САУ_конспект (1054116)
Текст из файла
Модуль 1 «Общие принципы построения САУ техническими объектами и процессами, функции, структура и элементная база САУ» трудоемкостью 0,5 зачётной единицы, включает следующие виды аудиторных занятий: лекций - 4, семинарских, практических и лабораторных занятий нет. В состав модуля также входит самостоятельная работа студентов, которая предусматривает подготовку реферата и презентации - 1.
В модуль 1 входят следующие разделы дисциплины.
1. Структура курса и его место в учебном плане. Состав оборудования для электронных технологий в машиностроении: система целевых механизмов, система их энергопитания и система управления, их взаимодействие. Функции САУ (основные целевые, сервисные функции и функции коррекции цели) и элементарные действия САУ: дискретное управление, дискретный контроль, аналоговое управление, аналоговый контроль. Единство механических, электронных и программных компонент, вариантность распределения функций. Процесс разработки технологического оборудования и задачи инженера разработчика. Концепции последовательной и комплексной параллельной проработки системы энергообеспечения и системы управления
2. Анализ вариантов САУ на примере промышленного робота: синхронные механические, пневмомеханические, электропневмомеханические САУ, асинхронные САУ с «жесткой логикой», САУ со штеккерной панелью, с РПЗУ, микропроцессорные САУ, САУ на однокристальных микроконтроллерах, на свободно программируемых контроллерах и т.п. Реализуемые функции, способы описания работы, анализ преимуществ и недостатков.
3. Топология типовой микропроцессорной управляющей сети: центральные, узловые и локальные контроллеры, их функции. Микроконтроллер – основная структурная единица аппаратного обеспечения САУ: вычислительное ядро, устройство связи с объектом. Линии связи, ключи, исполнительные механизмы, датчики. Последовательный процесс – основная структурная единица программного обеспечения САУ. Структура программного обеспечения и основы программирования микроконтроллеров.
В результате освоения содержания модуля «Общие принципы построения САУ техническими объектами и процессами, функции, структура и элементная база САУ» обучающийся приобретет необходимые знания, умения и навыки, предусмотренные следующими компетенциями ОП-1, ОП-2, ОП-3, НИ-1, НИ-3, ОУ-1, ПСК-1, ПСК-4, ПСК-11.
Модуль 2 «Теоретические основы анализа и синтеза непрерывных контуров САР» трудоемкостью 0,9 зачетной единицы, включает следующие виды аудиторных занятий: лекций - 9, семинарских, практических и лабораторных занятий нет. В состав модуля также входит самостоятельная работа студентов, которая предусматривает выполнение домашнего задания и подготовку презентации.
В модуль 2 входят следующие разделы дисциплины.
Теория управления – теоретический фундамент проектирования контуров систем автоматического регулирования (САР) и управления(САУ).
Сигналы в САР: управляющее воздействие, выходной сигнал системы, возмущающее воздействие, сигнал обратной связи. Принципы организации управления, сравнительный анализ. Классификации САР.
Постановка задачи и общие принципы моделирования САР. Динамические характеристики линейных объектов. Классификация моделей динамических объектов. Требования к математическим моделям. Модели вход – выход и модели в пространстве состояний.
Методы анализа устойчивости линеаризованных САР. Алгебраический критерий устойчивости. Частотный метод анализа устойчивости на основе логарифмических амплитудно-фазовых частотных характеристик. Понятие о степени устойчивости, степени колебательности.
Методы синтеза непрерывных регуляторов и корректирующих звеньев.
В результате освоения содержания модуля «Теоретические основы анализа и синтеза непрерывных контуров САР» обучающийся приобретет необходимые знания, умения и навыки, предусмотренные следующими компетенциями ОП-1, ПР-2, НИ-3, ПСК-11.
Модуль 3 «Теоретические основы анализа и синтеза цифровых контуров САР» трудоемкостью 0,8 зачётной единицы, включает следующие виды аудиторных занятий: лекций - 8, семинарских, практических и лабораторных занятий нет. В состав модуля также входит самостоятельная работа студентов, которая предусматривает выполнение домашнего задания и подготовку реферата и презентации.
