187925

Частотные методы анализа качества процесса регулирования: по вещественной частотной характеристике замкнутой системы, построение переходного процесса с помощью трапецеидальных характеристик.

Основные меры, применяемые для улучшения процессов управления. Введение корректирующих звеньев и их влияние на точность и качество регулирования. Последовательная и параллельная коррекция, ОС; их особенности и области применения. Передаточные функции соединений звеньев при введении корректирующих устройств. Активные и пассивные корректирующие звенья. Примеры корректирующих звеньев, варианты их включения. Корректирующие обратные связи (отрицательные и положительные) и их применение. Методика расчета параметров корректирующих звеньев.

Введение дополнительных контуров. Особенности применения дополнительных контуров для улучшения качеств регулирования при больших возмущениях. Понятия об инвариантных системах.

Раздел 3 Дискретные системы автоматического управления

Основные определения. Классификация дискретных систем управления. Импульсные элементы 1, 2 и 3 видов. Виды сигналов при различных формах импульсной модуляции. Структурная схема дискретной системы. Понятие о дискретном преобразовании Лапласа и математические основы теории дискретных систем. Решетчатые функции и их изображения.

Применение принципа суперпозиции для исследования дискретной системы управления. Расчленение на дискретную и линейную части системы автоматического управления. Определение временной и частотной характеристик линейной части при воздействии на нее последовательности импульсов. Передаточные функции дискретных систем.

Методы анализа устойчивости дискретных систем автоматического регулирования. Определение устойчивости по расположению корней характеристического уравнения. Частотные методы определения устойчивости дискретных систем.

Понятие о качестве переходных процессов дискретных САУ. Определение качества переходных процессов с использованием методов косвенной оценки. Опре-

21

деление по степени устойчивости и с помощью интегральной оценки. Понятие о коррекции дискретных систем автоматического управления.

Раздел 4 Нелинейные системы автоматического управления

Статические характеристики типовых нелинейностей. Статические и динамические нелинейности. Нелинейные САУ и их структурные схемы. Нелинейности в объекте управления и нелинейности в устройстве управления. Особенности преобразования структурных схем. Принцип суперпозиции в нелинейных САУ.

Исследование нелинейных систем методом фазовой плоскости. Затухающие процессы в устойчивой системе, изображение на фазовой плоскости. Расходящийся и гармонический переходные процессы, их изображение на фазовой плоскости.

Периодические режимы в нелинейных системах и особенности устойчивости. Автоколебательный режим. Равновесие по Ляпунову. Фазовые портреты нелинейных автоматических систем.

Исследование нелинейных систем методом гармонической линеаризации и ее особенности. Обоснование метода гармонической линеаризации. Коэффициенты гармонической линеаризации. Передаточные и частотные функции при гармонической линеаризации. Гармонический баланс.

Релейные САУ. Регуляторы с постоянной скоростью исполнительного механизма. Позиционные регуляторы. Скользящий режим работы релейных систем.

Раздел 5 Исследование систем автоматического управления при случайных воздействиях

Случайные величины. Числовые характеристики случайных величин: математическое ожидание, дисперсия, среднеквадратическое отклонение. Вероятностные характеристики случайных величин: плотность вероятности, функция вероятности. Законы распределения вероятности. Случайные (стохастические) процессы.

Исследование САУ при случайных воздействиях. Постановка задачи синтеза САУ. Прохождение случайного процесса через линейную систему. Помеха и полезный сигнал, методы фильтрации. Структурные схемы систем регулирования и эквивалентные схемы, им соответствующие. Примеры прохождения сигналов через линейную систему. Прохождение случайного сигнала через нелинейный элемент. По-

22

нятие о методе статической линеаризации и совместном методе статической и гармонической линеаризации.

Раздел 6 Самонастраивающиеся системы автоматического управления

Виды систем управления. Чувствительность САУ. Системы, настраивающиеся по характеристикам объекта. Самонастраивающиеся системы с эталонной моделью и программные самонастраивающиеся системы. Схемы, структуры. Преимущества и недостатки. Понятие об адаптивном уравнении. Основные функциональные модули систем управления. Понятие о системах экстремального регулирования. Использование возможностей применения ЭВМ.

