4 шт.Системный блок – 4 шт.

Доска меловая аудиторная -1шт.

628611, Тюменская область,Ханты-Мансийский

автономный округ -Югра,город Нижневартовск,

улица Дзержинского, д. 11,второй этаж , помещение

Оперативное управление Свидетельство огосударственной

регистрации праваповторное, взамен

свидетельства:01.03.2013; 11.11.2013

https://electroshield.ru/catalog/

http://www.abb.ru/ProductGuide/

http://www.nanocad.ru/products/show_folder.php?cmp_name



http://www.consultant.ru/

Трибуна STM-T-21500 – 1 шт.Мультимедийный проектор

NEC VT695 – 1 шт.Экран для проектора - 1 шт.

Стол офисный "Ольха" – 1 шт.Комплекс программно-

технический измерительный(Ретом-61) – 1 шт.

Микропроцессорные устройстварелейной защиты по току илинапряжению для стандарт – 1

шт.Настольное исполнение, ручная

версия: Электроснабжениепромышленных

предприятий (Модель: ЭПП1-Н-Р) – 1 шт.

Стендовое исполнение,компьютеризованная версия:Электрические измерения икачество электроэнергии в

системах электроснабжения(Модель: ЭИКЭСЭС1-С-К) – 1

шт.Стендовое исполнение,

компьютеризованная версия:Электроэнергетика – Модельэлектрической сети с узлом

комплексной нагрузки, релейнойзащитой и автоматикой

(Модель: ЭЭ1-СНЗА-С-К) – 1шт. Терминалы,

микропроцессорные устройствазащиты - 1 шт. Стойка

испытательная с терминаломБМРЗ-152-КЛ-01 - 1 шт.

Стул ученический - 44 шт.Стол ученический двухместный

– 18 шт.Кресло компьютерное

«Престиж» – 2 шт.Огнетушитель – 3 шт.Стол компьютерный

одноместный серый – 8 шт.Вешалка для одежды – 1 шт.

Шкаф лабораторныйпристенный секционный – 1 шт.Шкаф ШАМ-11 металлический

– 1 шт.Корзина для мусора – 1 шт.

Жалюзи бежевые – 4 шт.

30. Дата выдачи: 01.04.2016№ 86-АА 042962 Срок действия -

бессрочно.

Рабочая программа составлена на основании федерального государственногообразовательного стандарта высшего образования направления (специальности) 13.03.01«Теплоэнергетика и теплотехника», утвержденного приказом Министерства образования инауки Российской Федерации № 1081 от «1» октября 2015 г.

Составитель рабочей программы: Щукин О.С., к.т.н., доцент, доцент каф. энергетики ФИО ученая степень, звание, должность

СОГЛАСОВАНО

Рабочая программа одобрена на заседании кафедры энергетики

Протокол № 2 от «2» февраля 2017 г.

Заведующий кафедрой _________________ /Г.В. Мальгин/ (подпись) (Ф.И.О.)

Дополнения и изменения в рабочей программе дисциплины на 2018/2019 учебный год

В рабочую программу вносятся следующие изменения:1) Обновление информации о наличии печатных и электронных образовательных иинформационных ресурсов, перечня основной и дополнительной литературы;2) Обновление информации о составе программного обеспечения, профессиональныхбаз данных и информационных справочных системах, используемых в образовательномпроцессе;3) Актуализированы: фонды оценочных средств.

Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры энергетики

Протокол № 3 от «01» марта 2018 г.

Заведующий кафедрой* _________________ /Г.В. Мальгин/ (подпись) (Ф.И.О.)

*подписывает заведующий выпускающей кафедры

Министерство образования и науки Российской ФедерацииФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования «Нижневартовский государственный университет»Факультет экологии и инжиниринга

Приложение 1к Рабочей программе дисциплины

Фонд оценочных средств дисциплиныБ1.Б.16 Теория автоматического управления

Вид образования: Профессиональное образование

Уровень образования: Высшее образование бакалавриат

Квалификация выпускника: Бакалавр

Направление подготовки: 13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника»

Направленность (профиль) образовательной программы:

«Промышленная теплоэнергетика»

Тип образовательной программы: Программа академического бакалавриата

Форма обучения: очная

Срок освоения образовательной программы:

4 года

Номер внутривузовской регистрации образовательной программы:

13.03.01(48)-17-О

Нижневартовск, 2017г.

