Теорія автоматичного управління 1

Мета вивчення дисципліни: Метою вивчення навчальної дисципліни «Теорія автоматичного керування» є формування професійних умінь та компетентностей на підставі поглиблення теоретичних знань та формування прикладних вмінь і навичок необхідних для розуміння основних понять теорії автоматичного керування, а також професійного підходу до вирішення задач автоматизації та інших завдань, які потребують застосування методів теорії управління, а також подальшого становлення і вдосконалення знань майбутніх фахівців у галузі автоматизації технологічних процесів та робототехніки. Вироблення вмінь та навичок проектування, тестування та налагодження систем автоматизованого керування.
Практичне значення та використання отриманих знань:
– формування у здобувача теоретико-практичного базису щодо практичних навичок з розроблення комп’ютерно-інтегрованих систем керування для вирішення задач .
Тематика та види навчальних занять

Для денної форми здобуття освіти

Лекційні заняття
Лекція 1. Вступ. Історичні аспекти виникнення теорії автоматичного керування
Лекція 2. Загальні положення теорії
Лекція 3. Розгляд задач автоматичного регулювання у відхиленнях змінних.
Лекція 4. Математичний опис елементів АСР. Елементарні ланки автоматичних систем
Лекція 5. Математичний опис елементів АСР. Еквівалентні перетворення структурних схем
Лекція 6. Аналітичний метод побудови математичної моделі керованого агрегату
Лекція 7. Оцінка якості перехідних процесів в АСР.
Лекція 8. Стійкість систем автоматичного керування. Критерії стійкості
Лекція 9. Оцінка запасів стабільності по КЧХ розімкненої АСР
Лекція 10. Типові регулятори та їх алгоритми. П та І-регулятор
Лекція 11. Типові регулятори та їх алгоритми. ПІ-регулятор
Лекція 12. Типові регулятори та їх алгоритми. ПІД-регулятор
Лекція 13. Оптимізація параметрів регулятора
Лекція 14. Експериментальні методи параметричної оптимізації АСР
Лекція 15. Наближені методи параметричною оптимізації АСР

Практичні роботи
Практична робота №1. Ознайомлення з математичною системою Scilab. Виконання найпростіших математичних обчислень
Мета заняття: Набуття початкових навичок роботи з системою Scilab та виконання найпростіших обчислень із дійсними числами, матрицями та комплексними числами, розв’язання алгебраїчних рівнянь

Практична робота №2 Ознайомлення з математичною системою імітаційного моделювання Xcos
Мета заняття: Закріпити техніку роботи з пакетом Scilab. Навчитися формувати та візуалізувати різні типи та види сигналів для моделювання систем на ЕОМ.

Практична робота №3. Дослідження часових характеристики динамічних ланок
Мета заняття: Засвоєння методів дослідження АСР в системі Scilab. Вивчення перехідних характеристик динамічних ланок.

Практична робота №4. Ідентифікація кривої розгону інерційного об’єкту багатоелементною моделлю. Інерційна ланка
Мета заняття: вивчити та перевірити шляхом моделювання інженерні методи ідентифікації динамічних характеристик керованих об’єктів.

Практична робота № 5. Ідентифікація кривої розгону інерційного об’єкту багатоелементною моделлю. Інтегральна ланка
Мета заняття: вивчити та перевірити шляхом моделювання інженерні методи ідентифікації динамічних характеристик керованих об’єктів

Практична робота № 6. Перетворення структурних схем неперервних лінійних САК
Мета заняття: вивчення теоретичного матеріалу, набуття практичних навичок перетворення структурних схем неперервних лінійних САК.

Практична робота №7. Оцінка якості неперервних лінійних сак у перехідному та сталому режимі
Мета заняття: закріплення і поглиблення теоретичного матеріалу, набуття практичних навичок визначення прямих та інтегральних показників САК за кривою перехідної характеристики та кореневих показників САК за виглядом характеристичного рівняння та частотними характеристиками

Практична робота №8. Дослідження стійкості САУ за допомогою алгебраїчних критеріїв
Мета заняття: Здобуття навичок дослідження стійкості САУ за допомогою критеріїв Гурвіца та Раусса.