Раздел 7 Техническое обеспечение систем автоматического управления

Устройства программного управления, алгоритмы управления и программное обеспечение. Использование возможностей управляющих микроЭВМ для управления технологическими процессами и оборудованием. Промышленные микропроцессорные контроллеры (МПК), их особенности. Средства разработки и отладки микропроцессорных систем для управления технологическим оборудованием.

Структурно-алгоритмическая организация систем управления. Перспективы развития систем управления технологическим оборудованием.

Для подготовки к вступительным испытаниям по дисциплине «Автоматическое управление» рекомендуется следующая литература:

1)Анхимюк, В. Л. Теория автоматического регулирования / В. Л. Анхимюк,

О. Ф. Опейко, Н. Н. Михеев. – Минск : Дизайн ПРО, 2002. –352с.–ISBN985-452-054-4;

2)Атаманчук, Г. В. Теория государственного управления : курс лекций / Г. В.

Атаманчук. – М. : Омега-Л, 2004. – 584 с. – ISBN 5-98119-097-3 ;

3)Бесекерский, В. А. Теория систем автоматического управления / В. А. Бесе-

керский, Е. П. Попов . – СПб. : Профессия, 2007. – 752 с. – ISBN 5-93913-035-6 ;

4)Бурганова, Л. А. Теория управления : учеб. пособие / Л. А. Бурганова. –

М. : ИНФРА-М, 2005. – 139 с. – ISBN 5-16-002172-8 ;

5)Гальперин, М. В. Автоматическое управление : учеб. / М. В. Гальперин. –

М. : Форум : ИНФРА-М, 2004. – 224 с. – ISBN 5-8199-0020-0. – ISBN 5-16-000543-9;

23

6) Дорф, Р. Современные системы управления : пер. с англ. / Р. Дорф, Р. Би-

шоп . – М. : Лаборатория Базовых Знаний, 2004. – 832 с. – ISBN 5-93208-119-8. – ISBN 0-13-030660-6 ;

7)Ким, Д. П. Теория автоматического управления : учеб. пособие для вузов :

в2 т. / Д. П. Ким. – М. : Физматлит, 2003. – Т. 1. – 288 с. – ISBN 5-9221-0379-2 ; Т. 2. – 464 с. – ISBN 5-9221-0534-5 ;

8)Кузьмин, А. В. Теория систем автоматического управления : учеб. для вузов / А. В. Кузьмин, А. Г. Схиртладзе. – Старый Оскол : ТНТ, 2009. – 224 с. – ISBN 978-5-94178-189-8 ;

9)Мирошник, И. В. Теория автоматического управления. Линейные системы /

И. В. Мирошник. – СПб. : ООО Питер принт, 2005. – 336 с. – ISBN 5-469-00350-7 ;

10)Пантелеев, А. В. Теория управления в примерах и задачах : учеб. пособие

/ А. В. Пантелеев, А. С. Бортаковский. – М.:Высш.шк.,2003.–583с.– ISBN5-06-004136-0;

11)Шишмарев, В. Ю. Основы автоматического управления : учеб. пособие для вузов / В. Ю. Шишмарев. – М. : Академия, 2008. – 352 с. – ISBN978-5-7695-3952-7.

2.5 Типовые элементы и устройства систем автоматического управления

Введение

Типовые элементы систем автоматического управления: назначение, классификация, общие характеристики элементов автоматики.

Раздел 1 Первичные преобразователи физических величин (датчики)

Классификация датчиков. Основные принципы классификации: по виду сигнала, по назначению, по месту использования в САУ. Статическая характеристика датчика. Чувствительность датчика и ее смысл. Динамические характеристики первичных преобразователей.

Классификация и основные характеристики первичных преобразователей с электрическим выходным сигналом. Датчики пути и положения рабочих органов автоматического оборудования. Электроконтактные датчики. Электроконтактные размерные датчики. Индуктивные датчики. Линейные и круговые индуктосины. Датчи-

24

ки углового положения. Сельсины. Потенциометрические датчики. Датчики скорости. Силовые датчики: электромеханические датчики, токовое реле.

Фотоэлектрические датчики: назначение, основные параметры, характеристики. Использование фотоэлектрических датчиков в системах автоматического управления (САУ). Конструкции и схемные решения.

Основные типы гидравлических и пневматических датчиков. Характеристики, конструкции, сфера применения.