В модуль 3 входят следующие разделы дисциплины.
Сравнение непрерывных и дискретных регуляторов. Проблемы квантования по времени и по уровню. Рекомендации по выбору периода квантования, теорема Котельникова. Поглощение частот.
Основные методы оценки качества цифровых систем (косвенные способы, посредством определения переходного процесса).
Цифровая коррекция автоматических систем. Применение непрерывных корректирующих устройств. Последовательная и параллельная коррекция. Применение дискретных корректирующих устройств. Выбор периода дискретизации по времени. Методы определения структуры и параметров цифровых корректирующих фильтров. Частотный метод синтеза цифровых корректирующих фильтров на основе ЛАФПЧХ. Реализация корректирующих цифровых фильтров. Примеры. Анализ устойчивости и качества цифровых автоматических систем с учетом статических характеристик цифро-аналоговых преобразователей.
Особые точки цифровых систем. Основные вопросы инженерного расчета нелинейных дискретных систем. Коррекция нелинейных дискретных систем. Расчет устойчивости. Расчет ошибок дискретных систем с учетом нелинейностей. Оценки разрядности преобразователей, процессора, памяти, исходя из требований к цифровой САУ.
Цифровые фильтры. Точность задания коэффициентов цифровых фильтров. Динамический синтез САР. Структура системного программного обеспечения цифровых САР и программная реализация алгоритмов управления. Методы и средства разработки и отладки программ.
Новые технологии обработки информации и управления и перспективы их применения. Управление с прогнозом динамического состояния. Обработка информации и управление на основе использования аппарата нечеткой логики. Нейросетевые технологии обработки информации и управления.
В результате освоения содержания модуля «Теоретические основы анализа и синтеза цифровых контуров САР» обучающийся приобретет необходимые знания, умения и навыки, предусмотренные следующими компетенциями ОП-1, ОП-3, ПР-2, НИ-3, ПСК-11.
Модуль 4 «Цифровой ПИД-регулятор: анализ, модификации, программирование и настройка» трудоемкостью 0,4 зачётной единицы, включает следующие виды аудиторных занятий: лекций - 4, семинарских, практических и лабораторных занятий нет. В состав модуля также входит самостоятельная работа студентов, которая предусматривает выполнение одного домашнего задания.
В модуль 4 входят следующие разделы дисциплины.
Алгоритм ПИД-закона управления, влияние его коэффициентов на параметры качества. Преимущества ПИД-закона управления и проблемы его настройки. Метод Зиглера – Никольса. Инструментальные программные и аппаратные средства настройки.
Рекомендации по выбору периодов квантования для основных процессов электронных технологий: откачки, газонапуска и поддержания требуемого давления, процесса магнетронного распыления и др.
Модификации контура управления, введение дополнительных обратных связей, компенсация возмущений.
В результате освоения содержания модуля «Цифровой ПИД-регулятор: анализ, модификации, программирование и настройка» обучающийся приобретет необходимые знания, умения и навыки, предусмотренные следующими компетенциями ОП-1, ОП-3, ПР-2, ПТ-2, НИ-3, ПСК-11.
1. Общие принципы построения САУ техническими объектами и процессами, функции, структура и элементная база САУ
1.1. Состав и взаимодействие элементов технологической машины
Технологическая машина обрабатывает материальные, энергетические и информационные потоки. По тому, для обработки какого из потоков целевым образом предназначен элемент или подсистема машины, все их можно разделить на систему целевых механизмов машины, систему энергообеспечения или энергопитания и систему управления (рис. 1.).
Рис. 1. Структура технологической машины
Целевые или исполнительные механизмы (ИМ) непосредственно взаимодействуют с полуфабрикатами и заготовками. На входе таких механизмов материальный поток М (за-готовки, технологические среды обработки). Для своей работы целевые механизмы нуж-даются в потоке энергии Э того или иного вида (электроэнергия, пневмопривод, гидро-привод и т.п.).
