376

2

УДК 658

История и методология науки, техники и технологий в области

управления: Методические указания для самостоятельной работы студентов по

направлению подготовки 15.04.04 – «Автоматизация технологических

процессов и производств» / А.А. Мещерякова; М-во образования и науки РФ,

ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». – Воронеж, 2016. – 10 с.

Печатается по решению редакционно-издательского совета ВГЛТУ

Рецензент: д.т.н., профессор, зав. кафедрой электротехники и автоматики ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет имени Петра I» Афоничев Д.Н.

3

1. Введение

Учебным планом по направлению подготовки магистра 15.04.04 – «Автоматизация технологических процессов и производств» предусмотрено изучение курса «История и методология науки, техники и технологий в области управления».

Целью изучения дисциплины является усвоение основных фактов, событий и идей в ходе истории и методологии развития науки, техники и технологий в области управления.

Врезультате освоения дисциплины студент должен:

-знать эскизные, технические и рабочие проекты автоматизированных и автоматических производств различного технологического и отраслевого назначения;

-знать технические средства и системы автоматизации управления, контроля, диагностики и испытаний;

-разбираться в технических расчетах по проектам, технико-экономическом и функционально-стоимостном анализе эффективности проектов;

-знать системы управления жизненным циклом продукции и ее качеством с использованием современных средств автоматизации проектирования,;

-изучить жизнестойкость средств и систем автоматизации, контроля, диагностики, испытаний и управления при изменении действия внешних факторов, снижающих эффективность их функционирования;

-уметь разрабатывать мероприятия по комплексному использованию сырья, замене дефицитных материалов и изысканию рациональных способов утилизации отходов производства.

2.Общие указания

Методические указания предназначены для магистров 1-го курса (1-й семестр) очного обучения. Объем дисциплины и виды учебной работы по семестрам приведены в табл. 1.

Цель лекций – дать основные направления по наиболее сложным разделам дисциплины, а также изложить материал по новейшим достижениям, не получившим достаточного освящения в учебной литературе.

Обзорный характер лекций не дает основание рекомендовать их в качестве единственного источника при подготовке к зачету.

Лабораторные занятия посвящены моделированию услуги на плоскости услуг концептуальной модели интеллектуальной сети, моделированию услуги на глобальной функциональной плоскости концептуальной модели интеллектуальной сети, моделированию услуги на распределенной функциональной плоскости концептуальной модели интеллектуальной сети,

4

моделированию услуги на физической плоскости концептуальной модели интеллектуальной сети.

Таблица 1 - Объем дисциплины и виды учебной работы

3. Содержание разделов дисциплины

Раздел 1 Основные сведения о системах автоматического регулирования.

Основные этапы развития науки, техники и технологий в области управления. Современное состояние и перспективы развития науки, техники и технологий в области автоматического управления. Классификация автоматических систем. Регулирование по отклонению. Принцип отрицательной обратной связи. Регулирование по возмущению. Основные элементы функциональной схемы системы автоматического регулирования. Регулярные сигналы и их характеристики. Определение линейной стационарной системы.

Раздел 2 Математическое описание систем автоматического управления.

Основные способы математического описания. Уравнения движения. Линеаризация дифференциальных уравнений. Примеры уравнений объектов управления. Свободное, установившееся и переходное движения системы. Статические и динамические характеристики. Временные динамические характеристики: кривая разгона и весовая функция линейных систем. Интеграл

5

свертки. Непрерывные модели. Построение модели простого объекта. Непрерывная модель общего вида. Нахождение траектории движения объекта. Переходные и частотные характеристики объекта. Типовые элементарные звенья. Дискретные модели. Управляемость и наблюдаемость линейной системы.

Раздел 3 Частотные характеристики линейных систем автоматического регулирования

Частотные характеристики. Амплитудно-фазовая характеристика, амплитудно-частотная характеристика, фазо-частотная характеристика, вещественно-частотная характеристика, мнимая частотная характеристика.

Определение частотных характеристик, их взаимосвязь. Физический смысл частотных характеристик. Понятие минимально-фазовой системы. Сравнение максимально фазовой системы с неминимально-фазовой.

Раздел 4 Устойчивость линейных систем

Понятие устойчивости и ее определение. Устойчивость решения обыкновенного дифференциального уравнения, признак устойчивости (необходимое и достаточное условие устойчивости). Необходимое условие устойчивости. Изображение свободных движений линейных стационарных систем второго порядка на фазовой плоскости. Алгебраический критерий устойчивости Рауса–Гурвица. Область устойчивости. Частотные методы исследования устойчивости. Критерий Михайлова. Критерий Найквиста. Область применения критерия Найквиста. Метод Д-разбиения, построение области устойчивости.

Раздел 5 Исследование качества процесса регулирования

Требования к переходному процессу. Прямые показатели качества. Косвенные методы исследования качества регулирования. Показатели качества: частотные, корневые, интегральные. Исследование автоматических систем с помощью частотных характеристик. Трапециидальные характеристики. Методы построения переходных процессов: метод трапеций, метод Акульшина.

