ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ 05.13.06

ВЫСШАЯ АТТЕСТАЦИОННАЯ КОМИССИЯ
Утверждено
Постановление президиума
ВАК Беларуси
от "_13" 06_2003__ № 13/1
ПРОГРАММА–МИНИМУМ
ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ 05.13.06
«Автоматизация и управление технологическими
процессами и производствами»
Минск – 2002
2
УТВЕРЖДЕНО
Первый заместитель Министра образования Республики Беларусь
_________________________А.И.Жук
"____"____________200__ г.
УТВЕРЖДЕНО
Проректор по научной работе БГУИР
____________________В.В.Муравьев
"___"__________________2001 г.
РЕКОМЕНДОВАНО
К УТВЕРЖДЕНИЮ
Экспертный совет № ____________
(протокол от "___"______200__, №___)
Председатель экспертного совета
Разработчик:
Пашкевич А.П., д.т.н., профессор
каф. АУ БГУИР
СОГЛАСОВАНО
Председатель совета Д 02.15.01
_____________________Птичкин В.А.
"_____"______________2001 г.
Одобрено на заседании кафедры АУ БГУИР
(протокол от "_12_"_04_2001 г.
№__12___)
Зав. кафедрой________________А.П.Кузнецов
Рецензенты:
Решетилов А.Р., д.т.н., профессор каф.АУ БГУИР,
Кешишьян В.А., д.т.н., профессор каф.АУ БГУИР
Одобрено на научно-техническом совете по автоматизации и управлению
( протокол № 3 от 16 апреля 2001 г.)
Председатель совета______________А.П.Кузнецов
3
СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ
I. Общие методические рекомендации
Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (в промышленности) - специальность занимающаяся созданием систем
управления технологическими процессами, объектами и производствами, включающая исследование, проектирование, производство и эксплуатацию указанных
систем, отличающаяся тем, что она содержит научные и технические исследования и разработку систем по автоматизации технологических процессов и производств в промышленности.
В основу программы–минимума кандидатского экзамена по специальности
05.13.06 положены программа дисциплины "Теория автоматического управления" для высших учебных заведений по специальности T.11.01.00 “Автоматическое управление в технических системах” и стандарт РД РБ 02100.5.115-98 специальности T.11.01.00, утвержденный приказом министра образования РБ № 697
от 30.12.1998.
II. Содержание курса
1. ОСНОВЫ ТЕОРИИ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
Краткий исторический обзор развития теории и практики систем автоматического управления (САУ). Классификация САУ. Основные задачи теории автоматического управления. Способы математического описания процессов и САУ.
Линеаризация и роль линейных моделей. Математические модели линейных стационарных объектов и систем в пространстве состояний и в частотной области.
Передаточные функции и матрицы передаточных функций. Связь между временными и частотными характеристиками.
Типовые динамические звенья и структурные схемы САУ. Правила преобразования структурных схем. Определение выходного сигнала и ошибки для типовых схем САУ. Свободные и вынужденные движения САУ.
Постановка задачи об исследовании устойчивости линейных систем. Алгебраические, частотные и матричные критерии устойчивости САУ. Запасы
устойчивости. Области устойчивости. Д-разбиение по одному и двум параметрам.
Классификация методов оценки качества переходных процессов линейных
непрерывных САУ. Критерии качества при типовых входных воздействиях. Ча-
4
стотные критерии и оценки качества САУ. Связь показателя колебательности М с
параметрами желаемой ЛАХ и качеством переходного процесса.
Оценка точности одноконтурных систем управления. Статические и астатические системы. Коэффициенты ошибок. Ошибки при стационарных случайных воздействиях. Математическое ожидание и дисперсия ошибки. Влияние коэффициента усиления, порядка астатизма и полосы пропускания на точность работы системы.
Интегральные оценки качества переходных процессов. Вычисление линейных и квадратичных интегральных функционалов качества.
Переходные процессы и качество многомерных САУ. Управляемость и
наблюдаемость. Показатели качества многомерных САУ. Автономное управление в многосвязной системе. Понятие о методах декомпозиции.
Особенности исследования устойчивости и качества систем с запаздыванием. Понятие о критическом запаздывании и методы компенсации влияния запаздывания.
Особенности математического описания и исследования поведения нестационарных систем. Управляемость и наблюдаемость нестационарных САУ. Специфические типы нестационарных систем. Особенности систем, работающих на
несущей частоте.
Постановка задачи синтеза линейных непрерывных систем управления.
Синтез корректирующих устройств и их реализация. Методы повышения точности САУ. Комбинированное управление и принцип двухканальности. Реализация
условий инвариантности. Синтез систем с заданными показателями качества переходных процессов методами модального управления.
Особенности работы нелинейных САУ. Классификация нелинейностей.
Математические модели нелинейных систем. Возмущенное и невозмущенное
(программное) движение. Устойчивость нелинейных систем по Ляпунову. Функции Ляпунова. Абсолютная устойчивость нелинейных САУ. Круговой критерий
В.М.Попова.
Метод фазовой плоскости. Особые точки и особые линии на фазовой плоскости. Предельные циклы. Скользящие режимы. Системы с переменной структурой. Организация линий переключения.
Приближенные методы исследования нелинейных САУ. Гармоническая
линеаризация. Определение устойчивости и параметров автоколебаний. Вынужденные колебания нелинейных систем. Метод разделения движений на медленные и быстрые.
Нелинейные системы при случайных возмущениях. Метод статистической
линеаризации.
Специфические особенности дискретных САУ и их классификация. Эквивалентная импульсная модель системы с ЭВМ в контуре управления. Устойчи-
5
вость линейных дискретных САУ. Применение дискретного преобразования
Лапласа и Z-преобразования к исследованию устойчивости и точности дискретных систем. Частотные характеристики дискретных систем. Реализация законов
управления и коррекция сигналов в управляющей ЭВМ.
