rpd000013349 (220400 (27.03.04).Б1 Управление и информатика в технических системах), страница 3

лекций.МАИ, каф.301, 2010 г., 95 стр.

2. Поляков К.Ю. Основы теории цифровых систем управления : учебное пособие; СПбГМТУ – СПб.:2006-161стр.

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

б)дополнительная литература:

4. Шамриков Б.М. Основы теории цифровых систем управления: учебник для ВУЗов; М.: Машиностроение, 1985.-286 стр.

5. Белоногов В.Д., Тумеля П.М., Шамриков Б.М. Сборник задач по

курсу «Основы теории цифровых систем управления». М.:МАИ,1989.-56 стр.

6. Белоногов В.Д. Лабораторные работы «Импульсные и цифровые системы управления». М.:МАИ, 1981.-62 стр.

7. Теряев Е.Д., Шамриков Б.М. Цифровые системы и поэтапное адаптивное управление. М.: Наука, 1999.-330 стр.

8. Белоногов В.Д., Лукин А.Г., Анализ и синтез цифровых САУ на ЦВМ. Учебное пособие.-М: МАИ – 1980.-71 стр.

9. Острем К., Виттенмарк Б. Системы управления с ЭВМ. М.: Наука, 1983.- 292 стр.

10. Дорф Р., Бишоп Р. Современные системы управления. М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2002.-832 стр.

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

программное обеспечение, Интернет-ресурсы, электронные библиотечные системы:

специализированное программное обеспечение кафедры 301 для выполнения лабораторных работ.

1. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для проведения занятий необходима доска с мелом (маркером).

Для проведения лабораторных работ необходим компьютерный класс.

Приложение 1
к рабочей программе дисциплины
«Динамика и алгоритмы управления цифровых автоматических систем »

Аннотация рабочей программы

Дисциплина Динамика и алгоритмы управления цифровых автоматических систем является частью Профессионального цикла дисциплин подготовки студентов по направлению подготовки Управление в технических системах. Дисциплина реализуется на 3 факультете «Московского авиационного института (национального исследовательского университета)» кафедрой (кафедрами) 301.

Дисциплина нацелена на формирование следующих компетенций: ПК-6 ,ПК-9 ,ПК-10 ,ПК-20.

Содержание дисциплины охватывает круг вопросов, связанных с: - построением и преобразованием математических моделей импульсных систем и систем управления с цифровым управляющим устройством в замкнутом контуре управления,

- исследованием устойчивости и динамики процессов управления, синтезом и реализацией цифровых законов управления для таких систем,

- исследованием специфических установившихся движений в нелинейных системах с квантованием по времени и по уровню,

- разработкой вычислительных алгоритмов исследования и проектирования цифровых систем управления.

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 Теоретический зачет.

Общая трудоемкость освоения дисциплины составляет 3 зачетных единиц, 108 часов. Программой дисциплины предусмотрены лекционные (20 часов), практические (12 часов), лабораторные (12 часов) занятия и (64 часов) самостоятельной работы студента.

Дисциплина «ДИНАМИКА И АЛГОРИТМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЦИФРОВЫХ АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ» является частью профессионального цикла дисциплин подготовки бакалавров по направлению подготовки 220400 «Управление в технических системах» и и входит в учебный план профилей подготовки: 1-« Управление и информатика в технических системах» и 2- «Информационные технологии в управлении». Дисциплина реализуется на 3 факультете Московского авиационного института кафедрой 301 «Системы автоматического и интеллектуального управления».

Дисциплина нацелена на формирование профессиональных компетенций ПК-6, ПК-9, ПК-10, ПК-20 выпускника.

Содержание дисциплины охватывает круг вопросов, связанных с

- построением и преобразованием математических моделей импульсных систем и систем управления с цифровым управляющим устройством в замкнутом контуре управления,

- исследованием устойчивости и динамики процессов управления, синтезом и реализацией цифровых законов управления для таких систем,

- исследованием специфических установившихся движений в нелинейных системах с квантованием по времени и по уровню,

- разработкой вычислительных алгоритмов исследования и проектирования цифровых систем управления.

Преподавание дисциплины предусматривает следующие формы организации учебного процесса: лекции, лабораторные работы, практические занятия, самостоятельная работа студента, консультации.

Программой дисциплины предусмотрены следующие виды контроля: текущий контроль успеваемости в форме тестирования и выполнения лабораторных работ, рубежный контроль в форме защит лабораторных работ, экзаменов, а так же промежуточный контроль в форме защит лабораторных работ и курсовой работы.

Общая трудоемкость освоения дисциплины составляет 3 зачетные единицы, 108 часов. Программой дисциплины предусмотрены лекционные - 20 часа, лабораторные занятия (12 часов), практические занятия -12 час.,60 час самостоятельной работы студента и зачет.

Приложение 2
к рабочей программе дисциплины
«Динамика и алгоритмы управления цифровых автоматических систем »

Cодержание учебных занятий

1. Лекции

1.1.1. Обобщенная структурная схема цифровой автоматической системы (ЦАС) управления динамическим объектом. Особенности динамики. (АЗ: 2, СРС: 2)

Тип лекции: Информационная лекция

Форма организации: Лекция, мастер-класс

Описание: Обобщенная структурная схема цифровой автоматической системы (ЦАС) управления динамическим объектом. Особенности динамики таких систем. Квантование по времени и по уровню. Виды импульсной модуляции. Математическое представление импульсного элемента.

