ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Московский государственный технический университет

«МАМИ»

Кафедра «Автоматика и процессы управления»

В.С.Антипенко

М.И. Ефимов

Г.М. Платонов

А.А. Сиротский Одобрено методической

В.В. Матросова комиссией факультета

Л.А. Кудинова «Автоматизация и управление»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выполнению лабораторной работы

«Изучение лабораторного оборудования и методики выполнения лабораторных работ»

по дисциплине

«Теория автоматического управления»

для студентов, обучающихся по специальностям 22020165, 22030165, 19020165, 15020465, 15020165, 15010165 и направлениям 22020062 и 15090062.

Под редакцией профессора В.И. Харитонова

Москва – 2005

В.С.Антипенко, к.т.н., профессор, М.И. Ефимов, к.т.н., доцент, Г.М. Платонов, доцент, А.А. Сиротский, ст. преп., В.В. Матросова, ст. преп., Л.А. Кудинова, ассистент.

Методические указания по выполнению лабораторной работы «Изучение лабораторного оборудования и методики выполнения лабораторных работ» по дисциплине «Теория автоматического управления» для студентов, обучающихся по специальностям 22020165, 22030165, 19020165, 15020465, 15020165, 15010165 и направлениям 22020062 и 15090062.

В методических указаниях приведены сведения по составу и структуре лабораторного оборудования и приборов, правил работы с ними, технике безопасности при выполнении лабораторных работ, порядке проведения лабораторных работ, требованиях по уровню подготовки к лабораторным работам, оформлению и сдаче отчётов по лабораторным работам по дисциплине «Теория автоматического управления».

Стр. 10, рис.0, библ. 8, прил. 1. МАМИ, 2006 г.

© Московский государственный технический университет «МАМИ»

2006 г.

1. О дисциплине «Теория автоматического управления»

Теория автоматического управления, как научное направление возникла на заре развития машиностроения, когда потребовалось заменить управляющего производственными установками человека-оператора на системы управления, работающие без участия человека. Одной из первых автоматических систем того периода является регулятор скорости вращения паровой машины Уатта. Первоначально эти системы были чисто механическими, а по мере развития электротехники и электроники стали разрабатываться и соответствующие электрические и электронные системы автоматического управления.

Чисто механические системы автоматики, как правило, работают без внешнего источника энергии и потому называются регуляторами прямого действия. Электромеханические и электронные системы управления требуют внешнего источника электроэнергии и потому относятся к системам непрямого действия.

Системы автоматического управления можно разделить на два класса. Первый - системы непрерывного действия или аналоговые, например регулятор машины Уатта. Второй - системы дискретного действия. Ко второму классу относятся релейные, импульсные и цифровые системы управления. Дискретные системы цифрового типа являются наиболее современными поскольку они включают в контур управления компьютер или микропроцессор.

2. Задачи лабораторного практикума

Данные методические указания предназначены для студентов МГТУ “МАМИ” всех специальностей, выполняющих лабораторные работы по курсу «теория автоматического управления».

Руководство даёт возможность студенту подготовиться к лабораторному занятию и провести все исследования, предусмотренные заданием. При этом подразумевается, что студент пользуется конспектом лекций и соответствующими рекомендованными учебниками.

Лабораторные работы преследуют следующие цели:

• приобщить студента к экспериментальным исследованиям и выполнению их в соответствии с планом;

• научить студента методам получения основных зависимостей опытным путём и экспериментальной проверке важнейших теоретических соотношений;

• научить студента правильному обращению с измерительной аппаратурой и её применению для решения конкретной задачи;

• научить студента правильно оформлять и анализировать результаты экспериментальных исследований;

• закрепить в памяти студента теоретический материал, излагаемый на лекциях и в научной литературе, демонстрируя его применение в процессе экспериментальных исследований.

3. Техника безопасности при выполнении лабораторных работ

1. Все приборы в лаборатории питаются от электросети переменного тока с эффективным напряжением 220 вольт и частотой 50 герц. Если приборы не имеют двойной изоляции, то их металлические корпуса должны быть обязательно заземлены. В современных приборах, например, компьютерах, заземление осуществляется через третий контакт вилки европейского типа. Корпуса старых приборов заземляются отдельным проводом от специального винтового зажима с обозначением земли. Заземляющие проводники должны быть подсоединены к заземляющей шине, проложенной вдоль лабораторных столов.

2. Категорически запрещается включать сетевое напряжение, если у прибора старого типа отсоединен или оборван заземляющий провод. В случае обрыва заземляющего провода, установки не включать и сообщить об этом преподавателю.