Описание случайных процессов с помощью моментов. Корреляционная
функция и спектральная плотность. Прохождение случайного сигнала через непрерывные и дискретные САУ. Идея формирующего фильтра.
Определение характеристик объектов управления методами активного эксперимента. Определение частотных характеристик с помощью регулярных и случайных воздействий. Построение моделей объектов управления по экспериментальным данным.
2. ТЕОРИЯ ОПТИМАЛЬНОГО И АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ
Постановка задачи оптимального управления. Критерии оптимальности.
Оптимальные законы управления. Решение оптимальных задач методом вариационного исчисления. Метод динамического программирования Беллмана и
принцип максимума Понтрягина. Системы оптимальные по быстродействию. Системы, оптимальные по квадратическим критериям качества. Аналитическое конструирование оптимальных регуляторов по методу Летова и Калмана. Синтез оптимальных САУ по функционалу обобщенной работы Красовского. Синтез оптимальных систем при неполной информации о состоянии объекта управления.
Наблюдатели состояния. Оптимальная фильтрация случайных процессов. Фильтры Винера и Калмана. Теорема разделения.
Принципы самонастройки и адаптации. Классификация адаптивных систем.
Способы построения экстремальных регуляторов. Поисковые и беспоисковые
самонастраивающиеся системы. Системы с эталонной моделью.
3. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ
Общие сведения о производственном процессе как объекте управления.
Схемы автоматизации. Показатели производственного процесса. Принципы построения автоматов и автоматических линий. Особенности автоматизации производственных процессов. Математические модели производственных процессов и
их классификация. Основные методы моделирования. Оптимизация процессов
управления в больших автоматических системах. Применение ЭВМ в системах
автоматического управления производственными процессами.
Системы числового программного управления металлорежущими станками. Основные функции и классификация систем с ЧПУ. Системы координат
станка, детали, инструмента. Программирование позиционной и контурной обра-
6
ботки. Кодирование управляющих программ. Коррекция инструмента. Системы
автоматизированного программирования.
4. ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ
Основные поколения роботов и области их применения. Конструктивные
особенности роботов и манипуляторов. Классификация информационных, двигательных и управляющих систем промышленных роботов и их краткое описание.
Обобщенная динамическая модель промышленных роботов как объекта управления. Специфические особенности математических моделей промышленных роботов с точки зрения организации законов управления. Типовые законы управления, реализуемые на микроЭВМ при управлении степенями подвижности промышленных роботов. Типовая схема динамического управления программным
движением промышленного робота.
III. Основная литература
1. Ерофеев А.А. Теория автоматического управления: Учеб. для вузов.-С.Петербург: Политехника, 1998.-296 с.
2. Афанасьев В.Н. и др. Математическая теория конструирования систем
управления: Учеб. для вузов /В.Н.Афанасьев, В.Б.Калмановский, В.Р.Носов.2-е изд., доп.-М.: Высш.шк., 1998.-574 с.
3. Теория автоматического управления: Учеб. для вузов /В.Н.Брюханов,
М.Г.Косов, С.П.Протопов и др.; Под ред. Ю.М.Соломенцева.-2-е изд., испр.-М.:
Высш.шк., 1999.-266 с.
4. Александров А.Г. Оптимальные и адаптивные системы. М.: Высш.
школа, 1989.-263 с.
5. Александров А.Г. Синтез регуляторов многомерных систем. М.: Машиностроение, 1986.-272 с.
6. Бесекерский В.А., Изранцев В.В. Системы автоматического управления
с микроЭВМ. М.: Наука, 1987.-320 с.
7. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. М.: Наука, 1975.-768 с.
8. Коловский М.З., Слоущ А.В. Основы динамики промышленных роботов. М.: Наука, 1988.-240 с.
9. Мита Ц., Хари С., Кондо Р. Введение в цифровое управление. М.: Мир,
1994.-256 с.
10. Первозванский А.А. Курс теории автоматического управления. М.:
Наука, 1986.-616 с.
11. Розенвассер Е.Н. Линейная теория цифрового управления в непрерывном времени. М.: Наука, 1994.-461 с.
7
12. Солодовников В.В., Плотников В.Н., Яковлев А.В. Теория автоматического управления техническими системами. М.: МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1993.492 с.
13. Справочник по теории автоматического управления / Под ред.
А.А.Красовского. М.: Наука, 1987.-712 с.
14. Теория автоматического управления. Уч. пособие для вузов. Под ред.
Ю.М.Соломенцева. М.: Машиностроение, 1992.-226 с.
IV. Дополнительная литература
1. Трофимов А.И. и др. Методы теории автоматического управления, ориентированные на применение ЭВМ. Линейные стационарные и нестационарные
модели: Учеб. для вузов /А.И.Трофимов, Н.Д.Егулов, А.Н.Дмитриев; Под ред.
К.А.Пупкова.-М.: Энергоатомиздат, 1997.-653 с.
2. Абдуллаев И.Д., Петров Ю.П. Теория и методы проектирования оптимальных регуляторов. Л.: Энергоатомиздат, 1985.-240 с.
3. Богомолов А.М., Салий В.Н. Алгебраические основы теории дискретных систем. М.: Наука, 1997.-367 с.
4. Методы теории автоматического управления, ориентированные на применение ЭВМ. Уч. пособие. Под ред. К.А.Пупкова. М.: Энергоатомиздат, 1997.652 с.
5. Тимофеев А.В. Управление роботами. Л.: Изд-во ЛГУ, 1986.-240 с.