rpd000011018 (201000 (12.03.04).Б2 Биотехнические и медицинские аппараты и системы), страница 3

1. Ким Д.П. Теория автоматического управления. .т. 1 Линейные системы. -М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007.- 312 с.

2. Ким Д.П. Теория автоматического управления .т.2 Многомерные нелинейные, оптимальные и адаптивные системы. –М.; ФИЗМАТЛИТ, 2007, -440 с.

3. Бесекерский В.А. , Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. .М.: Профессия, 2007г.

4. Степаньянц Г.А. Теория динамических систем. М.: Либерком, 2010 г.

5. Ким Д. П. Сборник задач по теории автоматического управления. Многомерные оптимальные и адаптивные системы.-М.: Физматлит, 2008.

6. Ушаков А.В., Хабалов В.В., Дударенко Н.А. Математические основы теории систем: элементы теории и практикум./ Под ред. Ушакова А.В/ -С ТМО:СПб,2007,169 стр. ПбГУИ

б)дополнительная литература:

в)программное обеспечение, Интернет-ресурсы, электронные библиотечные системы:

1. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

1. Лекционные занятия:

a. аудитория, оснащенная презентационной техникой (проектор, экран, компьютер)

2. Лабораторные работы

a. лаборатория «Теории автоматического управления» кафедры 301,

оснащенная персональными компьютерами, презентационной техникой и специализированным

программным обеспечением,

b. шаблоны отчетов по лабораторным работам,

c. шаблоны исходных данных,

3. Практические занятия:

a. компьютерный класс,

b. презентационная техника (проектор, экран, компьютер)

c. пакеты ПО общего назначения (текстовые редакторы, графические редакторы),

d. шаблоны исходных данных,

4. Прочее:

a. рабочее место преподавателя, оснащенное компьютером с доступом в Интернет,

b. рабочие места студентов, оснащенные компьютерами с доступом в Интернет,

предназначенные для работы в электронной образовательной среде.

Приложение 1
к рабочей программе дисциплины
«Управление в биотехнических системах »

Аннотация рабочей программы

Дисциплина Управление в биотехнических системах является частью Профессионального цикла дисциплин подготовки студентов по направлению подготовки Биотехнические системы и технологии. Дисциплина реализуется на 3 факультете «Московского авиационного института (национального исследовательского университета)» кафедрой (кафедрами) 301.

Дисциплина нацелена на формирование следующих компетенций: ПК-13 ,ПК-19 ,ПК-20.

Содержание дисциплины охватывает круг вопросов, связанных с: С построением замкнутых систем автоматического управления, используемых в биотехнических приложениях, с исследованием устойчивости и динамических свойств таких систем, с формированием цифрового закона управления и реализацией цифрового управления на микропроцессорных устройствах.

Преподавание дисциплины предусматривает следующие формы организации учебного процесса: Лекция, мастер-класс, Практическое занятие, Лабораторная работа.

Программой дисциплины предусмотрены следующие виды контроля: промежуточная аттестация в форме Экзамен (5 семестр).

Общая трудоемкость освоения дисциплины составляет 5 зачетных единиц, 180 часов. Программой дисциплины предусмотрены лекционные (20 часов), практические (22 часов), лабораторные (8 часов) занятия и (103 часов) самостоятельной работы студента.

Приложение 2
к рабочей программе дисциплины
«Управление в биотехнических системах »

Cодержание учебных занятий

1. Лекции

1.1.1. Основные понятия теории управления. (АЗ: 2, СРС: 4)

Тип лекции: Информационная лекция

Форма организации: Лекция, мастер-класс

Описание: Приводятся основные понятия теории управления, проводится классификации систем автоматического управления по различным признаком, применительно к биотехническим системам рассматриваются особенности построения и задачи управления и регулирования в таких системах.

1.2.1. Математическое описание и математические модели биотехнических систем. (АЗ: 2, СРС: 4)

Тип лекции: Информационная лекция

Форма организации: Лекция, мастер-класс

Описание: Рассматриваются математические модели биотехнических систем, основанные на математическом описании законов природы в форме дифференциальных уравнений. Приводятся сведения о декомпозиции и линеаризации уравнений, позволяющих упростить описание систем. Рассматриваются понятия состояния и пространства состояний. Для уравнений состояния определяются понятия управляемости и наблюдаемости, показываются условия наблюдаемости, управляемости и стабилизируемости.

1.3.1. Использование методов преобразования Лапласа для анализа биотехнических систем. (АЗ: 2, СРС: 5)

Тип лекции: Информационная лекция

Форма организации: Лекция, мастер-класс

Описание: Рассматриваются вопросы использование методов преобразования Лапласа для анализа биотехнических систем. Вводится понятие передаточной функции и матрицы передаточных функций, приводятся правила расчета передаточных функций типовых соединений и структурных схем.Ррассматриваются типовые воздействия и временные характеристики систем.

1.3.2. Частотные характеристики и методы исследования биотехнических систем. (АЗ: 2, СРС: 6)

Тип лекции: Информационная лекция

Форма организации: Лекция, мастер-класс

Описание: Вводится понятия частотных характеристик, исследуются их общие свойства, приводится способы построения частотных характеристик. Формулируются понятия типовых динамических звеньев, раскрываются основные характеристики таких звеньев.

1.4.1. Устойчивость линеаризуемых и линейных моделей биотехнических систем. (АЗ: 2, СРС: 4)

Тип лекции: Информационная лекция

Форма организации: Лекция, мастер-класс

Описание: Устойчивость линеаризуемых и линейных моделей биотехнических систем. Понятие устойчивости и неустойчивости по Ляпунову, оценка устойчивости по уравнениям первого приближения. Критерии устойчивости линейных систем.