Фонд оценочных средств для проведения текущей и промежуточной аттестациистудентов по дисциплине Теория автоматического управления (ФОС).

Технологическая карта

СрокиНаименование оценочногосредства с указанием темы/

раздела

Количество балловМинимальное(пороговое)

Максимальное

Текущая аттестация

По мере выполнения

лабораторных работ

Собеседование по контрольнымвопросам к защите лабораторной

работы

ЛРмин ЛРмакс




работы





работы





работы





работы


11 неделя Расчетная работа 5 20Промежуточная аттестация

Зачет 3 40

ИТОГО баллов 61 100

Контрольные вопросы к защите лабораторной работы

Описание процедуры использования оценочного средства в учебном процессеСобеседование - средство контроля, организованное как специальная беседапедагогического работника с обучающимся на темы, связанные с изучаемойдисциплиной, и рассчитанное на выяснение объема знаний, обучающегося поопределенному разделу, теме, проблеме и т.п.

Содержание оценочного средства

Контрольные вопросы к защите лабораторной работы находятся в методическихуказаниях по лабораторному практикуму

Описание процедуры оценивания и критерии оценивания, применяемые при использовании данного оценочного средства в соответствии с БРС

Оценивание производится в баллах в соответствии с технологической картой.

Лабораторный практикум по дисциплине может содержать от 3 до 7лабораторных работ в семестр в зависимости от расписания занятий, объемалабораторного эксперимента и анализа его результатов, индивидуальныхособенностей обучающегося и его способностей, интересов. Весь комплекс

выполненных лабораторных работ в семестре оцениваться из расчета 40 балловмаксимально – ЛПмакс=40. Соответственно одна лабораторная работа оцениваетсямаксимальным количеством баллов ЛРмакс:

ЛРмакс=ЛПмакс

К лр,

где Клр – количество лабораторных работ в семестре.В соответствии с расписанием учебных занятий обучающиеся выполняют

следующие этапы лабораторного практикума:1. Подготовка к выполнению лабораторной работы (заготовка отчета по

лабораторной работе, изучение схем и порядка (регламента) выполнения работы).Это количество баллов является минимальным – пороговым (ЛРмин=Плр):П лр=ЛРмакс ∙0 ,2

2. Выполнение программы лабораторной работы (экспериментальная часть).Количество баллов:Влр=ЛРмакс ∙0 ,4

3. Обработка результатов лабораторного эксперимента (исследования), анализрезультатов и их защита по контрольным вопросам (собеседование). Количествобаллов:Злр=ЛРмакс ∙0 ,4

Общее количество баллов за лабораторный практикум, набранныхобучающимся:

ЛР=∑i=1

К лр

(П лрi+В лрi+З лрi )

Расчетная работа

Описание процедуры использования оценочного средства в учебном процессе

Расчетно-графическая работа - средство проверки умений применять полученныезнания по заранее определенной методике для решения задач или заданий по модулюили дисциплине в целом.


Варианты заданий для выполнения расчетно-графической работы содержатся вметодических указаниях


Оценивание производится в баллах в соответствии с технологической картой.

Зачет


Собеседование - средство контроля, организованное как специальная беседапедагогического работника с обучающимся на темы, связанные с изучаемойдисциплиной, и рассчитанное на выяснение объема знаний, обучающегося поопределенному разделу, теме, проблеме и т.п.

Тест – Система стандартизированных заданий, позволяющая автоматизироватьпроцедуру измерения уровня знаний и умений обучающегося.


Тестовые вопросы разделены на варианты и содержатся в отдельных файлах.

Примерный перечень контрольных вопросов по дисциплине:1. Общая физическая основа задач теории электромагнитного 1)Дайте

определение “объект управления”, “управляющее устройство”, “воздействие”.2) Что такое обратное связь ()ОС? Какими бывают ОС? 3) Объясните суть интегральных преобразований Лапласа. 4) По каким условиям определяется оригинал функции?5) Какие функции выполняют прямое и обратное преобразование Лапласа?6) Дайте определение основным принципам автоматического управления?7) Сформулируйте теорему запаздывания, теорему смещения в области

изображений, тео-рему о предельном переходе.8) Напишите формулы для передаточной функции при последовательном и