Практична робота №9. Дослідження стійкості САУ за допомогою частотних критеріїв
Мета заняття: Здобуття навичок дослідження стійкості САУ за допомогою критеріїв Михайлова та Найквіста

Практична робота №10. Дослідження впливу параметру П-регулятора на показники якості перехідних процесів регулювання (ППР)
Мета заняття: дослідити можливості, які забезпечує елементарний регулятор у складі системи автоматичного регулювання.

Практична робота №11. Дослідження впливу параметра інтегрального регулятора на показники якості перехідного процесу регулювання (ППР)
Мета заняття: дослідити можливості використання І-регулятора у складі АСР. Виявити, до яких порушень показників якості перехідного процесу може призвести відхилення цього параметру від оптимального значення.

Практична робота №12. Дослідження впливу параметрів пропорційно-інтегрального регулятора на показники якості перехідного процесу регулювання
Мета заняття: Дослідити вплив параметрів пропорційно-інтегрального регулятора на показники якості перехідного процесу регулювання.

Практична робота №13. Оптимізація параметрів ПІ-регулятора
Мета заняття: Отримання практичних навичок по розрахунку оптимальних параметрів ПІ-регулятора для заданого об’єкта

Практична робота №14. Дослідження можливостей, які дає ускладнення алгоритма регулятора до пропорційно-інтегрально-диференційного (ПІД)
Мета заняття: дослідити, які переваги або недоліки пов’язані із зостосуванням в АСР ПІД-регулятора як такого, який має три параметри налагодження.

Практична робота №15. Наближені методи параметричною оптимізації АСР
Мета заняття: Отримання практичних навичок по розрахунку оптимальних параметрів наближеними методами ПІ- та ПІД-регуляторів для заданого об’єкта Індивідуальна робота

Для денної форми в 4 семестрі передбачено виконання розрахунково графічної роботи
Метою розрахунково графічної роботи є формування знань теорії лінійних одноконтурних автоматичних систем регулювання, закріплення уміння застосовувати на практиці інженерні засоби вибору параметрів регуляторів і аналізу перехідних процесів регулювання з використанням цифрової обчислювальної техніки.
Набуттю професійних знань, умінь та навиків сприяє проведення числового дослідження шляхом варіантних розрахунків на ПК у діалоговому режимі, моделювання у відповідному середовищі, графічні побудови і порівняльний аналіз результатів, які одержуються різноманітними шляхами.
Засобом для досягнення мети служить проблемна постановка типової технічної задачі:
- для об’єкта керування, що описаний диференційним рівнянням 2-го порядку із запізненням, вибрати регулятор, здатний забезпечити задану якість перехідного процесу регулювання. Зі застосуванням ПК обчислити його параметри (настройки), перевірити передбачуваний перехідний процес розрахунком його координат і моделюванням у відповідному середовищі, наприклад Matlab Simulink або Scilab Xcos, перевірити наявність запасів стійкості АСР за модулем та за фазою і дослідити вплив на них властивостей об’єкта і настройок регулятора; оцінити ефективність різноманітних інженерних засобів вибору настройок регулятора. РГР виконується за індивідуальними варіантами.
Обсяг пояснювальної записки РГР – 10 – 25 сторінок формату А4.
Витрати часу на виконання РГР – 15 годин. Форма звіту – захист.
Передбачено дві контрольні перевірки виконання етапів РГР. Форми контрольних заходів та оцінювання результатів навчання

Для денної форми здобуття освіти
Поточний контроль полягає у виконанні двох модульних контрольних робіт. Кожна модульна контрольна робота складається з теоретичної частини та проводиться у формі письмового опитування (у формі тестових запитань). Кількість тестових запитань – 5. Кожна правильна відповідь оцінюється в 2 бали. Бездоганне виконання кожної модульної контрольної роботи оцінюється по 10 балів (разом за семестр 20 балів).
15 практичних робіт, які оцінюються у 4 бали кожна. Разом - 60 балів.
Розрахунково-графічна робота (РГР) – виконання та захист оцінюється у 20 балів.
Підсумковий контроль – екзамен. Екзамен усний. Максимальна оцінка, яку може отримати студент – 100 балів.