Институт управления, автоматизации и телекоммуникаций

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального
образования «Дальневосточный государственный университет путей сообщения»
Институт управления, автоматизации и телекоммуникаций
полное наименование института/факультета
УТВЕРЖДАЮ
Заведующий кафедрой
Годяев А.И.
подпись, Ф.И.О.
«__» __________ 2011_г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
Дисциплины «Системы цифрового управления»
.
полное наименование дисциплины
для направления подготовки Специальности 1904065 «Автоматика, телемеханика
и связь на железнодорожном транспорте»__________________________________
код и наименование специальности/направления подготовки
Составитель (и) _ __Меркулов Андрей Валентинович, доцент кафедры
«Автоматика и телемеханика__________________________________
должность, Ф.И.О.
Обсуждена на заседании кафедры
«Автоматика и телемеханика»______
_____________________________________________________________________
полное наименование кафедры-разработчика
«__» ____________ 2011 г., протокол № ___
Одобрена на заседании методической комиссии* Институт управления,
автоматизации и телекоммуникаций
______________________
полное наименование института/факультета
«__» ____________ 2011г., протокол № ___
.
Одобрена на заседании методической
комиссии _____________________________________________________________
полное наименование института/факультета
«__» ____________ 2011г., протокол № ___
2011г
1.
Цели и задачи изучения дисциплины
1.1 Цель преподавания дисциплины
Дисциплина
«Системы
цифрового
управления»
относится
к
дисциплинам
специализации
и
предназначена
для
студентов
специальности «Автоматика, телемеханика и связь», специализация
«Микропроцессорные
информационно-управляющие
системы»
для
изучения и приобретения навыков анализа и синтеза систем прямого
цифрового управления непрерывными объектами.
Дисциплина содержит лекционный курс, цикл лабораторных работ
и курсовой проект.
Лабораторные
работы
и
курсовой
проект
предполагает
использование ПК для моделирования процессов с помощью
современных предметно-ориентированных программных комплексов (ТАУ-2,
МВТУ).
2. Тематическое содержание курса
Объём дисциплины.
Согласно учебного плана, дисциплина "Системы цифрового управления" изучается
студентами в 9-м семестре. Распределение учебных занятий по разделам курса
следующее:
Число часов
Лекции
За неделю
За семестр
1
32
Лабораторные
работы
1
16
Всего часов
Отчетность
2
48
экзамен
Всего 100 часов занятий, аудиторных – 48 часа, самостоятельных – 52 часов.
3. Лекции.
Объем 32 часа
Содержание дисциплины охватывает вопросы применения СЦУ:
Номер занятия
(лекции, практического,
семинарского,
лабораторного
занятия)
лекция 1.
Содержание занятия
Введение, направления развития
теории систем цифрового
Колво
часов
4
управления, исторические аспекты.
Уровни управления в цифровых
системах.
4
Объекты управления и основные
функциональные связи.
4
лекция 4.
Предварительная обработка
аналоговых сигналов.
4
лекция 5.
Структура систем цифрового
управления.
4
лекция 6.
Дискретизация сигналов по времени и
квантование по уровню.
4
лекция 7.
Дискретное преобразование Лапласа
и 2 -преобразования.
4
лекция 2..
лекция 3.
Эквивалентные схемы.
лекция 8.
4
3.Тематическое содержание курса лабораторных работ
Объем 16 часов.
Целью
лабораторного
цикла
является:
приобретение
навыков
моделирования и исследования систем, исследование систем и
практическое освоение методов оптимизации систем.
Номер занятия
(лекции,
практического,
семинарского,
лабораторного
занятия)
1
2
Содержание занятия
Моделирование системы цифрового
управления на ПК.
Моделирование и исследование цифровой
Кол-во
часов
4
4
системы управления непрерывным объектом.
3
4
Исследование системы цифрового управления.
Исследование динамики цифровой
управления с
релейным законом регулирования.
системы
2
2
5
Компьютерная оптимизация цифровых систем
управления.
2
6
Анализ частотных характеристик и оценка
устойчивости систем цифрового управления.
2
4. РАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА.
В соответствии с программой и календарным планом в девятом
семестре предусмотрено выполнение студентами 3 расчётнографических работ по СЦУ.
РГР №1. Разработка компьютерной программы оценки качества
системы цифрового управления (на основе критериев устойчивости
Рауса, Гурвица, Михайлова, Найквиста).
РГР №2. Расчет параметров и выбор АЦП и ЦАП для заданных
объектов СЦУ.
РГР №3. (вариант 1) Подбор и расчет датчиков объектов СЦУ.
РГР №3. (вариант 2) Создание ПО ввода- вывода по заданным
внешним интерфейсам ПК.
5.Основная литература.
1. Малай Г.П. Основы теории управления - Хабаровск: ДВГУПС, 2009г.
2. Малай Г.П.
Моделирование и исследование цифровой системы
управления непрерывным объектом. - Хабаровск: ДВГУПС, 2007 г.
3. Малай Г.П. Основы теории и моделирование систем цифрового
управления. - Хабаровск: ДВГУПС, 2008 г.
4. В.А. Гапанович, А.А. Грачев, Г.М. Грошев и др. Системы
автоматизации и информационные технологии управления
перевозками на железных дорогах. Под ред. В.И. Ковалева, 2006.
5. Сидорова Е.Н. Автоматизированные системы управления в
эксплуатационной работе. 2005.
6.
6. Дополнительная литература.
1. Малай Г.П. Системы цифрового управления. Методические
указания. - Хабаровск: ДВГУПС, 1997г.
2. Теория автоматического управления, -4.2./Под ред. Воронова
Н.А. -М.: Высшая школа, 1986г.
3. Острем К., Витенмарк Б. Системы управления с ЭВМ-М.:
Мир, 1987г.
4. Изерман Р. Цифровые системы управления. - М.: мир, 1984г.
5. Малай Г.П. Методы
пространства состояний в системах
автоматического управления на ПК. - Хабаровск: ДВГУПС,
2001г.
7.Вопросы к экзамену.
Этапы развития систем цифрового управления.
Структурные схемы СЦУ.
Принцип действия СЦУ.
Эквивалентные схемы СЦУ.
Дискретизация по времени и квантование по уровню.
Дискретные передаточные функции.
Временные характеристики систем автоматического управления.
Построение структур САР на основе типовых динамических звеньев. Правила
структурных преобразований.
9. Устойчивость САР. Критерий Найквиста.
10. Частотные характеристики. Определение диапазона частот пропускания.
11. Оценка показателей качества САР.
12. Характеристическое уравнение САР.
13. Устойчивость САР. Критерий Михайлова.
14. Устойчивость САР. Критерий Гурвица.
15. Устойчивость САР. Критерий Раусса.
16. Оценка устойчивости САР по ЛАЧХ, АФЧХ. Запас устойчивости.
17. Стандарт IEEE 1284. Основные режимы.
18. Использование строковых указателей при работе с функциями API Windows.
19. Программирование параллельного интерфейса К580ВВ55.
20. Понятие HID-устройства.
21. Определение символического имени устройства.
22. Определение количества и типов USB-устройств.
23. Понятие виртуального драйвера устройств ( использование WDM).
24. Организация прямого ввода-вывода под управлением Windows. Использование
привилегированных инструкций In, Out.
25. Архитектура ПК на уровне драйверов устройств. Понятие VxD и GUID.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.