Цифровые системы управления

Beschreibung: 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.

Betrag der Credits: 5

Пререквизиты:

• Нелинейные системы автоматического регулирования

Arbeitsintensität der Disziplin:

Komponente: Вузовский компонент

Zyklus: 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.

Lehrmethoden

- - интерактивная лекция (применение следующих активных форм обучения: ведомая (управляемая) дискуссия или беседа; 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 различных профессиональных пакетов прикладных программ); - поисково-исследовательская (самостоятельная исследовательская деятельность студентов в процессе обучения).

Bewertung des Wissens der Studierenden

Die Bewertungspolitik der Lernergebnisse nach Arbeitstyp

Bewertungsbogen

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:

 

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:

Темы лекционных занятий

• Введение. Применение вычислительной техники в управлении процессами. Основные особенности цифровых систем управления. Этапы применения цифровой техники для управления. Перспективы развития цифровых систем контроля и управления
• Техническая структура распределенной цифровой системы управления. Информационная структура системы управления.
• Функциональная структура цифровой системы управления. Описание работы и представление сигналов.
• Описание непрерывных сигналов. Типовые сигналы. Преобразование Фурье и Лапласа.
• Описание непрерывных динамических систем. Описание во временной и частотной областях и в пространстве состояний
• Описание дискретных сигналов. Спектр дискретных сигналов
• Теорема Котельникова. Z-преобразование
• Описание дискретных систем. Дискретная импульсная характеристика системы. Передаточная функция и ее виды. Частотная характеристика
• Нули, полюсы и вычеты дискретной передаточной функции. Расчет импульсной характеристики дискретной системы. Устойчивость дискретных систем. Представление дискретной системы в пространстве состояний
• Переход от непрерывной системы к дискретной и обратный переход
• Анализ и синтез систем управления. Два подхода к анализу и синтезу цифровых систем управления
• Основные показатели качества работы цифровых систем управления
• Динамические свойства экстраполятора (фиксатора) нулевого порядка. Исследование устойчивости цифровых систем управления. Обобщенный линейный регулятор. Методы параметрического синтеза
• Цифровые ПИД-регуляторы
• Вопросы реализации цифровых систем управления

Основная литература

• 1. Теория автоматического управления: Учебник для вузов/ С.Е. Душин, Н.С.Зотов, Д.Х. Имаев и др. – М.: Высшая школа, 2003. – 567 с. 2 Изерман Р. Цифровые системы управления /Пер. с англ. – М.: Мир, 1984. – 541 с. 3 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. 5 Дорф Р, Бишоп Р. Современные системы управления /Пер. с англ. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2002. – 832 с 6 Крутько П.Д. и др. Алгоритмы и программы проектирования автоматических систем. – М.: Радио и связь, 1988. – 306 с. 7 Теория автоматического регулирования.- Часть первая. Под ред. А. А. Воронова. М. : Высшая школа, 1986. 9 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. 10 Теория автоматического регулирования.- Часть вторая. Под ред. А. А. Воронова. М.: Высшая школа, 1986. – 504с. 11 Мирошник И.В. Теория автоматического управления. Линейные системы. – СПб.: Питер, 2005. – 336 с. 12 Ким Д.П. Теория автоматического управления. Т.1. Линейные системы. – М.: Физматлит, 2003. – 288 с. 13 Ротач В.Я. Теория автоматического управления: Учебник для вузов. – М.: Издательский дом МЭИ, 2008. – 396 с. 14 Избранные главы теории автоматического управления. / Б.Р. Андриевский, А.Л. Фрадков – СПб.: Наука, 2000. – 475 с. 15 Куо Б. Теория и проектирование цифровых систем управления/Пер. с англ. – М.: Машиностроение, 1986. – 448 с., ил. 16 Поляков К.Ю. Основы теории цифровых систем управления: учеб. пособие; СПбГМТУ. – СПб.: 2006. 161 с. 17 В.В. Григорьев, С.В. Быстров и др. Цифровые системы управления: учеб. пособие; СПбГУ ИТМО. – СПб.: 2011. 133 с. 18. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов - СПб.: Питер, 2003. - 608 с.: ил. 19. Бронштейн И. Н., Семендяев К. А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов.—13-е изд., исправленное. — М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986.— 544 с. 20. Ли Т.Г., Адамс Г.Э., Гейнз У.М. Управление процессами с помощью вычислительных машин. Моделирование и оптимизация. – М.: Советское радио, 1972. – 312 с. 21. Ким Д.П. Теория автоматического управления. Т.2. Многомерные, нелинейные, оптимальные и адаптивные системы: Учебное пособие. – М.: Физматлит, 2004. – 464 с. 22. Мирошник Б.Р. Теория автоматического управления. Нелинейные и оптимальные системы. – СПб.: Питер, 2006. – 272 с. 23. Ким Д.П. Теория автоматического управления. Т.1 – М.: Физматлит, 2004. 24. Джексон Р.Г. Новейшие датчики - М.: Техносфера, 2007. - 387 с