параллельном соединении звеньев.9) Напишите уравнение передаточной функции для схемы с обратной связью?10) Сформулируйте правило переноса точки разветвления через звено.11) Как определяется передаточная функция по формуле Мейсона?12)Перечислите правила простейших преобразований, позволяющие упрощать работу со структурными схемами.13) Запишите формулу для определения передаточной функции по ошибке

управления. Что такое ошибка управления?14) Дайте определение статической характеристики.15) Что такое коэффициент передачи звена?16) Какие бывают системы по виду статических характеристик?17) При каком регулировании существует ошибка регулирования?18) Что такое статизм системы?19) Дайте определение динамического звена.20) Какие типовые воздействия используются для оценки динамики звеньев?21) Для чего применяются ступенчатое, гармоническое и единичное

импульсные воздействия?22) Дайте определение переходной функции и передаточной функции.23) Что представляет собой амплитудно-фазовая характеристика САУ?24) С какой целью и как строятся логарифмические частотные характеристики?25) Запишите передаточную функцию и приведите примеры идеального интегрирующего звена.26) Приведите пример безынерционного звена.27) Запишите передаточную функцию и приведите примеры инерционного звена

1-го порядка. 28) Укажите принципиальное отличие уравненийстатики и уравнений

динамики?

29) Что понимается под “начальными условиями динамического процесса”?30) Суть при¬ближенного графоаналитического метода построения кривой

переходного про¬цесса?31) Что понимают под устойчивостью автоматических систем?32) Что такое граница устойчивости системы?33) Условия устойчивости?34) Перечислите критерии устойчивости?35) Что такое алгоритм D-разбиения?

36) Правило штриховки области границы устойчивости D-разбиения?37) Что такое запас устойчивости?38) По каким критериям оценивается качество процесса регулирования?39) Чем определяется время регулированияtр ?40) Что такое “перерегулирование”?41) Методы определения показателей качества регулирования?42) Какая система называется астатической?43) На основе каких звеньев выполняются П-регуляторы?44) Определите особенности интегрального регулятора?

Тесты по дисциплине

1. Объектом управления называютА) только материализованный в виде конструкции объектБ) не только материализованный в виде конструкции объект, но и любой

процесс

2. Положительная обратная связь (ПОС) обеспечивает процесс :А) стабилизацииБ) генерирования

3. Главная обратная связь охватывает:А) всю систему с выхода на входБ) только отдельные фрагменты системы

4. Жесткая обратная связь передает:А) все виды воздействийБ) только переменные во времениВ) только постоянные во времени 5. Гибкая обратная связь передает:А) все виды воздействийБ) только переменные во времениВ) только постоянные во времени

6. К линейным математическим операциям относятся:А) сложениеБ) вычитание

В) умножениеГ) делениеД) возведение в степень

7. Какой из перечисленных принципов управления невозможнореализовать без об-ратных связей

А) управление по отклонениюБ) управление по возмущению

8. Какой принцип управления обеспечивает большее быстродействиеавтоматической системы

А) по отклонениюБ) по возмущению9. Линейной структурной схемой можно изобразить нелинейную

автоматическую си-стемуА) даБ) нетВ) можно только после ее линеаризации

10. Для структурной схемы можно указать столько передаточных функций, А) сколько точек входа и выхода она имеетБ) сколько независимых пар точек в ней можно указать

11. При каком виде управления автоматическая система без ошибкивоспроизводит задание

А) при статическом регулированииБ) при астатическом регулировании

12. Какое типовое воздействие используется для получения переходнойфункции звена

А) гармоническое Б) импульсноеВ) ступенчатое

13. Какое типовое воздействие используется для получения частотныххарактеристик звена

А) гармоническое Б) импульсноеВ) ступенчатое

14. Укажите правильное определение передаточной функции W(p)А) отношение операторных значений входного воздействия к выходному Б) отношение операторных значений выходного воздействия к входномуВ) отношение физических значений выходного воздействия к входному

15. Операторное уравнение звена всегда является

А) числителем передаточной функцииБ) знаменателем передаточной функции

16. Количество корней характеристического уравнения системы определяетсячислом элементов системы, в которых может запасаться

А) только кинетическая энергияБ) только потенциальная энергияВ) как кинетическая, так и потенциальная энергия

17. В катушке индуктивности запасается А) потенциальная энергияБ) кинетическая энергия