Раздел 2 Преобразующие устройства

Использование дискретных сигналов в САУ. Необходимость преобразования. Виды преобразователей: реле счета импульсов, герконовое реле. Конструкции

и основные характеристики.

Назначение, области применения цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП) и аналого-цифровых преобразователей (АЦП). Необходимость преобразования. Основные технические характеристики, классификация ЦАП и АЦП. Принцип действия преобразователей; варианты схемной реализации. ЦАП и АЦП на дискретных элементах и в интегральном исполнении. Микросхемная реализация, схемы включения, основные параметры схем включения. Примеры ЦАП и АЦП.

Назначение, сфера применения усилителей-преобразователей. Основные технические характеристики, классификация. Электронные, решающие усилители, из- мерители-преобразователи.

Назначение и области применения гидравлических и пневматических усилителей. Основные технические характеристики и конструкции. Принцип действия гидравлических и пневматических усилителей. Примеры использования в реальных САУ. Выбор конструкции усилителя по заданным параметрам.

Раздел 3 Специальныеэлементыиустройства

Принцип действия электронных коммутаторов, типы и применение. Электрические схемы электронных коммутаторов.

Задающие устройства в общей функциональной схеме системы автоматического регулирования (САР). Назначение, типы и основные характеристики задаю-

25

щих устройств. Выбор задающих устройств для конкретной САР. Примеры задающих устройств в конкретной САР.

Раздел 4 Типовые элементы и устройства электроавтоматики

Переключатели, конечные выключатели, контроллеры: назначение, принцип действия, устройство. Магнитные пускатели, автоматы. Предохранители. Методика выбора автоматических выключателей, контакторов и магнитных пускателей для электроприводов. Особенности эксплуатации релейно-контакторной аппаратуры.

Назначение и области применения бесконтактных устройств автоматики. Электронное полупроводниковое реле времени. Цифровые реле на счетчиках. Организация временной задержки сигнала цифровыми схемами.

Принцип действия, конструкция магнитных усилителей. Схемы включения магнитных усилителей. Характеристики магнитных усилителей.

Электромагниты переменного тока: назначение, принцип действия, характеристики. Электромагниты постоянного тока: назначение, принцип действия, характеристики. Электромагнитные муфты: назначение, принцип действия, характеристики.

Раздел 5 Индикаторные устройства

Принципы подбора и применения индикаторных устройств (ИУ) в САУ. Основные характеристики ИУ: разрешающая способность, количество знакомест. Газоразрядные, семисегментные индикаторы.

Организация дискретной и цифровой индикации в САУ. Динамическая индикация. Принципы организации схем управления матричными, светодиодными и точечными индикаторами.

Раздел 6 Надежность элементов САУ

Показатели надежности: вероятность безотказной работы, вероятность и интенсивность отказов. Взаимосвязь основных показателей. Методика ориентировочного расчета надежности.

Для подготовки к вступительным испытаниям по дисциплине «Типовые элементы и устройства систем автоматического управления» рекомендуется следующая

26

литература:

1)Атамалян, Э. Г. Приборы и методы измерения электрических величин : учеб. пособие для втузов / Э. Г. Атамалян. – 3-е изд., перераб. и доп. – М. : Дрофа, 2005. – 415 с. – ISBN 5-7107-7933-4 ;

2)Водовозов, А. М. Элементы систем автоматики : учеб. пособие для вузов /

А. М. Водовозов. – М. : Академия, 2006. – 224 с. – ISBN 5-7695-2934-2 ;

3)Дорф, Р. Современные системы управления : пер. с англ. / Р. Дорф, Р. Би-

шоп . – М. : Лаборатория Базовых Знаний, 2004. – 832 с. – ISBN 5-93208-119-8. – ISBN 0-13-030660-6 ;

4)Келим, Ю. М. Типовые элементы систем автоматического управления : учеб. пособие для студ. учреждений сред. проф. образования / Ю. М. Келим. – М. :

Форум : ИНФРА-М, 2007. – 384 с. – ISBN 5-8199-0043-Х. – ISBN 5-16-000989-2 ;

5)Клаассен, К. Основы измерений. Датчики и электронные приборы: учеб. пособие / К. Клаассен ; пер. с англ. Е. В. Воронова, А. Л. Ларина. – 3-е изд. – Долго-