3. Во время работы запрещаются соприкосновения с такими заземлёнными предметами, как трубы и радиаторы центрального отопления, одновременное касание двумя руками двух различных заземленных предметов, например, двух различных стендов.

4. После проведения необходимой коммутации (соединения различных стендов с измерительными приборами), студент должен предъявить её для проверки преподавателю. Электрические сигналы передаются от одного прибора к другому по двум проводам. Один из них является сигнальным проводом, а другой соединяется с корпусом прибора и поэтому оказывается заземленным. Его также называют «массой» или общим проводом.

5. Особое внимание необходимо уделять тому, чтобы сигнальный провод генератора никогда не подсоединялся к клемме «земля» другого прибора. Нарушение этого правила приводит к коротким замыканиям генератора!

6. Строго придерживаться указанной в описании к работе последовательности подачи и снятии питающих напряжений и не превышать максимально допустимых величин токов.

7. Подключение измерительного кабеля осциллографа и милливольтметра к точкам измерения производится, не отключая их от сети.

8. Не производить самостоятельно никаких ремонтных работ со стендом и прочей аппаратурой, используемой в лаборатории. Обо всех неисправностях немедленно сообщите преподавателю или лаборанту.

9. Штекеры включать в гнёзда полностью, не оставляя открытыми металлические части разъёмов. При включении любого штекера необходимо держать его за изолированную часть, не касаясь металлического контакта. Исключение составляют штекеры измерительных кабелей осциллографа и милливольтметра.

10. Недопустимо присоединение при помощи проводов несколько цепей к одному штекеру (гнезду).

11. По окончании работы выключить питание стенда и всей прочей аппаратуры (осциллограф, вольтметр и пр.), снять все коммутационные провода.

4. Правила подготовки студента к занятию и порядок выполнения лабораторных работ

Студент обязан подготовиться к занятию, пользуясь данным руководством, учебниками и конспектом лекций.

Подготовленным к занятию считается тот студент, который:

• освоил правила техники безопасности при работе с лабораторным оборудованием;

• подготовил к занятию оформленный конспект, содержащий теоретическую часть отчёта по выполнению лабораторной работы и графы таблиц для снятия экспериментальных данных;

• знаком по руководству с правилами пользования измерительными приборами и с помощью этого руководства может производить перечисленные в работе измерения;

• умеет объяснить принцип действия и назначение деталей исследуемого устройства;

• умеет объяснить все характеристики исследуемого устройства с привлечением эквивалентных схем, временных диаграмм и формул;

• изучил последовательность выполнения лабораторной работы и технику эксперимента;

• выполнил тест, предложенный преподавателем.

Преподаватель перед занятием проверяет подготовку студента к занятию при помощи собеседования или тестирования. Недостаточно подготовленный студент к выполнению лабораторной работы не допускается, о чём преподаватель отмечает в лабораторном журнале.

Отработки пропущенных лабораторных работ проводятся в соответствии с действующим порядком отработки пропущенных занятий в конце семестра и во время, удобное для преподавателя.

Перед началом первого лабораторного занятия студент должен прочесть инструкцию по технике безопасности, обязаться выполнять её и расписаться об этом в контрольном листе по технике безопасности.

Студенты, допущенные к выполнению лабораторной работы, выполняют её индивидуально или в подгруппах. При этом:

1. После сборки схемы студенту необходимо предъявить её для проверки преподавателю или лаборанту. Включать стенд и начинать эксперимент допускается только после получения разрешения от преподавателя.

2. Следует строго придерживаться указанного в методическом описании к работе алгоритма действий (последовательности проведения эксперимента).

3. Нельзя касаться руками неизолированных участков схемы, находящихся под напряжением. Наличие напряжения следует проверять только специальными приборами, предназначенными для этих целей и в соответствии с заданием и правилами техники безопасности.

4. Работа считается законченной после проверки и утверждения преподавателем полученных результатов. По окончании работы студент должен предъявить преподавателю конспект с данными измерений и получить отметку о выполнении работы.

5. Перед уходом из лаборатории студент должен сдать рабочее место сотруднику лаборатории (преподавателю). При этом рабочее место должно быть чистым, а оборудование – в исходном состоянии и выключено.

6. Защита выполненных лабораторных работ осуществляется в течение семестра.

5. Правила оформления отчёта по лабораторной работе

1. Отчёт по каждой лабораторной работе должен быть оформлен аккуратно, чернилами или на компьютере, с соблюдением обозначений по ГОСТ.

2. Титульный лист оформляется по образцу, приведённому в приложении 1.