18. В конденсаторе запасается А) потенциальная энергияБ) кинетическая энергия

19. Какой вид энергии запасается во вращающемся роторе машины А) потенциальная энергияБ) кинетическая энергия

20. Двигатель постоянного тока можно считать идеальным интегрирующимзвеном при следующих условиях

А) пренебрегаем потерей напряжения в якореБ) пренебрегаем потерей напряжения в якоре и его массой

21. В природе не существует идеальных интегрирующих и дифференцирующихзвень-ев потому что

А) все объекты обладают инерцией (массой)Б) невозможно без погрешностей изготовить элементы звеньев

22. Могут ли существовать в природе устойчивые в “большом”системы А) даБ) нет

23. Необходимым условием устойчивости является А) одинаковые знаки (+ или -) при всех коэффициентах характеристического

уравнения системы Б) отрицательное значение вещественной части корней характеристического

уравнения

24. Необходимое условие устойчивости не дает окончательного ответа на вопрос“устойчива система или нет”

А) даБ) нет

25. Структурно неустойчивую систему можно превратить в устойчивуюА) изменением значений коэффициентов характеристического уравненияБ) только изменив состав звеньев или схему их соединения

26. Может ли задающее воздействие стать источником ошибки при работеавтомати-ческой системы

А) нетБ) да

27. Астатизм системы определяется значением ошибки, которая существует А) в установившемся режимеБ) в переходном режимеВ) во всех возможных режимах

28. Источником астатизма системы являются звеньяА) инерционныеБ) дифференцирующиеВ) интегрирующие

29. Какой тип звена определяет переходную характеристику П-регулятораА) инерционноеБ) безынерционноеВ) дифференцирующееГ) интегрирующее

30. Какие звенья определяет переходную характеристику ПИ-регулятораА) инерционноеБ) безынерционноеВ) дифференцирующееГ) интегрирующее

31. Укажите свойство автоматической системы, которое обеспечиваетсяинтегрирую-щим звеном

А) повышение быстродействия Б) повышение точности выполнения заданияВ) повышение коэффициента передачи

32. Укажите свойство автоматической системы, которое обеспечиваетсядифференци-рующим звеном

А) повышение быстродействия Б) повышение точности выполнения заданияВ) повышение коэффициента передачи

Задачи по дисциплине

1. Для структурной схемы, изображенной на рисунке, найти передаточную функцию относительно точек ХВХ, ХВЫХ.

2. Найти передаточную функцию системы с обратной связью.

3.Найти передаточную функцию замкнутой системы автоматической системы

4.Запишите дифференциальное уравнение для автоматической системы, структурная схема которой изображена на рисунке относительно управляемой величины y(t) по задающему воздействию g(t), если

W 1( p )=k 1

T1 p+1 , W 2 ( p )=

k2p , W 3 ( p )=k3 .

5.Найти передаточную функцию дифференцирующего устройства, описываемого уравнением

Tdy ( t )dt

+ y ( t )=κTdx( t )dt .

6.Найти передаточную функцию замкнутой системы автоматического регулирования по задающему воздействию без учета возмущающего воздействия.

7. Найти передаточную функцию разомкнутой системы по задающему воздействию.

8.Найти передаточную функцию относительно точек хвх, хвых.

9.Определить постоянную времени T и коэффициент передачи k апериодического звена, если модуль и аргумент его амплитудно-фазовой характеристики при частоте ω= 10 сек-1 соответственно равны:

A (ω )=10 ; ϕ (ω )=−45∘

.

10.Определить выходную величину апериодического звена с передаточной функцией

W ( p)=κ

T p+1в момент времени t=420 сек, если на его вход при t=0 подано единичное ступенчатое

воздействие; κ= 23 и T=300 сек.

11.Записать уравнения амплитудно-фазовой W ( jω ) , амплитудно-частотной A (ω ) и фазо-

частотной ϕ (ω ) характеристики звена, если его дифференциальное уравнение dy ( t )dt

=κx( t ) ,где κ= 0,3 сек-1.

12.Построить амплитудно-фазовую характеристику системы, состоящей из трех последовательно соединенных звеньев с передаточными функциями (рисунок4.7).

W 1( p )=2p ;

W 2 ( p )=−1000 .05 p+1 ;

W 3 ( p )=−1

0 .02+1 .Числовые значения постоянных времени указаны в секундах. Для расчета взять значения

частоты ω =10; 20; сек-1.

