litceysel.ru
добавить свой файл
1
УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ПО ДИСЦИПЛИНЕ

ОСНОВЫ ТЕОРИИ УПРАВЛЕНИЯ
Трибунский А.И.


Требования к обязательному минимуму содержания основной

образовательной программы:

Управление и информатика; общие принципы системной организации; устойчивость, управляемость и наблюдаемость; инвариантность и чувствительность систем управления; математические модели объектов и систем управления; формы представления моделей; методы анализа и синтеза систем управления. Цифровые системы управления; использование микропроцессоров и микро-ЭВМ в системах управления; особенности математического описания цифровых систем управления, анализа и синтеза систем управления с ЭВМ в качестве управляющего устройства; программная реализация алгоритмов управления в цифровых системах.

Цели преподавания дисциплины:

Формирование методологической базы для изложения в последующих курсах вопросов теоретико-системного характера. Будущим специалистам в области создания, исследования и эксплуатации средств вычислительной техники показывается, что управление связано с получением, передачей и обработкой информации, что современные системы автоматизации и управления строятся на базе вычислительных машин, комплексов, систем и сетей, что фундаментальные проблемы теории управления имеют аналогии в задачах анализа и организации вычислений, обработки данных, принятия решений.

Перечень дисциплин, усвоение которых студентам необходимо для усвоения курса

«Информатика», «Математика», «Физика».

В результате изучения курса студент должен

знать:

  • основные положения теории управления;


  • принципы и методы построения моделей динамических систем управления.

уметь:

  • применять основные методы получения и преобразования моделей динамических систем, анализа и синтеза систем управления, в т.ч. систем с цифровыми управляющими устройствами.

иметь представление о:

  • направлениях использования микропроцессоров и микро-ЭВМ в системах управления;

  • особенностях использования ЭВМ в качестве управляющих устройств;

  • областях применения теории управления.

Основными видами занятий являются лекции и практические занятия.

Основными видами промежуточного контроля знаний являются:

Основными видами рубежного контроля знаний являются

Часы, отведенные на изучение дисциплины, согласно учебному плану (68ч):

Форма обучения

Всего ауд. занятий

Самостоятельная работа

очная

54ч

14ч

очно-заочная(вечерняя)

18ч

50ч

заочная

12ч

56ч





СОДЕРЖАНИЕ КУРСА




Тема 1. Общие понятия об управлении и системах управления

Понятия «объект управления», «цель управления», «процесс управления», «обратная связь», «динамическая система». Виды управления в различных сферах человеческой деятельности, управление в автоматических и автоматизированных системах, в социальной сфере. Иерархия систем управления, автоматизированные и автоматические системы управления, комплексная автоматизация производства. Роль средств ВТ на различных уровнях автоматизации. Принципы управления и структуры систем. Информация и управление. Классификация систем управления по информационному, алгоритмическому, энергетическому признакам и по типу сигналов. Управление по разомкнутому и замкнутому циклу. Комбинированный принцип управления. Примеры построения систем управления. Одномерные и многомерные системы. Иерархические, составные и распределенные системы управления. Адаптивные системы.

Тема 2. Линейные модели и характеристики систем управления

Модели вход-выход: дифференциальные уравнения; передаточные функции; временные и частотные характеристики. Преобразование форм представления моделей вход-выход. Модели вход-состояние-выход — системы дифференциальных уравнений в форме пространства состояний. Построение моделей вход-выход по системе дифференциальных уравнений и по уравнениям в форме пространства состояний. Модели СУ с раскрытой причинно-следственной структурой: структурные схемы; сигнальные графы. Преобразование форм представления моделей с раскрытой структурой. Построение моделей вход-выход систем с раскрытой структурой. Последовательное применение правил эквивалентного преобразования графов. Формула Мэзона. Построение моделей с раскрытой структурой по моделям вход-выход. Построение модели в форме пространства состояний по дифференциальному уравнению n-го порядка. Построение структурных схем по передаточной функции. Модели среды.


Тема 3. Анализ линейных непрерывных систем управления

Задачи анализа. Анализ устойчивости: устойчивость по начальным условиям; устойчивость вход-выход. Критерии устойчивости. Устойчивость систем с типовой структурой —  бесконтурных, одноконтурных. Инвариантность СУ. Формы инвариантности. Селективная инвариантность к внешним воздействиям. Инвариантность систем с типовой структурой. Чувствительность СУ. Показатели качества СУ: корневые, интегральные, частотные. Управляемость и наблюдаемость СУ. Алгебраические критерии управляемости и наблюдаемости. Принцип дуальности. Использование ЭВМ для анализа линейных систем.

Тема 4. Синтез линейных непрерывных систем управления

Постановка задачи синтеза, цель, критерии, ограничения. Синтез параметрический, структурный, топологический. Основные этапы синтеза систем управления. Методика синтеза в частотной области, по интегральным квадратичным критериям. Параметрический синтез систем управления. Задача векторной оптимизации. Расчет настроек типовых регуляторов. Пример расчета системы управления. Использование ЭВМ при проектировании систем управления.

Тема 5. Общие вопросы цифрового управления

Краткий обзор развития техники и теории цифрового управления. Направления использования микропроцессоров и микро-ЭВМ в системах управления. Особенности использования ЭВМ в качестве управляющих устройств систем управления Примеры цифрового управления в реальном масштабе времени. Способы описания цифровых систем и обзор методов их исследования и проектирования.

Тема 6. Математическое описание и особенности расчета цифровых систем управления

Разновидности нелинейностей цифровых систем управления. Статический расчет цифровых систем. Источники ошибок, связанных с квантованием по уровню. Анализ свойств динамических систем с квантованием по уровню на основе метода гармонического баланса. Использование фазового пространства для исследования цифровых систем управления. Проблемы описания и исследования цифровых систем с учетом квантования по времени. Дискретные модели цифровых систем. Формы представления операторов дискретных систем и особенности их использования. Особенности анализа свойств динамических систем с квантованием по времени. Дискретные алгоритмы управления и их программная реализация в цифровых системах.


ЛИТЕРАТУРА




Основная:

  1. Мирошник И.В. Теория автоматического управления. Линейные системы. - СПб.: Питер, 2005. - 336с., ил. - (Серия «Учебное пособие»).




Дополнительная:

  1. Ерофеев А.А. Теория автоматического управления: Учебник для вузов. Спб: Политехника, 2005.

  1. Алексеев А.А., Имаев Д.Х., Кузьмин Н.Н., Яковлев В.Б. Теория управления: Учебник. Спб: Изд-во СПбГЭТУ « ЛЭТИ» , 1999

  1. Анализ и синтез систем управления / Д.Х. Имаев и др. Спб, Гданьск, Сургут, Томск: Информ.-изд. центр Сургут. гос. ун-та, 1998

  1. «Автоматика и телемеханика» . РАН. М.: Изд-во « Наука»