3. Страницы отчёта должны быть пронумерованы.

4. В конце отчёта приводится список использованной литературы.

5. Экспериментальные данные должны быть представлены в таблицах, формы которых приведены в соответствующих пособиях к лабораторным работам.

6. Все частотные характеристики должны быть вычерчены в логарифмическом масштабе.

7. В целях сравнения полезно в одни координатные оси помещать несколько кривых, характеризующих данное явление. На каждой кривой указать, при каком параметре и условии она получена.

8. Полученные кривые следует сопоставлять с теоретическими, которые следует нанести пунктиром.

9. Графоаналитические расчёты выполняются или прямо на соответствующих графиках, или в конце отчёта. При вычислениях необходимо проставлять единицы измерения.

10. Отчёты, оформленные с нарушениями вышеперечисленных правил, возвращаются студенту для доработки.

6. Правила сдачи лабораторных работ

К защите лабораторных работ допускаются студенты, имеющие отметку о выполнении лабораторной работы и оформившие отчёт в соответствии с указанными выше требованиями. Для защиты лабораторных работ отведены часы в плане учебных занятий.

Оценка студента проставляется преподавателем на титульном листе лабораторной работы и заносится преподавателем в журнал.

В конце семестра студент, выполнивший учебную программу и успешно защитивший все лабораторные работы, получает зачёт по лабораторному практикуму. При этом студент сдаёт все отчёты по лабораторным работам преподавателю.

При хороших и отличных оценках, полученных в срок, студент может на основании устного собеседования с преподавателем получить досрочно зачёт по лабораторному практикуму.

7. Лабораторные измерительные приборы

В состав лабораторных стендов входят измерительные приборы: осциллографы, милливольтметры, генераторы, принципы работы которых изучаются в курсе «Электроника».

11. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что изучает дисциплина «Теория автоматического управления»?

2. В чём заключается принципиальная разница между аналоговыми и дискретными системами автоматики? Системы какого класса будут изучаться в процессе выполнения лабораторных работ?

3. Каковы основные особенности непрерывных систем автоматического управления?

4. Перечислите основные правила техники безопасности (ТБ) при выполнении лабораторных работ. Нарушение каких требований ТБ может иметь последствия для жизни и здоровья? Нарушение каких требований ТБ может повлечь выход из строя аппаратуры?

5. В чём заключается подготовка к выполнению лабораторной работы?

6. Как правильно оформить отчёт по лабораторной работе?

7. Какая лабораторная работа считается выполненной?

8. Каков порядок сдачи (защиты) выполненных лабораторных работ?

9. Сообщите номера лабораторных работ на текущий семестр.

10. Какие измерительные приборы используются в лаборатории, их назначение и правила работы с ними?

.

12. ЛИТЕРАТУРА

1. Бесекерский В.А., Попов Е.П. «Теория систем автоматического управления». М., Издательство «Наука», 1972 г.

2. Гинзбург С.А., Лехтман И.Я., Малов В.С. «Основы автоматики и телемеханики». М., Госэнергоиздат, 1965 г.

3. Соломенцев Ю.М. «Теория автоматического управления». М., издательство «Высшая школа», 2000 г.

4. Васильев Д.В., Гуич В.Г. «Системы автоматического управления». М., издательство «Высшая школа», 1967 г.

5. Бесекерский В.А., Герасимов А.Н. «Сборник задач по теории автоматического регулирования и управления». М., издательство «Наука», 1972 г.

6. Харитонов В.И., Меша К.И., Драгунов С.С. Методические указания по выполнению курсовой работы по электронике для студентов, обучающихся по специальностям 210100, 210200 и направлению 550200. М., МГТУ «МАМИ», 2002 г.

7. Бесекерский В.А., Попов Е.П. «Теория систем автоматического регулирования». М., 2003, 750 с.

8. Д.И. Агейкин и др. «Датчики контроля и регулирования». Москва, 1965г.

13. СОДЕРЖАНИЕ

1. О дисциплине «Теория автоматического управления»	3
2. Задачи лабораторного практикума	3
3. Техника безопасности при выполнении лабораторных работ	4
4. Правила подготовки студента к занятию и порядок выполнения лабораторных работ	5
5. Правила оформления отчёта по лабораторной работе	6
6. Правила сдачи лабораторных работ	7
7. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ	7
8. ЛИТЕРАТУРА	8
9. СОДЕРЖАНИЕ	8

Приложение 1.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Московский государственный технический университет

«МАМИ»

Кафедра «Автоматика и процессы управления»

ОТЧЁТ