1.4.2. Частотные критерии устойчивости, запасы устойчивости и простейшие виды коррекции систем. (АЗ: 2, СРС: 4)

Тип лекции: Информационная лекция

Форма организации: Лекция, мастер-класс

Описание: Рассматриваются критерии устойчивости, использующие частотные методы описания систем - критерий Михайлова и критерий Найквиста. Применительно к исследованию замкнутых систем формулируются понятия запасов устойчивости. Приводятся простейшие виды коррекции систем.

1.5.1. Случайные процессы в биотехнических системах. (АЗ: 2, СРС: 4)

Тип лекции: Информационная лекция

Форма организации: Лекция, мастер-класс

Описание: Случайные процессы в биотехнических системах. Стационарные и эргодические случайные процессы, их математические характеристики. Спектральное представление случайного процесса. Спектральная плотность, физический смысл. Преобразование характеристик случайного процесса при прохождении через систему.

1.6.1. Основные понятия о цифровых системах уроавления. (АЗ: 2, СРС: 5)

Тип лекции: Информационная лекция

Форма организации: Лекция, мастер-класс

Описание: Рассматриваются типовые схемы цифрового управления в биотехнических системах и формулируются особенности динамики таких систем, связанные с квантованием по времени и по уровню. Строится математическая модель импульсного элемента и приводится описание таких систем с помощью методов Z -преобразования и аппарата Z-передаточных функций.

1.6.2. Устойчивость и коррекция цифровых биотехнических систем. (АЗ: 2, СРС: 5)

Тип лекции: Информационная лекция

Форма организации: Лекция, мастер-класс

Описание: Рассматриваются понятия устойчивости и критерии устойчивости линейных моделей цифровых систем. Применительно к частотным характеристикам разомкнутого цифрового контура вводятся понятие запасов устойчивости и рекомендуются простейшие виды коррекции цифровых систем.

1.7.1. Задачи и методы исследования нелинейных моделей биотехнических систем. (АЗ: 2, СРС: 6)

Тип лекции: Информационная лекция

Форма организации: Лекция, мастер-класс

Описание: Особенности структуры фазового пространства нелинейных систем. Задачи исследования нелинейных систем. Прямой метод Ляпунова. Критерий абсолютной устойчивости.

Приближенный метод определения периодических режимов, основанный на гармонической линеаризации нелинейности.

1. Практические занятия

1.2.1. Составление и линеаризация дифференциальных уравнений систем и элементов. (АЗ: 2, СРС: 4)

Форма организации: Практическое занятие

Описание: Рассматриваются задачи составление и линеаризация дифференциальных уравнений систем и элементов.

1.2.2. Исследование управляемости и наблюдаемости биотехнической системы. (АЗ: 2, СРС: 4)

Форма организации: Практическое занятие

Описание: На примере линейной системы, описываемой уравнением 2 порядка исследуется управляемость и

наблюдаемость биотехнической системы непосредственно по проверке соответствующих условий.

1.3.1. Передаточные функции и структурные преобразования. (АЗ: 2, СРС: 4)

Форма организации: Практическое занятие

Описание: На занятии решаются задачи по определению передаточной функции по дифференциальному уравнению, связывающему вход и выход звена. Для биотехнической системы, состоящей из нескольких звеньев, определяется передаточная функция с использованием правил структурных преобразований.

1.3.2. Частотные характеристики, их построение, частотные характеристики в логарифмическом массштабе. (АЗ: 2, СРС: 4)

Форма организации: Практическое занятие

Описание: Рассматриваются задачи построения частотных характеристик звеньев 1-2 порядка по их передаточной функции. Отдельно рассматриваются логарифмические АЧХ, строятся их стандартные асимптоты, определяются частоты сопряжения.

1.3.3. Характеристики типовых звеньев и характеристики соединения типовых звеньев. (АЗ: 2, СРС: 4)

Форма организации: Практическое занятие

Описание: Рассматриваются задачи построения частотных и временных характеристик типовых звеньев, а также построение логарифмических ЧХ последовательного соединения звеньев типовых звеньев.

1.3.4. Оценка качества по диаграмме Вышнеградского. (АЗ: 2, СРС: 4)

Форма организации: Практическое занятие

Описание: Для замкнутой системы 3 порядка производится приведение уравнения к безразмерной форме. Для фиксированных параметров регулятора оцениваются показатели качества. Производится выбор параметров регулятора.

1.4.1. Исследование устойчивости алгебраическими критериями. (АЗ: 2, СРС: 4)

Форма организации: Практическое занятие

Описание: Для систем 3-4 порядка определяется устойчивость с помощью критерия Гурвица и критерия Раусса.

1.4.2. Критерий Найквиста, использование логарифмических характеристик для анализа устойчивости. (АЗ: 2, СРС: 4)

Форма организации: Практическое занятие

Описание: Для исследования устойчивости замкнутой системы 3-4 порядка используется критерий Найквиста с построением АФХ разомкнутого контура. Использование логарифмических характеристик для системы 3 порядка с интегрирующим звеном дает возможность определения запасов устойчивости по амплитуде в децибелах и запасов по фазе.

1.4.3. Оценка качества процессов управления, выбор простейшей коррекции. (АЗ: 2, СРС: 4)

Форма организации: Практическое занятие

Описание: По заданной логарифмической характеристике разомкнутого контура оцениваются показатели качества: запасы устойчивости, частота среза, выбирается тип коррекции звеном 1 порядка, строятся переходные процессы.

1.6.1. Расчет устойчивости и выбор параметров регулятора в простейшей замкнутой дискретной системе . (АЗ: 2, СРС: 4)