6

4. Лабораторные занятия

Перечень лабораторных работ по курсу для студентов очного обучения представлен в табл.2.

Таблица 2 - Перечень лабораторных работ

5. Самостоятельная работа магистров

Часть материала курса вынесена на самостоятельное изучение магистров. Темы этой работы представлены в табл.3.

Таблица 3 - Перечень вопросов, выносимых на самостоятельное изучение

7

Контроль самостоятельной работы магистров осуществляется преподавателем. Контроль качества освоения дисциплины проводится посредством текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации обучающихся. Результаты контроля отражаются в баллах модульно-рейтинговой системы оценки знаний магистра.

После прослушивания курса лекций, выполнения лабораторных работ магистр допускается к сдаче зачета. Контрольные вопросы к зачету для магистров очного обучения приведены ниже.

6.Контрольные вопросы

1.Основные сведения о системах автоматического регулирования.

2.Основные этапы развития науки, техники и технологий в области управления.

3.Современное состояние и перспективы развития науки, техники и технологий в области автоматического управления.

4.Классификация автоматических систем.

5.Регулирование по отклонению.

6.Принцип отрицательной обратной связи. Регулирование по возмущению.

7.Основные элементы функциональной схемы системы автоматического регулирования.

8.Регулярные сигналы и их характеристики. Определение линейной стационарной системы.

8

9. Математическое описание систем автоматического управления.

10.Основные способы математического описания. Уравнения движения.

11.Статические и динамические характеристики.

12.Временные динамические характеристики: кривая разгона и весовая функция линейных систем.

13.Непрерывные модели.

14.Нахождение траектории движения объекта.

15.Переходные и частотные характеристики объекта. Типовые элементарные звенья. Дискретные модели.

16.Управляемость и наблюдаемость линейной системы.

17.Частотные характеристики линейных систем автоматического регулирования.

18.Амплитудно-фазовая характеристика, амплитудно-частотная характеристика, фазо-частотная характеристика, вещественно-частотная характеристика, мнимая частотная характеристика.

19.Определение частотных характеристик, их взаимосвязь.

20.Физический смысл частотных характеристик.

21.Понятие минимально-фазовой системы.

22.Сравнение максимально фазовой системы с неминимально-фазовой. 23.Устойчивость линейных систем. Понятие устойчивости и ее определение. 24.Устойчивость решения обыкновенного дифференциального уравнения,

признак устойчивости (необходимое и достаточное условие устойчивости).

25.Изображение свободных движений линейных стационарных систем второго порядка на фазовой плоскости.

26.Исследование качества процесса регулирования

27.Требования к переходному процессу.

28.Прямые показатели качества.

29.Косвенные методы исследования качества регулирования. 30.Показатели качества: частотные, корневые, интегральные.

31.Исследование автоматических систем с помощью частотных характеристик.

32.Трапециидальные характеристики.

Библиографический список

Основная литература

1.Петровский, В.С. Автоматизация технологических процессов и производств лесопромышленного комплекса [Текст]: учеб. / под ред. В.С. Петровского // В.С. Петровский. – Воронеж: Воронеж. гос. лесотехн. акад., 2011. – 400 с.

9

2.Основы теории автоматического управления. Учебное пособие/ А.В.Рощин.

– М.: МГУПИ, 2007. – 100 с.: ил ед окно

3.Муромцев, Ю.Л.Основы автоматики и системы автоматического управления :учебное пособие / Ю.Л. Муромцев, Д.Ю. Муромцев. – Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2008. – Ч. 1. – 96 с.ед окно

Дополнительная литература

1. Поляков, С.И. Автоматика и автоматизация производственных процессов [Текст] : учеб. пособие / С. И. Поляков ; Фед. агентство по образованию, ГОУ ВПО «ВГЛТА». – Воронеж, 2008. – 372 с.

2. Поляков, С.И. Автоматизация технологических процессов и производств [Текст] : методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов спец. 220301 – АТП и П (ЛК) / С. И. Поляков ; ГОУ ВПО «ВГЛТА» – Воронеж, 2010.

3. Попиков П. И. История и методология науки в области технологии машиностроения [Электронный ресурс]: тексты лекций / П. И. Попиков; ВГЛТА. - Воронеж, 2014. - ЭБС ВГЛТА.

4. Никифоров, А. Д. Современные проблемы науки в области технологии машиностроения [Текст]: учеб. пособие / Анатолий Дмитриевич ; А. Д. Никифоров. - М.: Высш. шк., 2006. -392 с.

10

Мещерякова Анна Анатольевна

История и методология науки, техники и технологий в

области управления

Методические указания для самостоятельной работы по направлению подготовки магистров 15.04.04 – «Автоматизация технологических процессов

и производств» для очной формы обучения

Редактор С.Ю. Крохотина

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова»