Цифровые системы управления

Описание: Представлены основные идеи и принципы построения цифровых систем управления. Рассматриваются математическое описание аналоговых и дискретных сигналов и систем, вопросы устойчивости и качества регулирования цифровых систем управления, задачи анализа и синтеза цифровых регуляторов. Изучаются методы перехода от непрерывной системы к дискретной и методы обратного перехода, особенности применения типовых регуляторов в дискретной форме. Рассмотрены вопросы реализации цифровых систем управления.

Количество кредитов: 5

Трудоемкость дисциплины:

Виды работ	часы
Лекции	15
Практические работы	30
Лабораторные работы
СРОП	30
СРО	75
Форма итогового контроля	экзамен
Форма проведения итогового контроля	Экзамен

Компонент: Компонент по выбору

Цикл: Профилирующие дисциплины

Цель

• Теоретическое и практическое освоение методов и средств построения цифровых систем управления

Задача

• Овладение знаниями и навыками построения, математического описания , основных идей и методов расчета и применения цифровых систем управления

Результат обучения: знание и понимание

• Специальные знания в области математических, естественных, гуманитарных и экономических наук.

Результат обучения: применение знаний и пониманий

• Способность применять базовые и специальные знания в области математических, естественных, гуманитарных и экономических наук в комплексной инженерной деятельности на основе целостной системы научных знаний об окружающем мире. Демонстрировать понимание сущности и значения информации в развитии современного общества, владение основными методами , способами и средствами получения, хранения, переработки информации; использование для решения коммуникативных задач современных технических средств и информационных технологий.

Результат обучения: формирование суждений

• Способность самостоятельно применять методы и средства познания, обучения и самоконтроля, осознавать перспективность интеллектуального, культурного, нравственного, физического и профессионального саморазвития и самосовершенствования, уметь критически оценивать свои достоинства и недостатки.

Результат обучения: коммуникативные способности

• Способность эффективно работать индивидуально и в качестве члена команды, демонстрируя навыки руководства отдельными группами исполнителей, в том числе над междисциплинарными проектами, уметь проявлять личную ответственность, приверженность профессиональной этике и нормам ведения профессиональной деятельности.

Результат обучения: навыки обучения или способности к учебе

• Демонстрировать знание правовых, социальных, экологических и культурных аспектов комплексной инженерной деятельности, осведомленность в вопросах охраны здоровья, безопасности жизнедеятельности и труда на производстве.

Методы преподавания

ри проведении учебных занятий предусматривается использование следующих образовательных технологий: - интерактивная лекция (применение следующих активных форм обучения: ведомая (управляемая) дискуссия или беседа; модерация; демонстрация слайдов или учебных фильмов; мозговой штурм; мотивационная речь); - построение сценариев развития различных ситуаций на основе заданных условий; - информационно-коммуникационная (например, занятия в компьютерном классе с использованием профессиональных пакетов прикладных программ); - поисково-исследовательская (самостоятельная исследовательская деятельность студентов в процессе обучения); - решение учебных задач.

Оценка знаний обучающегося

Преподаватель проводит все виды работ текущего контроля и выводит соответствующую оценку текущей успеваемости обучающихся два раза в академический период. По результатам текущего контроля формируется рейтинг 1 и 2. Учебные достижения обучающегося оцениваются по 100-балльной шкале, итоговая оценка Р1 и Р2 выводится как средняя арифметическая из оценок текущей успеваемости. Оценка работы обучающегося в академическом периоде осуществляется преподавателем в соответствии с графиком сдачи заданий по дисциплине. Система контроля может сочетать письменные и устные, групповые и индивидуальные формы.

Период	Вид задания	Итого
1  рейтинг	Практические работы	0-100
	Практические работы
	Практические работы
	Практические работы
	Практические работы
	Расчетные работы
	Расчетные работы
	Расчетные работы
	Тест 1
2  рейтинг	Практические работы	0-100
	Практические работы
	Практические работы
	Практические работы
	Практические работы
	Расчетные работы
	Расчетные работы
	Расчетные работы
	Тест 2
Итоговый контроль	экзамен	0-100

Политика оценивания результатов обучения по видам работ

Вид задания	90-100	70-89	50-69	0-49
	Отлично	Хорошо	Удовлетворительно	Неудовлетворительно

Форма оценки

Итоговая оценка знаний обучающего по дисциплине осуществляется по 100 балльной системе и включает:

• 40% результата, полученного на экзамене;
• 60% результатов текущей успеваемости.

Формула подсчета итоговой оценки:

И= 0,6	Р1+Р2	+0,4Э
	2

 

где, Р₁, Р₂ – цифровые эквиваленты оценок первого, второго рейтингов соответственно; Э – цифровой эквивалент оценки на экзамене.

Итоговая буквенная оценка и ее цифровой эквивалент в баллах:

Буквенная система оценки учебных достижений обучающихся, соответствующая цифровому эквиваленту по четырехбалльной системе:

Оценка по буквенной системе	Цифровой эквивалент	Баллы (%-ное содержание)	Оценка по традиционной системе
A	4.0	95-100	Отлично
A-	3.67	90-94
B+	3.33	85-89	Хорошо
B	3.0	80-84
B-	2.67	75-79
C+	2.33	70-74
C	2.0	65-69	Удовлетворительно
C-	1.67	60-64
D+	1.33	55-59
D	1.0	50-54
FX	0.5	25-49	Неудовлетворительно
F	0	0-24

Темы лекционных занятий

• Введение
• Техническая структура распределенной цифровой системы управления
• Функциональная структура цифровой системы управления
• Описание непрерывных сигналов
• Описание непрерывных динамических систем
• Описание дискретных сигналов
• Теорема Котельникова
• Описание дискретных систем
• Нули, полюсы и вычеты дискретной передаточной функции
• Переход от непрерывной системы к дискретной и обратный переход
• Анализ и синтез систем управления
• Основные показатели качества работы цифровых систем управления
• Динамические свойства экстраполятора (фиксатора) нулевого порядка
• Цифровые ПИД-регуляторы
• Вопросы реализации цифровых систем управления

Основная литература

• Теория автоматического управления: Учебник для вузов/ С.Е. Душин, Н.С.Зотов, Д.Х. Имаев и др. – М.: Высшая школа, 2003. – 567 с.
• Изерман Р. Цифровые системы управления /Пер. с англ. – М.: Мир, 1984. – 541 с.
• Олсон Г., Пиани Д. Цифровые системы автоматизации и управления. – СПб.: Невский Диалеккт, 2001. – 557 с.: ил. 4 Острем К., Виттенмарк Б. Системы управления с ЭВ/ Пер. с енгл. – М.: Мир, 1987. – 480 с., ил.
• Дорф Р, Бишоп Р. Современные системы управления /Пер. с англ. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2002. – 832 с
• Крутько П.Д. и др. Алгоритмы и программы проектирования автоматических систем. – М.: Радио и связь, 1988. – 306 с.
• Теория автоматического регулирования.- Часть первая. Под ред. А. А. Воронова. М. : Высшая школа, 1986.
• Методы классической и современной теории автоматического управления. Учебник в пяти томах./Под ред. К.А. Пупкова, Н.Д. Егупова. – М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана. – 2004.
• Теория автоматического регулирования.- Часть вторая. Под ред. А. А. Воронова. М.: Высшая школа, 1986. – 504с.

Дополнительная литература

• Мирошник И.В. Теория автоматического управления. Линейные системы. – СПб.: Питер, 2005. – 336 с.
• Ким Д.П. Теория автоматического управления. Т.1. Линейные системы. – М.: Физматлит, 2003. – 288 с.
• Ротач В.Я. Теория автоматического управления: Учебник для вузов. – М.: Издательский дом МЭИ, 2008. – 396 с.
• Избранные главы теории автоматического управления. / Б.Р. Андриевский, А.Л. Фрадков – СПб.: Наука, 2000. – 475 с.
• Куо Б. Теория и проектирование цифровых систем управления/Пер. с англ. – М.: Машиностроение, 1986. – 448 с., ил.
• Поляков К.Ю. Основы теории цифровых систем управления: учеб. пособие; СПбГМТУ. – СПб.: 2006. 161 с.
• В.В. Григорьев, С.В. Быстров и др. Цифровые системы управления: учеб. пособие; СПбГУ ИТМО. – СПб.: 2011. 133 с.