прудный : Интеллект, 2008. – 352 с. – ISBN 978-5-91559-001-3 ;

6)Контрольно-измерительные приборы и инструменты : учебник для образоват. учреждений начального проф. образования / С. А. Зайцев [и др.]. – 2-е изд.,

стер. – М. : Академия, 2006. – 464 с. – ISBN 5-7695-3056-1 ;

7)Проектирование систем автоматизации технологических процессов : справочное пособие / А. С. Клюев [и др.] ; под ред. А. С. Клюева. – 3-е изд., стер., пере-

печатанное с изд. 1990 г. – М. : Альянс, 2008. – 464 с. – ISBN 978-5-903034-44-4;

8)Рачков, М. Ю. Технические средства автоматизации : учебник / М. Ю. Рач-

ков . – 2-е изд., стер. – М. : МГИУ, 2009. – 186 с. – ISBN 978-5-2760-1687-0. ;

9)Соснин, О. М. Основы автоматизации технологических процессов и произ-

водств / О. М. Соснин. – М. : Академия, 2007. – 240 с. – ISBN 978-5-7695-3623-6 ;

10)Шандров, Б. В. Технические средства автоматизации : учебник для вузов /

Б. В. Шандров, А. Д. Чудаков. – М. : Академия, 2007. – 368 с. – ISBN978-5-7695-3624-3;

11)Шишмарев, В. Ю. Типовые элементы систем автоматического управления : учеб. для сред. проф. образования / В. Ю. Шишмарев. – М. : Академия, 2004. –

304 с. – ISBN 5-7695-1328-4.

27

3 Спецификация контрольно-измерительных материалов

В таблице 1 приведена спецификация контрольно-измерительных материалов.

Таблица 1 – Спецификация контрольно-измерительных материалов

28

4 Пример контрольно-измерительных материалов

1 Сопротивление проводника при температуре 20 0С было 40 Ом. Каким станет сопротивление при 80 0С?

a)R2 = 30,6 Ом ;

b)R2 = 35,6 Ом ;

c)R2 = 45,6 Ом ;

d)R2 = 49,6 Ом ;

e)R2 = 59,6 Ом.

2 По какой формуле определяется сила тока в цепи двигателя в момент пуска?

a)I = (E-U)/RВТ ;

b)I = (U-E)/RВТ ;

c)I = U/ RВТ ;

d)I = (E+U)/RВТ ;

e)в момент пуска тока в цепи двигателя нет.

3 Лампы накаливания с номинальным напряжением 220 В включают в трехфазную сеть с линейным напряжением 380 В. Какую используют схему соединения ламп?

a)звезда;

b)звезда с нулевым проводом;

c)треугольник;

d)лампы нельзя включать в сеть с линейным напряжением 380 В;

e)нет правильного ответа.

4 Какое магнитное поле возникает в статоре трехфазного асинхронного двигателя при подаче трехфазного тока?

a)постоянное;

b)переменное неподвижное;

c)вращающееся;

d)бегущее;

29

e) нет правильного ответа.

5 Какие входные сигналы усиливает дифференциальный усилитель?

a)синфазные переменные;

b)противофазные (разностные);

c)вне зависимости от соотношения фаз сигналов на его входах;

d)равные, постоянные положительные напряжения на его входах;

e)равные, постоянные отрицательные напряжения на его входах.

6 Можно ли использовать неосвещенный фотодиод в качестве выпрямителя?

a)да;

b)нет;

c)только освещенный красным светом;

d)только освещенный фиолетовым светом;

e)нет правильного ответа.

7Что произойдет, если в транзисторе типа p-n-p «плюс» подключить к коллектору, а «минус» – к эмиттеру?

a) прибор выйдет из строя;

b) транзистор не будет работать;

c) уменьшится коэффициент усиления; d) наступит пробой (электрический); e) нет правильного ответа.

8При какой схеме включения транзистора коэффициент усиления по мощности меньше или равен единицы?

a) с общей базой;

b) с общим эмиттером; c) с общим коллектором;

d) во всех случаях он больше единицы; e) во всех случаях он меньше единицы.

9Манипулятор «мышь» – это устройство:

a)вывода;

b)ввода;

30