W1(p) W3(p)W2(p)xвx xвых

13.Построить АФХ двух последовательно соединенных апериодических звеньев с передаточными функциями

W 1( p )=2

2 p+1 и W 2 ( p )=

1p+1 .

Расчет выполнить для следующих значений частоты: ω =0; 0,25; 0,45 сек-1.

xвx xвыхW1(p) W2(p)

14.Построить ЛАФХ системы с передаточной функцией

W ( p)=K (1+T 1 p )

p2 (1+T2 p )(1+T3 p )=

K (1+0 ,2 p )

p2 (1+0 ,025 p )(1+0 ,006 p )

для двух случаев: 1) K=75 c-2; 2) K=400 c-2.

15.Следящая система, схема которой дана ниже, имеет в разомкнутом состоянии передаточную функцию

W ( p)=W 1( p )W 2( p)=k11+Tp

k2p .

Система состоит из двух звеньев, между которыми прикладывается возмущение f(t). Найти выходную величину у(t) для ступенчатого возмущения f(t)=f01(t) при отсутствии задающего воздействия g(t) и нулевых начальных условиях: K=k1k2=24 c-1, Т=6,7мс.

y(t)K1/1+Tp K2/p

f(t)

g(t)

16.Найти закон изменения выходной величины y(t) в системе автоматического регулирования при ступенчатом входном воздействии x(t)=1(t). Переходная функция замкнутой системы

W ( p)=Y ( p)X ( p )

=15 p+5000 ,6⋅10−3 p3+0 ,106 p2+16 p+500 .

17.Найти выходную величину y(t) замкнутой системы автоматического регулирования с передаточной функцией

W ( p)=Y ( p)X ( p )

=3600p2+150 p+3600

при линейном воздействии x(t)=at 1(t).

18.Передаточная функция разомкнутой системы равна

W ( p)=K

(1+T1 p )(1+T 2 p )=

3(1+0 ,2 p )(1+0 ,01 p ) .

Найти переходную функцию замкнутой системы.

19.Дано характеристическое уравнение системы автоматического регулирования а2р2 + а1р + а0=0.

Определить, применив по критерию Гурвица, устойчива ли система, если коэффициенты уравнения имеют значения: а0=10; а1=1,3; а2=3.

20. Определить по критерию Гурвица устойчивость системы автоматического регулирования, характеристическое уравнение которой имеет вид:

а3р3 + а2р2 + а1р + а0= 0,

при следующих числовых значениях коэффициентов а0=20; а1=1; а2=0,4; а3=0,05.

21. Характеристическое уравнение системы регулирования имеет вид:

а3р3 + а2р2 + а1р + а0=0.

Устойчива ли система, если коэффициенты уравнения имеют значения: а) а0=60; а1=10; а2=1; а3=0,25; б) а0=40; а1=10; а2=4; а3=0,5.

22.Характеристическое уравнение системы регулирования задано в форме

(Т1р+1)(Т2р+1)(Т3р+1)+ к=0.

Определить, пользуясь критерием Гурвица, устойчивость этой системы для случаев:а)Т1=1 сек; Т2=0,2 сек; Т3=0,05 сек; к=25; б) Т1=0,8 сек; Т2=0,25 сек; Т3=0,04 сек; к=100.

23. Определить устойчивость системы регулирования с помощью критерия Михайлова, если ее характеристическое уравнение имеет вид:

а3р3 + а2р2 + а1р + а0 =0,

где а0=10; а1=2; а2=0,5; а3=0,04.

24.Даны характеристические уравнения системы регулирования:

0,05р3 + 0,65р2 + 1,6р + 11=0.

0,032р3 + 1,49р2+10р + 71=0.

р3 + 55р2 +700р + 11250=0.

Пользуясь критерием Михайлова, определить устойчивость данных систем.

25.Передаточная функция разомкнутой следящей системы изображенной на рисунке

имеет вид W ( p)=

B0 pn+B1 p

n−1+. ..+Bn−1 p+Bn

A0 pm+A1 p

m−1+. ..+Am−1 p+A .

При каких условиях система будет иметь: 1) астатизм нулевого порядка; 2) астатизм первого порядка; 3) астатизм второго порядка?

Рабочая программа дисциплины Б1.Б.16 Теория ...nvsu.ru/svedenfiles/education/405/13.03.0148-17-O... · Теория автоматического

Documents