Основное назначение энергетического потока – совершение работы по предписанному технологией преобразованию свойств полуфабрикатов. Задача системы энергообеспечения заключается в питании исполнительных механизмов тем или иным видом энергии. Для этого система получает поток той или иной энергии извне, преобразует и модулирует его должным образом и передает к исполнительным механизмам.
Система автоматического управления (САУ) преобразует информационные потоки. Ее основная задача или основная целевая функция – на основе информации о состоянии объекта управления И (состоянии системы целевых механизмов и системы энергообеспечения) выдать такие управляющие воздействия, чтобы технологическая машина функционировала в соответствии с предписанной или директивной технологией.
В развитом исполнительном механизме также можно выделить свою подсистему исполнительных механизмов, энергообеспечения и управления. На рис. 1. это отражено в виде рекурсии, когда структура технологической машины многократно отображена в структуре исполнительного механизма.
Соединены между собой и взаимодействуют подсистемы и элементы машины через материальные, энергетические и информационные потоки. Для каждого элемента или подсистемы можно выделить целевой, механический, энергетический и информационный интерфейс.
Целевой интерфейс, определяет назначение и способ взаимодействия элемента в системе. Механический интерфейс, задает расположение, крепление и подключение элемента к материальным потокам. Энергетический интерфейс показывает виды, характеристики и правила взаимодействия питающих элемент потоков энергии. Информационный интерфейс определяет виды, характеристики и правила (протоколы) обмена информацией на различных функциональных уровнях.
Определить элемент или подсистему технологической машины и сформулировать четкое техническое задание на его дальнейшую проработку - значит полностью определить его целевой, механический, энергетический и информационный интерфейсы.
Таким образом, все три подсистемы технологической машины оказываются распределенными по ряду иерархических уровней и обрабатывают материальные потоки, потоки энергии и информации, как между отдельными исполнительными механизмами, так и внутри них.
Информация – это сообщение о происходящих событиях, об изменениях интересующих нас величин. Информация «защита» в модуляции каких либо потоков: перемещении толкателя кулачкового механизма, продольных колебаниях звуковой волны, потоке фотонов света, в частотной или амплитудной модуляции радиоволны, в токе или напряжении на проводе, идущем, например, от датчика давлении или в витой паре сети Ethernet и т.п. Эти примеры можно продолжать бесконечно, важно отметить, что информация всегда как либо, хорошо или плохо, кодируется.
Различают аналоговое и цифровое (дискретное) кодирование информации. При аналоговом кодировании информацию несут конкретные значения: тока или напряжения с датчика, глубины и частоты амплитудной модуляции радиосигнала, интенсивности потока фотонов и их энергии. Такое кодирование эффективно, просто декодируется, у него лишь пара очень существенных недостатков, которые все более сужают его применение:
- существенное влияние помех на принимаемую информацию;
- неэффективное использование канала передачи.
При цифровом кодировании информация «зашита» и извлекается при сравнении величины сигнала с одним или несколькими пороговыми значениями. Если порога два – кодирование двоичное, как в большинстве окружающих нас устройств. Например, про двоичном кодировании уровнями ТТЛШ1 логики, сигнал считается нулем, если напряжение на проводе меньше 0,8 вольта и единицей при напряжении больше 2,4 вольта. Иначе информация недостоверна и не воспринимается. Интуитивно понятно, что вероятность ошибок при приеме и передаче снизилась.
Единицей информации является сообщение о наступлении одного из двух равновероятных событий. Это и есть тот самый бит, пожалуй самое часто произносимое слово, смысл которого мы только что уточнили (или узнали?).
Посчитать количество информации, содержащееся в сообщении можно по формуле:
здесь P – вероятность события, которое наступило согласно сообщению.
Характеристики
Тип файла документ
Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.
Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.
Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