1.2.1. Понятие состояния и пространства состояний. Описание переменными состояния одночастотных цифровых систем. (АЗ: 2, СРС: 3)

Тип лекции: Информационная лекция

Форма организации: Лекция, мастер-класс

Описание: Рассматриваются понятие состояния и пространства состояний для систем различного класса, в том числе получается описание переменными состояния одночастотных цифровых систем. Применительно к непрерывным объектам управления выводятся, с использованием решения дифференциальных уравнений на шаге квантования, разностные уравнения состояния. Показаны также методы перехода от Z- передаточных функций к разностным уравнениям, что позволяет получить для моментов квантования однотипное описание как непрерывной, так и дискретной частей ЦАС. В этом случае уравнение замкнутой системы также приводится к стандартному виду системы разностных уравнений.

1.2.2. Описание нестандартных дискретных систем методами пространства состояний – выбор координат состояния (АЗ: 2, СРС: 3)

Тип лекции: Информационная лекция

Форма организации: Лекция, мастер-класс

Описание: Рассматриваются методы описание нестандартных дискретных систем методами пространства состояний. К таким системам обычно относят системы с различными частотами квантования, с несинхронным срабатыванием импульсных элементов, с модуляцией импульсов по времени и т.п. Приводятся рекомендации по выбору координат состояния. Предлагается получать уравнения состояния использованием припасовывания последовательности переходов вектора состояния среди которых есть непрерывные переходы - между моментами квантования и переходы скачком - в моменты квантования.

1.3.1. Описание дискретных систем методами преобразования Лапласа. Z - преобразование. (АЗ: 2, СРС: 3)

Тип лекции: Информационная лекция

Форма организации: Лекция, мастер-класс

Описание: Рассматриваются классические методы описания дискретных систем , основанные на преобразовании Лапласа и z - преобразовании. Показываются свойства z - преобразования. Выводятся аналитические формулы получения обратного z- преобразования. Вводятся понятия z- передаточной функции и модифицированной z-передаточной функции.

1.3.2. Частотные методы исследования дискретных систем. (АЗ: 2, СРС: 4)

Тип лекции: Информационная лекция

Форма организации: Лекция, мастер-класс

Описание: Рассматриваются частотные методы исследования дискретных систем.

1.4.1. Оценка устойчивости дискретных систем по уравнениям первого приближения. Корневые и алгебраические условия устойчивости. (АЗ: 2, СРС: 3)

Тип лекции: Информационная лекция

Форма организации: Лекция, мастер-класс

Описание: Приводятся теоремы Ляпунова связанные с оценкой устойчивости дискретных систем по уравнениям первого приближения. Рассмотриваются понятия устойчивости в моменты съема и в промежутках между моментами съема. Для линейных моделей первого приближения получены корневые условия устойчивости. Рассматриваются алгебраический критерий устойчивости Джури, а также метод w - преобразования, позволяющий исследовать устойчивость дискретной системы методами теории непрерывных систем.

1.4.2. Исследование устойчивости с использований частотных представлений. (АЗ: 2, СРС: 3)

Тип лекции: Информационная лекция

Форма организации: Лекция, мастер-класс

Описание: Рассматриваются частотные критерии устойчивости , связанные с анализом комплексно-частотных характеристик. Доказывается принцип аргумента и формулируется на его основе аналог критерия устойчивости Михайлова. Выводится возможность суждения об устойчивости замкнутого контура по частотной характеристике разомкнутой системы. Приводятся различные формулировки критерия Найквиста и исследуются особенности его применения, связанные с неединичной обратной связью, наличием интегрирующих звеньев. Формулируется критерий Найквиста, использующий логарифмические псевдочастотные характеристики разомкнутого контура, разъясняются особенности его применения для дискретных систем.

1.5.1. Дискретные динамические системы. Задачи исследования нелинейных моделей цифровых систем. (АЗ: 2, СРС: 6)

Тип лекции: Проблемная лекция

Форма организации: Лекция, мастер-класс

Описание: Дискретные динамические системы. Задачи исследования нелинейных моделей цифровых систем. Использование приближенных методов, основанных на гармонической линеаризации для определения автоколебаний в цифровых системах.

1.6.1. Постановка задачи синтеза закона управления в ЦАС. Возможные подходы к решению. (АЗ: 2, СРС: 2)

Тип лекции: Проблемная лекция

Форма организации: Лекция, мастер-класс

Описание: Рассматривается типовая техническая постановка задачи синтеза ЦАС, приводится типовой набор требований к системе, таких как устойчивость, точность в установившемся режиме, динамические характеристики процессов управления. Набор целей проектирования, определяемых требованиями к ЦАС разделяется на цели количественного и качественного характера. Задача синтеза формулируется как задача оптимизации при ограничениях, связанных с целями качественного характера. Показаны трудности решения приведенной задачи математического программирования общего вида. Описываются простейшие процедуры синтеза: синтез модального управления и синтез цифровых регуляторов по стандартным разностным уравнениям.

1.6.2. Формирование оптимальных алгоритмов управления и оценивания в ЦАС. (АЗ: 2, СРС: 2)

Тип лекции: Проблемная лекция

Форма организации: Лекция, мастер-класс

Описание: Рассматриваются методы синтеза ЦАС основанные на частотных представлениях. которые в основном основаны на аппарате псевдочастотных логарифмических характеристик разомкнутого контура ЦАС. Показаны особенности использования метода синтеза последовательного корректирующего устройства, широко применяемого для непрерывных систем, применительно к псевдочастотным характеристикам цифровых систем.

Приводятся практические подходы к синтезу ЦАУ, основанные на дискретизации непрерывного прототипа, такие как численная реализация дифференциальных уравнений корректирующих устройств, использование Z-форм, использование w- преобразования.

1. Практические занятия

1.2.1. Получение уравнений состояния непрерывного объекта в дискретные моменты времени. Исследование управляемости и наблюдаемости (АЗ: 2, СРС: 3)